第十四章食品中有害物质的检测 第一节概论 一、有害物质与有毒物质的概念 在食品的安全检测方面，我们常常会碰到“有害物质”与“有毒物质”的概念。那么什 么是“有害物质”？在自然界所有的物质中，当某物质或含有该物质的物质被按其原来的用 途正常使用时，若因该物质而导致人体生理机能、自然环境或生态平衡受破坏时则称该 物质为有害物质 从对机体健康影响的角度可将有害物质分为普通有害物质、有毒物质、到 癌物和危险物。那么什么又是“有毒物质”呢？一般的定义为凡是以小剂量进入机体，通过 化学或物理化学作用能够导致健康受损的物质。根据这一定义可知，有毒物质是相对的，剂 量决定着一种成分是否有毒，因而，一般有毒物质的毒性分级也是以中毒剂量作为基准的。 参考表141。 表141毒物毒性分级 毒性分级 大白鼠一次口服半数致死 人一次性致死量(gkg) 量(LD0mgkg) 剧毒 0.05 高 150 0.05-0.5 中等清 50-500 0.5-5.0 低毒 500-5000 5.015 微毒 25000 >15 二、 食品中有害物质的种类与来源 食品中有害物质可分为三类：一是生物性有害物质，如黄曲霉、李斯特菌、口蹄疫致病 南等：二是化学性有害物质，如DDT、氯丙醇、河豚毒素、重金屈、放射性元素等：三是物 理性有害物质，如金属屑、石子、动物排泄物等。这些有害物质的主要来源有：不当地使用 农药、兽药，包括施药过量、施药期不当或使用被禁药物：米自加工、贮藏或运输中的污染， 如操作 卫 杀南不合要求或贮藏方法不当等：来自特定食品加工工艺，如肉 熏烤 菜腌制等：来自包装材料中的有害物质，某些有害物质可能移溶到被包装的食品中：来自环 境污染物，如二恶英、多氯联苯等：以及来自食品原料中固有的天然有毒物质。 三、加强食品中有害物质检测的必要性 我国是农产品生产总最第一的农业大国，增加农民收入的关键在于大力发展农产品的 深加工，而农产品深加工的关键是食品加工。我国加入世贸组织(WTO)后，每年有大量农 产食品进出口贸易。加入世贸组织要求履行世贸组织的“贸易技术壁垒协议 TBT)”和 施卫生与动植物检疫措施协议(SPS)”,这使食品安全卫生方面的壁垒日益突出，给我国农 水产品的出口造成严重影响。另一方面，随着社会的发展人们越来越关心自身健康，对食品 安全性的要求越来越高，使得世界各国不断降低食品中有害物质的最高残留限量(MRL)的 数值，这对检测水平提出了新的要求。 第二节食品中有害物质常用的检测方法 一、薄层色谱法(Thin layer chromatography) (一)薄层色谱的原理
1 第十四章 食品中有害物质的检测 第一节 概论 一、有害物质与有毒物质的概念 在食品的安全检测方面, 我们常常会碰到“有害物质”与“有毒物质”的概念。那么什 么是“有害物质”？在自然界所有的物质中, 当某物质或含有该物质的物质被按其原来的用 途正常使用时, 若因该物质而导致人体生理机能、自然环境或生态平衡遭受破坏时, 则称该 物质为有害物质。从对机体健康影响的角度可将有害物质分为普通有害物质、有毒物质、致 癌物和危险物。那么什么又是“有毒物质”呢？一般的定义为凡是以小剂量进入机体, 通过 化学或物理化学作用能够导致健康受损的物质。根据这一定义可知, 有毒物质是相对的, 剂 量决定着一种成分是否有毒, 因而, 一般有毒物质的毒性分级也是以中毒剂量作为基准的。 参考 表 14-1。 二、 食品中有害物质的种类与来源 食品中有害物质可分为三类：一是生物性有害物质, 如黄曲霉、李斯特菌、口蹄疫致病 菌等；二是化学性有害物质, 如DDT、氯丙醇、河豚毒素、重金属、放射性元素等；三是物 理性有害物质, 如金属屑、石子、动物排泄物等。这些有害物质的主要来源有：不当地使用 农药、兽药, 包括施药过量、施药期不当或使用被禁药物；来自加工、贮藏或运输中的污染, 如操作不卫生、杀菌不合要求或贮藏方法不当等；来自特定食品加工工艺, 如肉类薰烤、蔬 菜腌制等；来自包装材料中的有害物质，某些有害物质可能移溶到被包装的食品中；来自环 境污染物，如二恶英、多氯联苯等；以及来自食品原料中固有的天然有毒物质。 三、 加强食品中有害物质检测的必要性 我国是农产品生产总量第一的农业大国, 增加农民收入的关键在于大力发展农产品的 深加工, 而农产品深加工的关键是食品加工。我国加入世贸组织（WTO）后, 每年有大量农 产食品进出口贸易。加入世贸组织要求履行世贸组织的“贸易技术壁垒协议（TBT）”和“实 施卫生与动植物检疫措施协议（SPS）”, 这使食品安全卫生方面的壁垒日益突出, 给我国农 水产品的出口造成严重影响。另一方面, 随着社会的发展人们越来越关心自身健康, 对食品 安全性的要求越来越高, 使得世界各国不断降低食品中有害物质的最高残留限量(MRL）的 数值, 这对检测水平提出了新的要求。 第二节 食品中有害物质常用的检测方法 一、薄层色谱法 (Thin layer chromatography） （一）薄层色谱的原理 表 14-1 毒物毒性分级 毒性分级 大白鼠一次口服半数致死 量 （LD 50 mg/kg） 人一次性致死量（g/kg） 剧毒 5000 > 15
薄层色谱法属于色谱法的一种，色谱法(chromatography,.简称色谱)最初是一种分离技 术，是依靠不同的被分离物质在固定相和流动相二者间的分配系数的不同而使混合物达到 分离的技术，依靠该技术所得到的图(patter)称为色谱图（ch 及附剂滴 铝薄板等固相支持物 干燥后形成薄 层板，当点有样品的薄层板被放入盛有流动相的层析缸中时，在流动相沿固定相（即吸附剂） 移动的过程中，样品中不同的组分受到来自固定相和流动相的作用力不同，致使各组分的在固 定相上迁移的速率不同。从而使得各组分被分开，被分离的各组分在薄层板上形成不同的斑 点，斑点的位置常用比移值(R)来表示： 心距离/展开剂前沿到原点中心距离 定的色谱条件下，物质的Rf值是一定的，因此可以用Rf值进行定性分析。 (二)常用的固定相： 薄层分析中常用的固定相有硅胶、氧化铝、纤维素、硅藻土、氢氧化钙、硫酸钙等，其 中最常用的是硅胶包括普通硅胶和改性陆胶。普通硅胶的表面是极性硅醇基（一S一O州） 能与极性化合物和可极化的化合物形成氢健而表现出吸附性能。改性硅胶是采用化学方法 将有机分子以共价健连接到硅胶表面的硅醇基上，健合的有机分子带有一CN NH3或 (OH等极性基团的称为正相键合，一般用于分离非极性或极性较小物质：键合的有机分子 带有十八烷基、辛烷基或乙基等非极性基团的称为反相键合，一般用于分离极性较大的物 质。其工作原理如图14-1。 流动相正己 演动相乙/水 SHOSIC SOH 定相普适硅、HCCH 流动相C:改性硅歌 图141.正相色谱（左）与反相色谱（右）的工作原理图 (三)常用的有机溶剂 对于有机溶剂而言，介电常数大则极性大，其在正相色谱中的洗脱能力强。表142中列 出了几种常用溶剂的介电常数及其在正相色谱中的相对洗脱能力。由于介电常数与溶剂的纯 度有很大的关系，因此采用高纯度的溶剂是提高实验结果可重复性的基础。在实际操作中 使用混合溶剂的机会比使用单一溶剂的机会要多得多。 (四)吸附剂的活度级别与吸附力 含水量及Rf值的关系 物质之所以能在吸附剂（以硅胶、氧化铝或正相键合硅胶为例）的薄层上分离，是因为 吸附剂的表面及其孔隙的表面存在许多活性点，被吸附物质（极性或可极化的物质）的量及 被吸附的牢固程度在其它条件一定的条件下取决于活性点的强度（单位面积的表面能量）及 数目（单位质最的表面积，单位质量吸附剂所含活性点的数目越多、活性点的强度俄大 则吸附剂的活度越高 即，对物质（极性或可极化的物质）的吸 能 力越强，被吸附物质的 值就越小。当此类吸附剂的含水量增加时，吸附剂的活性点被水中羟基占据的数目增多 因此，自由活性点减少，吸附剂的活度变小，吸附力也变小，于是被吸附物质的RF就变大。 因此，为了使薄层板的水分含量相对一致，使用对薄板进行活化可以使值具有较好的重
2 薄层色谱法属于色谱法的一种, 色谱法(chromatography, 简称色谱)最初是一种分离技 术, 是依靠不同的被分离物质在固定相和流动相二者间的分配系数的不同而使混合物达到 分离的技术。依靠该技术所得到的谱图（pattern）称为色谱图（chromatogram）。 薄层色谱的原理是将吸附剂涂布于诸如玻璃板、铝薄板等固相支持物, 经干燥后形成薄 层板, 当点有样品的薄层板被放入盛有流动相的层析缸中时, 在流动相沿固定相（即吸附剂） 移动的过程中,样品中不同的组分受到来自固定相和流动相的作用力不同,致使各组分的在固 定相上迁移的速率不同, 从而使得各组分被分开。被分离的各组分在薄层板上形成不同的斑 点, 斑点的位置常用比移值(Rf)来表示： Rf ＝ 斑点中心到原点中心距离／展开剂前沿到原点中心距离 在一定的色谱条件下, 物质的 Rf 值是一定的, 因此可以用 Rf 值进行定性分析。 （二）常用的固定相： 薄层分析中常用的固定相有硅胶、氧化铝、纤维素、硅藻土、氢氧化钙、硫酸钙等, 其 中最常用的是硅胶, 包括普通硅胶和改性硅胶。普通硅胶的表面是极性硅醇基（－Si－OH）, 能与极性化合物和可极化的化合物形成氢键而表现出吸附性能。改性硅胶是采用化学方法, 将有机分子以共价键连接到硅胶表面的硅醇基上, 键合的有机分子带有－CN、－NH3 或－ (OH)2 等极性基团的称为正相键合, 一般用于分离非极性或极性较小物质；键合的有机分子 带有十八烷基、辛烷基或乙基等非极性基团的称为反相键合, 一般用于分离极性较大的物 质。其工作原理如图 14-1。 图 14-1. 正相色谱（左）与反相色谱（右）的工作原理图 （三）常用的有机溶剂： 对于有机溶剂而言, 介电常数大则极性大, 其在正相色谱中的洗脱能力强。表 14-2 中列 出了几种常用溶剂的介电常数及其在正相色谱中的相对洗脱能力。由于介电常数与溶剂的纯 度有很大的关系, 因此采用高纯度的溶剂是提高实验结果可重复性的基础。在实际操作中, 使用混合溶剂的机会比使用单一溶剂的机会要多得多。 （四）吸附剂的活度级别与吸附力、含水量及 Rf 值的关系 物质之所以能在吸附剂（以硅胶、氧化铝或正相键合硅胶为例）的薄层上分离，是因为 吸附剂的表面及其孔隙的表面存在许多活性点，被吸附物质（极性或可极化的物质）的量及 被吸附的牢固程度在其它条件一定的条件下取决于活性点的强度（单位面积的表面能量）及 数目（单位质量的表面积），单位质量吸附剂所含活性点的数目越多、活性点的强度越大， 则吸附剂的活度越高，即，对物质（极性或可极化的物质）的吸附能力越强，被吸附物质的 Rf 值就越小。当此类吸附剂的含水量增加时，吸附剂的活性点被水中羟基占据的数目增多， 因此，自由活性点减少，吸附剂的活度变小，吸附力也变小，于是被吸附物质的 Rf 就变大。 因此, 为了使薄层板的水分含量相对一致, 使用对薄板进行活化可以使 Rf 值具有较好的重 流动相: 正己烷 固定相: 普通硅胶 SiOH SiOH SiOH HO H3 C CH3 H HO 的 极性较大 物质 的 极性较小 物质 流动相: 乙氰/水 流动相:C18 改性硅胶 Si-O-Si-C18 Si-O-Si CH2 (CH2 ) 16CH3 CH3 - 非极性 物质 接近非极 性物质
现性。 mnn和Schodder根据氧化铝及硅胶对偶氨苯，苏丹红等染料的Rf值（分以CC 序将氧化铝及硅胶的活度分为 。活度级 为1级时表示活度最大，活度级别为V级时活度最小。表143列出了薄层吸附剂的活度级 别与含水量、吸附力及RF值的关系。 表142几种常用溶剂的介电常数及其在正相色进中洗脱能力变化趋势 中文名称 英文名称 介电常数(25℃)洗脱能力 正已烷 n-hexane 19 环己烷 Cyclohexane 20 装 Benzene 23 四氯化碳 carbon tetrachloride 氯仿 Chloroform 4.8 乙酸乙酯 ethyl acetate 6.0 四氢呋南 Tetrahydrofuran 8.20(20℃) 二乙烷 10.6 正丁醇 n-butanol 17.8 异内 Isopropanol 18.3 丙铜 Acetone 20.7 乙醇 Ethanol 243 用 Methanol 32.6 乙氯 Acetonitrile 37.5(20C) 水 Water 甲酰胺 Formamide 110(20C) 表143硅胶、氧化铝的活度级别与含水量、吸附力及R值的关系 活度级别 含水量(%) 吸附力/R值 硅胶 氧化铝 3 6 IV 15 10 20 15 二、气相色谱法(Gas chromatography) (一)气相色谱仪的组成 气相色谱的流动相是气体。按固定相状态的不同，又可分为气液色谱和气固色谱：按柱 内径的粗细可分为填充柱（包括柱内径为3~6mm的普通柱及柱内径大于9mm的制备柱） 和毛细管柱（柱内径小于15mm)。气相色谱仪如图141所示，由载气、调压系统、进样 系统、色谱柱、控温系统 ,检测器等组成。此处仅简介在现代分析技术中经常应用的毛细 柱气相色谱
3 现性。 Brockmamnn 和 Schodder 根据氧化铝及硅胶对偶氮苯、苏丹红等染料的 Rf 值（分以 CCl4 及 CHCl3 作展开剂）按活度由大到小的顺序将氧化铝及硅胶的活度分为 I～V 级。活度级别 为 I 级时表示活度最大，活度级别为 V 级时活度最小。表 14-3 列出了薄层吸附剂的活度级 别与含水量、吸附力及 Rf 值的关系。 二、气相色谱法 (Gas chromatography) （一）气相色谱仪的组成 气相色谱的流动相是气体。按固定相状态的不同, 又可分为气液色谱和气固色谱；按柱 内径的粗细可分为填充柱（包括柱内径为 3~6 mm 的普通柱及柱内径大于 9 mm 的制备柱） 和毛细管柱（柱内径小于 1.5 mm）。气相色谱仪如图 14-1 所示，由载气、调压系统、进样 系统、色谱柱、控温系统、检测器等组成。此处仅简介在现代分析技术中经常应用的毛细管 柱气相色谱。 表 14-2 几种常用溶剂的介电常数及其在正相色谱中洗脱能力变化趋势 中文名称 英文名称 介电常数 (25 ℃) 洗脱能力 正己烷 n-hexane 1.9 环己烷 Cyclohexane 2.0 苯 Benzene 2.3 四氯化碳 carbon tetrachloride 3.4 氯仿 Chloroform 4.8 乙酸乙酯 ethyl acetate 6.0 四氢呋喃 Tetrahydrofuran 8.20 (20 ℃) 二氯乙烷 Dichloroethane 10.6 正丁醇 n-butanol 17.8 异丙醇 Isopropanol 18.3 丙酮 Acetone 20.7 乙醇 Ethanol 24.3 甲醇 Methanol 32.6 乙氰 Acetonitrile 37.5 (20 ℃) 水 Water 78.5 甲酰胺 Formamide 110 (20 ℃) 表 14-3 硅胶、氧化铝的活度级别与含水量、吸附力及Rf值的关系 活度级别 含水量（％） 硅胶 氧化铝 吸附力/ Rf值 I - - II 10 3 III 12 6 IV 15 10 V 20 15 增强 吸附力减弱 Rf 值增加
搭品接日 分流器 进样口 压力表 电桥 压力调节器流量计 记录仪 分离柱 图14-2气相色谱仪组成示意图 (二)毛细管柱的选邦 气相色谱的毛细管柱的内径0.12、05mm,长30~45m,材质有铜、不锈钢、玻璃和尼 龙。毛细管柱的极性依其内表面所涂固定相的极性有极性、中性和非极性之分。柱的选择主 要考虑柱的极性应与待测物的极性相匹配。表144介绍了毛细管柱应用于部分危害物检测 的范围。另外固定相膜厚、内径及柱长也是应考虑的因素。 表144GC毛细管柱的选择与部分危害物的分析 固定相 极性 应用 二甲基聚硅氧烷 非极性胶类、烃类、杀虫剂、多氯联养类、酚 类、硫化物、调料和香精 (5%)-二苯其-(95路)-二甲基聚硅氧烷或 非极性 生物碱、药物、脂肪酸甲酯、氯代化合 (5%)-二苯基-(95%)-二甲基亚芳基聚硅氧烷 物痕量分析、半挥发性物质 （6)-氧丙基苯-(94)- 甲基聚硅氧烷 弱至中 芳氯物、醇类、杀虫剂、挥发性物质 极性 (35)-二苯基-(65%)-二甲基聚硅氧烷或 中极料 芳氯物、胺类、杀虫剂 (35%)-二苯基-(65)-二甲基亚芳基硅氧烷共聚物 (1圈-氧丙苯基-(6)-二甲基聚硅氧烷 杀虫剂、除草剂、芳氯物 药物、乙 醇类、杀虫剂、笛类 (50%)-三氟丙基苯-(50%)-二甲基聚硅氧烷 极性 醛类、含氯有机物、有机磷化合物 (50%)-氰丙基苯-(50%)-二甲基聚硅氧烷 中至极 脂肪酸甲酯、醛醇乙酸酯、中性甾醇 TN0相T0辣合聚乙一糖 类、游离酸类、芳烃、香精油 健合/交联政性聚乙二醇用于碱性化合物分析 极 按类和其他碱性化合物 TPA改性聚乙二醇 极性 酸、醇、醛、酮、腈类、丙烯酸酯类 (50%)-氧丙基-(50%)-二甲基聚硅氧烷 极性 脂助酸甲酯顺/反同分异构体
4 图 14-2 气相色谱仪组成示意图 （二）毛细管柱的选择 气相色谱的毛细管柱的内径 0.12 ~ 0.5 mm, 长 30～45 m, 材质有铜、不锈钢、玻璃和尼 龙。毛细管柱的极性依其内表面所涂固定相的极性有极性、中性和非极性之分。柱的选择主 要考虑柱的极性应与待测物的极性相匹配。表 14-4 介绍了毛细管柱应用于部分危害物检测 的范围。另外固定相膜厚、内径及柱长也是应考虑的因素。 表 14-4 GC 毛细管柱的选择与部分危害物的分析 固定相 极性 应用 二甲基聚硅氧烷 非极性 胺类、烃类、杀虫剂、多氯联苯类、酚 类、硫化物、调料和香精 （5%）-二苯基-（95%）-二甲基聚硅氧烷 或 （5%）-二苯基-（95%）-二甲基亚芳基聚硅氧烷 非极性 生物碱、药物、脂肪酸甲酯、氯代化合 物痕量分析、半挥发性物质 (6%)-氰丙基苯-(94%)-二甲基聚硅氧烷 弱 至 中 极性 芳氯物、醇类、杀虫剂、挥发性物质 (35%)-二苯基-(65%)-二甲基聚硅氧烷 或 (35%)-二苯基-(65%)-二甲基亚芳基硅氧烷共聚物 中极性 芳氯物、胺类、杀虫剂 (14%)-氰丙苯基-(86%)-二甲基聚硅氧烷 中极性 杀虫剂、除草剂、芳氯物 (50%)-二苯基-(50%)-二甲基聚硅氧烷 中极性 药物、乙二醇类、杀虫剂、甾类 (50%)-三氟丙基苯-(50%)-二甲基聚硅氧烷 极性 醛类、含氯有机物、有机磷化合物 (50%)-氰丙基苯-(50%)-二甲基聚硅氧烷 中 至 极 性 脂肪酸甲酯、醛醇乙酸酯、中性甾醇 INNO 相(TM)键合聚乙二醇 极性 醇类、游离酸类、芳烃、香精油 键合/交联改性聚乙二醇用于碱性化合物分析 极性 胺类和其他碱性化合物 TPA 改性聚乙二醇 极性 酸、醇、醛、酮、腈类、丙烯酸酯类 (50%)-氰丙基-(50%)-二甲基聚硅氧烷 极性 脂肪酸甲酯顺/反同分异构体
(三)检测器的选择 检测器用于检测色谱柱流出物组成的变化。常用的GC检测器在食品有害物检测面的应 用见 14 最近有二种或几种检测 器联用的报道，这样可扩大被检测化合物的 围，降低负面的干涉.如采用DXD(肉素检测器)组合的M-200使携式气相色谱 以用一个或两个检测器通道选择性地检测芳香族和含氯化合物，大大提高了选择性和灵敏 性。 表14-5常用的GC检测器在食品有害物检测中的应用 检测器 原理 优点 缺点 氨火始 当有机物被载气带入，经火焰离简单，稳定，适于检测烃类对N、S、P有 离子化 子化，正、负离子在电场作用下向 有机物的通用检测器 机物响应低 (FID) 两极迁移而形成信号 电子俘获 藏气酒过申离室被B放射源补 对多氯联装」 一恶英、金 检测器易污 (ECD) 用产生基流，当电负性物质俘孔 屏有机物气 电子时则基流降低，即为ECD 电负性物质的响应 于农药残留分析 氨磷检测器 改进了D,使火焰与物盐接触 对含N、P有机物响应较 淬灭* (NPD) 提高氨楼有机物灵敏度 FD高三个数量级话省于 农药残留分析 火焰光度 有机物被载气带入，经火焰离子 选择性检测器，对含S、P淬灭 (FPD) 化产生特征光谱经滤光片、光电 有机物响应较FD高三个 培增管吸收转变成信号 数量级适于农残分析 脉冲式火焰 独特脉冲火焰改进FPD,原理同 对含S、P的农药和有机 价格昂贵 光度(PFPD FPD 锡等化合物比FPD具有 更高的灵敏度和选择性 *火焰型检测器有易灭火和易淬灭的缺点。前者指进样体积大时引起缺氧产生灭火，后者指选择型检测器当 其它杂质较多时，引起被检测的信号减弱或消失。 (四)气相色谱法的注意要点 1.载气：应是化学惰性气体，最常用的载气有氨气、氢气、氮气。高纯度的载气对于 保护毛细管柱免受伤害是很重要的。对于氢气和氢气的纯度要求达到99.999%~99.9999%， 即使采用最高纯度的载气，也要求通过去氧处理。高纯度的氢气和氢气价格很贵，因此可以 采用普通纯度的气体(99.995%)与串连载气净化器相结合的方式来降低分析成本。氨气不 可用于毛细管柱，只用于填充柱。应根据检测器的要求来选择载气。 2,柱端压力差：色谱柱两端的压力差是很重要的。通常色谱柱的出口端压力(D,)是 大气压，而载气入口端的压力(p 般维持在2-3个大气压。压力差过大或过小都会 物质的分离效率，对于一般的分 工作只采用附于载气钢瓶上的压力调节计就可以，但对 精细的分析则要求准确的辅助压力计。 3.柱温控制：好的气相色谱仪有单独的色谱柱加热源。当待测混合物的组分少，沸程
5 （三）检测器的选择 检测器用于检测色谱柱流出物组成的变化。常用的 GC 检测器在食品有害物检测面的应 用见表 14-5。另外，最近有二种或几种检测器联用的报道，这样可扩大被检测化合物的范 围，降低负面的干涉。如采用 FID/XSD（卤素检测器）组合的 FM-2000 便携式气相色谱可 以用一个或两个检测器通道选择性地检测芳香族和含氯化合物,大大提高了选择性和灵敏 性。 表 14-5 常用的 GC 检测器在食品有害物检测中的应用 检测器 原理 优点 缺点 氢火焰 离子化 (FID) 当有机物被载气带入, 经火焰离 子化,正、负离子在电场作用下向 两极迁移而形成信号 简单,稳定, 适于检测烃类 有机物的通用检测器 对 N、S、P 有 机物响应低 电子俘获 (ECD) 载气通过电离室被β放射源作 用产生基流,当电负性物质俘获 电子时则基流降低,即为 ECD 对 电负性物质的响应 对多氯联苯、二恶英、金 属有机物等电负性物质具 高灵敏度和选择性,适宜 于农药残留分析 检测器易污 染 氮磷检测器 （NPD） 改进了 FID,使火焰与铷盐接触, 提高氮磷有机物灵敏度 对含 N、P 有机物响应较 FID高三个数量级,适宜于 农药残留分析 淬灭* 火焰光度 (FPD) 有机物被载气带入，经火焰离子 化产生特征光谱,经滤光片、光电 培增管吸收转变成信号 选择性检测器，对含 S、P 有机物响应较 FID 高三个 数量级,适于农残分析 淬灭* 脉冲式火焰 光度 (PFPD) 独特脉冲火焰改进 FPD，原理同 FPD 对含 S、P 的农药和有机 锡等化合物比 FPD 具有 更高的灵敏度和选择性 价格昂贵 *火焰型检测器有易灭火和易淬灭的缺点。前者指进样体积大时引起缺氧产生灭火，后者指选择型检测器当 其它杂质较多时，引起被检测的信号减弱或消失。 （四）气相色谱法的注意要点 1． 载气：应是化学惰性气体, 最常用的载气有氦气、氢气、氮气。高纯度的载气对于 保护毛细管柱免受伤害是很重要的。对于氦气和氢气的纯度要求达到 99.999％～99.9999％, 即使采用最高纯度的载气, 也要求通过去氧处理。高纯度的氦气和氢气价格很贵, 因此可以 采用普通纯度的气体（99.995%）与串连载气净化器相结合的方式来降低分析成本。氮气不 可用于毛细管柱, 只用于填充柱。 应根据检测器的要求来选择载气。 2． 柱端压力差：色谱柱两端的压力差是很重要的。通常色谱柱的出口端压力（p1）是 大气压, 而载气入口端的压力（p2）一般维持在 2~3 个大气压。压力差过大或过小都会降低 物质的分离效率。对于一般的分析工作只采用附于载气钢瓶上的压力调节计就可以, 但对于 精细的分析则要求准确的辅助压力计。 3． 柱温控制：好的气相色谱仪有单独的色谱柱加热源。当待测混合物的组分少, 沸程
窄时，直接将柱温升至某一温度（通常为待分离物质中沸点最高物质的沸点的23）进行分 折。但当待测混合物的组分多沸程宽时则应当采用程序升温( rature 即，柱温随着分析时间的增加而呈线性或阶段性增加，从而使不同沸点的物质在相应的柱温 下被分离开，这样 不仅可以缩短分析的时间，也可以改善峰 ，提高定量分析的准确性 4.柱预处理：进样分析之前，应将柱温升至高出计划最高分析温度20度（但应在色 谱柱允许的温度范用内)，同时通以载气，载气的流速控制在很小的水平(5-10mLmi),如 此预处理色谱柱至少10h。以防止上次分析柱内残留杂质的干扰。 进样：一般采用气相色谱专用注射器（注射针锐尖，有别于液相色谱的平头注射器） 取气体样品进样0.51.0mL,液体样品进样1小100μ以，通过预先加热的进样口 （injectio o)注射到气化室中，以便液体样品能够迅速气化。先进的仪器其进样口带有单独的加热 源。对于采用毛细管柱的气相色谱，由于毛细管柱的容量仅为零点几个微升的液体样品，所 以需要一个分样器来将上述大量的样品分成两部分，其中小的部分进入毛细管柱，而大的部 分弃去。对于待测组分含量很少的样品需要选用不分流进样。 检测器的灵敏度 亦称响应值或应答值，即，单位变化量的样品进入检测器后所引 起的检测信号变化的大小，用公式可表示为：S=△R△Q。应当注意检测器的灵敏度与仪 器的灵敏度以及分析方法的灵敏度是不同的概念，检测器的灵敏度考察的只是检测器的特性 仪器的灵敏度考察的是包括检测器在内的整个仪器的特性，而分析方法的灵敏度考察的是 整个仪器及分析条件（如色谱柱、检侧器、柱温、流动相等）的加合特性。事实上一般 说的灵敏度都是指一定分析条件之下的仪器的灵敏度，亦即，某一分析方法的灵敏度 三、高效液相色谱法(High performance liquid chromatography,HPLC) (一)高效液相色谱仪的组成 高效液相色谱的流动相为液相，属于柱色谱的一种，但它不同于经典的采用玻璃柱和重 流的“发”而“重复性差”的普通桂色清商效流相色诗采用不锈锅陆及高压一 且填充料的粒径小而均匀， 从而达到 HPLC柱长7.5 30cm,内径1~5mm,填充剂粒子的直径3~50μum。高效液相色谱仪包括贮液瓶、泵、进 样阀、色谱柱、检测器及数据处理器等部件，见图143。 常用的高效液相色谱法包括正相色谱、反相色谱、离子对色谱、离子交换色谱、离子色 谱、排阻色谱。在这些高效液相色谱法中，以反相高效液相色谱最常用，占高效液相色谱法 的70%~80%。 进样 ®日日B 过 一过迪器 分离柱 储液瓶 检测器☐ 图143高效液相色谱仪组成示意图 6
6 窄时, 直接将柱温升至某一温度（通常为待分离物质中沸点最高物质的沸点的 2/3）进行分 析。但当待测混合物的组分多, 沸程宽时, 则应当采用程序升温（programmed temperature）, 即, 柱温随着分析时间的增加而呈线性或阶段性增加, 从而使不同沸点的物质在相应的柱温 下被分离开, 这样不仅可以缩短分析的时间, 也可以改善峰形, 提高定量分析的准确性。 4． 柱预处理：进样分析之前, 应将柱温升至高出计划最高分析温度 20 度（但应在色 谱柱允许的温度范围内）, 同时通以载气, 载气的流速控制在很小的水平（5-10 mL/min）, 如 此预处理色谱柱至少 10 h。以防止上次分析柱内残留杂质的干扰。 5． 进样：一般采用气相色谱专用注射器（注射针锐尖, 有别于液相色谱的平头注射器） 取气体样品进样 0.5~1.0 mL , 液体样品进样 1~100 µℓ, 通过预先加热的进样口（injection port）注射到气化室中, 以便液体样品能够迅速气化。先进的仪器其进样口带有单独的加热 源。对于采用毛细管柱的气相色谱, 由于毛细管柱的容量仅为零点几个微升的液体样品, 所 以需要一个分样器来将上述大量的样品分成两部分, 其中小的部分进入毛细管柱, 而大的部 分弃去。对于待测组分含量很少的样品需要选用不分流进样。 6． 检测器的灵敏度：亦称响应值或应答值, 即, 单位变化量的样品进入检测器后所引 起的检测信号变化的大小, 用公式可表示为： S ＝ ∆R/∆Q。应当注意检测器的灵敏度与仪 器的灵敏度以及分析方法的灵敏度是不同的概念。检测器的灵敏度考察的只是检测器的特性, 仪器的灵敏度考察的是包括检测器在内的整个仪器的特性, 而分析方法的灵敏度考察的是 整个仪器及分析条件（如色谱柱、检测器、柱温、流动相等）的加合特性。事实上, 一般所 说的灵敏度都是指一定分析条件之下的仪器的灵敏度, 亦即, 某一分析方法的灵敏度。 三、高效液相色谱法（High performance liquid chromatography，HPLC） （一）高效液相色谱仪的组成 高效液相色谱的流动相为液相, 属于柱色谱的一种, 但它不同于经典的采用玻璃柱和重 力引流的“慢”而“重复性差”的普通柱色谱, 高效液相色谱采用不锈钢柱及高压促流, 而 且填充料的粒径小而均匀, 从而达到了“快”而“重复性好”的高效效果。HPLC 柱长 7.5～ 30 cm, 内径 1～5 mm, 填充剂粒子的直径 3～50 µm。高效液相色谱仪包括贮液瓶、泵、进 样阀、色谱柱、检测器及数据处理器等部件, 见图 14-3。 常用的高效液相色谱法包括正相色谱、反相色谱、离子对色谱、离子交换色谱、离子色 谱、排阻色谱。在这些高效液相色谱法中, 以反相高效液相色谱最常用, 占高效液相色谱法 的 70％～80％。 图 14-3 高效液相色谱仪组成示意图
(二)常用的HPLC检测器： 检测器 原理 灵敏度 应用范围 紫外可见样品对紫外/可见光的吸 适用于对紫外或可见光有吸收的物质， 分光光度 收度与样品的浓度成比板 可用于胺、芳胺、联苯胺、有机酸线 性范闱宽：可采用梯度流动相 视差折光 样品池与参比池的折光指 适用于同流动相折光率不同的样品组 数差与色谱流出物中样 分 主要用于糖类化合物的检测，不适 的浓度成比例 用于采用梯度流动相的检测 二极管 原理同UV检测器： 工作 适用于有紫外吸收者，应用于农药、不 列(PDA)】 方式为在同一时间UV光 稳定极性除草剂、杀菌剂、杀虫剂等 谱峰可经多波长确认 电化学 氧化还原中电子转移形成 适用于有还原电位者，可用于测定维生 电动势 素、无机阴离子等 荧光 利用特定物质发光中荧光 ++ 适用于能产生荧光或能与产生荧光的 释放进行检测 物质衍生化者。如多环芳烃、氨基甲酸 酯、氨基酸、胺类、维生素和某些蛋白 质等的测定。 蒸发激光雾化、加热使流动相蒸发 + 检测挥发性低于所使用流动相的任何 光散射 从而测定剩余样品颗粒的 物质 (ELSD) 光散别 质谱 不同的物质在 一定能最的 ++ 适用于各种物质的检测，但仪器品贵 (SIM) 电子轰击下可电离产生不 同的离子峰谱 (三)色谱柱的保护 色谱柱是HPLC重要组成部件，价格较贵，懂得色谱柱的保护，不仅可以提高分析的灵 敏度及准确度，而且可以延长柱的使用寿命。一般应从以下几个方面加以保护色谱柱： 1,溶剂的纯度：有机溶剂要求色曹纯水要求三蒸水。 2.流动相的选择：正相柱不可选用极性溶剂。反相柱不可选用非极性溶剂。以缓冲溶 液为流动相的，要考虑色谱柱的容许pH值范围。 微膜过滤 :无论是流动相还是样品都不可有不溶性的颗粒存在，因此要求对两者在 分析前采用水溶液用或有机溶剂用的微孔滤膜（微孔0.2~0.45μm)进行过滤。 4.脱气：流动相在使用时必须经过脱气处理，可采用超声波与抽真空相结合的办法。 一般处理10一20m血，流动相为水或水所占的比例大时，脱气时间长些，流动相为有机溶剂 时，脱气时间短些。 保护柱： 一个与主色谱柱性能相似的很短的小色谱 。当保护柱堵塞或污 染时，可以更换 新的保护柱，这样可以大大地延长色谱柱的使用寿 6。洗柱：色谱柱易受污染而失活，需要进行清洗以使之再生， ·个行之有效的方法是 采用分析用流动相以0.1 mL/min的流速冲洗一夜。对于正相硅胶柱而言，先用100mL的异 丙醇洗柱后，再用极性减弱的溶剂如丙酮、氯仿最后用正己烷各100mL,以2~4 mL/min 的流速进行清洗。对于反相柱而言，若清洗前的流动相是缓冲液则先用水清洗，再用50mL >
7 （二）常用的 HPLC 检测器: 检测器 原理 灵敏度 应用范围 紫外可见 分光光度 样品对紫外/可见光的吸 收度与样品的浓度成比例 ＋ 适用于对紫外或可见光有吸收的物质， 可用于胺、芳胺、联苯胺、有机酸, 线 性范围宽；可采用梯度流动相 视差折光 样品池与参比池的折光指 数差与色谱流出物中样品 的浓度成比例 － 适用于同流动相折光率不同的样品组 分，主要用于糖类化合物的检测，不适 用于采用梯度流动相的检测 二极管阵 列 (PDA) 原理同 UV 检测器；工作 方式为在同一时间 UV 光 谱峰可经多波长确认 ＋ 适用于有紫外吸收者，应用于农药、不 稳定极性除草剂、杀菌剂、杀虫剂等 电化学 氧化还原中电子转移形成 电动势差 ＋＋ 适用于有还原电位者，可用于测定维生 素、无机阴离子等 荧光 利用特定物质发光中荧光 释放进行检测 ＋＋ 适用于能产生荧光或能与产生荧光的 物质衍生化者。如多环芳烃、氨基甲酸 酯、氨基酸、胺类、维生素和某些蛋白 质等的测定。 蒸发激光 光散射 （ELSD） 雾化、加热使流动相蒸发 从而测定剩余样品颗粒的 光散射 ＋＋ 检测挥发性低于所使用流动相的任何 物质 质谱 （SIM） 不同的物质在一定能量的 电子轰击下可电离产生不 同的离子峰谱 ＋＋ 适用于各种物质的检测，但仪器昂贵 （三）色谱柱的保护 色谱柱是 HPLC 重要组成部件, 价格较贵, 懂得色谱柱的保护, 不仅可以提高分析的灵 敏度及准确度, 而且可以延长柱的使用寿命。一般应从以下几个方面加以保护色谱柱： 1． 溶剂的纯度：有机溶剂要求色谱纯, 水要求三蒸水。 2． 流动相的选择：正相柱不可选用极性溶剂, 反相柱不可选用非极性溶剂。以缓冲溶 液为流动相的, 要考虑色谱柱的容许 pH 值范围。 3． 微膜过滤：无论是流动相还是样品都不可有不溶性的颗粒存在, 因此要求对两者在 分析前采用水溶液用或有机溶剂用的微孔滤膜（微孔 0.2～0.45 µm）进行过滤。 4． 脱气：流动相在使用时必须经过脱气处理, 可采用超声波与抽真空相结合的办法。 一般处理 10～20 min, 流动相为水或水所占的比例大时, 脱气时间长些, 流动相为有机溶剂 时, 脱气时间短些。 5． 保护柱：保护柱是一个与主色谱柱性能相似的很短的小色谱柱。当保护柱堵塞或污 染时, 可以更换一个新的保护柱, 这样可以大大地延长色谱柱的使用寿命。 6． 洗柱：色谱柱易受污染而失活, 需要进行清洗以使之再生, 一个行之有效的方法是 采用分析用流动相以 0.1 mL/min 的流速冲洗一夜。对于正相硅胶柱而言, 先用 100 mL 的异 丙醇洗柱后, 再用极性减弱的溶剂如丙酮、氯仿最后用正己烷各 100 mL, 以 2～4 mL/min 的流速进行清洗。对于反相柱而言, 若清洗前的流动相是缓冲液则先用水清洗, 再用 50 mL
的甲醇或乙氰清洗。对于用于蛋白分离色谱柱，其中保留的蛋白质则可以先用100mL8 moL的尿素水溶液清洗，再用水清洗。注意，不要太轻易地抛弃一根柱子。 四、质谱法(Mas (一）质谱仪的组 质谱法(MS)是使所研究的混合物或单体在一定的条件下形成气态离子，然后使气态 离子通过依赖电/磁场作用的质量分析器，使各离子按质荷比大小的不同，依次到达收集器， 并产生信号，经过检测记录，即可得到这些离子峰的信息。世界上第一台抛物线质谱仪是由 英闲人汤提汤(Th0ms0n)干20世纪10年代研制出来的。早期的质普法主要是刑定原子 质量和同位素丰度。自20世纪50年代初期质谱仪进入有机分析领域以 ,质谱技术有了飞 速发展，现今的质谱仪器已汇集了当代先进的电子技术、高真空技术和计算机技术，质谱已 成为食品危害物质分析不可缺少的工具。 如图143所示质谱仪由进样系统、离子源系统、质量分析器、检测器及真空系统组成。 进样系统 离子源 质量分析器→离子检测器 真空系统 质谱图 图14-4质谱仪组成示意图 真空系统：在质谱分析过程中，为了避兔离子源灯丝损坏，离子损失，负反应增多等负面 影响，质谱仪从离子的产生到离子被检测器捕捉，系统要求必须保持在1010P阳的高真 空状态。 进样系统：样品在通入离子化室之前必须保证是气态，因此，进样系统常置于150℃的 恒温箱中，这一温度对于气体或挥发性强，沸点低的液体样品是合适的，对于难挥发的液体样 品，可提高恒温箱的温度，但一般控制在200℃以下，以防止一些有机化合物热分解，热稳定 性高的化 物 度可提高 400℃。固体样品则需置于固体样品气化瓶中加热 化。样品 气化后，通过扩散小孔直接进入真空度为102P阳的贮气球中，再由细小的铂片漏气孔导入离 子化室 离子源：是质谱仪的心脏，其作用是使样品分子或原子电离成离子。最常用的离子源有电 子击离子源化学申离场申离快原子奢击 ，二次离子质谱，场解吸及大气压离子源，其 中，电子轰击离子源产生的离子流率高，稳定性好，灵敏度高，因而应用最 泛 质量分析器：其作用是将离子源来的离子按质荷比的大小进行分离和排列。目前有四种 质量分析器：单聚焦质量分析器，双聚焦质最分析器，飞行时间质最分析器以及四极质最分 析器，各质量分析器的分离原理请参考相关资料。 离子检测器：质谱拾测器有三种：照相板法拉第环及电子倍增管其中照相板是应用 最早的质谱检测器，目前只用在某些无机质谱仪中；法拉第环检测器方便， 价，但灵敏度差 电子倍增管检测器灵敏度高且时间差可以忽略，是现代质谱仪中最常用的检测器。 (二)质谱的表示方法： 在质谱分析中，质谱的表示方法主要有图形和表格两种形式。图145是甲苯的质谱图， 8
8 的甲醇或乙氰清洗。对于用于蛋白分离色谱柱, 其中保留的蛋白质则可以先用 100 mL 8 mol/L 的尿素水溶液清洗, 再用水清洗。注意, 不要太轻易地抛弃一根柱子。 四、质谱法（Mass Spectroscopy，MS） (一) 质谱仪的组成 质谱法（MS）是使所研究的混合物或单体在一定的条件下形成气态离子, 然后使气态 离子通过依赖电/磁场作用的质量分析器, 使各离子按质荷比大小的不同,依次到达收集器, 并产生信号, 经过检测记录, 即可得到这些离子峰的信息。世界上第一台抛物线质谱仪是由 英国人汤姆逊（Thomson）于 20 世纪 10 年代研制出来的。 早期的质普法主要是测定原子 质量和同位素丰度。自 20 世纪 50 年代初期质谱仪进入有机分析领域以来, 质谱技术有了飞 速发展, 现今的质谱仪器已汇集了当代先进的电子技术、高真空技术和计算机技术, 质谱已 成为食品危害物质分析不可缺少的工具。 如图 14-3 所示质谱仪由进样系统、离子源系统、质量分析器、检测器及真空系统组成。 图 14-4 质谱仪组成示意图 真空系统: 在质谱分析过程中,为了避免离子源灯丝损坏, 离子损失,负反应增多等负面 影响, 质谱仪从离子的产生到离子被检测器捕捉, 系统要求必须保持在 10-6~10-8 Pa 的高真 空状态。 进样系统: 样品在通入离子化室之前必须保证是气态,因此, 进样系统常置于 150 ℃的 恒温箱中,这一温度对于气体或挥发性强,沸点低的液体样品是合适的,对于难挥发的液体样 品,可提高恒温箱的温度,但一般控制在 200 ℃以下,以防止一些有机化合物热分解, 热稳定 性高的化合物温度可提高到 400 ℃。固体样品则需置于固体样品气化瓶中加热气化。样品 气化后,通过扩散小孔直接进入真空度为 10-2 Pa 的贮气球中,再由细小的铂片漏气孔导入离 子化室。 离子源: 是质谱仪的心脏,其作用是使样品分子或原子电离成离子。最常用的离子源有电 子轰击离子源, 化学电离, 场电离, 快原子轰击, 二次离子质谱, 场解吸及大气压离子源, 其 中, 电子轰击离子源产生的离子流率高,稳定性好,灵敏度高,因而应用最广泛。 质量分析器: 其作用是将离子源来的离子按质荷比的大小进行分离和排列。目前有四种 质量分析器: 单聚焦质量分析器, 双聚焦质量分析器, 飞行时间质量分析器以及四极质量分 析器,各质量分析器的分离原理请参考相关资料。 离子检测器: 质谱检测器有三种: 照相板, 法拉第环及电子倍增管, 其中,照相板是应用 最早的质谱检测器,目前只用在某些无机质谱仪中; 法拉第环检测器方便,廉价,但灵敏度差; 电子倍增管检测器灵敏度高且时间差可以忽略,是现代质谱仪中最常用的检测器。 （二）质谱的表示方法： 在质谱分析中, 质谱的表示方法主要有图形和表格两种形式。图 14-5 是甲苯的质谱图, 进样系统 离子源 质量分析器 离子检测器 真空系统 质谱图
表147是甲苯的质谱。在质谱图中.横坐标为质荷比、纵坐标为离子相对丰度.每个质谱峰 表示一种质荷比的离子。将最强的峰的丰度作为基准峰(100%)，其他离子峰的丰度采用 相对于基准峰丰度的百分比未 表可 质谱峰的 丰度与该种离 的含量成正比。根据质谱峰 现的位置，即质荷比，可以进行定性分析：根据质谱峰的丰度可进行定量检测。对于有机化合 物可以根据质谱峰的质荷比和相对丰度确定其分子结构。 表147甲苯的质谱表 m/e 相对丰度(%) m/e 相对丰度(%) 28 4.4 63 86 39 16 65 11 45 3.9 91 100(基峰) 50 6.3 92 68(M+) 51 9.1 93 5.3 62 4.1 94 6.21 100 80 2(M 20 (M+1) 09 10 30 5070 90 m/t 图14-5甲苯的质谱图 (三)质谱峰的类型： 一种分子的质谱图中一般有许多个质谱峰，因为在离子源中分子不仅是简单地失去 个电子，而且化学键也常常断裂而形成带正、负电荷及中性的碎片，另外分子或离子还可以 发生重排。在质谱图中比较重要的质谱峰有分子离子峰、同位素离子峰、碎片离子峰、重排 峰及亚稳离子峰。 一种分子的质谱峰受分子结构、离子源的 中类、离子原的能量及仪构浩 的影响 1.分子离子峰与碎片离子蜂 个分子失去一个电子即为分子离子（也称母离子，M),在一个化合物的质谱图中分 子离子峰是除了同位素峰之外质荷比最大的质普峰，在质谱的右侧，其质量即为化合物的分 子量M。形成分子离子所需的能量很低一般有机分子的电离能在7一15V的范围.而电 子轰击源常选用的轰击电子能量为50一80©V,因此，被轰击的分 ，除了形成分子离子外 尚有足够的能量使化学键断裂，形成带正、负电荷及中性的碎片粒 有机分子也可能获 个电子而成为阴离子，但这种几率只有千分之一左右。其中，带正电的分子离子和碎片离 子，能够到达检测器而被检出，表现在质谱图上为分子离子峰和碎片离子峰：中性粒子不能被 磁场加速。不会有中性粒子的质谱峰：带负电的阴离子，运动到相反的方向、在一般的质谱 仪中也检查不出来。 9
9 表 14-7 是甲苯的质谱。在质谱图中, 横坐标为质荷比、纵坐标为离子相对丰度, 每个质谱峰 表示一种质荷比的离子。 将最强的峰的丰度作为基准峰（100％）, 其他离子峰的丰度采用 相对于基准峰丰度的百分比来表示, 质谱峰的丰度与该种离子的含量成正比。根据质谱峰出 现的位置,即质荷比,可以进行定性分析；根据质谱峰的丰度可进行定量检测。对于有机化合 物可以根据质谱峰的质荷比和相对丰度确定其分子结构。 表 14-7 甲苯的质谱表 m/e 相对丰度 （％） m/e 相对丰度 （％） 28 4.4 63 8.6 39 16 65 11 45 3.9 91 100 (基峰) 50 6.3 92 68 （M＋ ） 51 9.1 93 5.3 62 4.1 94 6.21 图 14-5 甲苯的质谱图 （三）质谱峰的类型： 一种分子的质谱图中一般有许多个质谱峰, 因为在离子源中分子不仅是简单地失去一 个电子, 而且化学键也常常断裂而形成带正、负电荷及中性的碎片, 另外分子或离子还可以 发生重排。在质谱图中比较重要的质谱峰有分子离子峰、同位素离子峰、碎片离子峰、重排 峰及亚稳离子峰。一种分子的质谱峰受分子结构、离子源的种类、离子源的能量及仪器构造 的影响。 1. 分子离子峰与碎片离子峰 一个分子失去一个电子即为分子离子（也称母离子, M＋ ）, 在一个化合物的质谱图中分 子离子峰是除了同位素峰之外质荷比最大的质普峰, 在质谱的右侧, 其质量即为化合物的分 子量 M。形成分子离子所需的能量很低, 一般有机分子的电离能在 7～15 eV 的范围, 而电 子轰击源常选用的轰击电子能量为 50～80 eV, 因此, 被轰击的分子, 除了形成分子离子外, 尚有足够的能量使化学键断裂, 形成带正、负电荷及中性的碎片粒子, 有机分子也可能获得 一个电子而成为阴离子, 但这种几率只有千分之一左右。其中, 带正电的分子离子和碎片离 子, 能够到达检测器而被检出,表现在质谱图上为分子离子峰和碎片离子峰；中性粒子不能被 磁场加速, 不会有中性粒子的质谱峰；带负电的阴离子, 运动到相反的方向, 在一般的质谱 仪中也检查不出来
2.同位素离子峰 组成有机化合物的元素除了P、I和F外其他常见元素加H、C、N、O、S、C和B 等都有天然同位素，不同元素的天然同位素的丰度是不同的，如”℃的丰度是98.93 C,1.07% S的丰度是95.02% 33g 421% 分子离子峰0M)由丰度 大的由同 位素元素组成，若分子中含有比丰度最大的同位素大一个或两个质量单位的一种和几种同 位素时，则在质谱图中将会出现分子离子峰的伴蜂，即同位素峰(M+),M+2),(M+3), (M+4),同位素峰的相对丰度比与同位素的丰度比是相当的，因此借用同位素峰的信息可以 帮助判惭其一元素在化合物中是否存在 3.重排离子峰 分子离子裂解时，除简单的断裂外产生碎片离子外，还可能发生原子或原子团的重排，产 生比较稳定的重排离子，形成重排离子峰。发生重排的基团常常是氢原子，最典型的重排方 式是y氢原子转移到羰基氧原子上。可以发生这类重排的化合物有：含C-O,P-O,S-0基 团的化合物，另外，烯烃类和苯环化合物的分子断裂时也易发生重排。 4.亚稳离子峰 有些离子在进入接受器之前可能发生碰撞而断裂形成亚稳离子。亚稳离子峰比较容易 识别，峰的相对丰度小，峰钝，比一般质谱峰宽2-5倍，质荷比通常不是整数。通过亚稳离子 峰可以了解离子的断裂部位，并确定丢失的中性碎片，有助于推断化合物的结构。 五、色谱质谱联用技术 质谱仪(MS)具有灵敏度高、定性效果好的特点，它可以确定化合物的分子量、分子 式甚至官能团。但是 般的质谱仪只能对单 组分给出良好的定性，对混合物是无能为》 的，且进行定量分析也较复杂。而色谱仪（气相色谱仪和液相色谱仪）对混合物中各组分的分 离和定量有着显著的优势，但严格来说，色谱仪难以做定性分析，因色谱仪是依靠保留时间来 定性的，而同一物质的保留时间在不同的分析条件下常常不同，所以仅用色谱难以进行确切的 定性。因此两者的有效结合可提供一种对复杂化合物最为有效的定性定量分析的方法。色 谱和质谱联用的关键问题是如何解决色谱的流 出物与质谱相连的接口转换 目前常用的色谱-质谱连用方法有：气相色谱一质谱联用(GC-MS),液相色谱一质谱 用(LC-MS),另外还有串联质谱联机(MS-MS),毛细管区带电脉一质谱联用(CZE-MS 等等。在此只简单地介绍前两种方法。 (一)气相色谱一质谱联用 气相色谱在常压条件下工作，流出组分也处于常压，且带有大量的载气，而质谱仪则在 高真空条件下工作，流出组分不能直接进人质谱仪，两者联用时要有接口转换，以解决常厅 到真空的过被并分离载气浓箱被测组分。 粉6 c 色讲 质消 低真空 高直玄 图146喷嘴分子分离器原理图 常用的接口是喷嘴分子分离器，原理图如图14-6所示。其工作原理是基于气体分子量 不同，扩散速度也不同。分子量小的气体，如色谱流出物中的大量载气氨，扩散快，由入口进 人低真空室时，大部分被扩散而分离。进入b入口时，被测组分的分子量大、扩散慢而浓集 10
10 2. 同位素离子峰 组成有机化合物的元素除了 P、I 和 F 外, 其他常见元素如 H、C、N、O、S、CI 和 Br 等都有天然同位素, 不同元素的天然同位素的丰度是不同的, 如 12C 的丰度是 98.93%, 13C,1.07%; 32S 的丰度是 95.02%, 33S, 0.77%, 34S, 4.21%. 分子离子峰(M)由丰度最大的由同 位素元素组成, 若分子中含有比丰度最大的同位素大一个或两个质量单位的一种和几种同 位素时, 则在质谱图中将会出现分子离子峰的伴峰, 即同位素峰(M＋l)+ , (M＋2)+ , (M+3)+ , (M+4)+ 。同位素峰的相对丰度比与同位素的丰度比是相当的，因此借用同位素峰的信息可以 帮助判断某一元素在化合物中是否存在。 3. 重排离子峰 分子离子裂解时,除简单的断裂外产生碎片离子外,还可能发生原子或原子团的重排,产 生比较稳定的重排离子, 形成重排离子峰。 发生重排的基团常常是氢原子,最典型的重排方 式是 γ-氢原子转移到羰基氧原子上。可以发生这类重排的化合物有: 含 C=O, P=O, S=O 基 团的化合物, 另外,烯烃类和苯环化合物的分子断裂时也易发生重排。 4. 亚稳离子峰 有些离子在进入接受器之前可能发生碰撞而断裂形成亚稳离子。亚稳离子峰比较容易 识别,峰的相对丰度小, 峰钝,比一般质谱峰宽 2-5 倍, 质荷比通常不是整数。通过亚稳离子 峰可以了解离子的断裂部位, 并确定丢失的中性碎片,有助于推断化合物的结构。 五、色谱-质谱联用技术 质谱仪（MS ）具有灵敏度高、定性效果好的特点, 它可以确定化合物的分子量、分子 式甚至官能团。但是, 一般的质谱仪只能对单一组分给出良好的定性, 对混合物是无能为力 的, 且进行定量分析也较复杂。而色谱仪(气相色谱仪和液相色谱仪)对混合物中各组分的分 离和定量有着显著的优势,但严格来说,色谱仪难以做定性分析, 因色谱仪是依靠保留时间来 定性的,而同一物质的保留时间在不同的分析条件下常常不同,所以仅用色谱难以进行确切的 定性。 因此两者的有效结合可提供一种对复杂化合物最为有效的定性定量分析的方法。色 谱和质谱联用的关键问题是如何解决色谱的流出物与质谱相连的接口转换。 目前常用的色谱-质谱连用方法有:气相色谱一质谱联用（GC-MS）, 液相色谱一质谱联 用（LC-MS）, 另外还有串联质谱联机（MS-MS）, 毛细管区带电脉一质谱联用（CZE-MS） 等等。在此只简单地介绍前两种方法。 （一）气相色谱一质谱联用 气相色谱在常压条件下工作, 流出组分也处于常压, 且带有大量的载气, 而质谱仪则在 高真空条件下工作, 流出组分不能直接进人质谱仪, 两者联用时要有接口转换, 以解决常压 到真空的过渡并分离载气浓缩被测组分。 图 14-6 喷嘴分子分离器原理图 常用的接口是喷嘴分子分离器, 原理图如图 14-6 所示。其工作原理是基于气体分子量 不同, 扩散速度也不同。分子量小的气体, 如色谱流出物中的大量载气氦, 扩散快, 由入口进 人低真空室时, 大部分被扩散而分离。进入 b 入口时, 被测组分的分子量大、扩散慢而浓集