第一章色谱概论2

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1、第一章色谱分析概论1.1色谱法历史回顾在1903年3月21日，被称为色谱之父的俄国植物学家Tswett首次在华沙自然科学学会生物学会会议上报道“一种新型吸附现象及其在生化分析上的应用”，即：将一植物叶子色素的石油醚提取液从白色的主要装有碳酸钙吸附剂的玻璃管上端加入，沿管滤下，后用石油醚淋洗，结果发现当色素在柱中向下移动时有明显的不同颜色的色带出现并以不同速率从柱上洗脱下来。他称这一色带为色谱，相应的研究方法叫色谱法。实际上，色谱这一词源于希腊语“chroma”（颜色）和“graphein”（图谱）的组合。那时，Tswett预测这

2、一技术也能同样用于无色物质的分离。他进行了各种研究，但当时化学家的主要兴趣是大量物质的分离和纯化，Tswett分离研究的物质都是微量的，同时由于他还不是一位著名的植物学家,因此，在他的一生中，他的工作一直未受到重视。直到1930年，Tswett的色谱技术受到Kuhn,Winterstein和Lederer的关注。他们用碳酸钙装填的玻璃柱分离了鸡蛋黄中的成分，鉴定出两种化合物：叶黄素和玉米黄质。在另一实验中，他们将胡萝卜提取物通过氧化铝柱进行分离，鉴定出胡萝卜素中含有两种生物学上很重要的物质α和β胡萝卜素，色谱技术由此重新活跃起来

3、。在1940年，Martin和Synge提出液-液分配柱色谱法，他们用此方法分离了氨基酸的乙酰化衍生物，所用的固定相是吸附在硅胶上的水，流动相为与水不互溶的有机溶剂氯仿。1941年，Martin和Synge发表了从理论到实践比较完整的气液色谱方法，因而获得了1952年的诺贝尔化学奖。在此基础上,1957年Golay开创了开管柱气相色谱法即毛细管柱气相色谱法。1956年VanDeemter等在前人研究基础上发展了描述色谱过程的速率理论。1965年，Giddings总结和扩展了前人的色谱理论，为色谱发展奠定了理论基础。另一方面，早在

4、1944年Martin的合作者Consden等人发展了纸色谱，1949年Macllean等在氧化铝中加入淀粉粘合剂制作薄层板使薄层色谱法得以实际应用。在上世纪60年代末，由于把从气相色谱得到的广泛的理论和实践上的经验应用于液相色谱系统的设计，以及在机械、光学和电子、柱填料等技术上的进步，出现了高效液相色谱。上世纪80年代初，超临界流体色谱得到发展，但在90年代后未得到较广泛的应用。而在上世纪80年代初，由Jorgenson等集前人经验而发展起来的毛细管电泳，在90代后期受到重视，近年来还在继续发展中。经过100余年的历程，色谱法

5、确实获得了其它分离技术无可比拟的、令人瞩目的发展，而GC和HPLC在所有色谱方法中是发展最快、应用最广、理论和实践最为成功的典范。由于它们均具有分离效率高、应用范围广、重复性好、灵敏度高、分析速度快，可与多种波谱技术联用等优点，因而已成为生命科学、食品科学、材料科学、环境科学以及航天科学等研究领域重要的分离分析手段。GC和HPLC分析方法及其在食品与发酵学科的应用将是下面有关章节着重讨论的内容。1.2色谱法的分类按两相物理状态分类以气体为流动相的称为气相色谱，以液体作为流动相的称为液相色谱。固定相可以是液体或固体，因此，气相色谱

6、又可分为气-固色谱和气-液色谱；液相色谱也可分为液-固色谱和液-液色谱。另有一类叫化学键合相色谱，是通过化学反应使固定相与固态载体表面的特定基团，例如硅胶表面的硅羟基发生化学键合，在载体表面形成均匀的固定相层。该类键合相具有耐高温、耐溶剂、不易流失的特性，在气相色谱、高效液相色谱中广泛使用。从本质上讲，化学键合相也属于气-固或液-固色谱。当流动相是处于临界温度及临界压力以上高度压缩的流体时，称为超临界流体色谱。按固定相形态分类把固定相装填在圆筒形柱管中的称为柱色谱。把固体固定相涂敷在玻璃、塑料或金属板上的叫薄层色谱，用滤纸作固定

7、相或固定相载体的叫纸色谱。薄层色谱和纸色谱又统称为平板色谱。按分离机理分类可以把色谱分为四类：分配色谱—基于被分离组分在两相中的分配系数不同；吸附色谱—基于被分离组分对活性的固定相表面吸附力的不同；离子交换色谱—利用不同离子与固定相上的相反电荷离子间作用力大小的不同进行分离；体积排阻色谱—利用固定相孔径的不同，把被分离的组分按分子大小分开的一种色谱分离方法。根据固定相和流动相相对极性大小来分类在液相色谱中若流动相的极性比固定相的极性小称为正相色谱；若流动相极性大于固定相的极性，称为反相色谱。按动力学过程分类色谱法有迎头法、置换法

8、和冲洗法三种展开方式。迎头色谱法是将要分离的混合物样品溶液连续注入色谱柱中，样品本身也起流动相的作用；该法仅能得到第一个流出的纯组分，后面流出的均是混合物。现在，除了纯化溶剂外，这种方法已很少使用。置换色谱法是一种组分被另外一种组分或试剂（流动相中）从固定相上置