质谱分析技术原理与应用

   本书是台湾地区质谱学会集结众学者之力，编撰的一本质谱分析技术的入门教科书。全书包括质谱分析技术基本原理和质谱分析技术应用两部分。章对质谱仪进行概述；第2~8章为靠前部分，从离子化方法，质量分析器，串联质谱分析，质谱与分离技术的结合，真空、检测与仪器控制系统，质谱数据解析，定量分析等方面阐明质谱分析技术基本原理；第9~13章为第二部分，讨论质谱分析技术在食品安全分析、蛋白质组学/代谢组学、环境与地球科学、药物与毒物分析以及医学上的应用。

   第1章一种功能强大的分析仪器——质谱仪1

1.1质谱仪的构造与质谱图1

1.1.1质谱仪的基本原理与构造1

1.1.2质谱图及基本名词3

1.2质谱仪的定性鉴定与高灵敏检测能力4

1.2.1质谱仪的定性功能4

1.2.2质谱仪分析混合物的功能5

1.2.3质谱仪的高灵敏检测能力6

1.3日新月异的质谱技术6

第一部分质谱分析技术基本原理

第2章离子化方法11

2.1电子电离13

2.2化学电离16

2.2.1质子转移化学电离19

2.2.2电荷交换化学电离20

2.2.3电子捕获负离子化学电离21

2.3快速原子轰击21

2.3.1快速原子轰击原理21

2.3.2液相基质作用23

2.3.3样品配制23

2.3.4快速原子轰击法的应用及谱图分析24

2.4激光解吸电离与基质辅助激光解吸电离25

2.4.1激光条件27

2.4.2离子化反应机理29

2.4.3基质辅助激光解吸电离分析技术特性30

2.4.4基质辅助激光解吸电离样品配制法32

2.5大气压化学电离与大气压光致电离33

2.5.1大气压化学电离33

2.5.2大气压光致电离35

2.5.3大气压化学电离与大气压光致电离的异同36

2.6电喷雾电离与纳喷雾电离37

2.6.1电喷雾离子源37

2.6.2基质效应41

2.6.3纳喷雾电离42

2.7常压敞开式电离45

2.7.1解吸电喷雾电离46

2.7.2实时直接分析47

2.8二次离子质谱48

2.8.1空间分布与深层剖面分析49

2.8.2动态与静态二次离子质谱51

2.9电感耦合等离子体质谱53

2.9.1电感耦合等离子体质谱仪的组成与分析原理53

2.9.2电感耦合等离子体离子源54

2.10离子化方法的选择与应用实例56

2.10.1离子化方法的选择56

2.10.2应用实例59

参考文献62

第3章质量分析器68

3.1扇形磁场质量分析器70

3.1.1磁场单聚焦质量分析器70

3.1.2磁场双聚焦质量分析器71

3.1.3双聚焦质谱仪的串联质谱分析73

3.2傅里叶变换离子回旋共振质量分析器76

3.2.1质量分析器76

3.2.2离子回旋运动77

3.2.3离子阱内实际的离子运动78

3.2.4离子激发与检测79

3.2.5离子检测的模式80

3.2.6操作模式81

3.2.7质量分辨能力81

3.2.8捕获电压影响下的质量检测极限82

3.3飞行时间质量分析器83

3.3.1线性飞行时间质量分析器83

3.3.2线性飞行时间质量分析器质量分辨能力的提升86

3.3.3反射飞行时间质量分析器88

3.3.4正交加速飞行时间质量分析器90

3.3.5反射飞行时间质量分析器的源后衰变分析91

3.4四极杆与四极离子阱质量分析器93

3.4.1四极杆质量分析器的原理与操作模式94

3.4.2四极离子阱质量分析器的原理与操作模式97

3.4.3四极离子阱实际操作上的考虑102

3.4.4二维线性离子阱质量分析器104

3.5轨道阱质量分析器105

3.6质量分析器的选择与应用108

参考文献109

第4章串联质谱分析112

4.1空间串联质谱仪114

4.1.1三重四极杆质谱仪114

4.1.2以飞行时间串联质谱仪进行串联质谱分析115

4.2时间串联质谱仪116

4.2.1以三维离子阱质谱仪进行时间串联质谱分析117

4.2.2以二维线性离子阱质谱仪进行时间串联质谱分析121

4.3杂合质谱仪123

4.3.1四极杆飞行时间杂合质谱仪124

4.3.2线性离子阱/傅里叶变换离子回旋共振分析器杂合质谱仪与线性离子阱/轨道阱杂合质谱仪127

4.3.3四极杆/轨道阱杂合质谱仪129

4.3.4其他形式的杂合质谱仪130

4.4串联质谱的扫描分析模式131

4.4.1产物离子扫描131

4.4.2前体离子扫描133

4.4.3中性丢失扫描133

4.4.4选择反应监测133

4.5离子活化134

4.5.1碰撞诱导解离135

4.5.2电子捕获解离与电子转移解离138

4.5.3特殊类型的离子活化过程141

参考文献143

第5章质谱与分离技术联用145

5.1质谱与分离技术的结合145

5.2柱分离效率与塔板高度147

5.3气相色谱-质谱149

5.3.1谱图数据库鉴定151

5.3.2快速气相色谱-质谱仪151

5.3.3二维气相色谱-质谱仪152

5.4液相色谱-质谱153

5.4.1超高效液相色谱-质谱仪154

5.4.2纳升级流速液相色谱-质谱仪154

5.5毛细管电泳-质谱156

5.5.1毛细管电泳与电渗流159

5.5.2临床应用161

5.6离子淌度质谱161

5.7色谱-质谱数据采集模式162

参考文献164

第6章真空、检测与控制系统166

6.1真空系统166

6.1.1真空基本原理166

6.1.2常用的抽气设备169

6.1.3真空压力计171

6.2离子检测器173

6.2.1无增益式离子检测器173

6.2.2增益式离子检测器176

6.3仪器控制系统180

6.3.1电源控制系统182

6.3.2同步与时序控制系统183

6.3.3数据采集系统184

参考文献185

第7章质谱数据解析187

7.1质谱数据介绍187

7.1.1整数质量、准确质量、单一同位素质量188

7.1.2同位素含量与分布、平均质量190

7.1.3质量分辨率对谱图/质量准确度的影响192

7.2电子轰击电离谱图解析194

7.2.1电子轰击电离谱图简介194

7.2.2氮规则与不饱和键数量规则195

7.2.3谱图解读的简易指导原则196

7.3软电离法谱图解析197

7.3.1带多电荷谱图分析197

7.3.2软电离电喷雾电离的串联质谱分析谱图201

7.4计算机辅助质谱图解析202

参考文献203

第8章定量分析204

8.1定量专一性205

8.2灵敏度、检测限与校准曲线207

8.3使用质谱进行定量分析的方法209

8.3.1外标法209

8.3.2标准加入法209

8.3.3同位素内标法210

8.3.4同位素标定定量法211

8.4分离与质谱技术的结合对定量分析的重要性及注意事项214

参考文献216

第二部分质谱分析技术应用

第9章食品安全分析219

9.1质谱应用于食品中有毒物质的分析219

9.1.1食品中有毒物质的检测方法220

9.1.2质谱检测技术221

9.1.3各种样品前处理技术结合质谱技术在食品有毒物质检测中的应用226

9.2质谱方法在转基因食品检测上的应用231

9.2.1转基因作物231

9.2.2转基因食品的检测方法233

9.2.3质谱方法检测转基因食品235

9.3常压敞开式离子化质谱法用于食品安全快速筛检分析238

9.3.1常压敞开式离子化技术239

9.3.2常压敞开式离子化技术应用实例241

9.3.3未来展望244

参考文献245

第10章蛋白质组学/代谢组学250

10.1质谱多肽测序与蛋白质鉴定250

10.1.1蛋白质定性的早期发展历史与从头测序法251

10.1.2检索数据库测序253

10.1.3蛋白质鉴定流程与注意事项255

10.1.4质谱分析法的置信度256

10.2以质谱技术为基础的蛋白质组定量分析257

10.2.1二维电泳258

10.2.2液相色谱-质谱定量法259

10.2.3以液相色谱-质谱进行蛋白质定量分析261

10.2.4稳定同位素标记定量法262

10.2.5免标定定量法266

10.3蛋白质翻译后修饰的质谱分析267

10.3.1磷酸化翻译后修饰的质谱分析268

10.3.2糖基化翻译后修饰的质谱分析274

10.4质谱技术应用于代谢组学分析278

10.4.1质谱仪在代谢组学中的应用278

10.4.2代谢组学分析策略279

10.4.3代谢组学分析流程280

参考文献284

第11章环境与地球科学287

11.1在水、土壤与废弃物检测中的应用287

11.1.1气相色谱-质谱的应用289

11.1.2液相色谱-质谱的应用290

11.1.3化学电离法的应用292

11.1.4电感耦合等离子体质谱的应用295

11.1.5混合串联质谱技术的应用295

11.2在大气科学研究上的应用298

11.2.1实时监测质谱法的起步299

11.2.2实时监测质谱技术简介300

11.2.3质子转移反应质谱仪原理302

11.2.4质子转移反应质谱在大气环境监测中的应用306

11.3在地球科学研究上的应用311

11.3.1多收集器质谱仪311

11.3.2热电离质谱仪的应用312

11.3.3气体源质谱仪的应用314

11.3.4二次离子质谱仪的应用315

11.3.5加速器质谱法的应用317

11.3.6电感耦合等离子体质谱仪的应用317

11.3.7多收集器电感耦合等离子体质谱的应用318

11.3.8激光烧蚀电感耦合等离子体质谱仪的应用319

参考文献320

第12章药物与毒物323

12.1质谱技术在药物代谢研究中的应用323

12.1.1药物代谢简介324

12.1.2代谢组和代谢组学325

12.1.3质谱技术用于代谢物的鉴定325

12.1.4样品前处理技术327

12.1.5质谱技术对药物代谢物检测的应用327

12.1.6高分辨质谱用于药物代谢物研究331

12.2质谱技术在药物分析中的应用332

12.2.1液相色谱-串联质谱在药代动力学中的应用332

……