气质联用分析未知混合物成分及最佳分离条件的选择
气质联用分析未知混合物成分及最佳分离条件的选择
1.引言
GC/MS技术是化学工作者分离有机混合物常用的手段。色谱-质谱联用技术既发挥了色谱法的高分离能力，又发挥了质谱法的高鉴别能力。这种技术适用于做多组分混合物中未知组分的定性鉴别，可以判断化合物的分子结构，可以准确的测定未知组分的分子量，可以修正色谱分析的判断错误，可以鉴定出部分分离甚至未分开的色谱峰。特别是近年来计算机技术的发展，使GC/MS仪使用更为方便，简单，快捷。
本文是利用GC/MS对未知样品（生物碱）进行分离，从而得到它的最佳分离条件，运用质谱库进行检索筛选得到混合物的主要成分，并且进一步探讨了不同的升温程序，柱前压与流速，进样口温度，接口温度，分流比等参数对分离效果的影响。分离条件的探索对混合物的分离有重要的指导意义。对分离其它样品具有极大的参考价值。
2.实验部分
2.1样品的性质和仪器参数
样品来源于从植物的茎叶中提取的生物碱。柱温选择在50-260℃。
仪器：GC/MS-QP2010 ，He气源（99.999％），毛细管色谱柱DB-5MS（30m×0.25mm×0.25um）。
2.2最佳分离条件的探索与讨论
2.2.1升温程序
仪器参数：
①GC：注射模式：分流; 分流比：20/1; 柱前压：100.1Kpa;
流速：1.69ml/min；进样口温度：200℃
②MS：离子源温度：200℃； 检测范围：35—550； 去溶剂峰：2min
接口温度：250℃；检测器电压：1000kv
升温程序对分离效果有显著的影响。所以选择适宜的升温程序最为重要。拟采用如下升温程序：
升温程序一：初温50℃，以10℃/min 的升温速率升至200℃，保留30min；结果发现，在保留时间为20min时，峰较多，可能出峰不完全， 所以应该提高柱温。在20min以前出峰较少，间距太宽，所以应该增加升温速率。
升温程序二：初温50℃，以12℃/min 的升温速率升至200℃，以2℃/min 的升温速率升至220℃保留10min；结果发现，在保留时间为17min时，出峰较多，没有分开。要使分离效果更好，在210℃时采用降温程序。
升温程序三：初温50℃，以10℃/min 的升温速率升至210℃，以-5℃/min 的降温速率降至190℃，以20℃/min 的升温速率升至240℃；结果发现，降温使分离效果明显变好，但是出峰不完全，为此，需增加保持时间。在10min以前出峰太少，间距较大，可以增加升温速率缩短间距。
升温程序四：初温50℃，以15℃/min 的升温速率升至210℃，以-5℃/min 的降温速率降至170℃，以20℃/min 的升温速率升至240℃，保留5min；结果发现，16min之前峰间距得到改善，趋于合理，在15min以后出峰较少，应增加升温速率。
升温程序五：初温50℃，以15℃/min 的升温速率升至210℃，保留2min，以-6℃/min 的降温速率降至180℃，以40℃/min 的升温速率升至260℃，保留3min；结果发现，各组分得到很好的分离，峰较窄，峰之间分布合理，此程序最佳。
2.2.2初温对分离的影响
选择柱的初温为35、50、80℃，其他参数相同。
结果表明，初温低时分离效果明显不好，初温高时很多组分无法检测，峰少，分离效果不好。所以选择50℃分离效果最好。
2.2.3重现性
按保留时间计算离子流图的重现性（选择四组峰计算），由计算可知总离子流图的重现性都小于1％所以认为重现性合乎要求。
2.2.4柱前压和载气流速
选择柱前压为80、100、110℃，其他参数同程序升温五。
结果表明，柱前压和载气流速对分离效果有很大的影响。比较不同的柱压80Kpa,100Kpa,110Kpa所分离的离子流图，表明当柱压为100Kpa时分离效果最好。
2.2.5进样口温度
选择进样口温度为180、200、230℃，其他参数同程序升温五。结果表明，进样口温度对分离效果影响较小。
2.2.6接口温度
结果表明接口温度对分离效果影响较小，对不同接口温度200℃，230℃，250℃的总离子流图比较可知，当接口温度为250℃时分离效果最好。
2.2.7分流比
常见分流比在 30∶1～200∶1。在如此宽的范围内，对性质不同的样品必然存在一个最佳分流比。在气相色谱分析中，样品沸点是重要参数之一，在进样分流过程中也是不可忽视的。高沸点样品，大多分子量及分子体积较大，其在气相中扩散速度相对较慢,而样品中较低沸点组分扩散速度相对较快。若采用大分流比，将使样品中低沸点组分较多优先分流出去，结果使得含量少的组分分析结果偏低 ，有的甚至不出峰，对于低沸点样品，其分子量、分子体积较小，在气相中扩散速度较快，若采用小分流比，将造成主体成分超载出现平顶峰而产生误差。主峰附近的小峰被“兼并”或不能基线分离，每次被“兼并”或分离不佳的程度不同,致使精密度下降。若采用稍大分流比可减少此现象产生 。
经过不同分流比10/1，20/1，30/1的分离总离子流图比较，当分离比为20/1时分离效果最好。
3.结论
通过以上分析，得到样品的最佳分离条件是：
升温程序：初温50℃，以15℃/min 的升温速率升至210℃，保留2min，以-6℃/min 的降温速率降至180℃，以40℃/min 的升温速率升至260℃，保留3min。柱压100KPa，进样口温度为200℃，接口温度为250℃，分流比为20/1，分析柱为DB-5MS（30m×0.25mm×0.25um）
在最佳分离条件下上得到总离子流图见图1。
对分离出的20多个化合物分析筛选，得到未知混合物的成分
