9.4 层析分离法
层析分离法
第三章层析分离法1. 主要教学目标：学习和掌握柱色谱、纸色谱和薄层色谱法的原理、技术和应用。
2. 教学方法和手段：采用板书及与多媒体课件相结合，课堂上师生互动，采用启发式和提问式的教学方式，并且课堂上学习的表现记入学生的平时成绩。
3. .教学重点及难点：柱层析及基本理论；纸色谱色谱法又称层析法，是一种广泛应用的分离方法。
色谱分析法是在1906年由俄国植物学家Tsweet首先系统地提出，他将叶绿素的石油醚液流经装有CaCO3的管柱，并继续以石油醚淋洗时，发现由于CaCO3对于叶绿素中各种色素吸咐能力的不同而使它们彼此分离，于是管中出现不同颜色的谱带，如图3─1所示。
图3-1 Tsweet的色谱工作图尤如光谱一样，这样就有可能对它们进行定性分析和定量测定，于是他将这种彩色分层物定义为层析谱，而将这种分析方法称为色谱分析法。
色谱法(Chromatograph)这—名词是由希腊字“Chroniatus”(颜色)和“graphein”(记录)二字合并而成。
并发表了“植物界的色素”专论。
到1931年，Kuhn和Leaerer又成功地适用Tsweet的方法分离了植物的色素，才使这一方法得到公认和广泛应用。
1935年人工合成离子交换树脂后，为离子交换色谱的广泛应用提供了物质基础。
1938年苏联的Izmailo等创立了薄层色谱法，主要是用于药物分析，应用于无机物分析则是50年代末才开始的。
应用于稀土元素的分离是1964年由Pterce开始的。
1941年Martin和Synge首先介绍了分配色谱法，并将蒸馏塔板理论应用于色谱分离中，使色谱方法在理论上向前推进了一步。
1944年Consden，Cordon和Martin首先开始了纸色谱法，Martin和Synge并用此法成功地分离了氨基酸的各种成份，获得1952年的诺贝尔奖。
1947年美国的Boyd和Spedng等人发表一系列论文，报告他们应用离子交换色谱法分离裂变产物和稀土元素混合物的情况。
层析分离法
层析分离法《层析分离法》是一项重要的实验分析技术，它可以用来分离和鉴定物质，这种技术被广泛应用于化学分析领域，被用于分离，鉴定和测定物质的组成成分和反应产物。
种技术已被广泛应用在食品、药品安全检测，环境污染监测以及材料表征等领域，因其分离准确、选择性强以及分析时间短等优点，在分析领域具有重要的地位和价值。
层析分离法的基本原理是利用空间分离原理，将能够在特定空间内运动的物质分离出来。
它的空间分离原理是基于物质不同的流体性能，将物质经过预先混合的流体层，然后在某一特定的体积内分道扬镳，从而实现物质的分离。
析分离技术可以有效地分离物质，使得混合物中的组分被完全分离，这种分离准确度非常高，可以达到99%以上，且可以在实验条件下进行重复性实验，更容易获得准确的结果。
层析分离法的基本工艺流程是：先将原料溶液进行调节，利用离子交换和混合，然后将上述溶液注入层析柱中，利用不同流体在层析柱中的运动特性，分离出混合物中的组分，然后使用检测仪器进行定量或定性分析。
在层析分离法分离鉴定时，可以根据不同分析需要，选取不同的柱材料和溶剂，以实现不同的分离结果。
比如，选择极性分子容易沉淀的柱材料和溶剂，可以有效地实现有机物的选择性分离。
另一方面，将非常稳定的离子溶剂和非极性柱材料结合应用，可以有效地实现无机盐类混合物的分离及鉴定。
层析分离法有一定的局限性，最主要的限制是柱材料的种类有限，而且这种方法只能分离出混合物中较大的分子，而小分子可能无法有效地分离出来。
此外，由于溶剂的不稳定性，柱材料的运动可能会受到影响，导致测定结果的不准确。
总之，层析分离法是一种广泛应用的实验分析技术，它的优点是分离准确、选择性强以及分析时间短，可以用于分离，鉴定和测定物质的组成成分和反应产物。
但是，这种技术也有一定的局限性，比如柱材料种类有限，溶剂的不稳定性等。
所以，在应用层析分离技术时，要根据实际分析需要，综合考虑和选择合适的材料，确保测定的准确性。
层析分离技术图文
利用层析分离技术，如活性炭吸附、 聚合物吸附等，可去除水中的有机污 染物，提高水质，保障饮用水安全。
05
层析分离技术的未来发展与挑战
新材料与新技术的研究与应用
新型吸附剂
研究具有高选择性、高吸附容量的新型吸附剂，以提高层析分离 的选择性和效率。
新型固定相
探索具有优异性能的新型固定相，以适应不同分离需求和条件。
层析分离技术图文
• 层析分离技术概述 • 层析分离技术的分类 • 层析分离技术的操作流程 • 层析分离技术的应用实例 • 层析分离技术的未来发展与挑战
01
层析分离技术概述
定义与原理
定义
层析分离技术是一种基于不同物质在 两相中的分配系数不同而实现分离的 物理分离方法。
原理
利用流动相和固定相的相互作用，使 混合物中的各组分在固定相和流动相 之间进行吸附、脱附、溶解、挥发等 过程，从而实现各组分的分离。
上样量控制
控制上样量，确保样品在柱子上得 到有效分离。
洗脱
洗脱液选择
根据分离需求选择合适的洗脱液，如有机溶剂、缓冲液等。
洗脱方式
采用适当的洗脱方式，如分段洗脱、梯度洗脱等。
洗脱速度控制
调节洗脱速度，确保样品得到充分分离。
检测与收集
检测方式
01
根据待分离组分的性质选择合适的检测方式，如紫外可见光谱、
纳米技术
利用纳米材料和纳米技术，开发具有高分离性能的纳米尺度层析分 离材料。
提高分离效率与分辨率
优化分离条件
深入研究层析分离的原理和动力 学过程，优化分离条件，提高分 离效率和分辨率。
联用技术
将层析分离与其他分离技术联用， 实现多维分离，进一步提高分离 效果。
《层析分离技术》课件
总结与展望
1 优势和局限性
层析分离技术具有高效、可靠、灵活等优势，但也存在一些局限性。
2 发展趋势
层析分离技术在分离纯化效果、自动化程度和快速分析方面的发展具有很大潜力。
层析分离技术的应用
1
蛋白质纯化技术
层析分离技术在蛋白质纯化过程中起到关键作用，实现高效的纯化和分离。
2
生物大分子制备
层析分离技术被广泛应用于生物大分子的制备过程，如核酸提取和多肽纯化。
3
制药过程中的应用
总站式层析技术在制药过程中用于分离和纯化药物及其他有关的化合物。
4
其他应用领域
层析分离技术还在食品工业、环境监测等领域得到广泛应用。
应用
层析分离技术广泛应用于蛋白质纯化、生物大分子制备等领域。
层析分离技术的基本原理
1 分子相互作用
层析分离技术基于分子之 间的相互作用，如电荷、 亲疏水性等。
2 物质分子分配系数
物质分子在不同相之间的 分配系数决定了其分离程 度。
3ห้องสมุดไป่ตู้层析柱构成要素
层析柱由填料、梯度溶剂 和流动相等要素构成，起 到分离和纯化作用。
层析分离技术的分类
分离机理
按照分离机理，层析 分离技术可分为吸附 层析、分配层析和离 子交换层析。
层状介质特性
根据层状介质的特性， 可将层析分离技术分 为薄层层析、柱层析 和高效液相层析。
介质形态
介质形态包括液态层 析、凝胶层析和纤维 素层析等。
操作方式
操作方式包括亲和层 析、吸附剂层析和凝 胶过滤层析等。
《层析分离技术》PPT课 件
层析分离技术是一种基于分子之间相互作用的分离技术，通过物质分子在不 同相之间的分配系数实现分离和纯化的方法。
层析分离技术
层析分离技术层析分离技术是一种重要的分离方法，广泛应用于化学、生物、环境等领域。
它基于物质在不同相之间的分配差异，通过多次分配和分离步骤，将混合物中的组分分离开来。
本文将从层析分离技术的原理、类型和应用方面进行介绍。
一、层析分离技术的原理层析分离技术基于物质在不同相中的分配差异，利用不同相中物质的亲疏水性、极性、分子尺寸等特性进行分离。
其原理可以概括为：当混合物通过固定相（静相）时，不同组分会因其与固定相的相互作用力不同而以不同速度通过固定相，从而实现分离。
1. 柱层析：柱层析是最常见的层析分离技术，其主要包括液相层析和气相层析两种形式。
液相层析是在液相中进行分离，常见的有凝胶层析、离子交换层析、亲和层析等；气相层析则是在气相中进行分离，常见的有气相色谱层析、气体吸附层析等。
2. 纸层析：纸层析是一种简单易行的层析分离方法，主要用于分离和鉴定有机化合物。
通过将样品溶液滴到纸上，然后在纸的一端浸入溶剂中，溶剂在纸上上升时，样品中的组分会因其与纸或溶剂的相互作用力不同而以不同速度迁移，从而实现分离。
3. 薄层层析：薄层层析是将样品溶液均匀涂布在薄层层析板上，然后将其浸入溶剂中进行分离。
薄层层析具有操作简便、分离效果好的特点，广泛应用于药物分析、天然产物分离等领域。
三、层析分离技术的应用1. 生物化学：层析分离技术在生物化学研究中得到广泛应用，如蛋白质纯化、核酸提取、酶活性分析等。
2. 药物分析：层析分离技术是药物分析中常用的方法之一，可以用于药物的纯化和分离、药物代谢产物的分析等。
3. 环境监测：层析分离技术可以用于环境中有机物、无机物和杂质的分离和测定，如水质检测、土壤污染分析等。
4. 食品安全：层析分离技术在食品安全领域也有广泛应用，可以用于食品中有害物质的检测和分离，如农药残留、重金属含量等。
层析分离技术作为一种重要的分离方法，具有原理简单、分离效果好、应用广泛的特点。
通过不同类型的层析分离技术，可以实现对混合物中不同组分的高效分离和纯化。
层析分离法的基本原理
层析分离法的基本原理层析分离法，听起来挺高大上的，其实说白了，就是一个分开混合物的聪明办法。
想象一下，咱们在厨房里做饭，油和水总是爱分开，层析分离法就是利用这种原理，把不同的东西分开。
这个方法特别适合那些复杂的混合物，比如药品、食品或者天然产物。
它的原理可以说是相当简单，关键在于不同成分的移动速度不同。
就像咱们走路，穿高跟鞋的和穿运动鞋的，走的速度可是天差地别。
说到层析，就不得不提“固定相”和“流动相”这俩个小伙伴。
固定相就像是站在路边的朋友，牢牢地站在那儿不动；而流动相则像是开着车飞驰而过的你。
在分离的过程中，不同的成分在这两者之间进行“争夺战”。
有些成分喜欢固定相，觉得在那儿待着舒服；有些则更喜欢流动，相当于追逐速度的感觉。
经过一番较量，大家都各自找到自己的位置，最终分开了。
这过程就像是生活中那些有趣的小插曲。
比如说，有的人在聚会里总是抢风头，像是极具存在感的流动相；而有的人则安静地待在角落里，默默地吸引着注意，就像固定相。
层析分离法的美妙之处就在于，这种“争夺战”能够让我们看到原本混杂在一起的成分，瞬间变得井然有序。
说到底，科学就是要把混乱变得条理分明，让我们能够一目了然。
层析分离法有很多种类，像气相层析、液相层析等等。
气相层析就好比你在马路上开车，而液相层析则像是在水上划船。
每种方法都有自己的“个性”，有的快速，有的精细。
气相层析适合一些挥发性较强的物质，就像你在煮水时蒸汽迅速跑出来；液相层析则能处理那些不容易挥发的东西，像是你用水煮的食材，慢慢渗透。
层析分离法的应用可谓是无处不在。
药物分析、环境检测、食品安全等领域都少不了它的身影。
比如说，想知道一块巧克力里到底加了多少可可，层析法就能帮你搞定。
想象一下，咱们吃着巧克力，心里却不知道它的成分，真是吃不安心！而层析分离法的到来，让这一切变得透明，变得明了。
它不仅能帮我们了解成分，还能提高产品的质量。
比如在制药过程中，层析法可以用来提纯药物，确保咱们吃进去的药是安全的。
层析分离法
亲和色谱
聚焦色谱
按实验技术分类 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）
根据固定相形状分类 柱层析、纸层析、薄层层析 根据流动相分类 气相层析、液相层析、超临界流体层析
按制备规格
⑴分析色谱（10mg） ⑵半制备色谱(10-50mg) ⑶制备色谱(0.1-1g) ⑷工业生产规模色谱(>20g/d)
层析材料的准备: 装柱前用溶剂平衡 凝胶层析材料：溶胀 吸附剂：加热或酸处理 离子交换剂：：酸碱处理
在用溶剂平衡时，先使材料沉淀，用倾 泻法除去悬浮的细颗粒，否则由于细颗粒 的堵塞，溶剂的流速将显著降低。
装柱
调糊：50%（缓冲液＋介质）
一次连续加入悬胶液，避免分层 打开出口阀：层析剂沉降
梯度洗脱
0.7 0.6 0.6 0.5
Protein（ mg/ml)
Protein NaCl 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 40 80 120
Volume (ml)
0.4 0.3 0.2 0.1 0 160 200 240
NaCl (mol/L)
部分收集
部分收集器：使每管按预定时间或滴数收集 流出液，然后自动移位，下一管再继续收 集。每一部分的蛋白质或核酸的含量可以 让流出液通过一个流动小室测定其280 nm或 260 nm的光吸收来进行连续监测。
纤维素
β -1,4 相连的D-G线性天然高聚物 （1）亲水 （2）微晶与无定型两部分组成，缺乏孔度
应用：离子交换分离蛋白质介质
9.4 层析分离法 PPT课件
第四节 层析分离法
9.4.1 柱层析法
9.4.2 平面层析法
2019/1/11
9.4.1 柱层析法
1. 吸附柱层析法
以吸附剂为固定相(硅胶、氧化铝和活性炭等)。 根据试样的性质、吸附剂的活性和流动相的极性这 三种因素来选择适宜的条件。 被分离的组分极性较强，应选择吸附性能较弱的吸 附剂，同时选择极性较强的洗脱剂；或反之。 吸附柱层析法可用于芳香族化合物的分离、倍半萜 类烯物的分离等。
装置简单、操作简便。
常作为一种不挥发高沸点有机物、生物大分子混合物 的有效、快速、简便的分离分析手段而被应用。
平面层析法与其他色谱分离有着相同或相似的分离机 理。
2019/1/11
平面层析法
纸层析和薄层层析流 动相的移动是依靠毛细作 用。 将试样点在色谱滤纸 或层析板的一端，并将该 端浸在作为流动相的溶剂 （常称之为展开剂）中， 随着溶剂向上的移动，经 过试样点时，带动试样向 上运动。
2019/1/11
凝胶柱层析法
应用 生化领域，如蛋白质、氨基酸、核酸、肽类等生物物 质的分离和制备； 抗菌素的分离、纯化，肝炎病毒的分离等； 高聚物的相对分子质量和分子质量分布测定。
2019/1/11
9.4.2 平面层析法
平面层析法(planar chromatography)主要包括薄层层 析法和纸层析法两大类。 薄层层析：将固定相涂布于平面载板上。 纸层析：直接以滤纸作为固定相。
2019/1/11
缺点:
• 缺点： 分离效率较低，不适用于挥发性试 样分离。定性定量不便。 • 应用：平板色谱法在染料、农药、医药、 有机酸碱类化合物、糖类化合物、氨基酸、 蛋白质及中草药中有效成分的分离分析中经 常被使用。也可以用于无机离子的分离。还
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9.4.2 平面层析法
平面层析法(planar chromatography)主要包括薄层层 析法和纸层析法两大类。
薄层层析：将固定相涂布于平面载板上。 纸层析：直接以滤纸作为固定相。 装置简单、操作简便。 常作为一种不挥发高沸点有机物、生物大分子混合物 的有效、快速、简便的分离分析手段而被应用。 平面层析法与其他色谱分离有着相同或相似的分离机 理。
•
2020/10/1
缺点:
• 缺点： 分离效率较低，不适用挥发性试 样分离。定性定量不便。 • 应用：平板色谱法在染料、农药、医药 、有机酸碱类化合物、糖类化合物、氨基 酸、蛋白质及中草药中有效成分的分离分 析中经常被使用。也可以用于无机离子的 分离。还经常作为高效液相色谱的一种预 试方法。
2020/10/1
2020/10/1
2.展开剂
由一种或多种溶剂按一定比例组成。如用纸层析分离 氨基酸时，常用的展开剂组成和配比为：
正丁醇：乙酸：水 = 4：1：1。
2020/10/1
3. 点样
用微量注射器或玻璃毛细管吸取 一定量试样点在原点上。试样点的直 径一般应小于5mm。可并排点多个试 样同时展开。
2020/10/1
2020/10/1
平面层析法
纸层析和薄层层析流 动相的移动是依靠毛细作 用。
将试样点在色谱滤纸 或层析板的一端，并将该 端浸在作为流动相的溶剂 （常称之为展开剂）中， 随着溶剂向上的移动，经 过试样点时，带动试样向 上运动。
2020/10/1
操作技术
1.层析纸和层析板
特制的色层滤纸。按需要剪裁成长条形（或筒型）。层 析板是用专门的涂布器把浆状的吸附剂（硅胶或氧化铝， 200～250目）均匀地涂在长条形玻璃板上（厚度0.15～ 0.5mm）。干燥后即可使用。
第九章
分析测定中常用 的分离方法
9.4.1 柱层析法 9.4.2 平面层析法
第四节 层析分离法
2020/10/1
9.4.1 柱层析
1. 吸附柱层析法
以吸附剂为固定相(硅胶、氧化铝和活性炭等)。 根据试样的性质、吸附剂的活性和流动相的极性这 三种因素来选择适宜的条件。 被分离的组分极性较强，应选择吸附性能较弱的吸 附剂，同时选择极性较强的洗脱剂；或反之。 吸附柱层析法可用于芳香族化合物的分离、倍半萜 类烯物的分离等。
4.显色、检测
有些组份在紫外光照射下产生荧光，可在紫外灯 下用铅笔将组份斑点描绘出来。常用的显色方法有 喷洒显色剂、碘蒸气熏或氨水熏等。
2020/10/1
特点及应用
• 平板色谱简单、方便、及操作费用低， • 可以在一块层析板上同时展开多个试样 及将多条滤纸同时展开。 • 采用方形薄层板还可以方便的进行二维 展开，即按一般方法展开后，改变方向和 展开剂再次展开，进一步改善分离效果。 • 试样一般不需要经过预处理即可分离。
内容选择：
9.1 沉淀分离法 9.2 溶剂萃取分离法 9.3 离子交换分离法 9.4 层析分离法 9. 5 膜分离法 9.6 激光分离法
结束
2020/10/1
2. 凝胶柱层析法
凝胶或其它具有分子筛性质的多孔性物质做固定相。 对具有不同分子量的溶质或不同大小的分子进行分离 纯化的一种方法。 凝胶：葡萄糖凝胶、聚丙烯酰凝胶、琼脂糖凝胶、聚 苯乙烯凝胶和多孔硅胶等。 分离原理：当被分离的物质通过柱子时,小分子可以自 由进入凝胶孔道(kd1),在柱内停留时间最长；大分子因不 能进入孔道(kd0),在柱内停留时间最短；居中分子(kd0-1), 它们将按照顺序被洗脱. 应用：生化领域,如蛋白质、氨基酸、核酸、肽类等生 物物质的分离和制备，抗菌素的分离、纯化，肝炎病毒的 分离等；高聚物的分子量和分子量分布测定。