


一
电喷雾电离(ESI) 是液质联用中最常用的离子源。它的任务是把液相洗脱液中的中性分子转化为气态离子。
ESI 的工作过程

第一步:喷雾。 液相洗脱液通过一根加有高压(通常3~5 kV)的毛细管,在喷口处形成带电的细小雾滴。
第二步:蒸发。 在干燥气(氮气)和加热的作用下,雾滴中的溶剂不断蒸发,液滴体积缩小,表面电荷密度升高。
第三步:电离。 当液滴表面电荷斥力超过表面张力时,发生库仑爆炸,液滴裂解成更小的液滴,最终释放出气态离子。
ESI工作流程:液相流动相 → 带电毛细管雾化 →
带电微小液滴 →溶剂蒸发、液滴收缩 →
库仑爆炸 → 释放气态离子
ESI高频坑点:极易受到基质离子抑制;高盐体系会严重降低离子化效率;大分子、极性强物质更适合ESI;热不稳定化合物优先选用ESI。


二
虽然ESI是主力,但有些化合物在ESI下响应很差,比如中等极性、热稳定性较好的小分子。这时候,大气压化学电离(APCI)是有效的补充。
APCI与ESI最大的区别在于:APCI是先气化,再电离。
APCI工作流程:液相流出物 → 高温加热管快速气化 → 电晕放电针电离溶剂 → 溶剂离子与中性样品分子电荷转移 → 生成目标物离子
APCI对流速和盐的耐受性比ESI好,但不适合热不稳定或大分子化合物,因为需要加热气化!
总结:ESI 与 APCI 的对比与选择
对比项目 | ESI | APCI |
适用化合物 | 极性、中等极性、大分子 | 中等极性、非极性小分子 |
分子量范围 | 宽(可测蛋白质) | 窄(一般< 1000 Da) |
流速耐受 | 较低(0.2~0.6 mL/min) | 较高(可达1~2 mL/min) |
盐耐受 | 差 | 较好 |
热稳定性要求 | 不要求 | 要求可气化且热稳定 |
实战tips:大多数药物、代谢物、农药等极性分子,优先用ESI。如果ESI响应太低,可以尝试APCI。


三
核心逻辑只有一条:看化合物容易得质子还是失质子。
正离子模式的适用情况

化合物含有碱性基团(如氨基或者吡啶、咪唑等含氮杂环),容易接受质子(H⁺),形成 [M+H]⁺ 准分子离子。
M + H⁺ → [M+H]⁺
典型化合物:胺类、生物碱、氨基酸、多数药物分子。
负离子模式的适用情况

化合物含有酸性基团(如羧基、酚羟基、磺酸基等),容易失去质子(H⁺),形成 [M-H]⁻ 准分子离子。
M - H⁺ → [M-H]⁻
典型化合物:有机酸、酚类、磺酸类、部分抗生素。
正负模式选择决策图

含氨基/碱性基团 → 正离子模式 (ESI⁺)
含羧基/酸性基团 → 负离子模式 (ESI⁻)
既无酸性也无碱性 → 尝试正离子,不行换负离子
两性化合物 → 正负都试,选响应高的
加钠峰、加氢峰、去质子峰等的成因子

质谱图上出现的峰,不一定是 [M+H]⁺,还可能是其他加合离子。常见类型如下:
峰类型 | 形成原因 | 质量数 | 常见场景 |
[M+H]⁺ | 分子接受一个质子 | M + 1 | 正离子模式, 含碱性基团 |
[M+Na]⁺ | 分子与钠离子结合 | M + 23 | 流动相或样品瓶 带入Na⁺, 常见于甲醇体系 |
[M+NH₄]⁺ | 分子与铵离子结合 | M + 18 | 流动相含乙酸铵/ 甲酸铵时 |
[M-H]⁻ | 分子失去一个质子 | M - 1 | 负离子模式, 含酸性基团 |
[M+HCOO]⁻ | 分子与甲酸根结合 | M + 45 | 流动相含甲酸时, 负离子模式 |
[M+CH₃COO]⁻ | 分子与乙酸根结合 | M + 59 | 流动相含乙酸/ 乙酸铵时, 负离子模式 |
[M+CF3COO]⁻ | 分子与三氟乙酸根结合 | M + 113 | 流动相含三氟乙酸时, 负离子模式 |
实战tips:加钠峰([M+Na]⁺)经常出现,尤其是当流动相或样品中含有钠离子时。加钠峰不一定是坏事!如果只盯着 [M+H]⁺ 找,可能会误判分子量。
建议:在正离子模式下,先找 [M+H]⁺,再检查是否有 [M+Na]⁺ 和 [M+NH₄]⁺,综合判断。
判断目标分子峰的方法

已知分子量 → 正/负模式 → 计算可能的加合离子
→ 比对实测m/z 值
例如,索莱宝产品SS8820 D(+)-蔗糖该化合物分子量为342.29,负离子模式下该物质质谱图为:

负离子模式下:本该出现[M-H]⁻=341.3,图中却出现了387.4 、455.3、 683.5,那是因为该物质结构易加合基团,而系统或流动相中含三氟乙酸、甲酸:
· [M-H]⁻ = 341.3(M-1)
· [M+HCOO]⁻ = 387.3(M+45)
· [M+CF3COO]⁻ = 455.3(M+113)
· [2M - H]⁻ = 683.6(2M - 1)
因此,这三个质荷比分别对应蔗糖与甲酸根的加合峰(387.4)、与三氟乙酸根的加合峰(455.3)以及蔗糖二聚体(683.5)。


四
离子源是液质联用的入口,直接决定能否检测到目标物。本期内容小结:
· ESI 电喷雾电离的三步过程:喷雾 → 蒸发 → 库仑爆炸
· APCI 的适用场景:中等极性、热稳定小分子,ESI 的补充方案
· 正离子模式与负离子模式的选择逻辑:看化合物是酸性还是碱性
· 加钠峰、加氢峰、去质子峰、加铵峰等的成因和识别方法

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