毛细管电色谱及其应用(邹汉法等编著)思维导图
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第五章 高效毛细管电泳和电动色谱
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3Leabharlann 101三、毛细管凝胶电泳
毛细管凝胶电泳 CGE）：按照试样中各个组 分相对分子质量的大小进行分离的方法。 用途：常用于蛋白质、寡聚核苷酸、核糖核 酸、DNA片段的分离和测序及聚合酶链反应产 物的分析。CGE能达到CE中最高的柱效。
• 毛细管等电聚焦是基于不同蛋白质或多肽之 间等电点的差异进行分离的电泳技术。 • 毛细管等电聚焦最具特色的应用是测定蛋白 质的等电点。在异构酶鉴定、单克隆抗体、 多克隆抗体、血红蛋白亚基等研究中，经常 用毛细管等电聚焦。
五、亲和毛细管电泳
亲和毛细管电泳是利用配体与受体之间存在特异性 相互作用，可以形成具有不同荷-质比的配合物而达 到分离目的。
梯度升压方式对毛细管电泳分离的影响 A. 2kV至25kV，0min，一步升压；B.2kV至25kV，5min，线性梯度 升压. 样品：β-乳球蛋白A，溶菌酶，细胞色素C，肌红蛋白，微白蛋白
二、毛细管及其温度控制
毛细管电泳柱作为分离分析的载体，其材料、 形状、内径、柱长、温度对分离度和重现性都 有影响。
缓冲液中加入添加剂，并让缓冲液与毛 细管充分平衡.如加入阳离子表面活性剂 十四烷基三甲基溴化铵(tetradecyl trimethyl ammonium bromide ,TTAB)， 能在内壁形成物理吸附层，使EOF反向. 添加剂还有聚乙烯亚胺、甲基纤维素 (MC)、十六烷基溴化铵(CTAB)等。
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3Leabharlann 101三、毛细管凝胶电泳
毛细管凝胶电泳 CGE）：按照试样中各个组 分相对分子质量的大小进行分离的方法。 用途：常用于蛋白质、寡聚核苷酸、核糖核 酸、DNA片段的分离和测序及聚合酶链反应产 物的分析。CGE能达到CE中最高的柱效。
• 毛细管等电聚焦是基于不同蛋白质或多肽之 间等电点的差异进行分离的电泳技术。 • 毛细管等电聚焦最具特色的应用是测定蛋白 质的等电点。在异构酶鉴定、单克隆抗体、 多克隆抗体、血红蛋白亚基等研究中，经常 用毛细管等电聚焦。
五、亲和毛细管电泳
亲和毛细管电泳是利用配体与受体之间存在特异性 相互作用，可以形成具有不同荷-质比的配合物而达 到分离目的。
梯度升压方式对毛细管电泳分离的影响 A. 2kV至25kV，0min，一步升压；B.2kV至25kV，5min，线性梯度 升压. 样品：β-乳球蛋白A，溶菌酶，细胞色素C，肌红蛋白，微白蛋白
二、毛细管及其温度控制
毛细管电泳柱作为分离分析的载体，其材料、 形状、内径、柱长、温度对分离度和重现性都 有影响。
缓冲液中加入添加剂，并让缓冲液与毛 细管充分平衡.如加入阳离子表面活性剂 十四烷基三甲基溴化铵(tetradecyl trimethyl ammonium bromide ,TTAB)， 能在内壁形成物理吸附层，使EOF反向. 添加剂还有聚乙烯亚胺、甲基纤维素 (MC)、十六烷基溴化铵(CTAB)等。
人卫第七版分析化学第二十章毛细管电泳法
第二十章
毛细管电泳法
仪器分析
常用的阴离子表面活性剂有十二烷基硫酸钠（SDS）、 N-月桂酰-N-甲基牛磺酸钠（LMT）、牛磺脱氧胆酸 钠（STDC）等。 阳离子表面活性剂最常用的是季铵盐，如十二烷基三 甲基溴化铵（DTAB）、十六烷基三甲基溴化铵 （CTAB）等。 非离子型表面活性剂有3-[3-(氯化酰胺基丙基)二甲基 胺基]-1-丙基磺酸酯（CHAPS）等。
3.吸附
产生原因：
（1）阳离子溶质和带负电的管壁的离子相互作用 （2）疏水作用。 对于生物大分子，如碱性蛋白和多肽等，吸附严重时可能导致测不
到信号。因此，生物大分子分析时常需用涂层处理的毛细管柱。
4.进样
5.电泳
（过载）
样品区带与周围电解质溶液间的电导率差，从而导致峰形展宽。
第二十章 五、分离度
另外，还有手性表面活性剂，如胆酸、毛地黄皂苷、 十二烷基-N-L-缬氨酸钠等。
Hale Waihona Puke 第二十章毛细管电泳法
仪器分析
表面活性剂选择时应考虑以下因素：
（1）经济易得 （2）水溶性好 （3）紫外吸收背景越低越好 （4）不与样品发生破坏性作用
（5）所形成的胶束足够稳定
第二十章
毛细管电泳法
仪器分析
碳链较短的阴离子表面活性剂为优先选择对象。SDS易得、紫外
吸收低，最为常用。如经浓度、缓冲溶液及pH优化，分离仍不佳，
再换具有不同碳链长度或结构的其它阴离子表面活性剂。若结果 仍不好，应考虑使用阳离子或中性、两性表面活性剂，如CTAB
第二十章
毛细管电泳法
仪器分析
第三节
毛细管电泳的主要分离模式
毛细管柱气相色谱法
第六章毛细管柱气相色谱法第一节毛细管气相色谱仪现代的实验室用的气相色谱仪大都既可用作填充柱气相色谱又可用作毛细管色谱仪。
毛细管色谱仪应用范围广，可用于分析复杂有机物，如石油成分，天然产物，环境污染，农药残留等。
图6-1是毛细管气相色谱仪示意图，与填充柱色谱仪比，毛细管色谱仪在柱前多一个分流-不分流进样器，柱后加一个尾吹气路。
由于毛细管柱体积很小，柱容量很小，出峰快，所以死体积一定要小，要求瞬间注入极小量样品，因此柱前要分流。
对进样技术要求高，对操作条件要求严。
尾吹的目的是减小死体积和柱末端效应。
毛细管柱对固定液的要求不苛刻，一般2-3根不同极性的柱子可解决大部分的分析问题。
毛细管柱一般配有响应快，灵敏度高的质量型检测器。
高分辨率毛细管气相色谱仪的三要素是：要选择好的毛细管柱及最佳分析条件；按样品选择合适的毛细管进样系统；选择高性能的毛细管气相色谱仪。
图6-1 毛细管气相色谱仪示意图第二节毛细管色谱柱1957年，美国科学家Golay提出毛细管柱的气相色谱法。
Golay称毛细管色谱柱为开管柱。
因这种色谱柱中心是空的。
毛细管柱是内径为Φ0.1-0.5mm左右、长度为10-300m的毛细柱，虽然每米理论板数约为2000-5000，与填充柱相当，但由于柱子很长，总柱效可高达106。
一、毛细管色谱柱组成通常来说，一根毛细管色谱柱由管身和固定相两部分组成。
管身采用熔融二氧化硅（熔融石英)，通常在其表面涂上一层聚酰亚胺保护层。
涂层后的熔融石英毛细管呈褐色：但是涂层后的毛细管之间的颜色却不尽相同。
色谱柱的颜色对于其色谱性能没有什么影响。
经过持续的较高温度处理后．聚酰亚胺涂层管的的温度会变得比以前更深：标准的聚酰亚胺涂层管熔融石英管的温度上限为360℃，高温聚酰亚胺涂层管的温度上限为400℃。
固定相种类很多，大部分的固定相是热稳定性好的聚合物，常用的有聚硅氧烷和聚乙二醇。
另外还有一类是小的多孔粒子组成的聚合物或沸石(例如氧化铝、分子筛等)。
毛细管电泳和毛细管电色谱
用于水体、土壤、空气等环境 样品中污染物和农药残留的检 测，有助于环境保护和治理。
其他领域
毛细管电泳还应用于食品分析 、冶金、地质等领域，可用于 金属离子、矿物成分等的分离
和检测。
02 毛细管电泳技术
CHAPTER
进样技术
压力进样
通过施加压力使样品进 入毛细管，适用于大体
积样品。
电动进样
利用电场力驱动样品进 入毛细管，适用于低粘
电解质浓度
影响电场强度和离子迁移率。
温度
影响分子热运动和扩散系数。
毛细管材料和内壁处理
影响样品在毛细管内的吸附和分离效 果。
03 毛细管电泳实验
CHAPTER
实验流程
安装毛细管
选择合适的毛细管，将其插入 仪器，确保密封良好。
运行实验
设定合适的实验参数，如电压、 温度、检测波长等，开始实验。
准备毛细管电泳仪
进系统
用于将样品注入到毛细管中。
实验材料
毛细管
具有微米级内径的玻璃或石英管，是电泳的分离通道。
电解质溶液
用于提供电泳所需的离子环境。
样品
待测物质，需进行适当预处理。
清洗液
用于清洗毛细管和仪器，保持实验的准确性。
04 毛细管电色谱简介
CHAPTER
定义与原理
定义
毛细管电色谱（CEC）是一种将高效电泳分离与高效液相色谱的固定相相结合 的分离技术。
亲和电泳
利用特异性亲和作用进行分离 ，如抗体-抗原、酶-抑制剂等
。
检测方法
紫外可见光谱
利用紫外可见光谱检测分离出的组分。
电化学检测
利用电化学方法对分离出的组分进行检测。
荧光检测
利用荧光物质标记待测组分，通过荧光信号 进行检测。
其他领域
毛细管电泳还应用于食品分析 、冶金、地质等领域，可用于 金属离子、矿物成分等的分离
和检测。
02 毛细管电泳技术
CHAPTER
进样技术
压力进样
通过施加压力使样品进 入毛细管，适用于大体
积样品。
电动进样
利用电场力驱动样品进 入毛细管，适用于低粘
电解质浓度
影响电场强度和离子迁移率。
温度
影响分子热运动和扩散系数。
毛细管材料和内壁处理
影响样品在毛细管内的吸附和分离效 果。
03 毛细管电泳实验
CHAPTER
实验流程
安装毛细管
选择合适的毛细管，将其插入 仪器，确保密封良好。
运行实验
设定合适的实验参数，如电压、 温度、检测波长等，开始实验。
准备毛细管电泳仪
进系统
用于将样品注入到毛细管中。
实验材料
毛细管
具有微米级内径的玻璃或石英管，是电泳的分离通道。
电解质溶液
用于提供电泳所需的离子环境。
样品
待测物质，需进行适当预处理。
清洗液
用于清洗毛细管和仪器，保持实验的准确性。
04 毛细管电色谱简介
CHAPTER
定义与原理
定义
毛细管电色谱（CEC）是一种将高效电泳分离与高效液相色谱的固定相相结合 的分离技术。
亲和电泳
利用特异性亲和作用进行分离 ，如抗体-抗原、酶-抑制剂等
。
检测方法
紫外可见光谱
利用紫外可见光谱检测分离出的组分。
电化学检测
利用电化学方法对分离出的组分进行检测。
荧光检测
利用荧光物质标记待测组分，通过荧光信号 进行检测。
毛细管电色谱的方法原理与应用课件
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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05
毛细管电色谱的未来发展与挑战
微型化与集成化
将毛细管电色谱技术向微型化、集成化方向发展，实现便携式、低成本、高效率的分析设备。
智能化与自动化
引入人工智能、机器学习等技术，实现毛细管电色谱的智能化和自动化分析，提高分析效率和准确性。
新型分离材料的研发
探索和开发新型的分离材料，如纳米材料、多孔材料等，以提高毛细管电色谱的分离效率和选择性。
毛细管电色谱的方法原理与应用课件
目录
contents
毛细管电色谱概述 毛细管电色谱的方法原理 毛细管电色谱的应用 毛细管电色谱的实验技术与操作 毛细管电色谱的未来发展与挑战
01
毛细管电色谱概述
01
02
毛细管电色谱概述
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只不过 the,
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05
毛细管电色谱的未来发展与挑战
微型化与集成化
将毛细管电色谱技术向微型化、集成化方向发展，实现便携式、低成本、高效率的分析设备。
智能化与自动化
引入人工智能、机器学习等技术，实现毛细管电色谱的智能化和自动化分析，提高分析效率和准确性。
新型分离材料的研发
探索和开发新型的分离材料，如纳米材料、多孔材料等，以提高毛细管电色谱的分离效率和选择性。
毛细管电色谱的方法原理与应用课件
目录
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毛细管电色谱概述 毛细管电色谱的方法原理 毛细管电色谱的应用 毛细管电色谱的实验技术与操作 毛细管电色谱的未来发展与挑战
01
毛细管电色谱概述
01
02
毛细管电色谱概述
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毛细管电泳和超临界流体色谱法PPT课件
CZE载体＋带电荷的胶束
属自由溶液电泳型，但可通 过加添加剂引入色谱机理。
CZE扩展的色谱型
由缓冲液、不溶于水的有机 CZE扩展的色谱型 溶剂和乳化剂构成的微乳液。
各种电泳用凝胶或其他筛分 介质。 建立pH梯度的两性电解质
CEZ载体＋液相色谱固定相
属非自由溶液电泳，含有 “分子筛”效应。
按等电点分离，属电泳型， 要求完全抑制电渗流动。
5、SFC联用技术 SFC/MS联用、SFC/NMR联用
第24页/共26页
第二节 超临界流体色谱法
第25页/共26页
谢谢您的观看！
第26页/共26页
4、分离效率与谱带展宽
n 5.54( tR )2， H Ld
W0.5
n
柱效和塔板高度，Ld为进样口到检测器的距离。
H 2D ， n Ldu , n map ELd
u
2D
2D
毛细管电泳只有纵向扩散项，时电驱动的扁平流型系统
自 热： Ed (c)1/3 1500
扩散与吸附： 2
2DLd u
属非自由溶液色谱型
含有电解质的非水体系
属自由溶液电泳型
第6页/共26页
第一节 毛细管电泳
二、毛细管电泳的理论基础
1、电泳和电泳淌度
uep mepE
E为电场强度；mep为溶质的淌度（溶质在给予缓冲液
中单位时间和单位电场强度下移动的距离）。
mep
ez i 4h
e和h分别为介质的介电常数和黏度，zi是粒子的Zeta 电势，Zeta电势和粒子的表面电荷成正比，和粒子分
第一类TC＜190℃ CO2、乙烷、丙烯等，分离热稳
第20页/共26页
第二节 超临界流体色谱法
属自由溶液电泳型，但可通 过加添加剂引入色谱机理。
CZE扩展的色谱型
由缓冲液、不溶于水的有机 CZE扩展的色谱型 溶剂和乳化剂构成的微乳液。
各种电泳用凝胶或其他筛分 介质。 建立pH梯度的两性电解质
CEZ载体＋液相色谱固定相
属非自由溶液电泳，含有 “分子筛”效应。
按等电点分离，属电泳型， 要求完全抑制电渗流动。
5、SFC联用技术 SFC/MS联用、SFC/NMR联用
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第二节 超临界流体色谱法
第25页/共26页
谢谢您的观看！
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4、分离效率与谱带展宽
n 5.54( tR )2， H Ld
W0.5
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柱效和塔板高度，Ld为进样口到检测器的距离。
H 2D ， n Ldu , n map ELd
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毛细管电泳只有纵向扩散项，时电驱动的扁平流型系统
自 热： Ed (c)1/3 1500
扩散与吸附： 2
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属非自由溶液色谱型
含有电解质的非水体系
属自由溶液电泳型
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第一节 毛细管电泳
二、毛细管电泳的理论基础
1、电泳和电泳淌度
uep mepE
E为电场强度；mep为溶质的淌度（溶质在给予缓冲液
中单位时间和单位电场强度下移动的距离）。
mep
ez i 4h
e和h分别为介质的介电常数和黏度，zi是粒子的Zeta 电势，Zeta电势和粒子的表面电荷成正比，和粒子分
第一类TC＜190℃ CO2、乙烷、丙烯等，分离热稳
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第二节 超临界流体色谱法
第3章 毛细管电泳和毛细管电色谱
3.3.4. 毛细管等电聚焦（CIFF）
1. 根据等电点差别分离生物大分子的高分辨率电泳技术； 2. 毛细管内充有两性电解质（合成的具有不同等电点范围 的脂肪族多胺基多羧酸混合物），当施加直流电压（6～8V） 时，管内将建立一个由阳极到阴极逐步升高的pH梯度； 3. 氨基酸、蛋白质、多肽等的所带电荷与溶液pH有关，在 酸性溶液中带正电荷，反之带负电荷。在其等电点时，呈电中 性，淌度为零；
1 高压电源；2 毛细管；3 检测器；4 电极；5 缓冲液瓶；6 恒温系统；7 记录仪
3.2.2. 进样系统
毛细管分离通道十分细小，整个柱体积一般只有4~5μL， 所需的样品区带只有几纳升。 毛细管电泳的进样方式一般是将毛细管的一端从缓冲液移 出，放入试样瓶中，使毛细管直接与样品接触，然后由重力、 电场力或其他动力来驱动样品流入管中。进样量可以通过控 制驱动力的大小或时间长短来控制。CE进样技术均适用于 CEC。 目前有三种方法可以让样品直接进入毛细管：
图21-6 电渗流反向示意图
3.3.1. 毛细管区带电泳（CZE）
3.3.1.2. 应用 毛细管区带电泳特别适合分离带电化合物，包括无机阴离子、 无机阳离子、有机酸、胺类化合物、氨基酸、蛋白质等，不能 分离中性化合物。
毛细管区带电泳3分钟内分离30种阴离子电泳图
3.3.2. 胶束电动毛细管色谱（MEKC）
MEKC是在电泳缓冲溶液中加入表面活性剂，当溶液中表 面活性剂浓度超过临界胶束浓度时，表面活性剂分子之间的疏 水基团聚集在一起形成胶束，成为分离体系的准固定相，溶质 基于在水相和胶束相之间的分配系数不同而得到分离。
3.3.2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 胶束电动毛细管色谱（MEKC）
MEKC是在电泳缓冲溶液中加入表面活性剂，当溶液中表 面活性剂浓度超过临界胶束浓度时，表面活性剂分子之间的疏 水基团聚集在一起形成胶束，成为分离体系的准固定相，溶质 基于在水相和胶束相之间的分配系数不同而得到分离。 电泳流和电渗流的方向 相反，且ν电渗流 > ν电泳 ， 负电胶束以较慢的速度向负 极移动； 可用来分离中性物质
色谱分析法第九章 毛细管电泳法简介26页PPT
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图9.13 CIEF分离机理示意图 4)聚焦区带的活动化 5)CIEF的应用 9.5.5毛细管等速电泳(CITP) 1)CITP的原理
CITP是一种置换色谱的电泳配对物。
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色谱分析法
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图9.14 CITP分离机理示意图 2)等速电泳图的外观
图9.15 等速电泳谱图
一恒定电场、恒定电流或恒定功率，并且有电场反向功能的模块。
9.2.7数据处理
9.3 毛细管电泳与其他分离技术的比较
高效液相色谱(HPLC)和气相色谱(GC)与毛细管电泳相似，在于
这三种方法中数据表示、数据处理和自动化基本相同。Jorgenson
曾经将毛细管电泳描述为“电泳的高效分离机理与色谱的设备和自
EOF)。在正常模式中，电渗流的方向是由正极向着负极，缓冲液从
入口池通过毛细管和检测器到达出口池。
图9.6 溶质通过毛细管的顺序
图9.7阳离子、中性分子、阴离子 的电泳谱图
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色谱分析法
1)电渗流的作用 2)电渗流的产生
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图9.8 电渗流的产生
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色谱分析法
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色谱分析法
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第九章 毛细管电泳法简介
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色谱分析法
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9.1.1简介 电泳(Electrophoresis)是指带电粒子或分子在电场的作用下
在导电液体通常是水介质中的运动。毛细管电泳(Capillary Electrophoresis，CE)是在毛细管中实现电泳分离的技术。如图 9.1所示，充满了电解质或缓冲液的水性介质的玻璃管的两端与装 有相同缓冲液的容器连接在一起，并在这两个容器中插入连有高压 电源的两个铂电极。假设有一个样品含有分子大小不同的中性分子 和带电离子，而且带电的离子带有不同的电荷。将样品放置在玻璃 管的正极端，在整个体系中加上电场，则样品中的离子就趋向于以 不同的速度沿不同的方向在管内迁移。迁移的速度和方向取决于离 子的尺寸和离子所带电荷的大小和符号。