一、總體概念（快速概覽）

目的：將復雜樣品先通過色譜分離成各組分，再通過質譜對分離組分進行檢測、定性和定量。

“氣質”＝GC（氣相色譜）+MS（質譜）；適用于易揮發或經衍生化后可揮發的化合物。

“液質”＝LC（液相色譜）+MS；適用于極性或熱不穩定、分子量范圍廣的化合物（生物小分子、藥物代謝物、肽、代謝組學等）。

二、色譜部分基礎

GC：固定相為毛細管柱（如DB-5、DB-624等），通過載氣（惰性氣體如氦、氮）攜帶樣品氣化后分配柱內。分離依據主要為揮發性/沸點和與固定相的相互作用。進樣方式：分流/不分流、分層進樣、頂空、固相微萃取（SPME）等。易發生熱分解或極性強的樣品常需衍生化（如甲基化、三甲基硅烷化）。

LC：常用反相（C18）和正相/HILIC；流動相為液體（有機溶劑如甲醇/乙腈+水），可做等度或梯度洗脫。適用于極性到中等極性、熱不穩定樣品。進樣方式為溶液直接進樣、固相萃取（SPE）預處理等。

三、離子化技術（關鍵差異）

GC常用離子化：

電子轟擊（EI）：硬離子化，能產生豐富的裂解片段，適合結構解析和圖譜庫比對（如NIST）。產生明顯的分子離子峰有時較弱。

化學離子化（CI）：軟離子化，常見[M+H]+或[M+NH4]+，分子離子信息更強。

LC常用離子化：

電噴霧電離（ESI）：軟電離、適合極性/離子化良好的分子，常用于生物/代謝/藥物分析，可生成多電荷離子（蛋白/肽）。受基質抑制影響大。

大氣壓化學電離（APCI）：用于較低極性或中等極性、揮發性較好的分子，抗基質能力比ESI好些。

大氣壓光電離（APPI）等：用于更疏水/不易電離的化合物。

選擇依據：樣品極性、分子量、需要的碎片信息、基質復雜度。

四、質譜儀核心組件與常見類型

主要組件：離子源 → 質量分析器 → 檢測器 → 真空系統 → 數據系統。

常見質量分析器：

四極桿（Quadrupole）：成本低、穩定，常用于單級MS（全掃描）或串聯三四極用于MS/MS（QqQ）做SRM/MRM定量。分辨率一般單位質量。

離子阱（Ion Trap）：能做MSn，適合碎片級聯研究，但空間容量限制可能導致失真。

飛行時間（TOF）：高分辨率/高速采集，與ESI結合用于精確質量測定（ms級精度可達ppms）。

軌道阱（Orbitrap）、傅里葉變換離子回旋共振（FT-ICR）：超高分辨率、精確質量，用于分子式確認和復雜基質的成分解析。

串聯組合：Q-TOF、Q-Orbitrap、QQQ（三重四極）等根據需求組合以達到靈敏定量或高分辨鑒定。

五、質譜信號與解釋要點

m/z：質荷比，質譜圖橫軸為m/z，縱軸為強度（相對豐度）。

分子離子/準分子峰：在軟電離（ESI、CI）中常見[M+H]+、[M+Na]+、[M+NH4]+或負離子[M–H]–。EI中常見M·+。

裂解峰：提供結構信息（碎片模式、特征離子）。EI產生碎片多，有利于譜庫比對；ESI產碎片少，需CID/MS/MS獲得結構信息。

同位素峰：含Cl、Br、S等元素的化合物顯示特征同位素分布，有助確認成分（Cl有約3:1的M+2峰等）。

精確質量與元素組態：高分辨儀可用精確質量（ppm級誤差）計算分子式。

六、串聯質譜（MS/MS）與定量

MS/MS原理：在第一級選取目標離子，再在碰撞室用碰撞氣（如氬）誘導碎裂（CID），記錄碎片譜（用于結構解析或選定特征離子用于定量）。

多反應監測（MRM/SRM）：三重四極常用的高選擇性/高靈敏定量模式，監測特定母離子→特定子離子通道，抗干擾強。

定量策略：外標法、內標法（尤其是穩定同位素標記內標IS非常有效以糾正基質效應和回收率差異）、標準曲線、加標回收。需考量線性范圍、LOD/LOQ、精密度/準確度。

七、樣品前處理與常見技術

GC常用：溶劑萃取、固相萃取（SPE）、衍生化（增加揮發性和穩定性）、頂空、SPME等。

LC常用：蛋白沉淀（生物樣品）、SPE、液–液萃取（LLE）、過濾、濃縮、衍生化（若需增強響應或穩定性）等。

注意去基質（matrix）與提高回收率、避免抑制/增強離子化。

八、方法開發要點（實用提示）

GC：確認目標物是否可氣化或需衍生化；選擇合適毛細管柱（極性/非極性）、升溫程序、進樣量與進樣方式（分流與否）；選擇離子化模式（EI常用于庫比對）。

LC：選擇色譜模式（反相C18常用），優化流動相（有機相比例、緩沖鹽/酸的選擇影響離子化），梯度程序、柱溫、流速；選取合適離子化源（ESI/APCI）、離子源參數（噴霧電壓、剪切電壓、氣體流量）。

MS：選擇合適的分析器與分辨率、優化碰撞能量（CID）以獲得信息豐富的子離子，設定定量通道（MRM）并用內標校正。

驗證：線性、LOD/LOQ、回收率、精密度、基質效應評估、穩定性研究。

九、常見問題與對策

基質抑制/增強（Matrix effect）：用同位素內標校正，優化樣品前處理，稀釋樣品或改變色譜分離以避免共洗脫物。

背景噪聲/污染：使用高純溶劑/耗材，定期清洗離子源、進樣口、色譜柱，跑空白樣。

峰拖尾/展寬：檢查柱活性、流動相pH、相容性、系統泄漏或柱污染。

串聯峰（carryover）：改進進樣針洗脫程序、使用更強洗脫劑、增加沖洗次數或更換進樣墊。

十、安全與設備維護（要點）

使用易燃有機溶劑與高壓氣體需防火防爆；質譜真空泵及高壓電源需按維護規程操作。

定期更換泵油、檢查真空系統密封、清潔/更換離子源部件、校準質量軸（校準劑：重組峰或標準物質），做系統適用性測試 (SST)。

十一、應用領域（示例）

環境：污染物篩查與定量（有機污染物、農藥、殘留溶劑）。

食品安全：農藥、獸藥殘留、添加劑、食品欺詐檢測。

臨床/生物：藥物代謝、藥物測定、代謝組學、蛋白質組學（LC–MS/MS）。

法證/毒理：毒品、藥物濫用、急性中毒分析（GC–MS常用于法醫毒理）。

石化/材料：輕烴分析、石油餾分、揮發性有機物（VOCs）。

十二、小結（便于記憶）

GC–MS：適合揮發性/熱穩定分子，EI庫比對強，適用于法證/環境揮發性分析。

LC–MS：適合極性/熱不穩定或高分子量分子，ESI/APCI軟離子化，配合高分辨質譜可精確鑒定復雜樣品。

選擇色譜、離子源及質譜類型需根據樣品性質、分析目的（定性/定量/結構鑒定）和基質復雜度綜合決定。