气相色谱质谱联用技术的发展和应用

气相色谱质谱联用技术的发展和应用

杨斌1, ,赵亚娟2  ,吴婉君3

1身份证号：620522198905042334；2身份证号： 652801199409221620；3身份证号：620522199311123529

摘要：通过气相色谱进样系统、气化系统、分离系统以及质谱检测记录系统的发展介绍气相色谱质谱联用技术的发展，最后概述了气相色谱质谱联用新技术的发展应用情况。

关键词：气相色谱质谱联用技术；发展应用

在色谱分析技术中，通过气体作为流动相、质谱中离子源为检测器的色谱分析方法称为气相色谱质谱法。气相色谱已有50多年的发展历程，现如今已然成为一种应用广泛并且成熟的分离较为复杂有机物的色谱分析技术，在环境检测、食品中农药残留分析、药物成分组成分析、石油化工分析、生物研究等各个领域均得到广泛应用。

1 气相色谱技术的起源

色谱的最早发现在古罗马时代，细心的人们发现在一片纸上滴一滴含有不同成分的色素，会神奇的出现直径各异的同心圆圈，至此，知名的俄国植物学家Tswett在研究植物叶片组成时，将经石油醚提取过的叶绿素通过碳酸钙吸附柱，最终不同的色素随时间的推移在吸附柱上有序的排列，形成颜色各异的环带。随后，他在植物学杂志上发表了相关论文，将颜色各异，顺序不同的环带称为“色谱图”，碳酸钙吸附柱命名为“固定相”，石油醚称为“流动相”，这就是色谱技术的发展源头。

2 气相色谱质谱联用技术的发展

随着色谱技术的诞生和发展，后来人们意识到流动相可以用气体来代替，而固定相可选择稳定性较好的填料来实现较好的分离效果，气相色谱虽然有较好的分离效能，但对于比较复杂的有机类化合物，在定性定量方面存在缺陷，自此，气相色谱法有了新的发展，人们开始对气相色谱展开更深层次的研究，随之质谱技术诞生了，质谱技术是一类将物质粒子（原子、分子）电离成离子，通过适当稳定或变化的电磁场将它们按照位置空间、时间先后等方式实现荷质比分离，并检测其强度来做定性定量分析的分析方法。在色谱联用技术中，气相色谱质谱（GC-MS）联用仪是最早出现的一种灵敏度较高，化合物分辨能力较准确的色谱分析技术，它能够通过质荷比的不同准确地定性且通过化合物峰高或峰面积准确定量。

3 气相色谱质谱联用技术的应用

气相色谱质谱联用技术在分析和检测中占越来越重要的作用，尤其是在环保行业再分析复杂有机化合物的痕量检测中尤为重要，也逐渐成为一种无可替代的新型分析手段，在医学方面，药物分析、制备、质控等环节都离不开GC-MS，在食品检测领域，为了能够更准确的定性定量痕量农药残留，随后出现了三重四级杆质谱（GC-MS/MS），它是通过两组四级杆串接，中间带有一个碰撞池，简单的讲，气化后的待测物通过进样系统进入色谱柱，经色谱柱分离后在高纯氦气作为流动相的携带下进去质谱系统，化合物进入第一个四级杆，在灯丝发射的电子轰击作用下，产生母离子，母离子在推斥级的作用下经碰撞池进入第二个四级杆裂解产生子离子，子离子经高能打拿级、电子倍增器的作用下，在软件中生成对应谱图，内标法或外标法定量。

3.1 GC-MS在环境分析中的应用

在水质、土壤分析过程中，气质联用的使用屡见不鲜，如在水质苯胺类化合物的测定、多氯联苯的测定、硝基苯类化合物的测定以及土壤和沉积物中挥发性有机物的测定、半挥发性有机物的测定等等，利用专用的气相色谱技能能够分析挥发性卤代烃、有机氯农药、有机磷农药、有机硫化物、氯乙烯等较为复杂的有机化合物分析，多氯联苯类别繁多，在自然环境中有超常残留周期，难以降解，容易在人体脂肪中聚集，对人体造成不可逆的持续性损害，此类物质主要进入人体的途径有食物、水等，而对人体危害较大的另一种物质是多环芳烃，它经由石油以及木材的不完全燃烧生成，是导致皮肤类疾病和肺类癌症的诱因之一，主要通过食物摄入进入人体，所以，近年来我国对于水中、食物中、大气中多环芳烃的研究极为重视。因此，气相色谱质谱联用技术在环境检测领域发挥着巨大的作用。

3.2 GC-MS/MS在食品检测分析中的应用

食品不仅仅是人类赖以生存的最基本需求，更是一个社会乃至国家亘古不变的研究课题，而食品的营养成分和食品安全自然而然地就成为世界关注的话题，在近几年的国家抽检测试中，食品添加剂、农药残留量等超标现象层出不穷，因此对于食品安全的问题，国家出具相应政策，加大抽检力度，对于危害社会治安、食品安全的不良商户严惩不贷。因此，在食品农药残留分析研究中，GC-MS/MS的使用已然成为一种极具说服力的检测手段，GC-MS/MS具有准确的定性能力、超高的灵敏度、检测时间短、覆盖范围广等特点，能够检测不同基质条件下蔬菜水果中复杂化合物，近年来，国家对于食品安全尤为重视，每年须开展国家抽检项目，而其中对于蔬菜水果中痕量农残项目的检测大多是通过GC-MS/MS完成的，研究表明，GC-MS/MS不仅可以降低基质干扰，很大程度的降低检测项目的预估检出限，一次短时间的进样，可以快速准确的测定蔬菜水果中208中农药残留，各类基质中的定量限最低可达0.01mg/kg。极为精确的满足了人们对农残的痕量分析。

3.3 在生物分析中的应用

随着色谱技术的日益娴熟，尤其近年来气相色谱质谱联用技术的迭代更新，促使其成为生物分析研究中的一种无可替代的分析手段，众所周知，有机污染物的产生对于孕妇及婴幼儿会产生不可逆转的影响，轻则导致畸形婴幼儿的产生，重则胎死腹中，严重危害人们的生理健康，因此，通过分析测试人体组织及细胞中激素、蛋白质等有机物质的痕量变化，我们就有能力分析其所对应的生理机能，从而提前预防畸形婴幼儿的产生，利用具备高灵敏度、高准确性的气相色谱质谱分析技术依然成为生物科研领域的重中之重。也必然成为未来生物研究的发展趋势。

4.气相色谱质谱联用技术的发展前景

随着科技的飞速发展，大型仪器分析技术愈加成熟，自动化以及人工智能方面成为人们研究课题，特别是三重四级杆中保留时间锁定功能的开发和应用，该方法是通过调节载气流速从而调整化合物出峰时间，以达到准确定性的目的，很大程度上缩短了实验方法的调试时间，从而提高了工作效率。因此可以利用该方法在同类型仪器配置、相同检测方法条件下，实现在不同实验室间对同一化合物进行准确地定性检测。相信在不久的将来，气相色谱质谱联用技术会在医学医药研发、石油化工分析、食品分析、环境检测、生物研究等各个领域得到广泛应用。

结束语

综上所述，在生态环境保护和食品安全等不同领域，气相色谱质谱联用技术的应用，有利于提高生态环境保护水平，有利于推动生态环境治理，有利于促进食品安全的发展。

参考文献:

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