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1、精选优质文档-倾情为你奉上“物质结构组成与分析实验”读书报告（17现代高效液相色谱技术的应用和进展）学院：化工与化学学院姓名：学号：现代高效液相色谱技术的应用和进展作为一种分离分析方法，高效液相色谱分析法具有准确、高效以及快捷的特点，广泛应用在食品安全、医药、环境、生命科学以及石油化工中，并且已经成为这些领域中进行检测工作的首选方法。作为一种常规高效分离分析技术，高效液相色谱分析法在各种色谱模式中具有最广泛的应用，世界上现在有很多包括有生物活性的化合物、热不稳定化合物、离子型化合物以及高分子化合物在内的化合物都能够选择不同模式的高效液相色谱进行分离和分析，因此国际分析化学界目前发展最快的学科质
2、疑就是高效液相色谱，并且其广泛的应用在了很多学科领域中。1.高效液相色谱的发展历史色谱法最早是由俄国植物学家茨维特（Tswett）在1906年研究用碳酸钙分离植物色素时发现的，色谱法(Chromatography)因之得名。液相色谱法开始阶段是用大直径的玻璃管柱在室温和常压下用液位差输送流动相，称为经典液相色谱法，此方法柱效低、时间长（常有几个小时）。高效液相色谱法(High performanceLiquidChromatography，HPLC)是在经典液相色谱法的基础上，于60年代后期引入了气相色谱理论而迅速发展起来的。它与经典液相色谱法的区别是填料颗粒小而均匀，小颗粒具有高柱效，但会引
3、起高阻力，需用高压输送流动相，故又称高压液相色谱法(High Pressure Liquid Chromatography，HPLC)。高效液相色谱法是目前各种色谱模式中应用最广的一个领域，在化合物的分析方面，世界上约有80%的化合物，如括高分子化合物、离子型化合物、热不稳定化合物以及有生物活性的化合物都可以用不同模式的HPLC(如正相HPLC、反相HPLC、离子交换色谱和离子色谱、体积排除色谱、亲合色谱等等)进行分离分析。 站在当今世界科技前沿的液相色谱用户现在又有了新的需求。首先是改进生产力的需求，因为大量的样品需要在很短的时间内完成；其次是在生化样品及天然产物样品的分析中，样品的复杂性对
4、分离能力提出了更高的要求；第三是在与质谱等检测技术联用时，也提出了更高的要求。由此，UPLC（超高效液相色谱）概念得以提出，将HPLC的极限作为自己的起点。2 高效液相色谱仪的应用原理和构造 2.1 高效液相色谱仪的原理 采用高压泵将储液器中的流动相打入到系统中，在经过样器之后会流入到流动相中，并且被流动相在固定相中载入。因为在两相中样品溶液中的各组分的分配系数是不同的，所以在两相进行相对运动的时候，在通过吸附- 解吸这样一种分配过程时，在移动速度方面各个组分就会出现较大的差别，并且变成单个的组分最终在柱内流出来。样品的浓度在经过检测器的时候就会以电信号的形式朝着记录仪传动，最后会以图谱形式将
5、数据打印出来。 2.2 高效液相色谱仪的构造高效液相色谱仪（HPLC）一般由高压输液系统、进样系统、分离系统、记检测系统、数据处理系统等几部分组成。制备型仪器还需配有馏份收集系统。为了取得较好的分析结果，HPLC仪器对于准确度、精确度、灵敏度及结果重现性有较高的要求。（1）高压输液系统高压输液系统包括：溶剂储液瓶、溶剂脱气装置、高压输送泵以及梯度洗脱装置。其中，高压输液泵是高效液相色谱仪的主要部件之一，输送压力达150350105Pa。输液系统要为HPLC仪器提供流量恒定、准确、无脉冲的流动相，流量的精度和长期的重复性要好，同时还要提供精度好、准确度高、重现性好的多元溶剂梯度。因此，输液泵的好
6、坏直接影响着整个系统的质量和分析结果的可靠性。（2）进样系统进样能在试样引入色谱柱，有六个接口：1,4之间接定量环；2接高压泵；3接色谱柱；5,6接废液管。图 六阀手动进样器示意图（3）色谱分离系统色谱柱通常为不锈钢柱，内装各种填充剂。常用的填料为硅胶，可用于正相色谱;化学键合固定相，根据键合的基团不同，可用于反相或正相色谱。其中、最常用的是十八烷基键合硅胶，即ODS柱，可用于反相色谱或离子对色谱。（4）检测系统检测系统用于连续检测色谱柱流出的物质，进行定性定量分析。要求其灵敏度高、噪音小、基线稳定、响应值的线性范围宽等。近年来各国都在研究开发新的检测技术，进一步扩大了HPLC的应用。根据检测
7、需要的不同检测器可分为紫外检测器(UVD)、示差折光检测器(RID)、电化学检测器(ECD)、红外检测器(IRD)、核磁共振检测器(NMRD)、质谱检测器(MSD)、蒸发光散射检测器(ELSD)、小角度激光散射检测器(LALLSPD)。（5）数据处理系统高效液相色谱的分析结果除可用记录仪绘制谱图外，还可使用微处理机和色谱数据工作站来记录和处理色谱分析的数据。图 高效液相色谱仪的构造示意图 3 高效液相色谱法的具体应用和前景分析 作为一种新颖的技术手段，高效液相色谱分析法与传统的分析方法比起来在很多方面都具有较大的优势。下面就对高效液相色谱法在各个领域中的具体应用和前景进行分析和介绍。 3.1
8、在石油化工方面高效液相色谱分析法的应用和前景 3.1.1 在石油工业化工产品分析中对高效液相色谱仪的应用高效液相色谱分析技术在添加剂的分离和组成、石油化工产品、重质油以及复杂原料油等方面都可以将样品本身具备的性质和结构保存下来，可以使样品实现无损失可回收，而且还可以保证快速分离分析的实现，因此其在分析石油化工生产和产品时发挥着十分重要的作用。相对于ASTM分析法而言，高效液相色谱分析技术具有容易自动控制、重复性好以及速度快的特点，然而其在对轻质石油产品以及重质石油产品进行分离的时候，首先要除去沥青，而且不能够忽视在饱和烃洗提过程中沥青质的沉淀和吸附对结果造成的影响。 3.1.2 在石油产品鉴定
9、技术中对高效液相色谱法的应用现在在液相色谱法在石油产品鉴定技术中属于一种标准的分离分析方法，特别是在分析蒸气压低的样品组分以及热稳定性差组分的时候其具有更好的优越性。 3.2 在生命科学领域高效液相色谱分析法的应用和前景 基因的解密工作在生命科学研究工作中具有非常重要的作用，选择双向高效液相色谱对第一向是体积排阻色谱进行预分离处理能够更好的开展分析现代蛋白质组的工作，因此在蛋白质组学中双向电泳与高效液相色谱将会变成非常关键的分离工具，而生命的奥秘也可能会由于高效液相色谱分析法的运用而具有巨大的发现。 3.3 在环境领域高效液相色谱分析法的应用和前景 高效液相色谱分析法在很多发达国家被用作常用的
10、环境监测方法，比如美国选择高效液相色谱-荧光法对甲基氨基甲酸酯杀虫剂在水中进行测定；采用HPLC/电化学法对水中的联苯胺类化合物进行测定；采用LC/荧光分析法对固体废弃物中的多环芳烃进行分析。现在在环境分析中已经广泛的应用到了高效液相色谱分析法，尤其是在分离和分析具有较差的热稳定性、较大的分子量以及基挥发性的有机物污染物质的时候，其具有越来越明显的作用。 3.4 在食品安全领域高效液相色谱分析法的应用和前景 在食品安全分析领域高效液相色谱分析法具有十分大的优势，液相色谱法与其他的仪器分析方法比较起来具有能对高沸点进行分析、较好的检测灵敏度、较快的分析速度以及较高的分析效能等优点。比如一些学者在
11、检测防腐剂的时候选择高效液相色谱分析法取得了很好的效果，在对苯甲酸和山梨酸进行测定的时候达到了96.8%和97.1%的回收率。在2008年检测奶粉掺入三聚氰胺风波的过程中高效液相色谱法发挥了十分关键的作用，面对当时的形势，必须要科学的检测我国大量的乳制品生产企业的样品，并且要将检测结果尽快的出具出来，从而能够将一个公正准确的结论提供给老百姓。因此检测方法除了要具备检测准确以及迅速的特点，同时还要具有较小的检出量，因此只有高效液相色谱分析法能够将这一任务完美的完成。现在在对三聚氰胺进行检测的时候主要采用液相色谱质谱联用法、气相色谱质谱联用法、酶联免疫法以及高效液相色谱分析法，在这些方法中液相色谱
12、质谱联用法可以将三聚氰胺定性与定量快速地检测出来，所以现在已经变成首选的检测手段。 3.5 在医药领域中高效液相色谱分析法的应用和前景 高效液相色谱分析法具有准确、快速以及高效的特点，因此在药品仪器分析中具有十分重要的作用。在质谱仪以及高效液相分析技术不断发展的今天，现在其已经能够有效的测定中药及其原料中各种难提取、难分离、易挥发、易氧化以及低稳定性的组分含量，并且取代了很多手工测试方法和其他仪器分析法。 4高效液相色谱在当今时代的发展4.1 超高液相色谱 (UPLC)4.1.1 超高液相色谱 (UPLC)的概述基于1.7m小颗粒技术的超高液相色谱(UPLC)，与人们熟知的高效液相色谱(HPL
13、C)技术，具有相同的分离原理。不同的是，与HPLC相比，UPLC具有以下特征：(1) 更高的分离度UPLCTM用1.7m颗粒提高了分离能力，可以分离出更多的色谱峰，从而对样品提供的信息达到了一个新的水平。(2)更高的分离速度高通量实验室始终要求在单位时间内提供更多的信息和处理更多的样品并保证提供高质量的数据，UPLC色谱柱中较小的颗粒能超乎寻常地提高分析速度而不降低分离度。结束了人们多年不得不在速度和分离度之间取舍的历史。(3)更高的灵敏度过去提高灵敏度的工作集中在检测器上，包括光学、质谱检测器。然而采用超高效色谱系统更能获得灵敏度的显著提高。另外，使用UPLC可以在很宽的线速度、流速和反压下
14、进行高效的分离工作，并获得优异的结果。4.1.2 超高液相色谱 (UPLC)的改进方向虽然分离原理相同，但ULPC并非普通HPLC系统改进而成。它不但需要耐压、稳定的小颗粒填料，而且需要耐压的色谱系统(15,000psi)、最低交叉污染的快速进样器、快速检测器及优化的系统体积、并解决超高压下的耐压及渗漏问题等诸多方面的保障，以充分发挥小颗粒技术优势。另外，由于分离速度的加快，还要求有高速检测器、系统控制及数据管理，解决高速数据的采集、仪器的控制问题。这就需要对系统所有硬件和软件的进行全面创新。4.2 新型高效液相色谱高效液相色谱作为物质分离的重要工具，在各个方面都取得了很大的发展，出现了许多的
15、新型色谱。在分配机制方面，亲和色谱则根据另一类分配机制而进行分离的新型色谱。它是利用生物大分子与其相应互补体间特异识别能力进行多次差别分离的一种色谱。其具有选择性高、操作条件温和的特点。在流动相方面，超临界流体色谱以超临界流体为流动相。混合物在超临界流体色谱上的分离机理与气相色谱及液相色谱一样，即基于各化合物在两相间的分配系数不同而得到分离。超临界流体色谱融合了气相色谱和液相色谱的一些特征，但具有比气相色谱和液相色谱更广泛应用范围。在固定相方面，高分子手性固定相实现了手性药物的分离。4.3 液相色谱与其他分析仪器联合使用4.3.1 高效液相色谱(HPLC)与其他分析仪器联合使用目前高效液相色谱
16、仪的通用型检测器很少，而且灵敏度较低，但选择性检测器很多，而且灵敏度较高。解决的办法是将各种检测器联用，合理的提高检测的广泛性。因而，出现了各种HPLC串联技术。液相色谱-质谱连用技术受到普遍重视, 如分析氨基甲酸酯农药和多核芳烃等；液相色谱-红外光谱连用也发展很快,如在环境污染分析测定水中的烃类, 海水中的不挥发烃类, 使环境污染分析得到新的发展。吴敏等采用Zorbax 80A ExtendC8色谱柱，高效液相色谱仪配备紫外检测器，能同时测定食品中对位红和苏丹红等8种脂溶性燃料。HPLC-MS，则结合了HPLC对样品高分离能力和MS能提供相对分子质量与结构信息的优点，在药物、食品、环境分析等
17、领域发挥功能，提供可靠的数据。如，上文中提到的液相色谱质谱联用法由于能够快速地对三聚氰胺定性与定量，目前已成为首选方法。4.3.2 超高效液相色谱(UPLC)与其他分析仪器联合使用超高效液相色谱串联质谱法(UPLCMS-MS)具有更加简便、快速、灵敏的特点，特异性好、能够排除基质干扰，定量限更低、定性更准确。固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法是分析组织中氯羟吡啶（常用治疗禽、兔球虫病药物）残留的理想方法。陈跃应用液相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法(UPLCMSMS)，建立了高灵敏、快速的同时检测农产品中8种种衣剂农药残留量的方法。另外，UPLC超强分离能力有助于目标化合物与与之竞争电离的杂
18、质的分离，从而可以使质谱检测器的灵敏度因离子抑制现象的减弱或克服而得到进一步的提高。因此，UPLC成为最佳的质谱入口。4.3.3 高效液相色谱(HPLC)与超高效液相色谱(UPLC)联合使用王文昭、李鹏等基于超高效液相色谱和高效液相色谱的偏最小二乘判别分析法建立了一种新型的区别诊断乳腺增生和乳腺癌患者的快速临床方法。5 总结总之，高效液相色谱法相对于其他很多的检测方法而言，具有较高的效率、精密性、准确性以及可行性，因此在这些领域中高效液相色谱法几乎都属于首选的检测方法。从上述的分析我们可以发现，高效液相色谱分析法除了现在发挥了十分重要的作用之外，在未来的发展中其也拥有令人看好的发展前景。高效液相色谱是从气相色谱和液相色谱发展而来的，它的结构和操作流程比较完善。高效液相色谱法及其联用技术新的研究与发展，在化工生产、制药工业、食品工业、生物化工、医学临床检验和环境监测等领域获得了广泛的应用，许多其他检测方法与高效液相色谱法相比，经过长期反复验证它们的可行性、准确性、精密性和效率，最终都因不如高效液相色谱法稳定、可靠、高效。由此可见，高效液相色谱法不仅对现在具有非凡的意义，在不久的将来也具有相当广泛的发展前景。但我们也要发现其不足之处与限制其发展的地方，进一步完善高效液相色谱，为样品分析提供更为方便的分析方法。专心-专注-专业