二手质谱仪是一种高精度的分析仪器,广泛应用于化学、生物、医学、环境科学及材料科学等领域,用于测定物质的分子量、结构信息及元素组成。其核心原理基于离子化后的样品分子在电场或磁场中的运动行为差异,通过质量分析器分离并检测不同质荷比(m/z)的离子,从而获得样品的质谱图。
工作原理:样品首先被离子化(如电子轰击、电喷雾或激光解吸),转化为带电离子。随后,离子进入质量分析器(如四极杆、飞行时间管或离子阱),在电场或磁场作用下按质荷比分离。最后,检测器记录离子的信号强度,形成质谱图,横轴为质荷比,纵轴为相对丰度。通过解析质谱峰,可推断分子式、结构片段及同位素分布。
一、化学与材料科学
有机化合物分析
小分子鉴定:质谱仪可准确测定有机小分子(如药物、农药、环境污染物)的分子量及结构碎片,通过质谱图解析确认化合物身份。
同位素分析:利用高分辨率质谱仪(如FT-ICR)区分同位素峰,研究同位素标记化合物的代谢途径或环境迁移规律。
反应机理研究:通过监测反应中间体的质谱信号,揭示化学反应的动态过程及机理。
高分子材料表征
分子量分布测定:基质辅助激光解吸电离(MALDI)或凝胶渗透色谱-质谱联用(GPC-MS)可测定聚合物(如塑料、橡胶)的分子量及其分布。
端基分析:通过质谱碎片信息确定高分子链的端基结构,指导材料合成与改性。
无机元素分析
电感耦合等离子体质谱(ICP-MS):可同时检测多种元素(如重金属、稀土元素),灵敏度达ppt(万亿分之一)级,广泛应用于环境监测、地质勘探及半导体材料分析。
二、生命科学与医学
蛋白质组学研究
蛋白质鉴定:电喷雾电离(ESI)结合串联质谱(MS/MS)可实现蛋白质的酶解肽段测序,通过数据库比对鉴定蛋白质种类。
翻译后修饰分析:质谱可检测磷酸化、糖基化等翻译后修饰位点,揭示蛋白质功能调控机制。
定量蛋白质组学:通过同位素标记(如TMT、iTRAQ)或无标记定量(Label-free)技术,比较不同样本中蛋白质的相对表达量。
代谢组学研究
小分子代谢物分析:质谱可检测生物体液(如血液、尿液)中的代谢物(如氨基酸、脂质、糖类),揭示代谢通路变化与疾病关联。
非靶向代谢组学:无需预先设定目标化合物,通过高分辨率质谱全面筛查代谢物,发现潜在生物标志物。
临床诊断
新生儿筛查:串联质谱技术可同时检测新生儿干血片中的多种代谢病相关物质(如氨基酸、酰基肉碱),实现早期诊断。
药物浓度监测:质谱法(如LC-MS/MS)是治疗药物监测(TDM)的金标准,可准确测定血药浓度,指导个体化用药。
肿瘤标志物检测:质谱可发现与肿瘤相关的蛋白质或代谢物标志物,辅助早期诊断和预后评估。
三、环境科学
污染物检测
持久性有机污染物(POPs):质谱可检测多环芳烃(PAHs)、二噁英等痕量污染物,符合环保标准(如EPA方法)。
农药残留分析:通过质谱联用技术(如GC-MS、LC-MS)检测食品、土壤中的农药残留,保障食品安全。
微塑料分析:结合热裂解-气相色谱-质谱(Py-GC-MS)可定性定量分析微塑料的聚合物类型及含量。
大气与水质监测
挥发性有机物(VOCs):质谱可实时监测大气中的VOCs(如苯系物、醛酮类),评估空气质量。
水质污染物:质谱可检测水体中的药物、个人护理品(PPCPs)等新兴污染物,指导水处理工艺优化。
四、食品安全
添加剂与非法添加物检测
合成色素、防腐剂:质谱可快速筛查食品中的合成色素(如苏d红)和防腐剂(如苯甲酸),确保符合国家标准。
非法添加物:通过高分辨质谱的非靶向筛查功能,发现食品中未知非法添加物(如三聚氰胺、塑化剂)。
过敏原检测
蛋白质过敏原:质谱可检测食品中的过敏原蛋白(如花生、牛奶蛋白),避免过敏风险。
真伪鉴别
地理标志产品:通过质谱指纹图谱比对,鉴别葡萄酒、蜂蜜等产品的产地真实性。
物种鉴定:DNA条形码结合质谱技术可鉴定肉类、鱼类等食品的物种来源,打击掺假行为。
五、能源与地质领域
石油与天然气分析
原油组成分析:质谱可测定原油中饱和烃、芳香烃、沥青质等组分的含量,指导炼油工艺优化。
天然气成分检测:质谱可实时监测天然气中的甲烷、乙烷等组分,确保能源质量。
地质样品分析
同位素地质年代测定:通过铀-铅(U-Pb)、铷-锶(Rb-Sr)等同位素比值测定,确定岩石或矿物的年龄。
矿物成分分析:激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)可实现矿物微区原位成分分析。
