GC-MS全稱氣相色譜法-質譜法聯(lián)用（Gas chromatograohy-mass spectrometry），簡稱氣質聯(lián)用。是將氣相色譜儀器（GC）與質譜儀（MS）通過適當接口（interface）相結合，借助強大的計算機技術，進行聯(lián)用分析的技術。下面我們來簡單學習一下GC-MS聯(lián)用技術。

GC-MS總體上由以下五大部分組成：色譜儀（常壓）、接口部分、質譜分析器（高真空）和計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。示意圖如圖2所示：

                                                   圖2 GC-MS示意圖

氣相色譜儀的基本流程如圖3所示。主要包括以下5大系統(tǒng)：氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)以及檢測和記錄系統(tǒng)。

                                                             圖3 氣相色譜儀（GC）基本流程

氣相色譜儀的組成部分及作用：

（1）載氣系統(tǒng)：包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制和測量。為獲得純凈、流速穩(wěn)定的載氣。

（2）進樣系統(tǒng)：包括進樣器和氣化室。進樣器分氣體進樣器和液體進樣器，氣化室是將液體樣品瞬間氣化的裝置。

（3）分離系統(tǒng)：包括色譜柱和柱溫箱和控溫裝置。根據(jù)各組分在流動相和固定相中分配系數(shù)或吸附系數(shù)的差異，使各組分在色譜柱中得到分離。

（4）溫控系統(tǒng)：控制氣化室、柱箱和檢測器的溫度。

（5）檢測和記錄系統(tǒng)：包括檢測器、放大器、記錄儀、或數(shù)據(jù)處理裝置、工作站 （色譜圖）。將各組分的濃度或質量轉變成電信號并記錄。

是協(xié)調聯(lián)用儀器輸出和輸入狀態(tài)的硬件設備。一般分為直接接口（小口徑毛細管柱）和開口分流接口（大口徑毛細管柱），用于除去GC部分的載氣并傳輸組分。在GC-MS聯(lián)用中有兩個作用：

（1）壓力匹配——質譜離子源的真空度在10-3Pa，而GC色譜柱出口壓力高達105Pa，接口的作用就是要使兩者壓力匹配。

（2）組分濃縮——從GC色譜柱流出的氣體中有大量載氣，接口的作用是排除載氣，使被測物濃縮后進入離子源。

質譜儀的基本部件有：離子源、濾質器、檢測器三部分組成（結構示意圖如圖4），它們被安放在真空總管道內(nèi)。在GC-MS聯(lián)用中經(jīng)過氣相色譜分離的各氣態(tài)分子受離子源轟擊，電解裂解成分子離子，并進一步碎裂為碎片離子。在電場和磁場綜合作用下，按照m/z大小進行分離，到達檢測器檢測、記錄和整理，得到質譜圖，實現(xiàn)樣品定性定量分析。

                  圖4 質譜（MS）組成示意圖

（1）進樣系統(tǒng)：GC出來的樣品直接進入MS分析儀。

（2）離子源：離子源的作用是接受樣品產(chǎn)生離子。常用的離子化方式有：電子轟擊EI；化學電離CI。

（3）質量分析器：其作用是將電離室中生成的離子按質荷比（m/z）大小分開，進行質譜檢測。常見質量分析器有：四極質量分析器; 扇形質量分析器; 雙聚焦質量分析器; 離子阱檢測器。

（4）檢測器：檢測器的作用是將離子束轉變成電信號，并將信號放大，常用檢測器是電子倍增器。

下圖為GC-MS聯(lián)用儀的內(nèi)部組成示意圖。在這個組合中氣相色譜儀分離樣品中各組分，起著樣品制備的作用；接口把氣相色譜流出的各組分送入質譜儀進行檢測，起著氣相色譜和質譜之間適配器的作用；質譜儀對接口依次引入的各組分進行分析，成為氣相色譜儀的檢測器；計算機系統(tǒng)交互式地控制氣相色譜、接口和質譜儀，進行數(shù)據(jù)采集和處理，是GC-MS的中央控制單元。

GCMS樣品要求（不需要前處理，直接上機）：粉體樣品需要提供20mg以上，液體樣品需要提供1ml以上，并用液相小瓶封裝，管口使用Parafilm封口。氣體樣品一般提供200mL以上（用標準氣袋或者氣瓶），固相微萃取測試液體樣品需提供10mL以上。請勿使用塑料離心管，容易引入雜質/樣品揮發(fā)影響測試結果。

定性分析基礎：

GC/MS聯(lián)用分析常用的定量方法和色譜一樣有三種，外加一種GC-MS有方法：

(1) 歸一化法。將樣品中所有組分含量之和作為100，計算各個組分的相對百分含量，稱為歸一化法。計算公式：

式中：Wi——組分i含量；Ai——組分i的峰面積(或峰高)；fi——組分i的質量校正因子。當fi為體積校正因子或摩爾校正因子時，結果分別為體積分數(shù)或摩爾分數(shù)。   

(2) 外標標準曲線方法。用標準樣品配制不同濃度的標樣，在與待測樣品全相同的操作條件下，測得標樣中各化合物的峰面積或峰高，得到響應因子：

    式中：Wi——待測化合物標樣含量；Ai——待測化合物標樣峰面積(或峰高)。

(3) 內(nèi)標法內(nèi)標標準曲線方法 。外標法存在一定缺點，限于每次的分析條件從樣品處理到測試都會產(chǎn)生誤差。為了克服不可避免的測量誤差，選擇適當?shù)?span>基準物質(內(nèi)標化合物)加入標樣和待測樣品中進行測定，計算待測化合物和內(nèi)標化合物響應值之比(稱為相對響應因子)，由相對響應因子和加入內(nèi)標化合物的量進行定量，稱為內(nèi)標法。相對響應因子計算，可由：

 式中：wi——待測化合物標樣含量；Ai——待測化合物標樣峰面積(或峰高)；WS——內(nèi)標化合物含量；As——內(nèi)標化合物峰面積(或峰高)

（4）同位素稀釋法。理想的是采用待測化合物的同位素標記物作為內(nèi)標，可以保證內(nèi)標化合物的化學性質、色譜行為、質譜行為都與待測化合物一致，這樣可以消除化合物之間的差別帶來的誤差。同位素標記物作內(nèi)標只有GC/MS聯(lián)用技術可以運用。計算公式：

  式中，RF為校正因子，RF=含量/面積或含量/峰高；C為含量；S為峰面積或峰高。

     同位素稀釋法的優(yōu)點為：一般可以校正基體影響(標樣和樣品的差別)，提取效率穩(wěn)定；進樣誤差小，保留時間隨溶劑梯度變化影響不大；儀器漂移影響小；在質譜中同位素稀釋劑與樣品分析物響應穩(wěn)定，定量結果從樣品分析物與內(nèi)標的響應比得出更準確。缺點為：樣品制備很耗時；對移液和稀釋等中的誤差結果有缺陷。