快速排查液质联用仪灵敏度低和污染问题研究

王德利，邹志永，杨昊，姜俊，胡文红

（1.山东省食品药品检验研究院；2.山东省食品药品安全检测工程技术研究中心，山东 济南 250101）

液质联用仪因其高通量、高灵敏度和高选择性，已被广泛应用于食品药品安全检测、环境检测和血液浓度检测等多种实验。在日常使用中，灵敏度降低和污染问题是两个常见的故障，在故障排查的过程中，应分别从液相色谱和质谱两个模块入手，由简入繁逐步排查。笔者将以Waters公司的Xevo TQ-S IClass系统为例，介绍液质联用仪以上两种故障的排查。

1 灵敏度降低问题

当遇到进样时出现灵敏度降低，甚至是不出峰的问题时，如果系统配置内有TUV等紫外检测器，可通过对比紫外色谱图数据是否正常，快速排查问题是否发生在液相侧或者质谱侧。

1.1 排查液相侧问题

（1）确认样品的前处理是否正确。例如，溶解样本的溶剂是否发生变化，导致样品没有被溶解。

（2）检查流动相。①流动相是否添加了适合的添加剂（例如：甲酸和氨水）,这将影响目标化合物的离子化效率。②流动相是否是新鲜配置的（有机试剂要求使用色谱纯级别以上（推荐进口品牌），水相溶液要用超纯水（18.2MΩ）当天制备。使用时间过长的流动相内的添加剂挥发或者长菌，会导致目标物的电离效果变差。③流动相内不可添加不挥发性的盐，无机酸等。④流动相储液瓶不可使用表面活性剂等清洗。

（3）确认进样器的吸样量是否正确。①样品注射器渗漏或者有气泡会导致吸样量过低或者无法正常吸取样品。例如，在Waters 进样器的控制面板内可运行样品注射器的渗漏测试，若测试无法通过，则可能为注射器渗漏或者有气泡；在执行进样器灌注后，再次执行注射器渗漏测试，若依旧无法通过，则可能为注射器磨损，需更换。②注意进样小瓶瓶盖不可拧得过紧或者样品液面高度过低，否则，会导致吸样量不准确。

（4）目标化合物无法被洗脱。例如，色谱柱故障或者液相梯度方法无法满足目标化合物洗脱要求等，导致目标物无法被正常洗脱引起的不出峰。

（5）系统管路漏液。系统管路漏液导致目标化合物无法到达质谱检测器，检查系统管路各个接头是否漏液。

1.2 排查质谱侧问题

（1）检查毛细管喷雾。正常的喷雾形状，应当是连续、对称的扇形雾状区域。喷雾不正常，则意味着目标化合物无法被充分电离，从而导致灵敏度降低。若无喷雾或喷雾不对称，可能是由于系统管路存在漏液处，导致液体无法到达毛细管或者毛细管堵塞，此时，需要检查管路是否存在漏液情况以及必要时更换毛细管。

（2）隔离阀关闭。在Waters Xevo TQ-S型质谱的离子源上，设有一个隔离阀，目的是在清洗锥孔时，将其关闭，确保空气不会进入仪器内部导致卸真空。若隔离阀关闭，则母例子无法进入质谱内部，导致无法检测到信号。

（3）质谱的流路切换阀位于废液位置。在Waters Xevo TQ-S型质谱上设有一个流路切换阀，可以选择是否让流动相及样品进入毛细管。若流路切换阀的位置设定在废液位置，导致样品全部流入废液，从而无法检测到信号。

流路切换阀的设定如图1、图2所示。

图1 Xevo TQ-S流路阀的切换

图2 Xevo TQ-S流路阀的设定

（4）附着离子/附着质子。例如，目标化合物本应被电离成[M+H]+，但是，由于系统内被引入了Na+，导致电离生成[M+Na]+，抑制了[M+H]+电离生成。

（5）方法文件是否调用正确或反馈是否正常。①在软件内检查调用的方法文件是否正确。例如，以Waters Masslynx软件为例，需要检查调谐文件（及其对应的校正文件），液相方法和质谱方法是否调用正确，进样体积是否设定正确。②质谱的反馈参数是否正常。检查质谱的毛细管电压，锥孔电压等反馈是否正常，这些电压决定了离子化效率；同时，需要检查质谱检测器的光电倍增管道电压，它决定了信号的大小。

（6）质谱的质量轴和分辨率。使用仪器的调谐液和校正液，检查仪器的质量轴和分辨率是否正确。若发生偏移，需要重新调谐并校正质谱。

（7）定期重新调谐样品方法文件。随着时间推移，质谱的质量轴会发生偏移，同时，目标化合物所需的锥孔电压参数也需要重新调谐。因此，需要重新配置目标物的标准品调谐液，调谐目标物的仪器方法参数。

（8）质谱需要清洗维护。毛细管和离子源的污染会降低离子化效率和离子传输效率，并可按照质谱操作维护手册，更换毛细管组件，清洗质谱的离子源和透镜。

（9）实验环境。确保实验室的温度和湿度符合要求。例如，若实验室的温度波动过大，容易导致质量轴发生偏移。同时，会影响真空系统的工作效率，导致质谱仪容易被污染，引起灵敏度降低。

2 污染问题

接下来，我们将讨论污染问题。在日常实验过程中，由于进样浓度过高、样品前处理不当等，会引起仪器的污染导致噪音过高或残留峰。当遇到上述问题时，可按照下述步骤逐步排查：

（1）使用干净的试剂冲洗毛细管和质谱蠕动泵，随后使用质谱的蠕动泵将流动相（例如，甲醇/水50:50）按0.3ml/min的流速注入质谱内。

（2）此时，如果污染水平有明显的降低，则污染可能主要发生在液相中。

（3）如果污染水平没有明显降低，则污染可能主要发生在质谱中。

2.1 排除液相侧故障

（1）更换新的色谱柱。随着色谱柱的使用时间增加或者进样浓度过高时，污染物在色谱柱上发生积聚或残留，当正常运行样品时，污染物则会被从色谱柱上洗脱下来。通过对比新/旧色谱柱所出的色谱图上的信号峰，可快速排查污染是否发生在色谱柱上。

（2）检查流动相。将进样时所使用的流动相按照1:1的比例混合后，倒入进样小瓶中，通过质谱的蠕动泵注入到质谱中。此时，如果色谱图上存在污染，则存在溶剂瓶或者流动相存在污染；如果色谱图上无污染，则流动相是没有问题的。需再通过液相进样的方式，将1:1混合液进入质谱，如果在色谱图中观察到污染物，则污染可能发生在进样器或者液相泵。此时，需要执行下一步操作，以确定污染具体发生在哪个模块。

（3）执行零体积进样。将进样体积设定为0ul，然后执行进样。此时，如果在色谱图上发现污染，则污染发生在液相泵上；如果不存在污染，则污染发生在进样器上。

（4）检查液相泵。将液相泵和进样器之间的连接管路从进样器上断开，将管路直接连接到色谱柱上，再次进样。此时，如果色谱图上存在污染，则污染发生在液相泵上；如果色谱图上不存在污染，则污染发生在进样器上。

（5）检查进样器。①检查样品。通过更改进样体积，例如，将进样体积改成2倍。如果污染水平随着进样体积的增大而增大，则样品有可能已经被污染。此时，需进一步确认进样瓶、样品稀释剂和样品。②检查进样瓶。更换一个新的进样瓶测试，如果污染消失，则污染源存在于进样瓶中；如果污染仍存在，则需确认稀释剂和样品。③检查样品稀释剂。将样品稀释剂倒入新的进样瓶，作为样品进样测试。如果污染存在，则污染源为样品稀释剂；如果污染消失，则污染源来于样品前处理时的污染。④更改进样模式。针对Waters IClass Full Loop型自动进样器，可以切换3种进样方式。如果样品体积变化未对污染水平高低产生影响，可将进样模式从PLNO模式切换到partial loop或full loop测试。如果污染仍然存在，检查进样针清洗液。⑤检查进样针清洗液。进样针清洗溶液需要根据样品的极性高低等来配置。不正确的清洗液会导致样品残留在进样针上，从而导致污染。重新配置进样针清洗溶剂后，再次执行进样，并检查污染。如果污染仍然存在，需要检查进样器上的管路和接头。⑥检查进样器上的管路和接头。检查连接至色谱柱入口管路，如果存在死体积，污染物可能会积聚在这些空间里；同时，色谱柱前接的保护柱或过滤器，如果长时间未更换，会积蓄过多的污染物，被洗脱下来，导致污染。更换管路、接头和保护柱。再执行一次进样，并检查污染。如果仍存在，则需要更换针。⑦更换针。进样针通常有Peek和不锈钢两种材质，一些疏水性化合物会易于吸附到peek针上，在运行此类样品时，则需更换不锈钢进样针。在更换进样针后，再执行一次进样。如果污染仍然存在，更换进样器其他部件。⑧更换其他进样器部件。如果执行完上述步骤后，依旧存在故障，则进样器上的其他部件依旧存在被污染的风险，如进样阀，可以进行更换测试。

2.2 排除质谱侧故障

如果排除液相色谱系统故障无法找出污染位置，则污染可能发生在质谱上。

（1）检查前端组件。最可能的MS污染位置是前端组件：ESI探头（探头尖、毛细管、双通）、锥孔、离子源、源外壳、连接到API源的PEEK管路、质谱上的流路选择阀、氮气管路、氮气源（如氮气发生器）。

（2）清洗或更换并测试各组件。拆下、清洗或更换测试以上各组件，在清洗时，需注意要确保清洗器皿和清洗溶剂的洁净。质谱部件在清洗后需要用高纯氮气吹干。

3 结语

液质联用仪是一个复杂的系统体系，因此，在故障排查过程中，要将系统中可能出现故障的点逐一排查，由简入繁，做单一变量排查，更易于准确找到故障点。最后强调一点，好的维护胜过好的维修，正确的样品前处理、流动相的定期更换、液质联用仪的清洗维护和定期更换易耗品等措施都可以让仪器性能处于最佳状态，确保其性能维持在实验所需要求内。