两者的区别在于，ESI 负离子模式通过去质子化对分析物进行电离，而正离子模式则通过质子化电离。具有单一官能团的小分子通常会产生单电荷离子。因此，在正离子模式下，这些单电荷离子可能是结合一个质子；而在负离子模式下，可能是失去一个质子。

另一方面，肽和蛋白质等大分子具有多个带电官能团。多个官能团在分子周围形成一个离子簇。这些不同的带电状态有助于确定高分子量的分析物。不过，大多数三重四极杆质谱仪的扫描 m/z 最高可达 4000，具体因品牌、型号和校准规格而异。

正离子和负离子质谱中的电喷雾离子化

带有金属毛细管的电喷雾喷针将样品引入 LC-MS 系统。质谱参数对于优化系统性能至关重要。当引入样品流时，电流会施加在喷针尖端和锥孔之间。在电喷雾离子化过程中，毛细管被引入高电压，而锥孔则保持低电压。向喷针施加热量和电压可产生细小、稳定的喷雾。

电位差足以在低流速下产生喷雾。然而，在较高的流速下，则需要额外的加热气。顾名思义，ESI 质谱模式要求在质谱分析之前对分析物进行电离。如有必要，可通过适当的流动相条件、对毛细管和离子源施加能量或添加柱后溶剂来实现电离，以提高电离效果和信号灵敏度。

毛细管尖端的电场促进分析物离子液滴的形成。这些液滴带正电或负电，取决于所施加电压的极性。随着溶剂的蒸发，液滴的尺寸会减小，而表面电荷密度会增加。这些差异增加了电荷之间的斥力，直至液滴爆炸。整个过程不断重复，直到离子从液滴中蒸发为止。

ESI LC-MS 质谱仪的开发条件

低流速是实现质谱分析最佳灵敏度的理想选择。虽然流速可以达到 1 mL/min 或更高，但可能会降低信噪比。

为了提高分析物响应，流动相的 pH 值应有利于相关分析物的离子化。酸性 pH 适用于在正离子模式下分析碱性化合物，而碱性 pH 则是在负离子模式下分析酸性化合物的理想选择。不过，根据 MS 方法的目标和化合物的化学性质，也有一些例外情况。

在质谱优化中，通常首选挥发性缓冲液进行 ESI LC-MS 分析。虽然也可以使用非挥发性缓冲液，但需要及时清除盐沉积物，仪器维护工作也更繁重。

缓冲液的浓度要尽可能低，因为浓度过高会造成电解质和分析物离子之间的竞争，抑制分析物的信号。例如，过量的带电物质会覆盖液滴表面区域，阻碍其他离子进入表面。

高浓度组分可能会阻碍较小浓度的测试分析物离子化。此外，还应注意使用离子对试剂，因为它们的存在会影响喷雾的形成和液滴的蒸发，并可能导致灵敏度降低。

需要注意的是，分析人员还必须评估和减少 ESI 质谱分析中的基质效应。在盐浓度较高或其他电离分析物过量的情况下，电离过程中可能会出现一种称为“离子抑制”的效应。因此，分析人员必须开发适当的色谱分离技术，以减少基质效应。

开发质谱仪的技术考虑因素

实验室在规划液相色谱质谱分析场地时，必须确保有适当的电力供应、备用发电机、停电时的备用电池、清洁的压缩空气和氮气供应。

一般来说，气体来源包括液氮罐（图 3)、氮气发生器和液氮存储设备。气体及其输送管路必须不含有机杂质，因为有机杂质可能会在质谱上被检测到，并污染质谱仪，从而可能导致质谱分析中的离子抑制。

定期进行质谱调谐可确保仪器的灵敏度和可靠性，从而进行精确分析。焊锡膏¹（Soldering Flux）和 N₂过滤/净化装置维护不当造成的质谱污染将导致检测器无法使用。

¹焊锡膏是一种在焊接过程中使用的化学物质，主要作用是清洁金属表面，去除氧化物和污染物，以促进焊料与金属表面的良好结合。

长期的质谱分析需要一个清洁的环境。同时，还需要合适的排气装置，以避免油蒸汽和溶剂蒸汽扩散到实验室中。清洁环境包括实验室、样品制备、缓冲盐和溶剂的质量以及色谱柱。溶剂和油蒸气等污染物是不可见的，但在 LC-MS 分析过程中确实令人担忧。其他污染源包括预处理、缓冲盐和表面活性剂中的样品和溶剂。

超高效液相色谱（UPLC）-质谱联用等先进技术可提高分析能力，提供更高的分离度和更短的分析时间。将 UPLC 与质谱技术相结合，可以提高分离效率和灵敏度，改善痕量分析物的检测，提高整体分析性能。

维护 HPLC 装置和质谱检测器对于成功进行分析至关重要，包括在使用 UPLC 质谱分析时。日常维护一般包括清洁离子源。

清洁工作包括清洁离子源外壳、喷针和锥孔，以防止质谱分析中出现离子抑制现象。污染的离子源会影响信号质量，并有可能进一步损坏检测器。这种质量下降是由于离子受到污染，离子传输能力下降，并可能影响电压和传输。

帘式气体可保护锥孔。不过，在使用磷酸盐缓冲液或其他非挥发性溶剂运行系统后，盐会沉积在离子源上，每次分析后都需要经常清洗。技术人员可以在不对系统进行排气的情况下拆卸源外壳并对其进行清洁。

清洁频率取决于样品性质、系统使用情况和离子源设计，重点是减轻质谱分析中的离子抑制。

真空系统中的机械泵油平均每 6 个月更换一次。对于电子倍增器检测系统，技术人员必须根据性能和维护测试情况，通常在大约 2~3 年后更换电子倍增器。对于复杂的分析系统，强烈建议签订预防性维护和维修的合同，以减少质谱仪的停机时间。

LC-MS 的流动相选择有一定的限制。质谱对流动相的要求不同于其他检测器。流动相必须适合电离，最好具有溶质挥发性。流动相的选择取决于感兴趣的分析物和电离模式。使用磷酸和甲磺酸等非挥发性酸可能会损坏 LC-MS 系统，因此挥发性有机酸是质谱分析的理想选择。

理想情况下，缓冲盐浓度必须尽可能低，以减少离子抑制。最后，高效液相色谱柱必须提供充分的分离，最好不使用离子对试剂和高浓度缓冲盐。

结论

带有 ESI 的 LC-MS 系统在分析中应用广泛。在某些应用中，可通过单次进样，同时检测正离子和负离子从而提高分析通量。另外，带有稳定同位素内标的质谱法还能进行准确且可重复的检测。

目前的液相色谱质谱方法，尤其是与超高效液相色谱质谱联用时，具有高灵敏度和高选择性，因此已成为分析实验室的重要组成部分。虽然它们的采购和维护费用相对较高，但却能提供稳健可靠的分析数据。