現(xiàn)代分離技術(shù)論文(2)
現(xiàn)代分離技術(shù)論文二：色譜分離技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展
摘要： 色譜技術(shù)是一項(xiàng)分離分析復(fù)雜樣品的技術(shù)，在我國工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛應(yīng)用。本文綜述了色譜技術(shù)的原理，色譜技術(shù)的分離以及色譜技術(shù)在醫(yī)藥、精細(xì)化工以及蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的應(yīng)用進(jìn)展，并展望了色譜技術(shù)發(fā)展的前景。
關(guān)鍵詞： 色譜技術(shù);應(yīng)用;進(jìn)展
中圖分類號(hào)：O657.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311(2014)07-0305-02
1 色譜原理
色譜這一概念首先由俄國著名植物學(xué)家Tswett提出，在研究植物色素組成時(shí)發(fā)現(xiàn)了色譜分離的潛力，首次提出了色譜法這一概念。色譜法(chromatography)是一種分離并分析復(fù)雜樣品的方法，在化學(xué)和生物等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。它主要利用復(fù)雜樣品本身性質(zhì)的不同，在不同相態(tài)的進(jìn)行選擇性分配，以流動(dòng)相和固定相的相互位移對(duì)復(fù)雜樣品中的單一樣品進(jìn)行分類洗脫，復(fù)雜樣品中不同的物質(zhì)會(huì)以不同的洗脫速度在不同的時(shí)間上脫離固定相，最終達(dá)到分離復(fù)雜樣品的效果。
在色譜技術(shù)的發(fā)展過程中，提出眾多理論，推動(dòng)了色譜技術(shù)的不斷發(fā)展。主要有踏板理論，平衡色譜理論，速率理論，雙模理論和軸向擴(kuò)散理論。其中平衡色譜理論認(rèn)為在復(fù)雜樣品色譜分離的過程中，固定相和流動(dòng)相之間的分配平衡可在瞬間達(dá)到臨界平衡狀態(tài)，主要解釋了樣品分離過程中移動(dòng)速率的變化，同時(shí)平衡色譜理論在非線性等溫線條件下解釋了流出曲線形狀變化的規(guī)律，是色譜發(fā)展過程中被較早提出并應(yīng)用成熟的理論基礎(chǔ)之一。踏板理論主要是基于色譜分離過程模塊化的理論，認(rèn)為色譜由一系列單一平衡單元組成，在每一個(gè)平衡單元內(nèi)，樣品在固定相和流動(dòng)相之間瞬時(shí)達(dá)到相對(duì)平衡，踏板理論是對(duì)早起平衡色譜理論的模塊化發(fā)展，簡單明了的說明了色譜分離的過程，對(duì)色譜理論的發(fā)展做出了寶貴貢獻(xiàn)。軸向擴(kuò)散理論主要解釋了軸向擴(kuò)散對(duì)色譜區(qū)域譜帶擴(kuò)散規(guī)律的影響，較快的傳質(zhì)速率會(huì)引起色譜帶的較快擴(kuò)散，從而達(dá)到樣品分離的目的。在軸向擴(kuò)散理論發(fā)展到一定階段，研究者發(fā)現(xiàn)軸線擴(kuò)散對(duì)傳質(zhì)速率的影響較小，近乎可以忽略不計(jì)，而分離樣品在固定相和流動(dòng)相之間有限的傳遞速率則是影響傳質(zhì)速率的主要因素，于是提出了速率理論，在一定得歷史時(shí)期，速率理論對(duì)于解釋軸向擴(kuò)散的影響因素起到了重要的理論意義。隨著研究的不斷進(jìn)展，越來越多的證據(jù)顯示軸向擴(kuò)散和傳質(zhì)影響其實(shí)是一對(duì)相互影響的關(guān)鍵因子，二者有著復(fù)雜的相互關(guān)系，若揭示色譜過程的本質(zhì)，需要同時(shí)考慮軸線擴(kuò)散和傳質(zhì)速率的相互影響，進(jìn)而提出了最新的雙模理論，認(rèn)為色譜分離過程的固定相和流動(dòng)相是相互緊密接觸的平衡薄膜，分離組分在相互分離的界面處達(dá)到瞬時(shí)的分離平衡。
2 色譜技術(shù)分類
色譜技術(shù)根據(jù)不同的分類方法有著不同的分類方式。按照分離相和固定相的狀態(tài)，色譜技術(shù)可分為氣相色譜法，氣固色譜法，氣液色譜法，液相色譜法，液固色譜法，液液色譜法。根據(jù)固定相的幾何形狀，色譜技術(shù)可分為柱色譜法、紙色譜法和薄層色譜法。按照分離原理或者物理化學(xué)性質(zhì)的不同，色譜法又可分為吸附色譜法，分配色譜法，離子交換色譜法，尺寸排阻色譜法和親和色譜法，其中吸附色譜，離子交換色譜和親和色譜在我國目前工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用較為廣泛。
3 色譜技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用
3.1 精細(xì)化工領(lǐng)域 目前在精細(xì)化工研究領(lǐng)域，產(chǎn)品的精細(xì)分離與含量測定越來越嚴(yán)格，同時(shí)規(guī)?；纳a(chǎn)也對(duì)成本核算和質(zhì)量要求越來越苛刻，所以，如何高效分離分析化工產(chǎn)品各組分成為一個(gè)嚴(yán)峻的課題。隨著色譜分離技術(shù)研究的不斷深入，尤其集成化和規(guī)模化色譜分離技術(shù)的應(yīng)用，使得色譜分離技術(shù)在精細(xì)化工領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，尤其在發(fā)掘工業(yè)生產(chǎn)過程中，色譜分離技術(shù)尤為重要。在發(fā)掘工業(yè)領(lǐng)域，發(fā)酵液成分復(fù)雜，雜質(zhì)多樣，而目標(biāo)樣品往往含量較低，如何實(shí)現(xiàn)目標(biāo)成分的高效分離分析，對(duì)于該行業(yè)的發(fā)展起著關(guān)鍵作用。在發(fā)酵工業(yè)中，目前應(yīng)用較為廣泛的色譜技術(shù)主要是離子交換技術(shù)，主要針對(duì)發(fā)酵液中離子含量復(fù)雜多樣。利用離子交換柱，目前常見的分離樣品主要包括味精生產(chǎn)，淀粉生產(chǎn)，麥芽糖生產(chǎn)，醇類生產(chǎn)等等。
3.2 醫(yī)藥領(lǐng)域 隨著醫(yī)藥現(xiàn)代化生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對(duì)于醫(yī)藥組分的分離與單一成分研究要求越來越高。但由于藥學(xué)成分提取復(fù)雜，有效成分含量較低等原因，因此需要更為嚴(yán)格的分離分析手段進(jìn)行藥效成分的分離和含量測定。目前在醫(yī)藥成分分離分析領(lǐng)域主要應(yīng)用到的色譜技術(shù)主要包括薄層色譜，氣相色譜和毛細(xì)管電泳技術(shù)。而隨著現(xiàn)代分析儀器的不斷發(fā)展，尤其中藥及天然藥物藥效成分組成極其復(fù)雜，對(duì)其分離要求也愈發(fā)嚴(yán)格，需要發(fā)展更為精密的色譜技術(shù)，如超臨界色譜，高效逆流色譜，高效毛細(xì)管電泳和色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)。趙君奎等利用高效液相色譜技術(shù)首次分離測定了中藥植物月腺大戟中抗結(jié)核有效成分狼毒甲素和狼毒乙素，對(duì)其質(zhì)量評(píng)價(jià)和藥效成分分析起到了關(guān)鍵作用。吳波利用靈敏度較高的高效液相與FCD聯(lián)用技術(shù)分離并測定了中藥葛根中葛根素的含量，發(fā)現(xiàn)其樣品回收率達(dá)到較高水平，而相對(duì)偏差分析結(jié)果顯示其精度較高，結(jié)果較為可靠，適合葛根素分離分析的大規(guī)模生產(chǎn)。在含有皂苷成分的中藥組分分離過程，極性較大皂苷成分結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，皂苷分離難度較大，根據(jù)目前國內(nèi)外研究進(jìn)展，采用高效液相色譜與ELSD聯(lián)用分離較為理想。
3.3 蛋白質(zhì)組學(xué)研究 色譜技術(shù)除了在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用之外，在微觀大分子分離領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用。例如蛋白質(zhì)組學(xué)研究中，色譜分離技術(shù)也有著重要應(yīng)用。目前對(duì)于蛋白質(zhì)組的分離研究，主要有雙向電泳技術(shù)和高效液相色譜技術(shù)。其中雙向電泳技術(shù)根據(jù)蛋白質(zhì)的分子量及等電點(diǎn)在二維領(lǐng)域?qū)⒌鞍踪|(zhì)進(jìn)行分離，可以直觀顯示生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)組成，雙向電泳結(jié)合質(zhì)譜技術(shù)已成為蛋白質(zhì)組學(xué)研究的一個(gè)成熟的研究平臺(tái)。雖然雙向電泳技術(shù)在蛋白質(zhì)研究中具有高靈敏度和直觀性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)它有著難以克服的缺點(diǎn)，如結(jié)果分析復(fù)雜，成本較高，信息量大以及電泳前的樣品準(zhǔn)備復(fù)雜等缺點(diǎn)。為了解決雙向電泳技術(shù)的這些缺陷，高效液相色譜技術(shù)被引進(jìn)用于蛋白質(zhì)組學(xué)研究，尤其各種模式的色譜技術(shù)的聯(lián)用，使得色譜分離技術(shù)在蛋白質(zhì)組學(xué)中的應(yīng)用發(fā)揮了其自身的天然優(yōu)勢(shì)。
4 色譜技術(shù)應(yīng)用展望
目前在色譜技術(shù)發(fā)展過程中，有越來越多的更新與發(fā)展，出現(xiàn)了各式各樣的色譜技術(shù)，他們各自都具有自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，未來在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，根據(jù)自身特點(diǎn)，可以制定相應(yīng)的生產(chǎn)策略，選用適合自身的色譜技術(shù)。同時(shí)，在對(duì)分離分析越來越高的工業(yè)生產(chǎn)中，還應(yīng)該注意將不同色譜技術(shù)進(jìn)行不同的優(yōu)化組合，探索適合自身企業(yè)生產(chǎn)的色譜組合模式，使生產(chǎn)達(dá)到效率的最大化。最后，色譜技術(shù)即使現(xiàn)在已經(jīng)有了長足的進(jìn)步與發(fā)展，但色譜分離仍然是一項(xiàng)較為復(fù)雜的技術(shù)，仍然有著較大的創(chuàng)新發(fā)展?jié)摿?，尤其在交叉學(xué)科飛速發(fā)展的今天，還應(yīng)根據(jù)色譜原理聯(lián)合不同學(xué)科的技術(shù)尤其，進(jìn)行色譜技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展及不同技術(shù)領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，創(chuàng)新色譜技術(shù)，實(shí)現(xiàn)色譜效率的最大化應(yīng)用。
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