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質(zhì)譜分析檢測技術綜述

簡介

質(zhì)譜分析（Mass Spectrometry, MS）是一種基于物質(zhì)分子質(zhì)量與電荷比（m/z）進行定性和定量分析的高靈敏度檢測技術。其核心原理是通過電離源將待測物質(zhì)轉(zhuǎn)化為帶電粒子，隨后在電磁場中按質(zhì)荷比分離，并通過檢測器記錄信號強度，最終獲得質(zhì)譜圖。質(zhì)譜技術憑借其高分辨率、高特異性及廣泛的適用性，已成為化學、生物學、環(huán)境科學、醫(yī)藥研發(fā)等領域的核心分析手段。近年來，隨著串聯(lián)質(zhì)譜（MS/MS）、高分辨質(zhì)譜（HRMS）等技術的進步，其在復雜基質(zhì)中的痕量物質(zhì)檢測能力顯著提升。

檢測項目及簡介

質(zhì)譜分析可涵蓋多種檢測項目，主要包括以下幾類：

1. 有機化合物分析 包括藥物代謝產(chǎn)物、環(huán)境污染物（如多環(huán)芳烴、農(nóng)藥殘留）、食品添加劑及非法添加物的檢測。例如，液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）常用于藥物代謝動力學研究，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）則廣泛應用于環(huán)境樣品中有機污染物的篩查。

2. 無機元素分析 電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）是痕量金屬元素檢測的金標準，適用于水質(zhì)、土壤、生物樣品中重金屬（如鉛、汞、砷）的定量分析。

3. 生物大分子鑒定 蛋白質(zhì)組學中常用基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜（MALDI-TOF MS）進行蛋白質(zhì)鑒定，而核酸修飾分析則依賴電噴霧電離質(zhì)譜（ESI-MS）。

4. 同位素比值測定 穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜（IRMS）用于地質(zhì)年代學、食品安全溯源（如蜂蜜摻假鑒別）等領域。

適用范圍

質(zhì)譜分析技術適用于以下場景：

1. 醫(yī)藥研發(fā)與質(zhì)量控制

   • 藥物活性成分（API）的純度檢測
   • 代謝產(chǎn)物鑒定及藥代動力學研究
   • 生物類似藥的結(jié)構確證

2. 環(huán)境監(jiān)測

   • 大氣、水體、土壤中持久性有機污染物（POPs）的痕量分析
   • 微塑料及新興污染物（如全氟化合物）的篩查

3. 食品安全

   • 食品中農(nóng)藥殘留、獸藥殘留及非法添加物（如蘇丹紅、三聚氰胺）的檢測
   • 食品真實性鑒別（如橄欖油摻假分析）

4. 臨床診斷

   • 新生兒遺傳代謝病篩查（如苯丙酮尿癥）
   • 腫瘤標志物及代謝組學分析

檢測參考標準

質(zhì)譜分析需遵循國際或國家標準化方法，以下為常用標準：

1. ISO 17294:2016 《水質(zhì)-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定元素》 適用于水中62種元素的定量分析。

2. GB 31604.1-2015 《食品安全國家標準 食品接觸材料及制品 總遷移量的測定》 規(guī)定食品包裝材料中遷移物的質(zhì)譜檢測流程。

3. USP <736> 《質(zhì)譜法在藥物分析中的應用》 提供藥物雜質(zhì)譜分析的指導原則。

4. EN 16215:2012 《動物飼料-霉菌毒素檢測-液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法》 明確飼料中黃曲霉毒素等污染物的檢測方法。

檢測方法及相關儀器

1. 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）

   • 方法：樣品經(jīng)氣相色譜分離后，通過電子轟擊電離（EI）生成碎片離子，質(zhì)譜圖與標準譜庫（如NIST）匹配進行定性定量。
   • 儀器：Agilent 7890B/5977B GC-MS、Thermo Scientific ISQ 7000。

2. 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）

   • 方法：采用電噴霧電離（ESI）或大氣壓化學電離（APCI），適用于熱不穩(wěn)定及大分子化合物。
   • 儀器：Waters Xevo TQ-S、SCIEX Triple Quad 6500+。

3. 電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）

   • 方法：通過高溫等離子體電離金屬元素，檢測限可達ppt級。
   • 儀器：PerkinElmer NexION 1000、Thermo Fisher iCAP RQ。

4. 基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜（MALDI-TOF MS）

   • 方法：將樣品與基質(zhì)共結(jié)晶，通過激光脈沖電離，適用于蛋白質(zhì)、核酸分析。
   • 儀器：Bruker Autoflex Speed、Shimadzu MALDI-TOF MS。

5. 高分辨質(zhì)譜（HRMS）

   • 方法：通過軌道阱（Orbitrap）或飛行時間（TOF）技術實現(xiàn)精確質(zhì)量測定，用于未知物篩查。
   • 儀器：Thermo Fisher Orbitrap Exploris 120、Agilent 6545 Q-TOF。

結(jié)語

質(zhì)譜分析技術憑借其高靈敏度和多維度分析能力，已成為現(xiàn)代分析科學不可或缺的工具。隨著微型化質(zhì)譜儀、實時直接分析（DART-MS）等新技術的涌現(xiàn)，其應用場景將進一步擴展。未來，質(zhì)譜技術將在精準醫(yī)學、環(huán)境毒理學及材料科學中發(fā)揮更關鍵的作用，為復雜體系的解析提供更高效的解決方案。