色谱技术进展及应用

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14综述与专论江西化工2002年第3期色谱技术进展与应用黄志兵李来生(南昌大学应用化学研究所南昌330047)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综述1前言Golay开创了毛细管气相色谱法,1956年Van色谱分析是目前最为活跃的分析化学分支Deemter等发展了色谱过程的速率理论,1965学科之一,也是物质分离分析的重要手段,在环年Giddings总结和发展了前人色谱理论,为色境、生化药物、精细化工产品分析等领域的应用谱的发展奠定了基础。60年代末高压泵和键合日益普遍,几乎在所有的领域都涉及到色谱法及固定相应用于液相色谱,导致高效液相色谱的出其相关技术的应用。从经典的平板色谱到柱色现。80年代初毛细管超临界色谱得到发展,但在90年代末得到广泛应用。与此同时,80年代谱法,从气相色谱法(GC)、高校液相色谱法初由Jorgenson等发展的毛细管电泳,在90年(HPLC)、超临界流体色谱法(SFC)到毛细管电代其应用越来越广泛,并此基础上相继发展了毛泳(CE)和电色谱(CEC)等都在科学研究和工业细管等电聚焦、毛细管凝胶电泳、毛细管离子电生产中发挥了重要作用。本文将对主要的色谱泳及毛细管手性分离等技术。90年代出现的电技术及其应用作一些综述。色谱由于其拥有HPLC和CE优点,成为研究2色谱技术的发展的热点。1944年Consden发明的纸色谱和1949古代罗马人曾采用一块布或一片纸来分析年Macllean发明的薄层色谱也一直是用于物质染料与色素,大约在100多年前,德国的化学家初步分离的简便、快捷的工具。色谱可用于分离Runge对此方法作了重要的改进,使其具有更好分析有色和无色的许多物质,尽管沿用“色谱”这的重现性与定量能力,这项技术后来发展成了今个术语,但失去了原来的含义。Schoenmakers天的纸色谱技术。1901年俄国植物学家色谱定义为一种根据分子的不同迁移速度而达MikhailTswett采用碳酸钙作吸附剂,石油醚为到分离的方法,在此定义下,色谱还包括有电泳洗脱剂,分离了植物色素,1903年他发表了题为和场流分离,但人们普遍接受的色谱是色谱技术“一种新型吸附现象及在生化分析上的应用”的是建立在吸附、分配、离子交换、亲和力和分子大研究论文,文中第一次提出了应用吸附原理分离小等基础上的分离过程,它利用不同组分在两相植物色素的新方法,1906年,他命名这种方法为中的吸附能力、分配系数、离子交换能力、亲和力色谱法(Chromatography),但由于分离速度慢,或分子大小等性质的微小差别,经过连续多次在分离效率低,长时间内未引起重视。1931年德两相间的质量交换,使不同的组分得到分离。随国的Kuhn和Lederer采用类似方法分离了胡着色谱技术的不断发展和应用,出现了许多色谱萝卜素等60多种色素,色谱方法才被广泛应用。类型,主要有50年代出现的气相色谱(气-液色1940年Martin和Synge提出了液液分配色谱谱,气-固色谱)和60年代末出现的液相色谱法,1941年他们提出了用气体作流动相的可能(液-液色谱,液-固色谱)它包括:分配色谱、体性。1952年James和Martin发明了气相色谱积排阻色谱,离子交换色谱、离子色谱、离子对色法,因而获得1952年的诺贝尔化学奖。1957年谱、亲和色谱、胶束色谱等。80年代发展的超临

12002年第3期综述与专论江西化工15界色谱和高效毛细管电泳,90年代出现的毛细的种类很多;液相色谱使用较低的分离温度。此管电色谱及其它微分离技术等。由于反相色谱外,液相色谱的另一个优点是样品的回收较容具有许多优点:选择性高,分析对象广,柱效高且易,对环境污染少。稳定,所需流动相价廉易得,目前仍是首选的色2.1.2气相色谱谱模式;大小排阻色谱按分子的大小和形状来分对于气相色谱来说,它发展地较完备,尽管离,对于聚合物大分子,尤其是生物大分子的分它应用受到很多条件的限制,但在某些情况下,离很有效:毛细管电泳是八十年代发展起来的一通常用气相色谱进行分析和分离常常更快、更灵种新的电模式分离技术,对DNA及核苷酸的分敏和更方便。目前单纯的气相色谱应用相对要离不仅分离度好,而且灵敏度极高,是基因测序少些,一般是与其它技术联用用于环保、石油化分析中应用较广;电色谱是近期发展起来的一项工、尤其在酒类和天然植物的分析方面得到较大新型的色谱分离技术,它是HPLC和CE的结的发展。我国在这方面的研究也较多,例如,在合体,具有双重优点,期望有着很好的发展及应环境样品分析方面气相色谱及其联用已经用于用前景。在色谱柱型方面,目前普遍采用的是经固定大气源中醛酮毒物的现场监测;汽车工业废典的色谱柱,而毛细管柱非常实用于痕量分析而气中芳烃的排放的测定;空气悬浮颗粒中稠环芳且分析速度快,样品消耗少,是未来色谱柱型发香烃化合物的分析等。此外,气相色谱及其联用展方向之一。在色谱理论发展方面,主要分为塔技术在农药残留及成分分析也有研究,例如气相板理论、速率理论、非平衡理论和质量平衡理论色谱原子发射检测法(GC-AED)测定毒死蜱四种理论。目前研究主要集中在色谱保留值的中的杂质。预测和分离条件的优化。我国学者在这方面的2.1.3液相色谱研究主要包括分子拓扑指数、灰色理论、分子基随着色谱技术的发展,出现了一种新的方法团加和理论、和神经元网络理论等。即高效液相色谱法(HPLC)。它具有分离效率目前气相色谱和液相色谱仍然是从事研究高、分析速度快、检测灵敏度高和应用范围广泛工作和工业生产实际应用紧普遍的色谱法,与此的特点,特别适合于高沸点、大分子、强极性和热同时毛细管电泳和电色谱的应用也日益广泛,本稳定性差的化合物的分离分析。有关高效液相文就此展开讨论。色谱议器的原理及其专家系统,可参考有关专2几种常见色谱类型著。固定相是液相色谱分离的关键因素之一,也2.1气相色谱和液相色谱是色谱领域研究的主要课题。对于HPLC的检2.1.1两者的比较测器,目前,用得最多的是紫外检测器,其次是示在最初出现气相色谱后,人们发现它是一种差折光率检测器,另外还有火焰离子化、电导、荧非常好的分离和分析复杂的混合物方法,同时也光、化学发光、安培、极谱、光散射检测器等,这些发现对于易挥发物质或稳定性不好的物质却不检测器的灵敏度不是很高,所以目前还没有一种能用气相色谱进行分析。而液相色谱并不受样通用型高灵敏度的检测器能完成所有各类物质品的挥发度和稳定性的限制,且非常适合于分离的定性定量任务。近些年出现的阵列检测器可生物药品的大分子、离子型化合物,不稳定的天得到三维色谱图,也可进行蜂纯度检测,有着良然产物以及其它各种高分子量的或不稳定的化好的发展前景。一般情况下,选择检测器应满足合物。另外,对于很难分离的样品用液相色谱常以下几个方面要求:灵敏度高;线性范围宽;响应比用气相色谱容易完成这是因为:液相色谱中,快;稳定性好;操作方便;噪声低;价格便宜;不破固定相和流动相都可以与样品分子发生选择性坏溶质和不引起大的柱外谱带扩张效应等。在的作用,而气相色谱中,仅有固定相有这种作用;与其它技术联用方面,目前正在积极开发液相色谱中具有独特效能的柱填充剂(固定相)HPLC与傅里叶变换红外、质谱、核磁共振等联

216综述与专论江西化工2002年第3期用技术的研究,并取得很大的进展。目前,国内驱动流动相,不存在压差问题,可用更小粒度固HPLC的应用主要集中在药物和生物样品的分定相,更长的色谱柱,从而大大提高柱效。由于离分析。在药物领域的应用包括天然药物、合成电渗流驱动的塞状流形消除了HPLC中抛物线药物及生化药品的含量测定、各种杂质及分解产流形的径向扩散对柱效的影响,柱效明显提高;物的鉴别和分析,还包括药物代谢产物的分析、电泳和分配机理的同时作用,非常适合于离子性鉴定以及临床治疗药物的监测和体内物质的分和中性化合物的分离分析。毛细管电色谱已在析等。耿信笃等提出色谱能用于蛋白质复性后,环境、生物医药、食品、化工及手性分离分析中得进一步扩大了HPLC的应用范围。邹汉法等用到应用。Lipez-Avila等采用电色谱分析了磺微透析/高效液相色谱法研究不同药物与蛋白质酰脲类除草剂,Pesek等采用C18键合毛细管分的结合作用并进行了一系列的工作。离了蛋白质,Adam和Kramer报道CEC测定62.2毛细管电泳技术种乳油中活性添加剂,Lord等分离分析了偶氮它是一种高效、快速的新型的分离技术。类分散型染料,Lin等采用分子印迹CEC柱拆1981年Jorgenson和Lukacs首先创立了现代毛分了氨基酸对映体。尽管CEC发展时间不长,细管电泳。1984年Terabe提出了以被分析组由于其独特优点,将是一种很有潜力的技术,值分在毛细管内的胶束和缓冲溶液之间的分配为得关注。基础的胶束电动毛细管色谱(MECC或3结束语MEKC),使得中性物质的测定成为可能。1988从色谱法创立以来,无论是在色谱基础理-1989年出现了第一批毛细管电泳商品仪器。论、新的分离模式和新型固定相制备、色谱及毛目前毛细管电泳正不断的向前发展,例如。毛细细管电泳仪器研制与改进,还是在它的实际应用管在农药分析中的应用。此外,现在有许多研究方面都得到迅速发展。可以预见色谱技术将向论文报道了毛细管电泳与质谱联用技术,但这一与其它技术联用、高精度、高灵敏度、微型化的方技术至今还没有被接纳为常规的分析方法,其原向发展。因是在保持毛细管电泳高分离效率时小的样品参考文献体积的限制,导致低的浓度检测限;同时胶束电〔1〕W.R.Jone,P.Jandik,J,Chromatogr.,动毛细管色谱与质谱是很难兼容的。对于毛细546,445(1991).管电泳的应用,由于它可以分离从离子到中性分〔2〕邹汉法,张玉奎,卢佩章,高效液相色谱子、从小分子到生物大分子的一系列化合物,尤法,科学出版社,北京,1998。其符合以生物工程为代表的生命科学领域内多〔3〕卢佩章,戴朝政著,色谱基础理论,科学肽、蛋白质、DNA的分离分析及环境实际样品分出版社,北京,1997。析的要求,因此近几年来得到了迅猛发展。我国〔4〕卢佩章,张玉奎,梁鑫森,高效液相色谱在这些方面也有较大的发展,例如,在环境样品、法及其专家系统,辽宁科技出版社,沈阳,1993。中药、多糖类药物、生物碱、DNA、形态等方面均〔5〕S.Terabe,K.Otsuka,K.Ichikawa,A.有报道,而且有这些方面的综述出现。Tsuchlya,T.Ando,Anal.Chem.,1984,56,1112.3毛细管电色谱〔6〕张玉奎,张庆合,张维冰等,色谱,2001,毛细管电色谱是在毛细管中填充或在毛细19(1):37-46管壁涂布、键合色谱固定相,依靠电渗流(EOF)〔7〕Lopet-Avitav,BenedictoJ,YanC.J.推动流动相,使中性和带电荷的样品分子根据它Chromatogr,Scl.1999.37:165们在色谱固定相和流动相间的吸附、分配平衡常〔8〕PesekJJ,MatyskaMt,ChoS.,JChro2数的不同和电泳速率的不同而达到分离分析的matogr.A.1999,845:237一种电分离模式。它具有以下优点:采用电渗流〔9〕LordGA,GordonDB,TetlerLw,Carr

32002年第3期综述与专论江西化工17CM.,J.Chromatogr.A.1995,700:27HoboT.,J.Liq.Chromatogr.1997,20:1489〔10〕LinJ,NakagamaT,UchiyamaK,AdvancedinChromatographyandItsApplicationHuangZhibingLiLaisheng(InstituteofAppliedChemistry,NanchangUniversity,Nanchang,330047)Abstract:ThepaperbrieflysumsupthedevelopmentinChromatography.Techniquesanditsap2plication.Keywords:chromatographycapillaryelectrophoresiscapillaryelectrochromatographyreview(上接68页)为Bq/g,比对样d是水样,它和各水厂出厂水水批检测样品数量很多的行业的需要。样比活度单位为Bq/l。本实验样品测量为九个道同时进行,其中比参考文献对样a、b、c、d是由中国计量院发出的全国低本1《水质分析大全》科学技术文献出版社底比对实验样品,测量结果误差〈15%,四个样品重庆分社1989年版。的测量结果都在允许误差范围内,获得中国计量2《生活饮用水标准检验法》国家标准院颁发的合格证。五个水厂水样结果与历来测GB5750-85。量的结果相差不大。3《生活馀用水卫生规范》中国卫生部卫四结论生法制与监督司2001年6月编印。4.1LB770PC-10道α、β测量仪具有性4《水质量—非盐水中总α放射性测量—能稳定,精密度和准确度高,能很好满足低本底厚源法》国际标准ISO—9696(1992年版)测量总α、β的要求。5《水质量—非盐水中总β放射性活度测4.2LB770有10个探测道同时测量10个量》国际标准ISO—9697(1992年版)试样的总α、β值,因而每批样品数量多时能节6《水和废水标准检验方法手册》第六约时间,提高效率,可很好的满足如自来水等每版。