氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）是一種將氣相色譜（GC）的高效分離能力與質(zhì)譜（MS）的高靈敏度、高特異性檢測能力相結(jié)合的強大分析工具。以下是其詳細介紹與應(yīng)用：

一、儀器組成與工作原理

1. 氣相色譜（GC）部分 

   - 作用：將混合物中的各組分分離。  

   - 關(guān)鍵部件：  

   - 進樣口：樣品引入（如分流/不分流進樣）。  

   - 色譜柱：毛細管柱（常用固定相如DB-5、HP-1等），通過不同組分與固定相的相互作用差異實現(xiàn)分離。  

   - 載氣：惰性氣體（如氦氣、氮氣）推動樣品通過色譜柱。  

   - 溫控系統(tǒng)：程序升溫優(yōu)化分離效率。  

2. 質(zhì)譜（MS）部分

   - 作用：對分離后的組分進行定性和定量分析。  

   - 關(guān)鍵部件：  

   - 離子源：將分子電離（如電子轟擊電離EI，化學(xué)電離CI）。  

   - 質(zhì)量分析器：按質(zhì)荷比（m/z）分離離子（如四極桿、離子阱、飛行時間TOF）。  

    - 檢測器：記錄離子信號（如電子倍增器）。  

3. 接口（GC-MS連接）

   - 將GC流出物導(dǎo)入MS，需去除載氣并維持真空（常用噴射式分離器）。

二、工作流程

1. 樣品經(jīng)GC分離為單一組分。  

2. 各組分依次進入MS離子源，被電離為離子。  

3. 質(zhì)量分析器篩選特定m/z的離子，檢測器生成質(zhì)譜圖。  

4. 計算機系統(tǒng)比對標(biāo)準(zhǔn)譜庫（如NIST庫）進行定性，峰面積積分定量。

三、核心特點

- 高靈敏度：可檢測pg級（10^-12克）物質(zhì)。  

- 高選擇性：通過特征離子碎片和保留時間雙重確認(rèn)化合物。  

- 寬動態(tài)范圍：適合痕量及主成分分析。  

- 自動化：支持高通量篩查（如環(huán)境、食品檢測）。

四、主要應(yīng)用領(lǐng)域

 1. 環(huán)境分析

   - 污染物檢測：水中揮發(fā)性有機物（VOCs）、大氣中多環(huán)芳烴（PAHs）、農(nóng)藥殘留（如有機氯農(nóng)藥）。  

   - 持久性有機污染物（POPs）：二噁英、多氯聯(lián)苯（PCBs）。  

2. 食品安全

   - 添加劑與殘留：防腐劑、塑化劑、獸藥殘留（如瘦肉精）。  

   - 風(fēng)味物質(zhì)：食品中香氣成分（如葡萄酒中酯類、醛類）。  

3. 醫(yī)藥與代謝組學(xué)

   - 藥物代謝：血/尿中藥物及其代謝產(chǎn)物分析。  

   - 揮發(fā)性標(biāo)志物：疾病相關(guān)代謝物（如糖尿病患者的丙酮）。  

 4. 法醫(yī)與毒理學(xué)

   - 毒物鑒定：血液中的毒物（如甲醇）。  

   - 縱火案調(diào)查：殘留易燃液體（汽油、柴油組分）。  

5. 石油化工  

   - 烴類分析：原油組成、汽油辛烷值測定。  

   - 工藝控制：反應(yīng)中間體監(jiān)測。  

6. 科學(xué)研究

   - 天然產(chǎn)物：植物精油成分鑒定。  

   - 新材料：聚合物單體或降解產(chǎn)物分析。  

五、常見分析方法

- 全掃描（Full Scan）：獲取完整質(zhì)譜圖，用于未知物篩查。  

-選擇離子監(jiān)測（SIM）：提高目標(biāo)物靈敏度（如痕量污染物）。  

- 串聯(lián)質(zhì)譜（GC-MS/MS）：通過二級碎片增強選擇性（復(fù)雜基質(zhì)干擾時）。  

六、局限性

- 樣品揮發(fā)性要求：需熱穩(wěn)定且易揮發(fā)（衍生化可擴展應(yīng)用）。  

- 基質(zhì)干擾：復(fù)雜樣品需前處理（如固相萃取SPE）。  

- 成本：儀器購置和維護費用較高。  

七、前沿發(fā)展

-  快速GC-MS：短柱+高速掃描，用于應(yīng)急檢測。  

- 便攜式GC-MS：現(xiàn)場分析（如環(huán)境污染事故）。  

- 高分辨率質(zhì)譜（HRMS）：精確質(zhì)量數(shù)測定（如TOF-MS區(qū)分同分異構(gòu)體）。  

總結(jié)

GC-MS憑借其分離與鑒定能力，成為環(huán)境監(jiān)測、食品安全、醫(yī)藥研發(fā)等領(lǐng)域的“黃金標(biāo)準(zhǔn)"。隨著技術(shù)進步，其在實時檢測和微型化方面的突破將進一步拓展應(yīng)用場景。