区带毛细管电泳法
毛细管电泳法
Capillary Electrophoresis, CE
毛细管电泳是带电粒子在 电场力的驱动下，在毛细 管中按其淌度或和分配系 数不同进行高效、快速分 离的电泳新技术，也称为 高效毛细管电泳。
20世纪30－40年代 蒂塞利乌斯 (A.W.K.Tiselius） 建立了移动界面电泳，将电泳发 展成分离技术 获得1948年诺贝尔化学奖
实验中，只发生电泳时有效淌度
μef =υef ﹒ (L /V) =( l / tm )﹒(L /V)
毛细管有效长度
迁移时间 毛毛细管细电泳管法 总长度
电压
2 电泳和电渗
电渗
与固液界面的双电层有着密切的关系
在毛细管壁双电层的扩散层中的阳离子，相对于毛 细管壁的负电荷表面，形成一个圆筒形的阳离子鞘， 在电场作用下，溶剂化了的阳离子，沿滑动面与紧 密层作相对运动，携带着溶剂一起向阴极迁移，便 形成了电渗流（electroosmotic flow , EOF）。
1981年 J.W.Jorgenson,K.D.Lukacs实验上和理论 上为毛细管电泳的发展奠定了基础。 上一世纪后二十多年分析化学领域中发展最迅速的分离 分析方法。
主要内容
毛细管电泳的原理 分离模式 进样与检测 毛细管电泳的应用
一 毛细管电泳的原理
1 装置
电极 缓冲液
毛细管
数据处理
毛细管电泳法
2 电泳和电渗
µeo正比于Zeta电势和介质的 介电常数
改变电渗流的方法
反比于介质的黏度
Zeta电势正比于双电层厚度 和界面有效电荷密度
1. 改变外加径向电场
反比于介质的介电常数
2. 改变缓冲液成分和浓度
Zeta电势
3. 改变缓冲液pH 4. 加入添加剂
毛细管电泳法
在毛细管中施加电场，带电粒子在电场的作用下产生迁移，由于迁移速度与粒 子所带电荷、半径、质量等因素有关，因此不同粒子在电场中产生不同的迁移 速度，从而实现分离。
发展历程
01
02
03
1980年代初期
毛细管电泳法由 Jorgenson和Lukacs首次 提出并实验验证。
1980年代中期
该技术逐渐成熟，被广泛 应用于生物、医药、环境 等领域。
饮用水安全
毛细管电泳法能够检测饮用水中 的消毒副产物、有机污染物等， 保障饮用水安全。
在食品检测领域的应用
食品添加剂分析
毛细管电泳法能够分离和检测食品中 的添加剂，如色素、防腐剂等，有助 于食品安全监管。
营养成分分析
毛细管电泳法能够快速分析食品中的 营养成分，如氨基酸、维生素等，有 助于食品质量控制和营养评价。
核酸分析
毛细管电泳法能够分离和检测核酸片段，用于基 因诊断、基因表达研究和法医学鉴定。
3
临床检验
毛细管电泳法可用于检测体液中的小分子代谢物， 如氨基酸、糖类等，辅助临床诊断。
在环境监测领域的应用
污染物分析
毛细管电泳法能够分离和检测水 体、土壤中的有害物质，如重金 属、农药残留等，有助于环境监 测和污染治理。
在化学分析领域的应用
有机物分析
毛细管电泳法能够分离和检测有机化合物，如药物、染料等 ，在药物研发、化工生产等领域有广泛应用。
金属离子分析
毛细管电泳法能够高灵敏度地检测金属离子，如铅、汞、镉 等，可用于地质、冶金和环境等领域的研究。
谢谢
THANKS
加样
将处理好的样品加入毛 细管中，注意控制加样
量。
施加电压
启动电源，施加适当的 电压，使带电粒子在电
毛细管区带电泳
毛细管区带电泳的定义
区带电泳的分离原理
区带电泳的操作条件
毛细管区带电泳的应用
毛细管区带电泳的定义
＊毛细管区带电泳（capillary zone electrophoresis）：
也称为毛细管区带电泳自由溶液电泳，是毛细管电泳最基本
基于试样组分质荷比的差异。
＊毛细管区带电泳的分离对象：
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。
毛细管区带电泳的分离原理
＊溶质中具有不同质荷比的带 电粒子在电渗流的作用下流出 速度的差异，达到分离。
＊溶质的流出顺序：阳离子> 中性粒子>阴离子
＊质荷比越大的粒子流出上网 速度越快。
2.手性添加剂
手性冠醚、环糊精的加入可以实现对光学异构体的手性拆分。
3.添加高分子非电解物质
高分子添加剂的加入可以形成分子或者特殊的局部结构，从而影响分离 过程，如纤维素、聚乙烯醇、多糖等。
4.表面活性剂
表面活性剂具有增溶， 吸附形成胶束的功能。低浓 度的阳离子表面活性剂，能 在毛细管壁形成单层或者双 层吸附，改变电渗流的大小 甚至方向。必须说明的是， 加入的表面活性剂的浓度必 须小于其临界胶束浓度。
硼酸盐、三羟甲基氨基甲烷等缓冲溶液，因缓冲容量大，背景干扰小，经 常被作为缓冲溶液使用。
缓冲溶液的pH决定了弱电离试样的有效淌度，同时控制着电渗流的大小和 方向，一般通过实验来优化最佳pH值。
添加剂的种类及作用
1.中性盐
加入高浓度的中性盐，大量的阳离子争夺毛细管壁的负电荷从而降低管 壁对蛋白质的吸附。
capillaryzoneelectrophoresis毛细管区带电泳的定义区带电泳的分离原理区带电泳的操作条件毛细管区带电泳的应用毛细管区带电泳的定义毛细管区带电泳capillaryzoneelectrophoresis
区带毛细管电泳法测定珍菊降压片有效成分的含量
关键 词 ： 区带毛细管电泳； 珍菊降压片； 芸香苷； 绿原酸； 木犀草素； 盐酸可乐定； 氢氯噻嗪
中图分类号 ： ２ ４ ２ Ｒ ８ ．
文献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ：０ ８０ ０ （ ０ ８ １一６ ６０ １０ －８ ５ ２ ０ ） ｌ ５ －２ ２
Ｓｍｕｔｎｏ ｓＤ ｔｒ ｎ ｔ ｎ ｏ ｈ ｆ ｃｉｅ Ｃ ｍｐ ｎｎｓｉ ｈｎｕｉｎ ｙ ａ ｌ ｓｂ ｉ ｌ ｅｕ ｅｅｍｉａｉ ｆｔｅ Ｅ ｅｔ ｏ ｏ ｅ ｔ ｎ Ｚ ｅｊｊ ｇ ａ Ｔ ｂｅ ｙ ａ ｏ ｖ ａ ｔ
４ ．０ ０４ ８ １ ，．７～ ．６ ２７ ４ ．０ ２ ７ ４ ．０ ｇｍ 浓 度 范 围 内线 性 关 系良好 ， ０ ５ ，．５～ ．０ ０２ ４ ８ ，．０～ ８６ ，．０～ ８ ６ ／ ｌ 回收 率 和 重 复 性 良好 。结 论 该 法 快 速 准确 ， 合 于珍 菊 降压 片的 质 量控 制 。 适
方法 采用未涂层石英毛细管柱（ ５ ｍ× ３ｃ ， ７ ５ ｍ 有效柱长 ４ ｎ ） 以２ ｍ ￣Ｌ硼砂 一 ｍ ｌＬ磷酸二氢钠 （ Ｈ９ ０ ５ｃ１ ， ０ｍ ｏ ５ｍ ｏ ／ ｐ ． ）
为运行缓 冲液 ， 检测波长 ２ ０ｎ 温度 ２ ℃ 。结 果 芸香苷 、 原酸 、 １ ｍ， ０ 绿 木犀 草素 、 酸可 乐定和 氢氯噻嗪 分别在 ２ ２ 盐 ． ５～
ｗａ ｓ ｄ ｔ ｎ ｌｚ ｎ ｅ ０ ｋ ｏｔｇ ｔ Ｏ ．Ｔ ｅ ｒ ｎ ｉ ｇ ｂ ｆ ｒｗ ｓ ｃ ｍｐ ｓ ｄ ｏ ０ ｍｍｏ ／ ｏ ａｅ ａ ｄ ５ ｍｍｏ ｏ ｉｍ ｓ ｕ ｅ ｏ ａ ａｙ ｅ ｕ ｄ ｒ２ Ｖ ｖ ｌ ｅ ａ ℃ ａ ２ ｈ ｕ ｎ ｎ ｕ ｆ ａ ｏ ｏ ｅ ｆ ｅ ２ Ｌ Ｌ ｂ ｒｔ ｎ ｌ ｓｄｕ ／Ｌ
区带毛细管电泳法(CZE)测定饮料中苯甲酸的含量
『 ２ 】 中华人 民 共 和国国家标准 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ５ ０ ０ ９ ． １ ３ — ２ ０ ０ ３ ． 食 品中铜 的测定 【 ｓ 】 ． 中华人 民共和国卫生部 ２ ０ ０ ３ — ０ ８ — １ １ 发布 ， ２ ０ ０ ４ — ０ １ — ０ １ 实施． 【 ３ 】 邱德仁． 原子光谱分析【 Ｍ 】 ． 上海： 复旦大学出版社 ， ２ ０ ０ ２ ． 【 ４ 】 世界卫生组织（ ｗＨ ０） 《 饮用水 质准￣ Ｊ １ ） （ ２ ０ ０ ２ 年英文版 ） ． 【 ５ 】 中华人 民共和国农 业行业标 准 Ｎ Ｙ ／ Ｔ ４ ３ ４ — ２ ０ ０ ０ ． 绿色食品 果 汁饮 料 Ｃ ｒ ｅ ｅ ｎ ｆ ｏ ｏ ｄ － ｆ ｒ ｕ ｉ ｔ ｄ ｒ ｉ ｎ ｋ ｉ ｎ ｇ ） ［ Ｓ ］ ． 农业部 ２ ０ ０ ０ — １ ２ — ２ ２ 批准 ， ２ ０ ０ １ — ０ ４ 一
表 １ 苯 甲酸 浓 度 与 相 应 的 峰 值
ＩＩ １ ２ １３ １ ４ １ ５ １ ６
时间 ｒ ａｉ ｎ 样品 ３
对 数 据 进 行 分 析 得 如 图 １的 标 准 曲 线 ， 其 中 峰 值 ＝１ ／ 峰高 的绝 ｘ － ｊ － 值 。 ３
图２ ３种 样 品 的 毛 细 管 电 泳 色 谱 图 讨 论 本 文 采 用 峰 高 作 为 定 量 依 据 ，简 便 易 行 。 该 实 验 采 用 毛 细 管 电 泳 法 ， 只 需 经 过 对 样 品 的 简 单 稀 释 、过 滤 、脱 气 处 理 ，在 很 短 的 时 间 内 就 能 对 样 品
表２
其 中 ，１ 、 ２和 ３号 峰 分 别 代 表 １ 、 ２和 ３号 样
品 中的苯 甲酸 的毛 细管 电泳谱 图。 国 家 标 准 规 定 ，果 汁 饮 料 中 的 苯 甲酸 含 量 不 得
毛细管区带电泳法测定4种抗HIV-1活性的化合物与牛血清白蛋白的结合常数
［$， !］
与传统的测定结合常数的电位法、 平衡透析法、 光度 @. 用 于 分 子 间 相 法、 高效液相 色 谱 法 等［ * & % ］相 比， 互作用的研究具有以下优点： 分析速度快， 分离效率 高， 样品 用 量 少 （ 9%") 级 ） ， 对受体的纯度要求不 高， 可在溶液中进行， 可保持生物分子相互作用所需 要的生理条件， 更接近体内的结合行为， 有多种模式
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毛细管电泳法
此外，还有一类基于芯片的二维分离系统主要应用于蛋白质酶解物的分离分析。
除上述分离模式外，芯片自由流电泳也是芯片电泳分离蛋白质的重要方法。芯片自由流电泳是指在芯片中通 过外加电场使样品随缓冲液连续流动的同时沿电场方向进行电迁移，从而按照电泳淌度不同实现分离的电泳分离 模式。Raymond等采用芯片自由流电泳模式分离了人血清蛋白、缓激肽和核糖核酸酶A，其分离长度为3.1 cm，流 出时间为62 S。Kobayashi等采用自由流电泳的分离模式在一个体积为56.5 mm×35 mm×30 mm的微分离室 (60uL)中实现了持续的蛋白质分离，并用羟丙基甲基纤维素涂覆来抑制蛋白质吸附，在25 min内有效分离了细胞 色素C和肌红蛋白。最近，Kohl．heyer等H 3。制作了一种自由流等电聚焦分离蛋白质的玻璃芯片，成功地将人 血清白蛋白(pI=4.4)与等电聚焦标记物(pH 3和9)分离。
仪器要求
所用的仪器为毛细管电泳仪。正文中凡采用毛细管电泳法测定的品种，其所规定的测定参数，除分析模式、 检测方法(如紫外光吸收或荧光检测器的波长、电化学检测器的外加电位等)应按照该品种项下的规定外，其他参 数如毛细管内径、长度、缓冲液的pH值、浓度、改性剂添加量、运行电压或电流的大小、运行的时间长短、毛细 管的温度等，均可参考该品种项下规定的数据，根据所用仪器的条件和预试验的结果，进行必要的调整。
检测方法
毛细管电泳通常用到的检测方法有吸收光谱，荧光光谱，热镜，拉曼光谱，质谱和电化学方法。
毛细管电泳
毛细管电泳科技名词定义中文名称：毛细管电泳英文名称：capillary electrophoresis;CE定义1：以毛细管为分离通道、高压电场为驱动力的电泳分离分析法。
包括毛细管自由流动电泳、毛细管区带电泳等。
应用学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；方法与技术（二级学科）定义2：以毛细管为分离通道、高压电场为驱动力的电泳分离分析法。
包括毛细管自由流动电泳、毛细管区带电泳、毛细管等电聚焦等。
应用学科：细胞生物学（一级学科）；细胞生物学技术（二级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布求助编辑百科名片毛细管电泳（capillary electrophoresis，CE）又称高效毛细管电泳（high performance capillary electrophoresis，HPCE），是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力的新型液相分离技术。
毛细管电泳实际上包含电泳、色谱及其交叉内容，它使分析化学得以从微升水平进入纳升水平，并使单细胞分析，乃至单分子分析成为可能。
长期困扰我们的生物大分子如蛋白质的分离分析也因此有了新的转机。
目录基础理论双电层Zeta 电势淌度、绝对淌度和有效淌度电渗、电渗流和表观淌度分类特点仪器系统影响分离因素缓冲液pH值分离电压温度添加剂进样测定药物与蛋白结合常数质谱联用微全分析系统应用综述CE在药物制剂分析中的应用CE在药物杂质检查中的应用CE在中药分析中的应用CE在手性药物分析中的应用生物样本中的药物及其代谢产物分析展望基础理论双电层Zeta 电势淌度、绝对淌度和有效淌度电渗、电渗流和表观淌度分类特点仪器系统影响分离因素缓冲液pH值分离电压温度添加剂进样测定药物与蛋白结合常数质谱联用微全分析系统应用综述CE在药物制剂分析中的应用CE在药物杂质检查中的应用CE在中药分析中的应用CE在手性药物分析中的应用生物样本中的药物及其代谢产物分析展望展开编辑本段基础理论双电层双电层是指两相之间的分离表面由相对固定和游离的两部分离子组成的与表面异号的离子层，凡是浸没在液体中的界面都会产生双电层。
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实验三区带毛细管电泳法(CZE)测定中药槐米中芦丁的含量
一、实验目的
1、初步掌握毛细管电泳法的原理
2、掌握毛细管电泳仪的使用方法
3、掌握中草药定量分析的基本过程及方法
二、实验原理
毛细管电泳(Capillary Electrophoresis, CE)，又叫高效毛细管电泳(HPCE)。
CE统指以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中各组分之间的淌度和分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术。
图1、高效毛细管电泳仪示意图
1－高压电源；2－毛细管；3、4－缓冲溶液瓶；5、6－铂电极；7－检测器毛细管电泳的突出特点是：
a、毛细管电泳的仪器简单、操作简便，容易实现自动化
b、分析速度快，分离效率很高
c、操作模式多，分析方法开发容易
d、实验成本低、消耗少
e、应用范围极广
三、仪器及试剂
1、仪器
Lumex 105 高效毛细管电泳仪
JS-3050色谱工作站
TGL-16C台式离心机
WR-E型微波样品制备系统（北京美诚公司）
2、试剂
槐米，芦丁标准品，无水乙醇(AR)，硼砂(AR)，NaOH(AR)，二次蒸馏水。
四、实验步骤
1、样品溶液制备
(1)草药槐米经烘干、粉碎，过40目标准筛。
准确称取0.10g粉末于于50mL
锥形瓶中，加入10ml乙醇，微波萃取10min。
萃取结束后，萃取液经过抽滤除去固体后，蒸干，用无水乙醇定容至25ml。
(2)将定容后的槐米提取液分装至2个5ml的离心管中，在6000rpm的转速
下离心10min，取离心后的上层清液，将滤液收集合并，保留大约4ml溶液，冷冻保存，即为待测液。
2、缓冲溶液配制
(1)准确称取Na2B4O7.10H2O固体9.5343g，在100ml的烧杯中用二次水溶解
(需水浴加热)，待固体全部溶解并冷却至室温后，定容至250ml，即得到0.1mol/L 的Na2B4O7溶液。
(2)用移液器取0.1mol/L的Na2B4O7溶液100μl用二次水稀释配制成
10mmol/L的溶液1ml，稀释两份，置于1ml离心管中，用作电泳缓冲液。
3、毛细管电泳仪的操作要领
(1)开机预热20min。
(2)设定工作温度为25o C。
(3)每天毛细管使用前须依次用0.5mol/LNaOH溶液冲洗5min，二次水冲洗
5min，冲洗之后两端用二次水液封。
(4)每次电泳前，须用二次水冲洗2min，再用缓冲液冲洗2min。
(5)本实验的进样条件为30mPa压力，10s时间。
(6)电泳运行条件为15KV，20min，在启动高压的同时，色谱工作站的记录
系统也触发开始。
(7)电泳结束后，在计算机的色谱工作站软件内保存好色谱图，并打印输出。
4、槐米中芦丁含量测定
(1)取槐米样品溶液100μl，置于1ml离心管中，加入20μl 的0.1mol/l
Na2B4O7溶液和880μl二次水，扣紧离心管盖子，摇匀并在离心管上做标记。
(2)将装有配制好的样品溶液和缓冲溶液的1ml离心管放入离心机中，在
6000rpm的转速下离心脱气10min。
(3)离心后得到的10mmol/L的Na2B4O7溶液即为本实验的运行缓冲溶液，做
标记的样品溶液即为电泳仪可检测的样品溶液。
(4)照前述电泳条件测定该样品溶液，得到谱图保存并打印。
5、芦丁标准曲线
准确配制0.005mg/ml，0.05mg/ml，0.1mg/ml，0.2mg/ml，0.6mg/ml，1.0mg/ml 的芦丁标准品溶液，分别在前述电泳条件下做检测，得到一系列谱图，保存。
五、数据处理
1、绘制标准曲线。
根据芦丁标准品的电泳谱图，得到在此电泳条件下，芦丁的保留时间，同时从谱图上可计算出芦丁的峰面积。
由芦丁峰面积与芦丁浓度的对应关系，绘制“峰面积——浓度标准曲线”。
2、从待测样品谱图中，根据峰保留时间确定芦丁峰，记录该峰的峰面积，从标准曲线上查得对应的浓度值。
经过计算得出槐米生药中的芦丁质量百分含量。
标准曲线方程：Y=12.325+1652.875X
六、思考题
1、简要说明毛细管电泳法(CE)同液相色谱法(LC)的区别与联系。
2、进入毛细管电泳仪的溶液，为什么必须经过离心脱气这一步骤？如果没有脱气，将会对实验结果产生什么样的影响？
3、微波萃取结束后，为什么要等到冷却之后才能开罐？
七、参考文献
1、付若农等编著，近代色谱分析，国防工业出版社，1998年
2、邹汉法等编著，毛细管电色谱及其应用，科学出版社，2001年
3、国家药典委员会编，中华人民共和国药典（一部），化学工业出版社，2000年版
附录：Lumex Capel 103R 毛细管电泳仪简介
图2、Lumex Capel 103R 毛细管电泳仪1—高压块挡板
2—指示面板
3—分离盒盖板
4—装有毛细管的分离盒
5—显示器
6—控制面板
7—电源开关
8—可动支持套拉杆
9—支持套提升杆
10—可拆卸高压块
11—隔离高压挡板。