液相色谱-质谱联用技术（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry, LC-MS）是一种结合了超高效液相色谱的分离能力和串联质谱的高灵敏度检测能力的分析技术，广泛应用于化学、生物、环境、医药等多个领域。该技术通过液相色谱对复杂样品进行分离，再通过质谱对各组分进行定性和定量分析，具有高灵敏度、高选择性和宽动态范围等优点。
DOI：10.1002/ansa.70024
液相色谱串联质谱技术原理
首先需要待分析样品进行适当预处理，如萃取、纯化、浓缩等，使样品本身符合液相色谱的上机标准。随后样品进入液相系统后，分离柱可对液体样品或固体样品溶液中的分析物进行物理分离。
在这个液相分离的过程中，只需将几微升的样品溶液注入流动的溶剂流（称为流动相）中（最佳进样量取决于实验条件），当样品溶液-流动相混合液到达色谱柱时，其中的成分会根据其化学成分或物理特性与固定相（留在色谱柱中）发生不同程度的相互作用。
根据分析物与固定相之间的相互作用机理，液相色谱分离被分为不同的模式，如：
薄层色谱法–基于分析物在固定相中的溶解度和疏水性不同于流动相。
离子交换色谱法–根据分析物的离子电荷分离分析物。
体积排阻色谱法–利用分析物分子的尺寸差异进行分离。
亲和层析–根据分析物与固定相的结合能力将其分离。
从色谱柱洗脱的流动相（洗脱液）流经检测器时，检测器会针对其中分析物的特定物理或化学属性（如折射率、吸光度等）产生响应。该响应以信号峰的形式呈现，其强度（峰面积或峰高）与样品中对应组分的含量呈相关性。
分析物被检测器响应的时间定义为保留时间（Retention Time, RT）。通过对比样品中目标化合物与已知标准品的保留时间，可实现对样品中化合物的初步定性。尽管此方法并非化合物确证的绝对手段，但在样品组成信息已知的前提下，仍能提供具有实用价值的定性参考。
由于液相色谱系统在大气压力下运行，而质谱仪则在真空下运行，因此洗脱液不会直接流入质谱仪当中，当洗脱液流入到连接液相色谱系统和质谱仪的接口时，设备通过加热使溶剂蒸发，分析物分子被汽化和离子化，使得质谱仪可以顺利检测和测量气相离子。
分析物离子是在接口的大气压力下产生的，因此这一过程被称为大气压电离（API），而接口则被称为 API 源。电喷雾离子化（ESI）和常压化学离子化（APCI）是 LC-MS 分析中最常用的离子源。
离子化后的离子进入质谱仪的分析器中，根据其质量-电荷比（m/z）进行分离。常见的质谱仪类型包括四极杆、飞行时间（TOF）和磁扇形质谱仪。四极杆质谱仪使用电场根据m/z比分离离子，而飞行时间质谱仪利用加速离子通过延长飞行路径的时间差异来分离离子。磁扇形质谱仪则使用磁场选择离子，将离子束导向检测器。
最常见的检测器是电子倍增器。当分离的离子撞击到电子倍增器表面时，会释放出二次电子。这些次级电子通过一系列打拿极级联而倍增。测量次级电子流产生的放大电流，并将其与质谱仪中任何给定瞬间的离子浓度相关联。
https://dumas.ccsd.cnrs.fr/dumas-00910222v1
液质联用测试得到的谱图主要有总离子流图，质量色谱图和质荷比图。
总离子流图显示了在液相色谱分离过程中，所有离子的总强度随时间的变化。每个峰通常对应于一个化合物的保留时间，峰的高矮则反映了该化合物在样品中的相对丰度。TIC图可以用于初步筛查样品中的未知化合物，通过观察峰的保留时间和强度，可以初步判断样品中可能存在的成分。
DOI：10.1007/978-1-60761-157-8_13
质量色谱图是指定某一质量（或质荷比）的离子，其强度随时间的变化。其横轴通常表示时间（分钟），纵轴表示离子的相对强度或丰度。
质荷比图（纵坐标：检测器检测到的离子信号强度；横坐标：质荷比（m/e或m/z）通过显示不同质荷比（m/z）的离子强度分布，可以识别样品中主要的离子成分。
DOI：10.1021/acsomega.2c04496
液相质谱的实际应用
液相质谱凭借其液相色谱的分离能力和灵敏度检测能力，广泛应用于化学、生物、医学、环境科学等多个领域，核心包括：
1. 药物研发
药代动力学：监测药物及代谢物在体内的浓度变化，优化给药方案；
药物代谢：解析代谢途径与产物，支持结构优化及安全性评价；
杂质分析：检测微量杂质与降解产物，保障药物质量。
实例：Pu等人利用LC-MS，用于腺相关病毒（AAV）基因治疗研发过程中残留碘克沙醇的定量分析。然后以结构相似的碘海醇作为内标（IS），对 AAV 原液中低至 0.01 μg/mL 的碘克沙醇进行定量，并成功开发了一种高效的 AAV 碘克沙醇纯化方法，可将残留碘克沙醇降低 6 个数量级以上。该实验利用LC-MS控制工艺过程中的杂质、对保障药物安全性具有重要意义。
DOI：10.1089/hum.2021.13
2. 食品安全
农兽药残留：精准测定食品中农药、抗生素等残留，如有机磷、瘦肉精，有助于监管合规性、消费者保护和食品行业的改善；
添加剂与有害物质：定性定量分析防腐剂、色素及真菌毒素、重金属等，确保符合国家标准。
实例：Desmarchelier等人通过LCMS/MS检测了乳基原料及其相关产品中152种兽药残留，包括105种抗生素、抗炎药和抗寄生虫药、23种β-内酰胺类、14种氨基糖苷类和10种四环素类（例如，乳成分、婴儿配方、婴儿谷物和婴儿食品）、肉类和鱼类成分及相关产品（新鲜、粉状、熟制、婴儿谷物和婴儿食品），以及基于鸡蛋、动物脂肪和动物副产品的其他成分。
在空白测试样本和添加了所关注兽药的测试样本（其筛查目标浓度（STC）低于最大残留限量（MRL））中评估了检测概率（POD），得到了超过99%的食物中兽药浓度都是符合要求的。
DOI：10.1093/jaoacint/qsae032
3. 环境监测
水/土壤/大气分析：检测多环芳烃、农药、挥发性有机物等污染物，评估污染程度与趋势。
实例：Patyra等人为了探究天然和有机液体肥料受抗生素污染的情况，使用LCMS/MS测定了天然和有机液体肥料中的 21 种抗菌物质，所开发的方法被用于对 62 份天然和有机液体肥料样本进行分析，结果显示超过 24%的样本被抗生素污染，并定性了污染主要来自四环素类和氟喹诺酮类药物。
DOI：10.3390/molecules29071644
4. 生物医学研究
组学分析：涵盖蛋白质组学（翻译后修饰、相互作用）、代谢组学（代谢途径与标志物）、脂质组学（脂质代谢与疾病关联），揭示生命机制与病理过程。
实例：Jiang等人通过生物相容性固相微萃取将人类唾液样本的蛋白质组分分离出来后，实现了唾液蛋白质组学分析。利用bio-SPME 技术，所有唾液样本中都能一致地检测到七种内源性蛋白质。利用这一策略，实现了健康个体和患病个体的唾液样本之间的比较，结果表明，病毒性唾液样本和健康唾液样本之间存在明显的肽组学差异。
DOI：10.1021/acs.analchem.4c00307
总结
LC-MS凭借其无与伦比的精确度、灵敏度和多功能性，在生物学和生命科学中的重要性不言而喻。可以预见的是，随着LC-MS技术的不断发展，它将为科学发现和商业应用打开新的领域，使研究人员能够突破人类知识的界限。许多技术上的突破都离不开LC-MS在推动创新方面的关键作用，随着技术的成熟和新的应用的出现，它将继续处于科学探索的前沿，促进有益于社会的突破性发现。
【高端测试 找华算】
华算科技是专业的科研解决方案服务商，精于高端测试。拥有10余年球差电镜拍摄经验与同步辐射三代光源全球机时，500+博士/博士后团队护航，保质保量！
🏅已助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果在Nature&Science正刊及子刊、Angew、AFM、JACS等顶级期刊发表！
