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色谱法（chromatography）概念、特点和分类

2020.9.07

1903年，俄国科学家M.C.ЦВЕТ首创了一种绿叶中分离多种不同颜色色素成分的方法，命名为色谱法(chromatography)，由于翻译和习惯的原因，又常称为层析法。近百年来，色谱法不断发展，形式多种多样。50年代开始，相继出现了气相色谱、液相色谱、高效液相色谱、薄层色谱、通透色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、亲和色谱、金属螯合色谱等。几乎每一种色谱法都已发展成为一门独立的生化技术，在生化领域内得到了广泛的应用。
色谱技术因操作较简便，设备不复杂，样品量可大可小，既可用于实验室的科学研究，又可用于工业化生产。它与光电仪器、电子计算机结合，可组成各种各样的高效率、高灵敏度的自动化分离分析装置。这充分显示色谱技术的强大生命力，它是近代生物化学发展的关键技术之一。
一、色谱法的概念和特点
色谱法是利用混合物中各组分的理化性质的差异(吸附力、溶解度、分子形状和大小、分子极性、分子亲和力等)，使各组分以不同程度分布在两个相中，其中一个相叫固定相(statio
nnary phase)，另一相流过此固定相叫作流动相(mobile phase)。由于各组分受流动相作用产生的推力和受固定相作用产生的阻力的不同，使各组分产生不同的移动速度，使得结构上只有微小差异的各组分得到分离。再配合相应的光学、电学、电化学和或其他相关检测手段，对各组分进行定性和定量分析。

色谱法是一种物理化学分离分析方法。它既是一种极好的分离纯化的方法，也是一种进行精确定性、定量分析的方法。在色谱分析中，通常是根据色谱峰的位置来进行定性分析，根据色谱峰的面积或高度进行定量分析的。
色谱法的特点是：
1．具有极高的分辨效力：只要选择好适当的色谱法(色谱类型、色谱条件)，它就能很好地分离理化性质极为相近的混合物，如同系物、同分异构体，甚至同位素，这是经典的物理化学分离方法不可能达到的。
2．具有极高的分析效率：一般说来，对某一混合组分的分析，只需几十分钟，乃至几分钟就可完成一个分析周期。如用现代气相色谱仪，在12分钟内就可完成含有12个组分的混合物的分离分析工作；用现代的FPLC在15′~20′就可完成对血浆蛋白质等的分离分析工作；又如选用空心毛细管色谱柱一次就解决含有100多个组分的烃类混合物的分离分析工作；用现代的高效薄层色谱—HPTLC(Higth performence Thin Layer Liquid Chromatography)一次仅10分钟就可完成40个样品的点样和分析工作。

3．具有极高的灵敏度：样品组分含量仅数微克，或不足一个微克都可进行很好的分析。现代的气相色谱仪，由于使用了高灵敏的检测器，可检出10-11~10-13g的样品组分。一般样品中只要含有1ppm(10-9g~百万分之一)，乃至ppb(10-9g~十亿分之一)的杂质，使用现代的气相色谱仪都可将之检出，而且样品还不需浓缩。
4．操作简便，应用广泛：它广泛地应用于工农业、化学、化工、医药卫生、环境保护，大气监测等各个方面，是现代实验室中常用的分析手段之一。在生物化学中常用于各种体液，组织抽提液的化学组份的分离、纯化及检测，也用于帮助鉴定某种提取物是否纯净。在现代生化制备技术中色谱法占有核心地位。
当然色谱法也有它的局限性。
1．在定量分析中需要纯制的标准物质
2．不能精确地解决物质的化学结构问题
二、色谱法的分类
色谱法的种类繁多，分类的方法也多种多样，一般可按下述方法分类：
(一)按两相所处的状态分类
色谱法中总是要有两相，流动相可以是液体也以是气体。按流动相的状态不同，可以分为液相色谱 (LC)及气相色谱法(GC)两大类。
固定相可以是固体也可以是液体，但是这个液体必须附载在某个固体物质上，这个固体物质称载体或担体(Support)。按固定相所处状态不同，液相色谱法又可分为液固色谱法(LSC)及液液色谱法(LLC)。气相色谱法又可分为气固色谱法(GSC)及气液色谱法(GLC)。
(二)按色谱的原理分类
1．吸附色谱法(adsorption chromatography)固定相是固体吸附剂，利用各组分在吸附剂
表面吸附能力的差别而分离。
2．分配色谱法(partition chromatography)固定相是液体，利用各组分在两液相中分配系数的差别而分离。
3．离子交换色谱法(ion exchange chromatography)固定相是离子交换剂，利用各组分对
离子交换剂亲和力的不同而进行分离的方法。
4．凝胶色谱法(gel chromatography)固定相是一种多孔性凝胶，利用各组分的分子大小
不同，因而在凝胶上受阻滞的程度不同而获得分离。凝胶色谱法也称分子筛色谱法(molec
ular sieve chromatography)，凝胶起到分子筛的的作用，对分子大小不同的组分起过滤作用，故凝胶色谱又可称为凝胶过滤(gel filtration)。
5．亲和色谱法(affinity chromatography)主要是利用各种待分离组分生物学性质不同的
一种色谱方法，固定相只能和一种待分离组分有高度专一性的亲和结合能力，藉以和没有亲和力的其它组分分离。
(三)按操作形式不同分类
1．柱色谱法(column chromatography)是将固定相装在柱内，使样品沿一个方向移动而达到分离。
2．纸色谱法(paper chromatography)是用滤纸作为液体的载体，点样后，用流动相展开，使组分达到分离。