常用的色谱方法(吸附色谱、离子交换色谱和凝胶色...(2)
常用离子交换剂的类型见表2-1
表2-1 常用的离子交换剂的种类及解离基团
种类 | 解离基团 | |
阳离子交换树脂 |
强酸型 弱酸型 |
磺酸基(—SO3H)等 羧基(-COOH),酚羧基(-OH) |
阴离子交换树脂 |
强碱型 弱碱型 |
季胺盐—N+(CH3)3 叔胺—N(CH3)2,仲胺(-NHCH3), 伯胺(—NH2) |
阳离子交换纤维素 |
强酸型 (磺乙基纤维素) 弱酸型 (羧甲基纤维素) |
磺乙基(—O—CH2—CH2—SO3H) 羧甲基(—O—CH2—COOH) |
阴离子交换纤维素 |
强碱型 (胍乙基纤维素) 弱碱型 (二乙氨基乙基纤维素) |
HN 胍乙基(—O—CH2—OH2—NH—C—NH2) 二乙基氨 基乙基[O—CH2—CH2—NH(C2H5)2] |
阳离子交换交联葡聚糖 |
强酸型 (磺乙基交联葡聚糖) 弱酸型 (羧甲基交联葡聚糖) |
磺乙基 (—O—CH2—CH2—SO3H) 羧甲基 (—O—CH2—COOH) |
阴离子交换交联葡聚糖 |
强碱型 (胍乙基交联葡聚糖) 弱碱型 (二乙基氨基乙基交联葡聚糖) |
胍乙基 HN (—O—CH2—OH2—NH—C—NH2) 二乙基氨 基乙基[O—CH2—CH2—NH(C2H5)2] |
离子交换色谱通常采用柱色谱。柱色谱过程包括离子交换剂的选择,离子交换剂使用前的处理与变型、装柱、样品的准备与加样、洗脱、检测及离子交换剂的再生等若干步骤。这些步骤在生化技术有关参考书里都有详细记述,这里仅简要说明一下洗脱过程的有关原理。
经过离子交换被吸附在离子交换剂上的待分离物质,有两种洗脱方法:一是增加离子强度,使洗脱液中的离子能争夺交换剂的吸附部位,从而将待分离的物质置换下来;二是改变pH使样品离子的解离度降低,电荷减少,因而对交换剂的亲和力减弱而被洗脱下来,如低pH洗脱液容易使阴离子交换剂的样品洗脱。
从洗脱液的成分而言有两种类型,一是选用几种洗脱能力逐步增强的洗脱液相继洗脱,此为阶段洗脱法,适用于各组分对交换剂亲和力比较悬殊的样品;二是选用离子强度和pH呈连续梯度变动的洗脱液进行洗脱,使洗脱能力持续增强,此为梯度洗脱法,适用于各组分与交换剂亲和力相近的样品。
三、凝胶色谱(gel chromatography)
(一)原理
凝胶色谱是指混合物随流动相流经装有凝胶作固定相的色谱柱时,混合物中各种物质因分子大小不同而被分离的技术。凝胶,从广义上讲是指一类具有三维空间多孔网状结构物质,如琼脂糖凝胶、交联葡聚糖凝胶等。由于色谱过程与过滤相似,故又名凝胶过滤、凝胶渗透过滤或分子筛过滤;由于物质在分离过程中的阻滞减速现象,故亦称为阻滞扩散色谱或分子排阻色谱。
凝胶色谱的机理是分子筛效应,如同过筛那样,它可以把物质按分子大小不同进行分离,但这种“过筛”与普通的过筛不一样。凝胶色谱柱中装填的是许多直径小于一个毫米的凝胶颗粒,在凝胶颗粒内部又是由三维多孔网状结构构成。在洗脱过程中,当含有分子大小不一混合物样品加到凝胶床面后,大分子物质因其分子直径大于凝胶网孔而不能进入凝胶颗粒内部,只能沿着凝胶颗粒的空隙随溶剂流动,受到的阻滞作用小,流程短而移动速度快,先流出色谱柱;但分子量小的组分则由于其分子直径小于网状结构的孔径而进入凝胶颗粒内部,受到网孔的阻滞作用,流程长而移动速度慢,比大分子物质后流出色谱柱,从而使分子大小不同的混合物得到分离。图2-1可以形象地看到这个分离过程的实质。