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LC-MS（液相色谱-质谱联用技术）分析

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发布时间：2025-03-13 10:46:39 更新时间：2025-03-12 10:47:10

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

LC-MS（液相色谱-质谱联用技术）是一种结合液相色谱（LC）分离能力与质谱（MS）高灵敏度检测的分析方法，广泛应用于 药物开发、代谢组学、环境监测及食品安全 等领域。以下是基于 USP <1058>（分析仪器确认）、ICH Q2(R1)（方法验证） 及 ISO 17025（实验室能力认可） 的系统化分析框架：

一、LC-MS核心组件与参数

组件	关键参数	典型配置
液相色谱	流动相梯度、流速（0.2~1.0mL/min）	二元/四元泵（Agilent 1290 Infinity）
电离源	ESI（电喷雾）、APCI（大气压化学电离）	离子源温度（300~~500℃）、喷雾电压（±3~~5kV）
质量分析器	三重四极杆（MRM模式）、Q-TOF（高分辨）	质量精度（<1ppm）、分辨率（>30,000 FWHM）
检测器	光电倍增管（PMT）、微通道板（MCP）	动态范围（10⁴~10⁶）

二、核心检测项目与优化策略

分析类型	关键参数	优化要点
定量分析（MRM）	选择离子对（母离子→子离子）	碰撞能量优化（CE 10~40eV）、驻留时间≥10ms
定性分析（Full Scan）	全扫描范围（m/z 50~2000）	扫描速度（1~5Hz）、质量精度校准（内标法）
代谢组学	质量偏移（<5ppm）、保留时间漂移（<0.1min）	数据依赖采集（DDA/DIA） + 数据库匹配（HMDB）
脂质组学	同位素校正、加合离子去卷积	离子迁移谱（IMS）分离 + 动态排除（Dynamic Exclusion）

三、标准化操作流程

1. 样品前处理

生物样本：
1. 血浆/血清：乙腈沉淀蛋白（1:3体积比），离心取上清；
2. 细胞/组织：液氮研磨，甲醇-氯仿提取脂质。
环境样本：
1. 固相萃取（SPE）：C18柱活化→上样→洗脱（甲醇）；
2. 过滤净化（0.22μm PVDF膜）。

2. 方法开发与优化

色谱条件：
- 色谱柱：C18（2.1×100mm, 1.7μm）；
- 流动相：A（0.1%甲酸水），B（乙腈+0.1%甲酸）；
- 梯度：5% B→95% B（10min），流速0.3mL/min。
质谱参数：
- ESI+模式：喷雾电压3.5kV，离子源温度350℃；
- MRM模式：母离子→子离子（如m/z 256→152，CE 25eV）。

3. 数据采集与分析

定量分析：
1. 使用Skyline或MassHunter构建MRM方法；
2. 外标曲线（R²≥0.99），LLOQ（定量下限）≤1ng/mL。
定性分析：
1. 高分辨数据（Q-TOF）匹配mzCloud/NIST数据库；
2. 同位素分布验证分子式（如[M+H]+、[M+Na]+）。

四、常见问题与解决方案

问题现象	可能原因	改进措施
灵敏度低	离子源污染或喷雾针堵塞	清洗离子源（异丙醇超声）、更换喷雾针
基线噪音大	流动相纯度低或柱效下降	使用HPLC级溶剂、更换色谱柱（柱压≥4000psi时）
保留时间漂移	柱温波动或流动相比例变化	恒温柱温箱（±0.5℃）、脱气机更新
质量精度偏差	校准失效或仪器未稳定	定期校准（CsI溶液）、预热质谱≥2小时

五、应用案例

领域	应用场景	典型方法
药物代谢动力学	血浆中阿司匹林及其代谢物定量	MRM模式（m/z 179→137，LLOQ 0.1ng/mL）
环境污染物分析	水中多环芳烃（PAHs）筛查	APCI源+全扫描（m/z 150~350），数据库匹配
食品安全	乳制品中三聚氰胺残留检测	ESI+ MRM（m/z 127→85，CE 20eV）
代谢组学	癌症患者血清差异代谢物发现	Q-TOF全扫描（DDA模式）+ 主成分分析（PCA）

六、维护与验证

日常维护：
- 每周清洗离子传输管（1%甲酸超声）；
- 每月更换机械泵油（Turbo Pump）。
方法验证（ICH Q2）：
- 精密度（RSD≤15%）、准确度（回收率80%~120%）；
- 基质效应（ME ≤±20%）、稳定性（室温24h，冻融3次）。

通过系统化LC-MS分析，可实现复杂基质中痕量化合物的精准检测。建议结合 自动化样品前处理（如Hamilton STAR） 提升通量，并针对高通量需求采用 SWATH/DIA数据非依赖采集 技术。对于疑难数据解析，推荐使用 AI辅助软件（如Compound Discoverer） 实现代谢通路可视化与生物标志物挖掘。