基本介紹
- 中文名：色譜分析
- 外文名：chromatographic analysis
- 實質：一種分離、分析的方法
- 原理：固定相與流動相分配係數的差異
- 分類：液相色譜、氣相色譜等
- 特點：效果好，設備簡單，操作方便等
概述,基本原理,分析儀器,氣相色譜儀,液相色譜儀,實際套用,
概述
色譜分析(chromatographic analysis)是20世紀發展起來的一種有效的分析和分離技術，也稱為色層分析，簡稱為層析。層析法是俄國植物學家茨維特(Tswett)在20世紀初發明的。他將植物色素的石油醚提取液注入碳酸鈣柱，再加入石油醚到柱內，使之自由流下，分出葉綠素帶(綠色)和胡蘿蔔素帶(黃色)。隨著層析法的發展，陸續出現了前沿層析法、置換層析法、分配層析法、紙層析法、離子交換層析法等。現在層析法已成為生物技術中不可缺少的分離、鑑定和製備的方法。
基本原理
色譜分析有兩個要素——流動相和固定相。在流動相從固定相的一端流到另一端的過程中，加在固定相起始端的溶質隨流動相流動，並在流動相和固定相之間來迴轉移。不同的溶質與這兩相的親和力大小不同，溶質的移動速度也不同，因而得到分離。固定相一般是固體，也可以是固體上附著液體；流動相是液體或氣體。
色譜分析具有很多優點：分離效果好，設備簡單，操作方便，條件較溫和，方法多樣，能適應不同的需要。其缺點主要是：處理量小，周期長，不能連續操作；有的層析介質價格昂貴，有時找不到合適的介質。
色譜分析（層析）有各種類型。按照固定相使用的形式，可分為柱層析、紙層析、薄層層析。按照溶質的展開方式，可分為前沿層析、置換層析、洗脫層析。按照流動相的物理狀態，可分為氣相層析與液相層析，以及超臨界流體層析等。按照分離機理，可分為分配層析、吸附層析、離子交換層析、排阻層析、疏水層析、離子對層析、親和層析、鍵合相層析。按照固定相和流動相的相對極性，可分為正相層析與反相層析。
在層操作時，單組分洗脫劑對多組分樣品的洗脫效果常常不夠滿意。不是先洗出的組分混雜在一起，就是後洗出的組分出峰時間長，峰寬增加。為了改善解析度、改變峰形或縮短層析時間，有時需要在層析過程中改變流動相的組成(pH、離子強度)。分階段改變流動相的組成，流動相的組成呈階梯狀變化，稱為階段洗脫。逐漸改變流動相的組成，流動相的組成呈曲線或直線狀變化，稱為梯度洗脫。流動相形成梯度可用梯度洗脫儀。高效液相層析儀中常用幾個泵分別輸送不同的溶劑，控制各個泵的流量，就能控制洗脫劑的組成。
改善層析分離效果的方法有：改變流動相的組成或pH，改變固定相，改變溫度等。在液相層析中以改變流動相的組成最重要。其餘要注意的條件有：柱要細而長；分離介質填充要緊密、均勻，顆粒細密、大小分布均勻；操作溫度保持恆定；樣品用量少；流速慢而恆定。
分析儀器
用來分離物質和檢測、記錄物質的色譜圖，並進行定性、定量分析的儀器，稱為色譜分析儀，通常有氣相色譜儀和液相色譜儀兩大類。
氣相色譜儀
氣相色譜儀的種類和型號很多，但都包括氣路系統、進樣系統、分離系統、檢測系統和記錄與數據處理系統。
氣路系統 氣路系統為色譜分析提供純淨、連續的氣流，儀器的氣路由載氣、氫氣和空氣三個氣路組成，後兩個氣路僅在氫焰檢測器中使用，常用的載氣有N2，H2，He和Ar等。
進樣系統 進樣系統主要包括進樣器和氣化室。液體樣品常用微量注射器進樣。樣品由針刺穿進樣口中的矽橡膠密封墊注人氣化室，液體樣品瞬間完全氣化，並被載氣帶入色譜柱。
分離系統色譜柱 分離系統色譜柱是色譜儀的關鍵部分，色譜柱可分為填充柱和毛細管柱兩大類。
分離系統色譜柱 分離系統色譜柱是色譜儀的關鍵部分，色譜柱可分為填充柱和毛細管柱兩大類。
檢測系統 檢測系統把從色譜柱流出的各個組分的濃度(或質量)信號轉換成電信號的裝置，也是色譜儀的主要部件之一，套用最廣泛的是熱導池檢測器(TCD)和氫火焰離子化檢測器(FID)。
記錄與數據處理系統 由檢測器檢測的信號經放大器放大後由記錄儀記錄，也可通過微處理機、色譜工作站進行數據處理。
液相色譜儀
高效液相色譜儀是液相色譜儀中套用最廣泛的一種。高效液相色譜儀結構和流程與氣相色譜儀大致相似。通常包括：液路系統、進樣系統(採用高壓輸液泵)、分離系統(採用高效固定相)、檢測系統(採用高靈敏度檢測器)、記錄系統。
實際套用
色譜分析是儀器分析領域中發展迅速，研究和套用十分活躍的領域之一。由於色譜分析可以連續對樣品進行濃縮、分離、提純及測定，使其成為每一個分析工作者普遍採用的分析、檢測手段，並已廣泛套用於石油、化工、食品、醫藥、衛生、冶金、地質、農業、環境保護等各個行業中，可以說只要有分析任務的地方都在使用色譜分析法。近二三十年來發展的氣相色譜一質譜(GC-MS)聯用技術、離子色譜(IC)、超臨界流體色譜(SFC)、毛細管區帶電泳(CZE)等技術使色譜分析領域更是充滿了活力。尤其是毛細管電泳技術，具有分離效率高(柱效達100萬以上理論塔板數/m)，樣品用量小(10-6～10-9 mL)、靈敏度高(檢出限低至10-15～10-20 mol·L-1)，分離速度快(小於10 min)等特點，適用於離子型大分子，如胺基酸、核酸、肽及蛋白質的分析，甚至細胞和病毒等的快速、高效測定，在生物分析及生命科學領域中有極為廣闊的套用前景。
在農業上，氣相色譜法可以對農藥殘留量、胺基酸、維生素、激素、糖類、脂質、核酸等進行測定，也可對某些金屬離子以及大氣中的CO2，SO2，H2S，甲烷等進行分析。高效液相色譜法可對維生素、生物鹼、激素、胺基酸、農藥、核酸、香豆素、脂質等有機物質進行分析，也可測定一些無機離子及金屬元素。離子色譜法是一種分析無機和有機離子的液相色譜技術，能測定數百種陰、陽離子和化合物，最適合多組分與多元素的同時分析。該方法選擇性好，樣品用量少，靈敏度高，易實現自動化，是分析水中陰離子的最好方法，多套用於環境水樣的測定。
