共享设备推介|GC-MS——在你成为大佬的路上助你一臂之力

同学们，你们是否还在为没有漂亮的数据而忧愁，你们是否还在为发文章而忧愁，如果是，那就对了，一定要看看这篇文章！

PART.1

什么是GC-MS?

首先让我们了解一下什么是GC-MS，GC-MS(Gaschromatography-mass spectrometry)全称气相色谱-质谱联用，简称气质联用仪，是由气相色谱和质谱两个部分组成的。图1是气相色谱仪-质谱仪的简化图。混合物样品经色谱柱分离后进入质谱仪离子源（EI离子源），被轰击成离子，离子经质量分析器、检测器之后即成为质谱信号并输入计算机并存储。

图1气相色谱仪-质谱仪的简化图，显示(1)载气，(2)自动取样器，(3)进气口，(4)分析柱，(5)接口，(6)真空，(7)离子源，(8)质量分析器，(9)离子检测器和(10)电脑。

PART.2

接下来了解中医药创新研究院的气质联用仪

仪器型号：Agilent GC7890A-5975C

生产厂家：美国安捷伦公司

Agilent7890A/5795C型气质联用仪是Agilent公司市场占有率最高的单四极杆质谱，购置于2011年，目前运行近12年，运行状况良好，全自动进样器操作简单而直观，满足客户对速度和精确度的要求。可以在一台气相色谱或气质联用仪器上实现多种应用。

主要技术参数：

分辨率：单位质量分辨率；

质量数范围：1.6-1050amu；

质量轴稳定性：优于0.10amu/48h;

全扫描灵敏度：1pg八氟萘，S/N≥400:1；

选择离子检测：20fg八氟萘，S/N≥10:1；

离子源：EI

谱库:NIST14.0谱库

操作老师：敖慧

我院7890A/5795C气-质联用仪的主要优点：

我院7890A/5795C气-质联用仪可提供的进样方式：

液体进样法是GCMS最常规的进样方式。通过进样针将液体样品直接注入气相色谱进样口中进行气化。该方法适用于挥发性和半挥发性分析物的分样。

顶空进样利用顶空技术(气体萃取)，免除了繁杂的样品前处理过程,可用于样品中挥发性组份的定性、定量分析。通过将液体样品或者固体样品放置在一个密闭的玻璃样品瓶中，并保持样品瓶中的样品上方留有一半以上的气体空间，在恒定的温度下使两相达到平衡后，直接抽取样品瓶中的顶空气体注入到GCMS中，进行分离和测定。

PART.3

GC-MS在中药研究领域中的应用

传统中药来源于植物，动物或矿物质，在大多数情况下具有广泛的药源和复杂的化学系统。中药化学成分复杂且含量差异大，一种仪器的使用往往很难得到准确结果，气相色谱一质谱(GC-MS)联用法是一种高效能、高选择性、高灵敏度的分离分析方法，结合了色谱、质谱两者的优点，使样品的分离、定性及定量成为连续的过程。

1. 挥发油分析

挥发油在许多中药里发挥重要的治疗作用，是不可缺少的有效成分，如我们熟悉的柴胡饮中的柴胡、生姜挥发油，藿香正气水中的藿香、陈皮、紫苏、白芷的挥发油等。中药挥发油成分复杂，主要是小分子的醛类、酯类化合物，单萜、倍半萜类化合物和小分子芳香化合物等。挥发油易于挥发且含量低、成分复杂，GC-MS利用色谱的高分离能力和质谱的高鉴别特性可大大提高挥发油有效成分、未知成分分析鉴定以及药效药动研究的速度和研究水平。

2. 非挥发性成分分析

生物碱是源自动植物机体内的具有强烈生理效能的碱性物质，其结构比较复杂，分子极性相差较大，常用GC-MS分析，EI离子源的轰击下可以看到看到很多碎片离子，便于进行结构解析，使用前大多需要衍生化，具有不需要标准品的优点。

糖类化合物是多数中草药的成分，糖分为单糖，寡糖和多糖。质谱由于选择性良好、灵敏度高、转移性强，传统GC-MS一直是糖类衍生物痕量分析选择的方法。由于糖类本身没有足够的挥发性，需将其转化为挥发性衍生物才能进行GC-MS分析。多糖要首先降解为单糖或简单的寡糖然后衍生。

植物油脂通常在紫外上无吸收，使用液相较难检测，可使用气相检测，沸点低的油脂可直接上GC-MS，而高沸点的需要将其转化为挥发性衍生物才能进行GC-MS分析。

代谢组学是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究。植物代谢组学是代谢组学的重要分支，它主要研究的是作为各种代谢路径的底物和产物的小分子代谢物（分子量＜1000）。代谢组学的研究需要高灵敏度、高通量且稳定性好的方法，所以检测平台的选择也是至关重要。GC-MS联用技术具有重复性好、灵敏度高等特点，是目前代谢组学研究中广泛运用的分析技术并且有很长的研究历史。

中药品质的优劣、活性成分差异是目前影响中药疗效的重要因素，加强其质量控制技术及方法的研究，有利于中药质量及疗效的提高。现代中药质量的发展特点是将强有力的分离技术、反映不同分子结构的波谱学技术引入到中药质量控制中，向着建立各种分析技术的指纹图谱的方向发展。

1.中药指纹图谱研究

一般而言，中药挥发油大多含有几十到一百个成分，且这些成分随药材品种、产地、采收时节的不同在很大程度上也会发生变化。可以用GC-MS制定有效成分限度，以主要成分出峰先后顺序及其相对含量为特征构成中药的特征指纹图谱，用以进行中药的质量控制。

2.生产工艺研究

原料药指纹图谱的建立同样适用于成品，炮制方法的不同也会影响成品含量的不同，中药指纹图谱能确保复方制剂质量的相对稳定。

中药种植过程中为免除病虫害等影响，通常会喷施农药，农药对人体健康具有很大的危害，所以此加强对该类农药残留量的检测是非常重要的。农残的含量通常比较小，需要灵敏度高的分析仪器，通过GC-MS中的色谱分离技术，将农药残留物质分离出来，然后通过质谱仪进行分析，可以得到农药残留的种类和含量。

PART.4

通过我们的GC-MS可以为你们提供什么呢：

一、可以得到的数据

1、总离子色谱图

在选定的质量范围内，所有离子强度的总和对时间或扫描次数所作的图，也称TIC图，如下图所示。

2、质谱图

当分子受到电子流的轰击，失去一个电子即为分子离子，以M-表示，所产生的峰称为分子离子峰，位于质荷比最大处。如果形成分子离子比较稳定，则此峰的丰度也相对较强，通常分子离子峰处的质荷比值即为该化合物的相对分子质量，这些峰的位置与强度和分子的总类机结构有关，从而就有可能根据质谱图作出分析、相对质量的测定、分子式的确定及分子结构的推断。如下图为原油样品中经BSTFA衍生化后苯酚的质谱图。

3、质量色谱图（或提取离子色谱图）

指定某一质量或质荷比的离子强度对时间所作的图。根据扫描分子离子范围及有关的标志离子，常用质荷比来判别环状化合物的结构。.如下图为原油中酚类化合物在m/z151，m/z165，m/z179，m/z193下的质量色谱图。

4、选择离子监测（Selection monitoring，SIM）

对选定的某个或数个特征质量峰进行单离子或多离子检测，获得这些离子流强度随时间的变化曲线。其检测灵敏度较总离子流检测高2~3个数量级。

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二、可以用于定性和定量分析

1、定性分析

目前，质联用仪数据库中，一般贮存有近30万个化合物标准质谱图。因此，GC-MS最主要的定性方式是库检索。由总离子色谱图可以得到任一组分的质谱图，由质谱图可以利用计算机在数据库中检索。检索结果可以给出几种最可能的化合物，包括：化合物名称、分子式、分子量、基峰及可靠程度。下图是由计算机给出的某未知物谱图检索结果。目前，GC-MS联用仪有几种数据库。应用最为广泛的有NIST库和Willey库，前者目前有标准化合物谱图13万张，后者有近30万张。

2、定量分析

GC-MS定量分析方法类似于色谱法定量分析，由GC-MS得到的总离子色谱图或质量色谱图，其色谱峰面积与相应组分的含量成正比，若对某一组份进行定量测定，可以采用色谱分析法中的归一化法、外标法、内标法等不同方法进行。

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