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液相色譜儀發(fā)展歷史介紹
點(diǎn)擊: 次 時(shí)間:2017-08-17 10:35
本文主要介紹液相色譜儀的發(fā)展歷史。
早在古代羅馬時(shí)期，人們已知道將一滴含有混合色素的溶液滴在一塊布或一片紙上，通過(guò)觀察溶液展開(kāi)產(chǎn)生的同心圓環(huán)來(lái)分析染料與色素。實(shí)際上，這種簡(jiǎn)單操作已經(jīng)采用了現(xiàn)代色譜學(xué)的基本原理。
19世紀(jì)中葉，德國(guó)化學(xué)家Runge對(duì)古羅馬人的這種方法作了重要的改進(jìn)，使其具有良好的重現(xiàn)性與定量能力，使鹽溶液可在紙上分離;另外，化學(xué)家Goppalsr-oeder也在長(zhǎng)條紙上分離了染料和動(dòng)植物色素，這些研究標(biāo)志著紙色譜法的建立，并逐步發(fā)展成為現(xiàn)代色譜技術(shù)。
俄國(guó)植物學(xué)家Tswett在1903年的華沙自然科學(xué)學(xué)會(huì)生物學(xué)會(huì)會(huì)議上發(fā)表了題為“一種新型吸附現(xiàn)象及其在生化分析上的應(yīng)用”的論文中提出了應(yīng)用吸附原理分離植物色素的新方法，這一工作標(biāo)志著現(xiàn)代色譜學(xué)的開(kāi)始。他將碳酸鈣裝入豎直的玻璃柱中，從頂端倒入植物色素的石油醚浸取液，進(jìn)一步采用溶劑沖洗，使溶質(zhì)在柱的不同部位形成色帶，第一次向人們公開(kāi)展示了采用色譜法提純的棺物色素溶液以及色譜圖顯示著彩色環(huán)帶的柱管。Tswett將這種方法命名為色譜，管內(nèi)填充物被稱之為固定相，沖洗劑被稱之為流動(dòng)相。
20多年后，Kuhn等為了證實(shí)蛋黃內(nèi)的葉黃素系植物葉黃素與玉米黃質(zhì)的混合物，參考Tswett的方法，以粉碎的碳酸鈣裝填色譜柱，成功地從蛋黃中分離出植物葉黃素。他們工作的重要意義不僅僅在于證明了蛋黃葉黃素是試化類胡蘿卜素的混合物，更重要的是證實(shí)色譜法可以用于制備分離。此后，色譜分離方法逐步為各國(guó)科學(xué)工作者所關(guān)注，并應(yīng)用于各種天然有機(jī)化合物的分離分析。
1941年，Martin等采用水分飽和的硅膠為固定相，以含有乙醇的氯仿為流動(dòng)相，分離乙酰基氨基酸的工作是分配色譜的首次應(yīng)用。他們也在總結(jié)其研究成果的基礎(chǔ)上提出了著名的色譜塔板理論。
液固色譜是最先創(chuàng)立的色譜方法，最初液相色譜柱多是采用碳酸鈣、硅膠、氧化鋁填充的玻璃柱管，流動(dòng)相加在柱管±端，靠重力作用向下遷移，而組分的檢測(cè)則依靠肉眼的觀察或?qū)⑽絼闹苤腥〕龊筮M(jìn)一步分析。自液固色譜被創(chuàng)立后的50多年時(shí)間里，液固色譜裝置并無(wú)實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)。直到20世紀(jì)60年代，隨著在氣相色譜知識(shí)的積累，人們把氣相色譜中獲得的系統(tǒng)理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于液相色譜研究，研制成功細(xì)粒度高效填充色譜柱，大大提髙了液相色譜的分離能力。采用高壓泵輸送流動(dòng)相替代重力作用，使柱效率更高，并加快了液相色譜的分析速度。液相色譜與光學(xué)檢測(cè)器相結(jié)合也使得其由最初的以分離為主要目的，發(fā)展成為可以同時(shí)完成分離分析任務(wù)的重要分析手段。
隨著高效固定相的研制以及裝柱技術(shù)的不斷改進(jìn)，液相色譜柱效得到不斷提高。髙壓的應(yīng)用，也使得采用細(xì)粒徑固定相的高效液相色譜得以普及。
1975年，美國(guó)Dow Chemical公司Small等研制成功采用電導(dǎo)檢測(cè)器的新型離子交換色譜儀，用抑制器扣除高本底電導(dǎo)，進(jìn)而檢測(cè)無(wú)機(jī)、有機(jī)離子，這種方法稱為離子色譜法(IC)。離子色譜法使高效液相色譜法的分析領(lǐng)域擴(kuò)展到分析常見(jiàn)的大多數(shù)無(wú)機(jī)、有機(jī)陰離子及60余種金屬陽(yáng)離子。近年來(lái)，為了滿足復(fù)雜樣品對(duì)分離柱效的需要，采用更細(xì)粒徑固定相的超高壓力的液相色譜(UPLC)問(wèn)世，極大地提高了分離效率，也使得液相色譜可以應(yīng)用于更加廣泛的領(lǐng)域。高效液相色譜儀主要由進(jìn)樣系統(tǒng)、輸液系統(tǒng)、在線檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等部分組成。
20世紀(jì)80年代，國(guó)外許多著名的分析儀器廠家開(kāi)始投入大量的資金及技術(shù)力量去研究開(kāi)發(fā)高效液相色譜產(chǎn)品。美國(guó)、日本、法國(guó)等大批著名的HPLC儀器生產(chǎn)企業(yè)，如美國(guó)Waters、HP、SP、Beckman，日本的島津、日立、JASCO，法國(guó)的吉爾森等公司都大量地推出自己的產(chǎn)品，而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代非常迅速，性能不斷提高，功能不斷增強(qiáng)。以日本島津公司為例，在不到十年中就推出了LC-3A、LC-4A、LC-5A、LC-6A、LC-7A、LC-8A、LC-9A、LC-10A、LC-20A等十代產(chǎn)品，可見(jiàn)其發(fā)展勢(shì)頭迅猛。伴隨著液相色譜儀器性能的不斷改善，新型分離模式也不斷出現(xiàn)，使液相色譜無(wú)論是在技術(shù)上還是在儀器上，都產(chǎn)生了一個(gè)又一個(gè)的飛躍。
高效液相色譜與光譜技術(shù)聯(lián)用方法的研究也一直是色譜學(xué)科的研究熱點(diǎn)。20世紀(jì)80年代，可同時(shí)得到每個(gè)組分HPLC-UV三維譜圖的二極管陣列檢測(cè)器(DAD)問(wèn)世，對(duì)紫外-可見(jiàn)光譜的快速掃描檢測(cè)，使液相色譜能提供的信息大幅度增加，為模式識(shí)別等化學(xué)計(jì)量學(xué)中的許多手段提供了重要的應(yīng)用領(lǐng)域。90年代以后，HPLC-MS、HPLC-FTIR等色譜-光譜聯(lián)用技術(shù)逐漸成熟，為解決HPLC定性問(wèn)題提供了多種實(shí)用、有效的手段。
為適應(yīng)生命科學(xué)的發(fā)展，以制備色譜為主要對(duì)象的非線性色譜獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，人們運(yùn)用色譜法已能夠制備微量而貴重的生物活性化合物。而為了滿足天然產(chǎn)物分離制備、生物制藥等方面的需要，大規(guī)模的工業(yè)色譜技術(shù)、模擬移動(dòng)床色譜技術(shù)得到發(fā)展，目前，日處理量達(dá)到千克級(jí)的液相色譜系統(tǒng)已經(jīng)隨處可見(jiàn)。
在數(shù)據(jù)處理方面，在20世紀(jì)60年代初期，人們已經(jīng)制成了機(jī)械式的色譜積分器，從而有可能比較準(zhǔn)確地測(cè)定色譜峰面積。此后，新式的電子數(shù)字式積分儀代替了傳統(tǒng)的模擬積分器，色譜圖的數(shù)據(jù)處理精度得到了進(jìn)一步提高。在20世紀(jì)70年代初期，已生產(chǎn)出帶小型微處理機(jī)的色譜儀，標(biāo)志著色譜儀的制造又進(jìn)入了新的時(shí)代。隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用普及，液相色譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到除可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理外，還可以用來(lái)控制、優(yōu)化色譜操作條件的水平。具有數(shù)據(jù)處理、儀器控制等功能的色譜工作站已經(jīng)成為目前液相色譜儀必備的組件。
今天，色譜儀器、色譜技術(shù)還在繼續(xù)向前飛速發(fā)展，新的色譜方法不斷出現(xiàn)，各種類型的自動(dòng)化、智能化、細(xì)內(nèi)經(jīng)柱的高效液相色譜儀及制備型液相色譜儀競(jìng)相問(wèn)世，液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用，液相色譜-核磁共振聯(lián)用儀的產(chǎn)業(yè)化，第三代色譜柱“整體柱”概念的出現(xiàn)及其商品化、多維液相色譜儀器系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化等，使液相色譜技術(shù)有了日新月異的變化。所有這些為色譜方法的應(yīng)用開(kāi)拓了更廣、更新的應(yīng)用領(lǐng)域。事實(shí)上，液相色譜方法已經(jīng)成了化學(xué)家、生物學(xué)家等分析分離復(fù)雜混合物不可缺少的工具。
色譜儀色譜柱最小理論塔板高度說(shuō)明
制備液相的要求和分類介紹
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早在古代羅馬時(shí)期，人們已知道將一滴含有混合色素的溶液滴在一塊布或一片紙上，通過(guò)觀察溶液展開(kāi)產(chǎn)生的同心圓環(huán)來(lái)分析染料與色素。實(shí)際上，這種簡(jiǎn)單操作已經(jīng)采用了現(xiàn)代色譜學(xué)的基本原理。
19世紀(jì)中葉，德國(guó)化學(xué)家Runge對(duì)古羅馬人的這種方法作了重要的改進(jìn)，使其具有良好的重現(xiàn)性與定量能力，使鹽溶液可在紙上分離;另外，化學(xué)家Goppalsr-oeder也在長(zhǎng)條紙上分離了染料和動(dòng)植物色素，這些研究標(biāo)志著紙色譜法的建立，并逐步發(fā)展成為現(xiàn)代色譜技術(shù)。
俄國(guó)植物學(xué)家Tswett在1903年的華沙自然科學(xué)學(xué)會(huì)生物學(xué)會(huì)會(huì)議上發(fā)表了題為“一種新型吸附現(xiàn)象及其在生化分析上的應(yīng)用”的論文中提出了應(yīng)用吸附原理分離植物色素的新方法，這一工作標(biāo)志著現(xiàn)代色譜學(xué)的開(kāi)始。他將碳酸鈣裝入豎直的玻璃柱中，從頂端倒入植物色素的石油醚浸取液，進(jìn)一步采用溶劑沖洗，使溶質(zhì)在柱的不同部位形成色帶，第一次向人們公開(kāi)展示了采用色譜法提純的棺物色素溶液以及色譜圖顯示著彩色環(huán)帶的柱管。Tswett將這種方法命名為色譜，管內(nèi)填充物被稱之為固定相，沖洗劑被稱之為流動(dòng)相。
20多年后，Kuhn等為了證實(shí)蛋黃內(nèi)的葉黃素系植物葉黃素與玉米黃質(zhì)的混合物，參考Tswett的方法，以粉碎的碳酸鈣裝填色譜柱，成功地從蛋黃中分離出植物葉黃素。他們工作的重要意義不僅僅在于證明了蛋黃葉黃素是試化類胡蘿卜素的混合物，更重要的是證實(shí)色譜法可以用于制備分離。此后，色譜分離方法逐步為各國(guó)科學(xué)工作者所關(guān)注，并應(yīng)用于各種天然有機(jī)化合物的分離分析。
1941年，Martin等采用水分飽和的硅膠為固定相，以含有乙醇的氯仿為流動(dòng)相，分離乙酰基氨基酸的工作是分配色譜的首次應(yīng)用。他們也在總結(jié)其研究成果的基礎(chǔ)上提出了著名的色譜塔板理論。
液固色譜是最先創(chuàng)立的色譜方法，最初液相色譜柱多是采用碳酸鈣、硅膠、氧化鋁填充的玻璃柱管，流動(dòng)相加在柱管±端，靠重力作用向下遷移，而組分的檢測(cè)則依靠肉眼的觀察或?qū)⑽絼闹苤腥〕龊筮M(jìn)一步分析。自液固色譜被創(chuàng)立后的50多年時(shí)間里，液固色譜裝置并無(wú)實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)。直到20世紀(jì)60年代，隨著在氣相色譜知識(shí)的積累，人們把氣相色譜中獲得的系統(tǒng)理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于液相色譜研究，研制成功細(xì)粒度高效填充色譜柱，大大提髙了液相色譜的分離能力。采用高壓泵輸送流動(dòng)相替代重力作用，使柱效率更高，并加快了液相色譜的分析速度。液相色譜與光學(xué)檢測(cè)器相結(jié)合也使得其由最初的以分離為主要目的，發(fā)展成為可以同時(shí)完成分離分析任務(wù)的重要分析手段。
隨著高效固定相的研制以及裝柱技術(shù)的不斷改進(jìn)，液相色譜柱效得到不斷提高。髙壓的應(yīng)用，也使得采用細(xì)粒徑固定相的高效液相色譜得以普及。
1975年，美國(guó)Dow Chemical公司Small等研制成功采用電導(dǎo)檢測(cè)器的新型離子交換色譜儀，用抑制器扣除高本底電導(dǎo)，進(jìn)而檢測(cè)無(wú)機(jī)、有機(jī)離子，這種方法稱為離子色譜法(IC)。離子色譜法使高效液相色譜法的分析領(lǐng)域擴(kuò)展到分析常見(jiàn)的大多數(shù)無(wú)機(jī)、有機(jī)陰離子及60余種金屬陽(yáng)離子。近年來(lái)，為了滿足復(fù)雜樣品對(duì)分離柱效的需要，采用更細(xì)粒徑固定相的超高壓力的液相色譜(UPLC)問(wèn)世，極大地提高了分離效率，也使得液相色譜可以應(yīng)用于更加廣泛的領(lǐng)域。高效液相色譜儀主要由進(jìn)樣系統(tǒng)、輸液系統(tǒng)、在線檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等部分組成。
20世紀(jì)80年代，國(guó)外許多著名的分析儀器廠家開(kāi)始投入大量的資金及技術(shù)力量去研究開(kāi)發(fā)高效液相色譜產(chǎn)品。美國(guó)、日本、法國(guó)等大批著名的HPLC儀器生產(chǎn)企業(yè)，如美國(guó)Waters、HP、SP、Beckman，日本的島津、日立、JASCO，法國(guó)的吉爾森等公司都大量地推出自己的產(chǎn)品，而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代非常迅速，性能不斷提高，功能不斷增強(qiáng)。以日本島津公司為例，在不到十年中就推出了LC-3A、LC-4A、LC-5A、LC-6A、LC-7A、LC-8A、LC-9A、LC-10A、LC-20A等十代產(chǎn)品，可見(jiàn)其發(fā)展勢(shì)頭迅猛。伴隨著液相色譜儀器性能的不斷改善，新型分離模式也不斷出現(xiàn)，使液相色譜無(wú)論是在技術(shù)上還是在儀器上，都產(chǎn)生了一個(gè)又一個(gè)的飛躍。
高效液相色譜與光譜技術(shù)聯(lián)用方法的研究也一直是色譜學(xué)科的研究熱點(diǎn)。20世紀(jì)80年代，可同時(shí)得到每個(gè)組分HPLC-UV三維譜圖的二極管陣列檢測(cè)器(DAD)問(wèn)世，對(duì)紫外-可見(jiàn)光譜的快速掃描檢測(cè)，使液相色譜能提供的信息大幅度增加，為模式識(shí)別等化學(xué)計(jì)量學(xué)中的許多手段提供了重要的應(yīng)用領(lǐng)域。90年代以后，HPLC-MS、HPLC-FTIR等色譜-光譜聯(lián)用技術(shù)逐漸成熟，為解決HPLC定性問(wèn)題提供了多種實(shí)用、有效的手段。
為適應(yīng)生命科學(xué)的發(fā)展，以制備色譜為主要對(duì)象的非線性色譜獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，人們運(yùn)用色譜法已能夠制備微量而貴重的生物活性化合物。而為了滿足天然產(chǎn)物分離制備、生物制藥等方面的需要，大規(guī)模的工業(yè)色譜技術(shù)、模擬移動(dòng)床色譜技術(shù)得到發(fā)展，目前，日處理量達(dá)到千克級(jí)的液相色譜系統(tǒng)已經(jīng)隨處可見(jiàn)。
在數(shù)據(jù)處理方面，在20世紀(jì)60年代初期，人們已經(jīng)制成了機(jī)械式的色譜積分器，從而有可能比較準(zhǔn)確地測(cè)定色譜峰面積。此后，新式的電子數(shù)字式積分儀代替了傳統(tǒng)的模擬積分器，色譜圖的數(shù)據(jù)處理精度得到了進(jìn)一步提高。在20世紀(jì)70年代初期，已生產(chǎn)出帶小型微處理機(jī)的色譜儀，標(biāo)志著色譜儀的制造又進(jìn)入了新的時(shí)代。隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用普及，液相色譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到除可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理外，還可以用來(lái)控制、優(yōu)化色譜操作條件的水平。具有數(shù)據(jù)處理、儀器控制等功能的色譜工作站已經(jīng)成為目前液相色譜儀必備的組件。
今天，色譜儀器、色譜技術(shù)還在繼續(xù)向前飛速發(fā)展，新的色譜方法不斷出現(xiàn)，各種類型的自動(dòng)化、智能化、細(xì)內(nèi)經(jīng)柱的高效液相色譜儀及制備型液相色譜儀競(jìng)相問(wèn)世，液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用，液相色譜-核磁共振聯(lián)用儀的產(chǎn)業(yè)化，第三代色譜柱“整體柱”概念的出現(xiàn)及其商品化、多維液相色譜儀器系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化等，使液相色譜技術(shù)有了日新月異的變化。所有這些為色譜方法的應(yīng)用開(kāi)拓了更廣、更新的應(yīng)用領(lǐng)域。事實(shí)上，液相色譜方法已經(jīng)成了化學(xué)家、生物學(xué)家等分析分離復(fù)雜混合物不可缺少的工具。
（內(nèi)容來(lái)源實(shí)驗(yàn)與分析）
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