气相色谱质谱(气质联用)GC-MS在代谢组学的应用.pptVIP

GC-MS技术在代谢组学中的应用 主要内容 GC,MS,GC-MS技术的结构流程，原理，特点 样品的采集与制备及数据处理 GC-MS技术在代谢组学的应用 GC结构流程 GC的分离原理 气固色谱的分离机理: 吸附与脱附的不断重复过程； 气液色谱的分离机理： 气液两相间的反复多次分配过程。 MS结构流程 质谱分析原理 基本原理概述：质谱分析是将样品转化为运动的带电气态离子碎片，于磁场中按质荷比(m/z)大小分离并记录的分析方法。 其过程为可简单描述为： 其中，z为电荷数，e为电子电荷，U为加速电压，m为碎片质量，V为电子运动速度。 GC-MS联用技术简介 ?自1957年J.C.Holmes和F.A.Morrell首先实现了GC-MS联用以来，该技术得到了迅速发展，至今气-质联用（GC/MS）已被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定，其具有GC的高分辨率和质谱的高灵敏度，是生物样品中药物与代谢物定性定量的有效工具。 GC-MS的结构原理 GC-MS主要由气相色谱仪-接口-质谱仪组成。 GC-MS联用的关键部件是接口。 GC-MS联用的主要困难是两者工作压力的差异。气相色谱的柱出口压力一般为大气压（约1.01x105Pa），而质谱仪是在高真空下（一般低于10-3Pa）工作的。 所以必须通过一个接口使两者压力基本匹配，才能实现联用。 GC-MS联用技术的特点 GC-MS的主要优点是：集色谱法的高分离能力和质谱法的结构鉴定能力于一体 ， 灵敏度高，可检测到大量低含量的小分子代谢产物。 与CE-MS、LC-MS或LC-NMR等分析仪器相比，GC-MS仪器的购置价格较低，在色谱分析重复性、分辨率和电子轰击电离源得到的质谱碎片重复性方面具有明显的优势，且受基体效应影响较小。 GC-MS的主要不足是样品中难挥发或极性较大的代谢产物需经过衍生化后才能进行分析。 GC-MS联用分析的特点 1.适合于多组分混合物中未知组分的定性分析； 2.可以判断化合物的分子结构； 3.可利用选择离子检测技术收集更多的信息量（即质谱仪只对少数几个特征质量的峰自动进行反复扫描记录），从而提高色谱-质谱检测的灵敏度； 4.可以鉴别出部分分离甚至未分离的色谱峰； 5.可用计算机对复杂多组分样品的大量质谱数据进行收集、储存、处理和解释。 常规的气相色谱分析方法存在的缺陷 目前大多数气相色谱仪器为一维气相色谱，使用一根色谱柱，适合含几十至几百个物质的样品分析。 但是对于代谢产物这样复杂体系的分离分析，使用常规的色谱分析方法，仅仅靠提高柱效或提高柱选择性都难以得到满意的分析结果。 传统多维色谱（GC-GC）依然存在不足 例如中心切割式二维色谱虽然拓展了一维色谱的分离能力 但是这种以中心切割为基础的二维色谱仅仅是将第一根色谱柱流出的一段或几段感兴趣的馏分送入第二根柱进一步分离，而无法进行全面分析。 全二维气相色谱-飞行时间质谱联用技术 全二维气相色谱 全二维气相色谱是20世纪90年代发展起来的具有高分辨率、高灵敏度、高峰容量等优势的多维色谱分离技术，也是迄今为止能够提供最高分辨率的分离技术。 1991年，Phillips和Liu用他们以前在快速色谱中使用的在线热调制器发展出了一种新的二维气相色谱系统。由于采用这个系统全部的样品均被分析，而不是仅仅是被中心切割的馏分，因此这个系统被称命名为全二维气相色谱，以区别传统的二维色谱。 全二维气相色谱原理 柱1和柱2分离机制不同且相互独立并以串联的方式结合。 这个技术的关键是柱1跟柱2交接处的调制器，它对从第一根柱后流出的样品起捕集、聚焦、再传送的作用，可被当作第二根柱的进样器。 全二维气相色谱谱图的生成 分为调制、转换和可视化三个步骤。 可视化是通过颜色、阴影或等高线的方式在二维平面上呈现出来的，有时也用三维图形描述。X-第一维柱保留时间，Y-第二维柱保留时间，Z-色谱峰强度。 全二维气相色谱的特点 与1DGC和GC-GC相比，全二维气相色谱的主要优点如下： ①可以提高更多的峰容量； ②由于调制器的再聚焦作用，组分分离和检测灵敏度都得到提高； ③采用适当的色谱操作条件，可以得到包含结构信息的二维结构谱图。结构谱图可以用于族组成定性，或对未知组分提供辅助定性信息。 全二维气相色谱对检测器的要求 GCxGC的第二维分离速度非常快（组分应该在调制周期内完成第二维的分离，否则，前一脉冲的迟流出组分可能会与后一脉冲的前面组分交叉或重叠。），而且由于第二维近似恒温操作，对于给定的色谱条件来说第二维的峰宽取决于保留时间。对于峰宽很窄的色谱峰检测就需要快速检测器。 快速检测器需要较小的内部体积、较短的响应时间和足够高的数据采集频率才能确保二维谱图的准确构