層析技術(色譜法或色層法)
層析法又稱色譜法或色層法,開始由分離植物色素而得名,后來不僅用于分離有色物質,而且在多數情況是用于分離無色物質。層析法是近代 生物 化學最常用的分析方法之一,此種方法可以分離和鑒定性質極為相似,而且用一般化學方法難以分離的多種化合物,如氨基酸、蛋白質、糖、脂類、核苷酸、核酸等。
一、層析的基本原理
層析法是利用混合物各組分物理化學性質(溶解度、吸附能力、電荷、分子大小與形狀及分子親和力等)的差別,使各組分以不同程度分布在兩相中,其中一相為固定相,另一相即流過此固定相的液體或氣體稱流動相,從而使各組分以不同的速度隨流動相向前移動而達到分離的目的。
在層析過程中,溶質在固定相和流動相中差速遷移,它既可進入固定相,又可進入流動相,這個過程叫分配過程,不論層析機理屬于哪一種,分配過程都存在。分配過程進行的速度,可用分配系數 K 表示:
K =
比值 K 在低濃度時是個常數,只受溫度影響。不同的層析機理, K 的含義不同。在吸附層析中, K 為吸附平衡常數;在分配層析中, K 為分配系數;在離子交換層析中, K 為交換常數;在親和層析中, K 為親和系數。
混合物中各組分的分配系數往往是不同的,即保留在固定相中的特性是不同的。常用保留時間,即被分析樣品從進樣開始到流出液中出現濃度極大點的時間;或保留體積,即被分析樣品從進樣開始到流出液中出現濃度極大點時,所通過流動相的體積來衡量。
分配系數 K 值大,說明該物質在柱中被吸附得牢,移動速度慢,在固定相中停留的時間長,將最后出現在洗脫液中亦既保留體積大,保留時間長。反之,如 K 值小,即這種物質在柱中被吸附得弱,移動速度快,將首先出現在洗脫液中。亦既保留體積小,保留時間短??梢娀旌衔镏懈鹘M分之間分配系數 K 值相差愈大,各物質愈容易彼此分開。如果 K = 0, 就意味這溶質不能進入固定相,而始終保留在流動相里,并隨著流動相迅速的流出。顯然,這種固定相和流動相體系是不能實現分離的。因此,應當根據被分離物質的化學結構和性質(極性)適當的選擇固定相和流動相,并且使各組分的分配系數盡可能大一些,就可以使混合物中各組分分離完全。
二、層析的分類
(一)按層析兩相所處的狀態分類
流動相有液體和氣體兩種狀態。液體作為流動相,稱為液相層析;氣體作為流動相,稱為氣相層析。固定相有液體和固體兩種狀態,即以固體吸附劑作為固定相和以附載在固體上的液體作為固定相。所以,層析法按兩相所處的狀態可以分為:
1 .液相層析
( 1 )液 — 固層析 液體作為流動相,固體吸附劑作為固定相。
( 2 )液 — 液層析 液體作為流動相,附載在固體上的液體作為固定相。
2 .氣相層析
( 1 )氣 — 固層析 氣體作為流動相,固體吸附劑作為固定相。
( 2 )氣 — 液層析 氣體作為流動相,附載在固體上的液體作為固定相。
(二)按層析過程的機制分類
1 .分配層析
利用不同組分在流動相和固定相之間的分配系數(或溶解度)不同,而使之分離的技術。
2 .吸附層析
利用不同組分被吸附劑表面吸附性能的差異,而使之分離的技術。
3 .離子交換層析
利用不同組分對離子交換劑親和力的不同,而進行分離的技術。
4 .凝膠層析
利用某些凝膠對不同組分因其分子大小不同而阻滯作用不同的差異,而進行分離的技術。
5 .親和層析
利用某些 生物 高分子能與相應的配體專一可逆結合的機理,而進行分離純化高分子的技術。
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