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)應用研究進展
摘要： 色譜技術(shù)是一項分離分析復雜樣品的技術(shù)，在我國工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛應用。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、精細化工以及蛋白質(zhì)組學研究中的應用進展，并展望了色譜技術(shù)發(fā)展的前景。
關(guān)鍵詞： 色譜技術(shù);應用;進展
中圖分類號：O657.7 文獻標識碼：A 文章編號：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家Tswett提出，在研究植物色素組成時發(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雜樣品的方法，在化學和生物等領(lǐng)域有著廣泛的應用。它主要利用復雜樣品本身性質(zhì)的不同，在不同相態(tài)的進行選擇性分配，以流動相和固定相的相互位移對復雜樣品中的單一樣品進行分類洗脫，復雜樣品中不同的物質(zhì)會以不同的洗脫速度在不同的時間上脫離固定相，最終達到分離復雜樣品的效果。
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，雙模理論和軸向擴散理論。其中平衡色譜理論認為在復雜樣品色譜分離的過程中，固定相和流動相之間的分配平衡可在瞬間達到臨界平衡狀態(tài)，主要解釋了樣品分離過程中移動速率的變化，同時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，認為色譜由一系列單一平衡單元組成，在每一個平衡單元內(nèi)，樣品在固定相和流動相之間瞬時達到相對平衡，踏板理論是對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，對色譜理論的發(fā)展做出了寶貴貢獻。軸向擴散理論主要解釋了軸向擴散對色譜區(qū)域譜帶擴散規(guī)律的影響，較快的傳質(zhì)速率會引起色譜帶的較快擴散，從而達到樣品分離的目的。在軸向擴散理論發(fā)展到一定階段，研究者發(fā)現(xiàn)軸線擴散對傳質(zhì)速率的影響較小，近乎可以忽略不計，而分離樣品在固定相和流動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，在一定得歷史時期，速率理論對于解釋軸向擴散的影響因素起到了重要的理論意義。隨著研究的不斷進展，越來越多的證據(jù)顯示軸向擴散和傳質(zhì)影響其實是一對相互影響的關(guān)鍵因子，二者有著復雜的相互關(guān)系，若揭示色譜過程的本質(zhì)，需要同時考慮軸線擴散和傳質(zhì)速率的相互影響，進而提出了最新的雙模理論，認為色譜分離過程的固定相和流動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到瞬時的分離平衡。
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)中的應用較為廣泛。
3 色譜技術(shù)在生產(chǎn)中的應用
3.1 精細化工領(lǐng)域 目前在精細化工研究領(lǐng)域，產(chǎn)品的精細分離與含量測定越來越嚴格，同時規(guī)?；纳a(chǎn)也對成本核算和質(zhì)量要求越來越苛刻，所以，如何高效分離分析化工產(chǎn)品各組分成為一個嚴峻的課題。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)的應用，使得色譜分離技術(shù)在精細化工領(lǐng)域應用越來越廣泛，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)酵液成分復雜，雜質(zhì)多樣，而目標樣品往往含量較低，如何實現(xiàn)目標成分的高效分離分析，對于該行業(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)，主要針對發(fā)酵液中離子含量復雜多樣。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。但由于藥學成分提取復雜，有效成分含量較低等原因，因此需要更為嚴格的分離分析手段進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)域主要應用到的色譜技術(shù)主要包括薄層色譜，氣相色譜和毛細管電泳技術(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雜，對其分離要求也愈發(fā)嚴格，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，對其質(zhì)量評價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)其樣品回收率達到較高水平，而相對偏差分析結(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)非常復雜，皂苷分離難度較大，根據(jù)目前國內(nèi)外研究進展，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)組學研究 色譜技術(shù)除了在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用之外，在微觀大分子分離領(lǐng)域也有著重要的應用。例如蛋白質(zhì)組學研究中，色譜分離技術(shù)也有著重要應用。目前對于蛋白質(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)的分子量及等電點在二維領(lǐng)域?qū)⒌鞍踪|(zhì)進行分離，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)組學研究的一個成熟的研究平臺。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等優(yōu)點，但同時它有著難以克服的缺點，如結(jié)果分析復雜，成本較高，信息量大以及電泳前的樣品準備復雜等缺點。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)被引進用于蛋白質(zhì)組學研究，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)組學中的應用發(fā)揮了其自身的天然優(yōu)勢。
4 色譜技術(shù)應用展望
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特的優(yōu)勢，未來在不同的應用領(lǐng)域，根據(jù)自身特點，可以制定相應的生產(chǎn)策略，選用適合自身的色譜技術(shù)。同時，在對分離分析越來越高的工業(yè)生產(chǎn)中，還應該注意將不同色譜技術(shù)進行不同的優(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)有了長足的進步與發(fā)展，但色譜分離仍然是一項較為復雜的技術(shù)，仍然有著較大的創(chuàng)新發(fā)展?jié)摿?，尤其在交叉學科飛速發(fā)展的今天，還應根據(jù)色譜原理聯(lián)合不同學科的技術(shù)尤其，進行色譜技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展及不同技術(shù)領(lǐng)域的綜合應用，創(chuàng)新色譜技術(shù)，實現(xiàn)色譜效率的最大化應用。
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