第四章色层分析法1

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生物分离工程-色层分离(一)

生物分离工程-色层分离(一)

2 色层分离的分类
按溶质分子与固定相相互作用机理 ➢吸附层析(范德华力,氢键,静电力,共价力) ➢分配层析(溶质在两液相间分配系数不同) ➢凝胶过滤(分子大小与形状)
实验技术分类 ➢低压(小于0.5 Mpa) ➢中压 (0.5-5 Mpa) ➢高压 (5-40 Mpa) ➢电泳 (溶质在电场中移动)
➢性质: (1)亲水性比琼脂糖高(羟基数多) (2)化学稳定性及热稳定性好 (3)孔度与机械强度与交联度有关 (4)用于凝胶过滤分子筛 ➢应用:水溶液中分离蛋白质等
5 层析介质
---常用的层析介质
聚丙烯酰胺
➢性质: 1. 烯酰胺与交联剂N, N’-甲叉双丙烯酰胺共聚 2. 烷烃骨架与酰胺侧链 3. 控制交联剂比例可控制网格孔度 4. 亲水好,但不如多糖介质 5. 机械强度差 ➢应用: (1)凝胶过滤 (2) 电泳介质
流动相的移动距离= V/Am
Am Rf = Am K d As
5 基本概念
溶出体积
溶出体积VR :在柱色层分离中,使溶质从柱中流出时所通过的流动 相的体积
Vs 和 Vm 分别为固定相和流动相的总体积
滞留时间(一种溶质色谱柱所需的时间)
ν为洗脱剂的空塔速度 ;A 柱的截面积 Qe 洗脱剂的流量
5 基本概念
➢ 阻滞因子 分配层析溶质移动速度与理想流动相移动速度( 距离)比值
5 基本概念
➢ 溶出体积 在柱色层分离中,使溶质从柱中流出时所 通过的流动相体积
➢ 分辨率 两峰之间的距离与两峰宽的平均值之比
➢ 理论塔板 流动相与固定相平均浓度达传质平衡时量之 比
5 层析介质
---常用的层析介质 琼脂糖
琼脂糖的基本结构单位和亲水性凝胶结构 a 琼脂糖结构 b 亲水性凝胶结构

第四章色层分析法1

第四章色层分析法1

建议标准:不挥发性有机残留物的检查可参照
美联邦条例第170-199部分3卷21条(1998年修
订);参照《日本药典》对塑料容器质量控制
的有关指标(电导率、易氧化物、酸洗脱液、
荧光及紫外吸收)。
2019年11月8日星期五
色层分析法 第 33 页
吸附树脂的安全性
化学稳定性 交联三维网状结构=〉机械稳定性
聚酰胺分子内存在着很多的酰胺键,可与 酚类、酸类、醌类、硝基化合物等形成氢键,因 而对这些物质有吸附作用。各种化合物因其与聚 酰胺形成氢键能力的不同,吸附能力也就不同, 因此可以得到分离。
2019年11月8日星期五
色层分析法 第 26 页
一般讲来 ,具有以下规律:
◆能形成氢键基团较多的溶质,其吸附能力较 大;
XAD-1 XAD-2 XAD-4 Xad-7
XAD-9
苯乙烯 苯乙烯 苯乙烯 α -甲基丙烯酸甲酯
亚砜
二乙烯苯
二乙烯苯
二乙烯苯
双(α -甲基丙烯酸) 乙二醇酯
非极性 非极性 非极性 中极性
极性
XAD-10
丙烯酰胺
极性
XAD-12
氧化氮类
强极性
Diaion 系列
HP-10
苯乙烯
二乙烯苯
非极性
HP-20
2019年11月8日星期五
色层分析法 第 21 页
活度级别
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
2019年11月8日星期五
Al2O3 0 3 6
10 15
含水量(%)
硅胶 0 5
15 25 38
色层分析法 第 22 页
(3)羟基磷灰石
化学式[Ca5(PO4)3OH]2,简称HA。 国外的Bio-Rad公司生产的HA有三种规格,分 别适用于不同条件。由于HA的吸附容量高,稳 定性好(在T<85℃,PH5.5~10.0均可使用)。 HA的Ca2+基团和生物表面的负电荷基团的相 互反应,在用HA分离生物分子过程中起着重要 的作用。HA的PO43-基团与生物分子表面的阳 电荷基团的相互反应,起着次要的作用。

层析技术讲义

层析技术讲义

层析技术讲义层析法又称色层分析法或色谱法(Chromatography),它是在1903-1906年由俄国植物学家M. Tswett首先系统提出来的。

他将叶绿素的石油醚溶液通过CaCO3管柱,并继续以石油醚淋洗,由于CaCO3对叶绿素中各种色素的吸附能力不同,色素被逐渐分离,在管柱中出现了不同颜色的谱带或称色谱图(Chromatogram)。

当时这种方法并没引起人们的足够注意,直到1931年将该方法应用到分离复杂的有机混合物,人们才发现了它的广泛用途。

随着科学技术的发展以及生产实践的需要,层析技术也得到了迅速的发展。

为此作出重要贡献的当推英国生物学家Martin和Synge。

他们首先提出了色谱塔板理论。

这是在色谱柱操作参数基础上模拟蒸馏理论,以理论塔板来表示分离效率,定量的描述、评价层析分离过程。

其次,他们根据液-液逆流萃取的原理,发明了液-液分配色谱。

特别是他们提出了远见卓识的预言:一、流动相可用气体代替液体,与液体相比,物质间的作用力减小了,这对分离更有好处;二、使用非常细的颗粒填料并在柱两端施加较大的压差,应能得到最小的理论塔板高(即增加了理论塔板数),这将会大大提高分离效率。

前者预见了气相色谱的产生,并在1952年诞生了气相色谱仪,它给挥发性的化合物的分离测定带来了划时代的变革;后者预见了高效液相色谱(HPLC)的产生,在60年代末也为人们所实现,现在HPLC已成为生物化学与分子生物学、化学等领域不可缺少的分析分离工具之一。

因此, Martin和Synge于1952年被授予诺贝尔化学奖。

如今的色层分析法经常用于分离无色的物质,已没有颜色这个特殊的含义。

但色谱法或色层分析法这个名字仍保留下来沿用。

现在我们简称为层析法或层析技术。

层析法的最大特点是分离效率高,它能分离各种性质极相类似的物质。

而且它既可以用于少量物质的分析鉴定,又可用于大量物质的分离纯化制备。

因此,作为一种重要的分析分离手段与方法,它广泛地应用于科学研究与工业生产上。

第四章色层分析法1

第四章色层分析法1
薄层层析:固定相在玻璃板、铝膜等支 持物上铺成薄层的层析分离。
色层分析法 第6页


2019年4月4日星期四
根据分离的原理分类
类型 原理 吸附力,疏水力和静 电力 固定相 硅胶Al2O3 、活性炭、羟基 磷灰石 硅胶、纤维素、滤纸、硅藻 土 带配基的琼脂糖、葡萄糖以 及硅胶等 交联葡聚糖、琼脂糖 树脂、离子型纤维素、葡聚 糖等离子交换剂 常用操作方式 柱层析、薄层层析
2019年4月4日星期四
色层分析法
第 23 页
在使用HA作为固定相基质时,有几点 应注意:
i) HA系干粉末时,要先在蒸馏水中浸泡,使其 膨胀度(水化后所占有的体积)达到2~ 3mL/g后,再按1:6体积加入缓冲液(如 0.01mol/L NaP(磷酸钠缓冲溶液),PH6.8)悬 浮,以除去细小颗粒。 ii) HA悬浮液须用漩涡振荡器混合,若用磁棒 或玻璃棒搅拌时,HA的晶体结构会受破坏。
色层分析法
第 32 页
树脂的前处理



市售的树脂常含有未聚合的单体、致孔剂、分 散剂等,使用前需除去其中可能有毒性的有机 残留物。 前处理工艺合格的指标:醇洗脱液加水不显浑 浊;洗脱液蒸干后无残留物。 建议标准:不挥发性有机残留物的检查可参照 美联邦条例第170-199部分3卷21条(1998年修 订);参照《日本药典》对塑料容器质量控制 的有关指标(电导率、易氧化物、酸洗脱液、 荧光及紫外吸收)。
非极性
500-600
2019年4月4日星期四
色层分析法
第 29 页
单体
交联剂
极性
孔径
比表面m2/g
HP-40 HP-50 GDX-104 GDX-401 GDX-501 GDX-601 Duolite S-30 Lewapol G7318

第四章色层分析法1

第四章色层分析法1

类型 吸附层析
原理
吸附力,疏水力和静 电力
固定相 硅胶Al2O3 、活性炭、羟基
磷灰石
常用操作方式 柱层析、薄层层析
分配层析
分配系数、溶解度
硅胶、纤维素、滤纸、硅藻 纸层析、柱层析、

薄层层析
亲和层析
生物分子亲和力
带配基的琼脂糖、葡萄糖以
及硅胶等
薄层层析、柱层析
凝胶层析 离子交换层析
排阻效应 离子间作用力
抗污染性强;
价格便宜。
2020年5月26日星期二
色层分析法 第 14 页
吸附剂的多孔结构,粒度和粒子形状是影响色 层系统特性的基本因素。
2020年5月26日星期二
色层分析法 第 15 页
几种常用的固体吸附剂
吸附剂
特性大
孔径dp Å
硅胶 亲水无定形 40-80
Al2O3 亲水无定形
聚合物
----
20-80 -----
硅胶具有微酸性,可用于分离酸性和中性物质, 如有机酸、氨基酸、甾体激素、类脂,萜类及 色素等物质,硅胶用量一般是样品量的
30~36倍。
2020年5月26日星期二
色层分析法 第 20 页
(2)氧化铝
Al2O3是由Al(OH)3脱水制得,Al2O3表面存在铝羟基Al-OH, 由于羟基的H键作用而能吸附其它物质。
2020年5月26日星期二
色层分析法 第 13 页
2.吸附剂的选择
高选择性以实现很好分离;
高容量以减少吸附剂的使用量;
对于快速吸剂具有很好的动力学和传递特性;
具有化学和热稳定性,在流动相中不溶解以保持吸附剂特性;
具有一定的机械强度和惰性,防止破碎和腐蚀;

色层分析法学习

色层分析法学习
第8页/共129页
色层分析法/共129页
色层分析法
二、分配柱层析 分配柱层析是利用各组分在两种不相混溶的溶剂中的 分配系数不同而得到分离,它相当于一种连续性的溶剂抽 提法。 1.分配系数K 一定量的溶质在两种不相溶的溶剂中达到平衡时,溶质在 两种溶剂中的浓度比值为一常数,此常数称为分配系数。
0-14
第21页/共129页
核苷酸类物质 分离提纯等
上海化工 学院
(美) Amberlite
IRA-400
色层分析法
产品 牌号
交换 基团

厂 离 子 形
形 状
粒度 (目

水分 (% )
视比重 (克/毫
升)

弱酸 101× 128
(724 )
— COOH
(甲 基丙 烯酸 型)

H型
球 状
1650
≤60
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色层分析法
用作吸附剂的材料很多,可分为无机吸附剂与有机吸 附剂,常用的无机吸附剂有氧化铝、碳酸钙、氧化钙、氧 化镁、氧化锌、磷酸氢钙、硅酸、活性炭等。有机附吸附 剂有蔗糖、乳糖、淀粉、菊根粉、纤维素等。按其吸附力 的大小分为弱、中、强三类,见表6-1。
表6-1 吸附剂按吸附力分类
③ Zn2+>Cu2+>Ni2+>Co2+>Fe2+>Ba2+>Sr2+>Ca2+> Mg2+
弱酸性阳离子交换树脂对氢离子的亲和力特别高,因 此再生为氢型时仅需很少量的酸。
第23页/共129页
色层分析法
强碱性阴离子交换树脂对各种离子的亲和力次序如下: 柠檬酸根>SO42->C2O42->I->NO3->CrO42->Br->SCN>Cl->HCOO->OH->F->CH3COO弱碱性阴离子交换树脂对氯氧根离子有较高的亲和力。 对各种酸的亲和力次序如下: 芳香磺酸>柠檬酸>铬酸>硫酸>酒石酸>草酸>磷 酸>砷酸>钼酸>硝酸>氢碘酸>氢溴酸>硫氰酸>盐酸 >氢氟酸>甲酸>乙酸>碳酸 离子交换柱层析法就是利用各种离子对离子交换树脂 的亲和力的不同而达到分离的目的。

层析法-理论ppt课件

层析法-理论ppt课件

方法:
(1) oligo(dT)-纤维素层 析柱法
(2) oligo(dT)-纤维素液 相结合离心法
(3)磁珠分离法
oligo(dT)-纤维素层析柱法
磁 珠 分 离 法
配体与载体结合
(固相化)
亲和层析
装柱
的基本过程
(亲和层析柱)
解吸附 洗柱
亲和吸附
(生物高分子与配体专一结合)
配体与载体的联接方法
固定相——滤纸上的吸附水 流动相——溶剂(乙醇、丙醇、丙酮及与水不相溶
的溶剂)
分离示意图
层 析 纸
层析缸
溶剂前沿
y x2
x1 起始线
(原点)
展开剂
Rf > 0.02 ,A 、B可分离. 与标样比较可定性鉴定
. 如果两种氨基酸的迁移速率相近,
或者氨基酸的Rf值相同,如何来分
离?
氨基酸的Rf值
展开剂 正丁醇+吡啶+水
名称
分离原理
固定相只能与一种待分离
亲和层析法 组份专一结合,以此和无 亲和力的其它组份分离
层析法的分类
• 按操作形式不同分类
名称
操作形式
柱层析法 固定相装于柱内,使样品沿着 一个方向前移而达分离
纸层析法 用滤纸作液体的载体,点样后 用流动相展开,使各组份分离
将适当的高分子有机吸附剂制成 薄膜层析法 薄膜,以类似纸层析方法进行物
加入样品 层析后
实验:胡萝卜的 柱层析分离法
柱层析示意图
薄层吸附层析
( Thin layer absorption chromatography)
薄层吸附层析是将吸附剂 均匀地在玻璃板上铺成薄层, 再把样品点在薄层板上,点样 的位置靠近板的一端。然后将 板的这端浸入适当的溶剂(流 动相)中,使溶剂在薄层板上 扩散,并在此过程中通过吸附 →解吸→再吸附→再解吸的反 复进行,而将样品各个组分分 离出来。

第四章色层分析法1

第四章色层分析法1

常用的吸附剂有Al2O3,硅胶, 羟基磷灰石,聚酰胺等。
2019/11/19
18
(1)硅胶
硅胶是由聚硅酸脱水制得的颗粒状吸附剂
2019/11/19
19
活化:在105~110℃加热30min活化 不同形式(H/G/F) 粘合剂(煅石膏:牢度差,不能用于分离无机 物;羧甲基纤维素:牢度好,不能用腐蚀性显 色剂;淀粉:不能用于分离有机物)
(adsorption chromatography)
1.原理
2.吸附剂的类型及其选择
3.流动相及其选择
2019/11/19
8
吸附
指在固体或液体内部或表面的选择性传递。 被吸附的物质称为溶质,固体材料称为吸附剂。
2019/11/19
图15.1
9
吸附层析
混合物随流动相通过由吸附剂组成的 固定相时在固定相和流动相作用下发生 吸附、脱附、再吸附、再脱附的反复过 程。
XAD-9
苯乙烯 苯乙烯 苯乙烯 α -甲基丙烯酸甲酯
亚砜
二乙烯苯
二乙烯苯
二乙烯苯
双(α -甲基丙烯酸) 乙二醇酯
非极性 非极性 非极性 中极性
极性
XAD-10
丙烯酰胺
极性
XAD-12
氧化氮类
强极性
Diaion 系列
HP-10
苯乙烯
二乙烯苯
非极性
HP-20
苯乙烯
二乙烯苯
非极性
HP-30
苯乙烯
二乙烯苯
中药提取液-通过吸附树脂-吸附上有效成分的树脂
-洗脱-洗脱液-回收溶液-药液-干燥-半成品
由于吸附和筛选原理,有机化合物根据吸附力的不同 及分子量的大小,在吸附树脂上经一定的溶剂洗脱而 分开
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吸附等温线:在一定温度下,某种组分在吸附
剂表面达平衡状态时在两相中浓度的相对关系 曲线。
吸附等温线的斜率KD表示分配系数,Cs表示 溶质在固定相中的浓度,Cm表示溶质在流动相 中的浓度达到平衡时在固定相中的浓度
2020年10月19日星期一
色层分析法 第温线
20-80 -----
表面积Sg m2/g
300-500 100-350 80-700
颗粒密度ρp g/cm
1.09
1.25 ----
25oC,4.6mmHg 下吸附水能力
wt%(干重) 11
7
----
2020年10月19日星期一
色层分析法 第 16 页
活化
吸附剂一般可分为极性和非极性两类。
极性吸附剂包括氧化物、氢氧化物和盐,在吸
吸附
指在固体或液体内部或表面的选择性传递。 被吸附的物质称为溶质,固体材料称为吸附剂。
2020年10月19日星期一
图15.1
色层分析法 第 9 页
吸附层析
混合物随流动相通过由吸附剂组成的 固定相时在固定相和流动相作用下发生 吸附、脱附、再吸附、再脱附的反复过 程。
2020年10月19日星期一
色层分析法 第 10 页
交联葡聚糖、琼脂糖
树脂、离子型纤维素、葡聚 糖等离子交换剂
柱层析 柱层析、薄层层析
2020年10月19日星期一
色层分析法 第 7 页
一.吸附层析
(adsorption chromatography)
1.原理
2.吸附剂的类型及其选择
3.流动相及其选择
2020年10月19日星期一
色层分析法 第 8 页
硅胶具有微酸性,可用于分离酸性和中性物质, 如有机酸、氨基酸、甾体激素、类脂,萜类及 色素等物质,硅胶用量一般是样品量的
30~36倍。
2020年10月19日星期一
色层分析法 第 20 页
(2)氧化铝
Al2O3是由Al(OH)3脱水制得,Al2O3表面存在铝羟基Al-OH, 由于羟基的H键作用而能吸附其它物质。
常用的吸附剂有Al2O3,硅胶, 羟基磷灰石,聚酰胺等。
2020年10月19日星期一
色层分析法 第 18 页
(1)硅胶
硅胶是由聚硅酸脱水制得的颗粒状吸附剂
2020年10月19日星期一
色层分析法 第 19 页
活化:在105~110℃加热30min活化 不同形式(H/G/F) 粘合剂(煅石膏:牢度差,不能用于分离无机 物;羧甲基纤维素:牢度好,不能用腐蚀性显 色剂;淀粉:不能用于分离有机物)
第三章 色层分析法
2020年10月19日星期一
色层分析法 第 1 页
色层分析法提纲
吸附层析 分配层析 亲和层析 凝胶层析 实验技术
2020年10月19日星期一
色层分析法 第 2 页
●概述
色层分析法最早始于1900年。
1931年,R.Kuhn 等人分离复杂的有机混合物
1941年, 分配层析概念以及液-液分配层析的塔 板理论。
1944年, 纸层析。 50年代开始, 出现了气相层析、液相层析、高
效液相层析、薄层层析、离子交换层析、凝胶 层析、亲和层析等,层析法和其它技术的联用。
2020年10月19日星期一
色层分析法 第 3 页
茨维特的实验
石油醚
碳酸钙
色层分析法是由流动相,带着被分离的 物质流经固定相,在移动过程中,各种 溶质受到固定相不同程度的作用,从而 使试样中的各种组分分离。
附过程中,离子与偶极、偶极与偶极的相互作 用起主导作用。
非极性吸附剂如活性碳,硅胶等,吸附作用主
要是色散力作用的结果。
影响吸附剂性质因素:化学结构、吸附剂的溶
剂化作用以及吸附剂的预处理、吸附剂的物理 状态
2020年10月19日星期一
色层分析法 第 17 页
在选择吸附剂时,一般是根据吸附剂和被吸附 物质理化性质进行的。极性强的吸附剂易吸附 极性强的物质、非极性的吸附剂易吸附非极性 的物质。但是为了便于解吸附,分离弱极性的 组分选用极性强的吸附剂,分离极性较强的组 分应选用极性小的吸附剂。
类型 吸附层析
原理
固定相
常用操作方式
吸附力,疏水力和静 硅胶Al2O3 、活性炭、羟基 柱层析、薄层层析
电力
磷灰石
分配层析
硅胶、纤维素、滤纸、硅藻 纸层析、柱层析、
分配系数、溶解度

薄层层析
亲和层析
生物分子亲和力
带配基的琼脂糖、葡萄糖以
及硅胶等
薄层层析、柱层析
凝胶层析 离子交换层析
排阻效应 离子间作用力
Al2O3可分为中性、酸性、碱性三种。
中性氧化铝适用于醛、酮、酯、内酯化合物及某些苷的分离; 酸性氧化铝适用于酸性化合物,如酸性色素、某些氨基酸, 以及对酸稳定的中性物质的分离; 碱 性Al2O3适用于分离碱性化合物如生物碱、醇以及其它中 性和碱性物质。 一般讲,能用酸性或碱性氧化铝分离的物质 也可 用中性的氧化铝分离。 一般Al2O3用量为样品量的5~20倍。
1.原理
吸附层析是通过样品在固定相和流动相之间的 吸附、脱附作用而实现分离的,这种吸附作用 是一种物理吸附,通常是单分子层或双分子层 或多分子层。
包括几种作用力,被分离样品与吸附剂之间相 反电荷基团与基团之间的静电引力,氢键、偶 极分子之间定向力及范德华力等。
2020年10月19日星期一
色层分析法 第 11 页
2020年10月19日星期一
色层分析法 第 5 页
按固定相的装填方式分类
柱层析:固定相装填在管中成柱形,在 柱中进行的层析分离;
纸层析:利用滤纸作为固定相的层析分 离;
薄层层析:固定相在玻璃板、铝膜等支 持物上铺成薄层的层析分离。
2020年10月19日星期一
色层分析法 第 6 页
根据分离的原理分类
抗污染性强;
价格便宜。
2020年10月19日星期一
色层分析法 第 14 页
吸附剂的多孔结构,粒度和粒子形状是影响色 层系统特性的基本因素。
2020年10月19日星期一
色层分析法 第 15 页
几种常用的固体吸附剂
吸附剂
特性大
孔径dp Å
硅胶 亲水无定形 40-80
Al2O3 亲水无定形
聚合物
----
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色层分析法 第 13 页
2.吸附剂的选择
高选择性以实现很好分离;
高容量以减少吸附剂的使用量;
对于快速吸剂具有很好的动力学和传递特性;
具有化学和热稳定性,在流动相中不溶解以保持吸附剂特性;
具有一定的机械强度和惰性,防止破碎和腐蚀;
易于充填或铺层;
不会与欲分离试样和流动剂发生化学反应;
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