色谱技术的研究与应用论文pdf

  甘肃省化学会第二十五届年会论文集 一127一 色谱技术的研究与应用 马明广+，魏云霞 (兰州城市学院化学系，甘肃兰州730070) 摘要：本文简要综述了色谱技术及其应用的进展，并对常见的色谱法进行了评述。 关键词：色谱法：毛细管电泳：电色谱 色谱分析是目前最为活跃的分析化学分支学科之一，也是物质分离分析的重要手段，在环境、 生化药物、精细化工产品分析等领域的应用日益普遍，几乎在所有的领域都涉及到色谱法及其相关 技术的应用。从经典的平板色谱到柱色谱法，从气相色谱法(GC)、高校液相色谱法(HPLC)、超l临界 流体色谱法(SFC)虱J毛细管电泳(CE)和电色谱(CEC)等都在科学研究和工业生产里发挥了及其重要的作用。 本文将对主要的色谱技术及其应用作一些综述。 1色谱技术的发展 1901年俄国植物学家MikhailTswea采用碳酸钙作吸附剂，石油醚为洗脱剂，分离了植物色素， 1903年他发表了题为“一种新型吸附现象及在生化分析上的应用”的研究论文，文中第一次提出了应 Deemter 谱法，因而获得1952年的诺贝尔化学奖。1957年Golay开创了毛细管气相色谱法，1956年Van 等发展了色谱过程的速率理论，1965年Giddings总结和发展了前人色谱理论，为色谱的发展奠定了基 础。60年代末高压泵和键合固定相应用于液相色谱，导致高效液相色谱的出现。80年代初毛细管超临 泳，在90年代其应用愈来愈普遍，并此基础上相继发展了毛细管等电聚焦、毛细管凝胶电泳、毛细 管离子电泳及毛细管手性分离等技术。90年代出现的电色谱由于其拥有HPLC和CE优点，成为研究 的简便、快捷的工具。色谱可用于分离分析有色和无色的许多物质。Schoenmakers色谱定义为一种 根据分子的不同迁移速度而达到分离的方法，在此定义下，色谱还包括有电泳和场流分离。人们普遍 接受的色谱与色谱技术是建立在吸附、分配、离子交换、亲和力和分子大小等基础上的分离过程。它 利用不一样组分在两相中的吸附能力、分配系数、离子交换能力、亲和力或分子大小等性质的微小差 别，经过连续多次在两相间的质量交换，使不同的组分得到分离。随着色谱技术的持续不断的发展和应用， 出现了许多色谱类型，主要有50年代出现的气相色谱(气．液色谱，气．固色谱)和60年代末出现的液相色 谱(液．液色谱，液一固色谱)它包括：分配色谱、体积排阻色谱，离子交换色谱、离子色谱、离子对色谱、 亲和色谱、胶束色谱等。80年代发展的超临界色谱和高效毛细管电泳，90年代出现的毛细管电色谱 及其它微分离技术等。由于反相色谱具有许多优点：选择性高，分析对象广，柱效高且稳定，所需流动 相价廉易得，目前仍是首选的色谱模式；大小排阻色谱按分子的大小和形状来分离，对于聚合物大分子， 尤其是生物大分子的分离很有效：毛细管电泳是八十年代发展起来的一种新的电模式分离技术。对 DNA及核苷酸的分离不仅分离度好，而且灵敏度极高，在基因测序分析中应用较广：电色谱是近期发 展起来的一项新型的色谱分离技术，它是HPLC和CE的结合体，具有双重优点，期望有着很好的发展 及应用前景。 2几种常见色谱类型 2．1气相色谱和液相色谱 在最初出现气相色谱后，人们发现它是一种非常好的分离和分析复杂的混合物方法，同时也发现 对于易挥发物质或稳定性不好的物质却不能用气相色谱做多元化的分析。而液相色谱并不受样品的挥发度 和稳定能力的限制，且非常适合于分离生物药品的大分子、离子型化合物，不稳定的天然产物以及其它各 种高分子量的或不稳定的化合物。另外，对于很难分离的样品用液相色谱常比用气相色谱容易完成。 Email：tuareg- 一128一 甘肃省化学会第二十五届年会论文集 这是因为：液相色谱中，固定相和流动相都可以与样品分子发生选择性的作用，而气相色谱中，仅有固定 相有这种作用；液相色谱中具有独特效能的柱填充剂(固定相)的种类很多；液相色谱使用较低的分离 温度。此外，液相色谱的另一个优点是样品的回收较容易，对环境污染少。 2．2气相色谱 对于气相色谱来说，它发展地较完备，尽管它应用受到很多条件的限制，但在某些情况下通常用气 相色谱做多元化的分析和分离常常更快、更灵敏和更方便。目前单纯的气相色谱应用相对要少些．一般是与 别的技术联用用于环保、石油化学工业、尤其在酒类和天然植物的分析方面得到较大的发展。如利用气 相色谱法对煤气组分进行的分析研究，该方法具有分析速度快、重复性好、准确度高等特点，可以 应用于焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、焦炉废气等分析…。结合有关气相色谱资料及相关物性资 料，利用地化录井分析数据对油气储集层早期产能进行估算比。。 对变压器内部故障和潜伏性故障，气相色谱分析法有较高的灵敏度，能较早地发现故障b1。 2．3液相色谱 随着色谱技术的发展，出现了高效液相色谱法(HPLC)。它具有分离效率高、分析速度快、检测 灵敏度较高和应用场景范围广泛的特点．特别适合于高沸点、大分子、强极性和热稳定性差的化合物的分离 分析。固定相是液相色谱分离的重要的条件之一，也是色谱领域研究的主要课题。对于HPLC的检测器， 目前，用得最多的是紫外检测器，其次是示差折光率检测器，其他的还有火焰离子化、电导、荧光、化学 发光、安培、极谱、光散射检测器等，这些检测器的灵敏度不是很高，目前还没有一种通用型高灵敏度 的检测器能完成所有各类物质的定性定量任务。近些年出现的阵列检测器可得到三维色谱图，也可进 行蜂纯度检测，有着良好的发展前途。正常的情况下，选择检测器应满足以下几个方面要求：灵敏度较高；线 性范围宽；响应快；稳定性高；操作便捷；噪声低；价格实惠公道；不破坏溶质和不引起大的柱外谱带扩张效应 等。在与别的技术联用方面，目前正在积极开发HPLC与傅里叶变换红外、质谱、核磁共振等联用 技术的研究，并取得很大的进展。目前，国内HPLC的应用大多分布在在药物和生物样品的分离分析。在 药物领域的应用包括天然药物、合成药物及生化药品的含量测定、各种杂质及分解产物的鉴别和分 析，还包括药物代谢产物的分析鉴定以及临床治疗药物的监测和体内物质的分析等。我国在食品分析 领域的应用始于70年代末，90年代后期国家标准中开始将HPLC法列为检测食品中的污染物、营养 成分、添加剂、毒素、无机成分等的国标方法H’)，ot，1． 2．4毛细管电泳技术 它是一种高效、快速的新型的分离技术。1984年Terabe提出了以被分析组分在毛细管内的胶 束和缓冲溶液之问的分配为基础的胶束电动毛细管色谱，使得中性物质的测定成为可能。此外，现在 有许多研究论文报道了毛细管电泳与质谱联用技术，但这一技术至今还没有被接纳为常规的分析方 法，其原区l是在保持毛细管电泳高分离效率时小的样品体积的限制，导致低的浓度检测限：同时胶束电 动毛细管色谱与质谱是很难兼容的。对于毛细管电泳的应用，由于它可以分离从离子到中性分子、从 小分子到生物大分子的一系列化合物。尤其符合以生物工程为代表的生命科学领域内多肽、蛋白质、 DNA的分离分析及环境实际样品分析的要求，因此近几年来得到了迅猛发展。毛细管电泳技术的应 用范围十分广泛，可分离无机离子、小分子有机物、氨基酸、肽、蛋白质、核苷酸及药物等。的分析， 继而推广到香豆素类、强心苷类、皂苷类、有机酚酸类等非挥发性成分分析。从九十年代以来，日本 和我国台湾、香港地区学者应用高效毛细管电泳技术开展中药化学成分分析研究。涉及多种药材活性 成分，并在此基础上对这些药材有关的几十种中药复方制剂进行定量分槲引，均认 为高效毛细管电泳技术具有高效、快捷、微量、可自动化等特点，对于成分复杂的中药、特别是 中药复方的大样品量分析尤为有用。近几年以来，探讨利用高效液相色谱技术的优点来解决中药所含 有效成分或特征性成分的分析困难已引起学者们的重视。传统凝胶电泳技术虽己用于动物类、果实 种子类等许多中药材的定性鉴别，但因分辨率低，操作繁琐，重现性差而难以推广，高效毛细管电泳技术 快速高效、操作简单便捷，并能更加进一步定量化，李绍平等人运用高效毛细管电泳技术测定冬虫夏草中核苷 酸的含量取得了良好的结果【9】，运用高效毛细管电泳技术鉴别酸枣仁及其混淆品中蛋白质【101、枸杞子 中的蛋白多肽…】都有不错的效果。同时有人利用毛细管技术测定了药物中的硒Ilz。。高效毛细管电泳 可以再一次进行选择多种分离模式，适用于无机离子到中性分子物质，从各类小分子、有机物、活性分子直到 天然大分子如多糖、蛋白质的分离分析，适合使用的范围广，非常适合于复杂成分的大量样品的快速分析，在 吴茱萸碱、苦参碱及延胡索乙素、葛根素等各类生物碱和黄酮类成分测定中ll川7I，效果良好，而对皂苷 及大分子物质的测定中亦取得了重大突破，同时，毛细管电泳．质谱联用技术也逐步为人们重视起来 [181。为客服毛细管电泳对疏水物质测定的局限性，使用非水溶剂作为电泳介质的非水毛细管电泳技 术在中药分析中的应用已日趋广泛¨w． 甘肃省化学会第二十五届年会论文集 一129— 2．5毛细管电色谱 毛细管电色谱是在毛细管中填充或在毛细管壁涂布、键合色谱固定相，依靠电渗流推动流动相。 使中性和带电荷的样品分子根据它们在色谱固定相和流动相间的吸附、分配平衡常数的不同和电泳 速率的不同而达到分离分析的一种电分离模式。它具有以下优点：采用电渗流驱动流动相，不存在压差 问题，可用更小粒度固定相，更长的色谱柱，从而大幅度的提升柱效。由于电渗流驱动的塞状流形消除了 HPLC中抛物线流形的径向扩散对柱效的影响，柱效显著提升：电泳和分配机理的同时作用，非常适合 于离子性和中性化合物的分离分析。毛细管电色谱已在环境、生物医药、食品、化工及手性分离分 料，Lin等采用分子印迹CEC柱拆分了氨基酸对映体。尽管CEC发展时间不长，由于其独特优点．将是 一种很有潜力的技术．需要我们来关注。 参考文献 【l】马立新，气相色谱法分析煤气组分叨．天津冶金，2005，(5)：46． 【2】苗华，高岭．油气层早期产能估算新方法【J】．录井工程，2005，16(3)：45． 【3】杨景岗．气相色谱分析在电气设备故障分析中的应用[J】．攀枝花大学学报，2001(2)：83． 【4】邢亚东．高效液相色谱技术在食品卫生领域的应用【J】．现代医药卫生，2005，21(5)． K，etal．The of Tractin dramaticreafity 【5】GigotJ，EtienneJ，Aerts biliarg juryduringlaparoscopie of65 cholecystectomy．Ananonymous．MulticenterBelgianSurvey 11(12)：1171． 【6】李克等．离子对反相高效液相色谱法同时测定复合维生素片中4种水溶性维生素【J】．色谱，2003， 21(1)：166． 【7】王建华等．鸡肉中多种磺胺兽药残留量测定的高效液相色谱．电化学检测法【J】．分析测试学报， 2002，2l(4)：78． 【8】赖小平，陈建南，刘中秋，等．高效毛细管电泳及其在中药质量分析的应用田．中药新药与临床 药理，1998，(9)：186． 【9】陈德良，许重运，谢立．高效毛细管电泳鉴别酸枣仁及其混淆品蛋白质【J1．中国药学杂志，2001． 36(9)：625． 【10】陈志良．陈振德，侯连兵，等．高效毛细管电泳鉴别枸杞子蛋白多肽【J】，中国药学杂志，2001，36 (3)：192． 【11】李绍平，李萍，季晖军．毛细管电泳测定冬虫夏草中核苷类的含量【J】．药物分析杂志，2001，21 (2)：77． 【12】蒋，吕霞，李关宾．高效毛细管电泳测定药物中的硒叨．中国医药工业杂志，2000，31(7)： 314． 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