常用的色谱方法(吸附色谱、离子交换色谱和凝胶色...(3)
(二)凝胶
凝胶是由胶体溶液凝结而成的固体颗粒状物质,其内部都具有很微细的多孔网状结构。目前市场上供应的色谱用凝胶主要有交联葡凝聚糖、交联聚丙稀酰胺以及琼脂糖等。
交联葡聚糖,瑞典出品商品名称为Sephadex,国产商品名称为Dextran,它是由葡聚糖(右旋糖苷)和甘油通过醚桥(—O—CH2—CHOH—CH2—O—)相交联而成的多孔性网状结构,制备葡聚糖凝胶所用的交联剂为3氯-1.2—环氧丙烷()由于交联度的不同,
Sephadex颗粒孔隙大小也不同,按交联程度大小,Sephadex可以分成不同的型号,交联度大的孔隙小吸水少,膨胀也少,用于小分子量物质的分离,交联度小的孔隙大吸水多,膨胀也大,适用于大分子物质的分离。交联度可用“吸水量”表示,即每克干凝胶所吸收的水份重量,用这个量比较交联度的大小。商品凝胶的型号采用“吸水量”(水容值)的10倍数字来表示。例如每克凝胶吸水量为2.5克即定为G—25型,见表2-2。
表2—2葡聚糖凝胶(G)类的技术数据
型号 | 分离范围(分子量) |
吸水量 克/克干凝胶 |
膨胀体积毫升/克干凝胶 | 浸泡时间(小时) | ||
蛋白质 | 多糖 | 20~25℃ | 90~100℃ | |||
G—10 | <700 | <700 | 1.0±0.1 | 2~3 | 3 | 1 |
G—15 | <1500 | <1500 | 1.5±0.2 | 2.5~3.5 | 3 | 1 |
G—25 | 1000~5000 | 100~5000 | 2.5±0.2 | 4~6 | 3 | 1 |
G—50 | 1500~30000 | 500~10000 | 5.0±0.3 | 9~11 | 3 | 1 |
G—75 | 3000~70000 | 1000~50000 | 7.5±0.5 | 12~15 | 24 | 3 |
G—100 | 4000~150,000 | 1000~100,000 | 10±1.0 | 15~20 | 72 | 5 |
G—150 | 5000~400,000 | 1,000~150,000 | 15±1.5 | 20~30 | 72 | 5 |
G—200 | 5000~800,000 | 1000~200,000 | 20±2.0 | 30~40 | 72 | 5 |
(三)凝胶色谱的特点及其应用:
凝胶色谱与其它色谱比较具有以下特点:(1)由于凝胶色谱是按分子大小不同而分离,洗脱剂种类不影响洗脱效果,所以可以保证在温和条件下洗脱,不会引起生物物质的变性失活;(2)凝胶色谱中无需改变洗脱液成分或种类。一次装柱后凝胶可反复使用,而且每次洗脱过程即是凝胶的再生过程。(3)实验具有高度的重复性,回收样本几乎可达100%,既可用于大样本制备,亦可用于小样品的分析。所以应用广泛。
凝胶色谱法的应用:
(1)作为分析工具:
分子量相差比较大的混合物可以用凝胶色谱进行分析。在凝胶色谱的基础上配合使用纸色谱或薄层色谱法可以鉴别出各个析离成分。
(2)作为脱盐工具:
高分子(如蛋白质核酸、多糖等)溶液中的盐类杂质可以借助凝胶色谱法将其除去,这一操作称为脱盐,凝胶色谱法脱盐速度快而完全,而且蛋白质、酶类等成分在分离过程不易变性。
葡聚糖凝胶SephadexG-25因流动阻力小交联度适宜,常用于蛋白质溶液的脱盐。
进行蛋白质样品的脱盐,应注意蛋白质溶液在去除电解质后,因溶解度显著下降以致成为沉淀物析出,从而被吸附在柱上不能洗脱下来。解决办法是,先使用有挥发性盐类如甲酸铵、醋酸铵等缓冲液洗脱,取得洗脱液后再用冷冻干燥法除去挥发性盐类。
(3)高分子溶液的浓缩:
干燥的葡聚胶颗粒内部有总值等于Vi的孔隙容积。当把干燥的凝胶颗粒投入稀的高分子溶液时,水分和低分子物质就会进入凝胶粒子内部的孔隙直到充满为止,而高分子物质则排阻于凝胶颗粒之外,因此经几十分钟后,通过离心或过滤,就可以分离出膨胀的凝胶颗粒得到浓缩了的高分子溶液,其中离子强度和pH直都保持不变。这种浓缩方法特别适用于不稳定的生物高分子溶液的浓缩。
(4)用于去除热原物质:
热原物质是微生物产生的某些使人发热的物质,如某些多糖蛋白质复合物等,用凝胶处理去离子水,可以得到适于制备注射剂的无热原水。
5)用于测定高分子物质的分子量
用一系列已知分子量的标准样品放入同一凝胶色谱柱内,令其在同一条件下进行凝胶色谱分离,记下每一种成分的洗脱体积,并以洗脱体积对分子量的对数作图,在一定分子量范围内,可得一直线这就是分子量的标准曲线。
测定未知物的分子量时,可将此样品加在测定标准曲线的凝胶柱内,洗脱后,根据此物的洗脱体积可在标准曲线上查出它的分子量。用这种方法测定高分子量时,不需要复杂的仪器设备,操作简便,样品用量少,有一定的实用价值。
(6)用于物质的分离提纯
凝胶色谱法已广泛应用于酶、蛋白质、氨基酸、核酸、核苷酸、多糖、激素、抗菌素、生物碱等物质的分离提纯,尤其在和其他技术配合应用效果更为显著。