层析分离技术.doc

色层分离技术层析是根据混合物中，溶质在互不相溶的两相之间分配行为的差别，引起移动速度的不同而进行分离的方法又称色谱法，层离法，层析法; 可用于生产规模，也可作为分析检测，控制产品的质量。1903年，俄国植物学家Tswett提出色层分离法的概念1931年，Kuhn和Lederr在氧化铝和碳酸钙柱体上，以制备规模分离胡罗卜素和叶黄素。1938年，适用范围扩展到无色物质。19401943年间，Tswett提出了前流分析和置换分析法。50年代，气相色谱Martin和Synge，60年代，液相色谱DNA重组技术的发展，制备色谱研究成为热点英国生物学家Martin和Synge(1952诺贝尔化学奖 他们首先提出了色谱塔板理论。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。 层析的特点分离效率高：每米柱可达几千至几十万的塔板数，适于极复杂混合物的分离。l 应用范围广l 选择性强：通过操作方法，洗脱方式和操作条件来实现。l 高灵敏度的在线检测：紫外、荧光、折光等l 快速分离：高效层析剂和高压液相色谱l 过程的自动化操作l 色谱分离的规模：生物工业中的色谱分离 色谱分析：20g/d分析色谱与制备及工业色谱的比较：n 应用色谱技术范围不同：分析（柱，纸和薄板）；制备（柱）n 操作上不同：分析（进样量越小越好，检测灵敏度越高越佳；制备（进样量越大越好，色谱柱适当大）n 色谱分离理论不同： 理论塔板数的不同；分配系数不同；样品保留值与峰高的不同互不混溶的两相分别称为固定相和流动相；料液中的溶质在固定相和流动相之间发生扩散传质，产生分配平衡，分配系数大的溶质随流动相移动的速度小。1. 流动相与固定相l 根据流动相的相状态分气相层析法、液相层析法和超临界流体层析法 ；l 固定相为液体的分配层析法、固定相为固体的吸附层析法以及固定相为固定于固体表面的液体薄层(以固体为载体)的分配层析法等。 2. 固定相的形状l 根据固定相或层析装置形状的不同，液相层析法又分纸层析法、薄层层析法和柱层析法l 纸层析和薄层层析多用于分析目的，而柱层析易于放大，适用于大量制备分离，是主要的层析分离手段。 . 压力l 在以固体为固定相的液相柱层析中，根据操作压力的不同，分为低压(压力一般小于0.5MPa)、中压(压力为0.54.OMPa)和高压(压力为 4.040MPa)液相层析法； l 高压液相层析法中层析介质(固定相)微细，分离精度高、速度快，主要用于成分分析。大量制备分离常用低压或中压液相层析法。.分离操作方式 l 洗脱展开 (elution development) l 迎头分析 (front analysis) l 顶替展开 (Elution chromatography分离操作方式 ：洗脱展开降样品尽量浓缩，引入色谱柱上部，用溶剂洗脱（溶剂与固定相无亲和力），依亲和力的大小而速度不同，前进靠溶剂的推动。分离操作方式 ：洗脱展开恒定洗脱法：不改变洗脱剂组成，优点是操作简单，不需要较复杂的设备；但洗脱剂组成需实验确定，太弱的洗脱剂不能有效洗脱，太强的洗脱剂，分辨率较差。逐次洗脱法：洗脱剂组成至少改变一次，优点是操作简单，重现性好，但洗脱条件一次改变后，有些组分会共同洗下，影响分离效果。梯度洗脱：逐次改变洗脱剂的组成，优点是消除重叠峰现象，但洗脱体积过大，组分浓度变稀。分离操作方式：迎头分析又称前流，前沿分析法，将待分离的混合物不断输入柱中，让它一直流下去，直到过程结束。亲和力小的先流出，一般不能达到组分的分离，只有作用力最弱的组分为纯品。适于除痕量杂质，组分浓度不会被稀释。分离操作方式 :顶替展开又称置换，排代展开，利用一种与固定相作用力极强的置换剂作流动相，去替代结合在固定相表面的溶质分子。优点是浓缩，单位柱长固定相的利用率最高。但各组分一个连一个的流出，界线不明，分离不理想；合适的置换剂不易找到。3.1.3 层析的基本概念1. 固定相： 固定相是层析的一个基质。它可以是固体物质（如吸附剂，凝胶，离子交换剂等），也可以是液体物质（如固定在硅胶或纤维素上的溶液），这些基质能与待分离的化合物进行可逆的吸附，溶解，交换等作用。它对层析的效果起着关键的作用。 2. 流动相： 在层析过程中，推动固定相上待分离的物质朝着一个方向移动的液体、气体或超临界体等，都称为流动相。柱层析中一般称为洗脱剂，薄层层析时称为展层剂。它也是层析分离中的重要影响因素之一。3. 分配系数及迁移率（或比移值）： 分配系数是指在一定的条件下，某种组分在固定相和流动相中含量（浓度）的比值，常用K来表示。分配系数是层析中分离纯化物质的主要依据。 K=Cs/Cm 其中Cs: 固定相中的浓度，Cm: 流动相中的浓度。 迁移率（或比移值）是指：在一定条件下，在相同的时间内某一组分在固定相移动的距离与流动相本身移动的距离之比值。常用Rf来表示。（Rf大于或等于1）可以看出：K增加，Rf减少；反之，会减少，Rf增加。 实验中我们还常用相对迁移率的概念。相对迁移率是指：在一定条件下，在相同时间内，某一组分在固定相中移动的距离与某一标准物质在固定相中移动的距离之比值。它可以小于等于1，也可以大于1。用Rx来表示。不同物质的分配系数或迁移率是不同的。分配系数或迁移率的差异程度是决定几种物质采用层析方法能否分离的先决条件。很显然，差异越大，分离效果越理想。 分配系数主要与下列因素有关：被分离物质本身的性质；固定相和流动相的性质；层析柱的温度。对于温度的影响有下列关系式： lnK = (DG0/RT) 式中： K为分配系数（或平衡常数） DG0为标准自由能变化 R为气体常数 T为绝对温度 这是层析分离的热力学基础。一般情况下，层析时组分的DG0为负值，则温度与分配系数成反比关系。通常温度上升20C, K值下降一半，它将导致组分移动速率增加。这也是为什么在层析时最好采用恒温柱的原因。有时对于K值相近的不同物质，可通过改变温度的方法，增大K值之间的差异，达到分离的目的。 4. 分辨率（或分离度） 分辨率一般定义为：相邻两个峰的分开程度。用Rs来表示。图32 是计算分辨率的示意图。 分辨率： 由上式可见，Rs值越大，两种组分分离的越好。当Rs = 1时，两组分具有教好的分离，互相沾染约2%，即每种组分的纯度约为98%。当Rs=1.5时，两组分基本完全分开，每种组分的纯度可达到99.8%。如果两种组分的浓度相差较大时，尤其要求较高的分辨率。 为了提高分辨率Rs 的值，可采用以下方法： 使理论塔板数N增大，则Rs上升。 增加柱长，N可增大，可提高分离度，但它造成分离的时间加长，洗脱液体积增大，并使洗脱峰加宽，因此不是一种特别好的办法。 减小理论塔板的高度。如减小固定相颗粒的尺寸，并加大流动相的压力。高效液相色谱(HPLC)就是这一理论的实际应用。一般液相层析的固定相颗粒为100mm；而HPLC柱子的固定相颗粒为10mm以下，且压力可达150kg/cm。它使Rs大大提高，也使分离的效率大大提高了。 采用适当的流速，也可使理论塔板的高度降低，增大理论塔板数。太高或太低的流速都是不可取的。对于一个层析柱，它有一个最佳的流速。特别是对于气相色谱，流速影响相当大。 改变容量因子D（固定相与流动相中溶质量的分布比）。一般是加大D，但D的数值通常不超过10，再大对提高Rs不明显，反而使洗脱的时间延长，谱带加宽。一般D限制在1 D 10，最层析法的分类 层析根据不同的标准可以分为多种类型: 1. 根据固定相基质的形式分类，层析可以分为纸层析、薄层层析和柱层析。纸层析是指以滤纸作为基质的层析。薄层层析是将基质在玻璃或塑料等光滑表面铺成一薄层，在薄层上进行层析。柱层析则是指将基质填装在管中形成柱形，在柱中进行层析。纸层析和薄层层析主要适用于小分子物质的快速检测分析和少量分离制备，通常为一次性使用，而柱层析是常用的层析形式，适用于样品分析、分离。生物化学中常用的凝胶层析、离子交换层析、亲和层析、高效液相色谱等都通常采用柱层析形式。 2. 根据流动相的形式分类，层析可以分为液相层析和气相层析。气相层析是指流动相为气体的层析，而液相层析指流动相为液体的层析。气相层析测定样品时需要气化，大大限制了其在生化领域的应用，主要用于氨基酸、核酸、糖类、脂肪酸等小分子的分析鉴定。而液相层析是生物领域最常用的层析形式，适于生物样品的分析、分离。 3. 根据分离的原理不同分类，层析主要可以分为吸附层析、分配层析、凝胶过滤层析、离子交换层析、亲和层析等。吸附层析是以吸附剂为固定相，根据待分离物与吸附剂之间吸附力不同而达到分离目的的一种层析技术。分配层析是根据在一个有两相同时存在的溶剂系统中，不同物质的分配系数不同而达到分离目的的一种层析技术。凝胶过滤层析是以具有网状结构的凝胶颗粒作为固定相，根据物质的分子大小进行分离的一种层析技术。离子交换层析是以离子交换剂为固定相，根据物质的带电性质不同而进行分离的一种层析技术。亲和层析是根据生物大分子和配体之间的特异性亲和力（如酶和抑制剂、抗体和抗原、激素和受体等），将某种配体连接在载体上作为固定相，而对能与配体特异性结合的生物大分子进行分离的一种层析技术。亲和层析是分离生物大分子最为有效的层析技术，具有很高分辨率。3.1.5 柱层析的基本装置及基本操作 目前，最常用的层析类型是各种柱层析，下面就简述柱层析的基本装置及操作方法，薄层层析的装置和操作将在后面详细讨论。 1. 柱层析的基本装置柱层析的基本装置示意图如图33 所示：2. 柱层析的基本操作 柱层析的基本操作包括以下一些步骤： 装柱 柱子装的质量好与差，是柱层析法能否成功分离纯化物质的关键步骤之一。一般要求柱子装的要均匀，不能分层，柱子中不能有气泡等。否则要重新装柱。 首先选好柱子，根据层析的基质和分离目的而定。一般柱子的直径与长度比为1:1050；凝胶柱可以选1:100200，同时将柱子洗涤干净。 将层析用的基质（如吸附剂、树脂、凝胶等）在适当的溶剂或缓冲液中溶胀，并用适当浓度的酸（0.5N1N）、碱（0.5N1N）、盐（0.5M1M）溶液洗涤处理，以除去其表面可能吸附的杂质。然后用去离子水（或蒸馏水）洗涤干净并真空抽气（吸附剂等与溶液混合在一起），以除去其内部的气泡。 关闭层析柱出水口，并装入1/3柱高的缓冲液，并将处理好的吸附剂等缓慢地倒入柱中，使其沉降约3cm高。 打开出水口，控制适当流速，使吸附剂等均匀沉降，并不断加入吸附剂溶液。（吸附剂的多少根据分离样品的多少而定。）注意不能干柱、分层，否则必须重新装柱。 最后使柱中基质表面平坦并在表面上留有23cm高的缓冲液，同时关闭出水口。（采用机械化装柱法在此省略。） 平衡柱子装好后，要用所需的缓冲液（有一定的pH和离子强度）平衡柱子。用恒流泵在恒定压力下走柱子（平衡与洗脱时的压力尽可能保持相同）。平衡液体积一般为35倍柱床体积，以保证平衡后柱床体积稳定及基质充分平衡。如果需要，可用兰色葡聚糖2000在恒压下走柱，如色带均匀下降，则说明柱子是均匀的。有时柱子平衡好后，还要进行转型处理。这方面的内容在离子交换层析中加以介绍。 加样加样量的多少直接影响分离的效果。一般讲，加样量尽量少些，分离效果比较好。通常加样量应少于20%的操作容量，体积应低于5%的床体积，对于分析性柱层析，一般不超过床体积的1%。当然，最大加样量必须在具体条件下多次试验后才能决定。应注意的是，加样时应缓慢小心地将样品溶液加到固定相表面，尽量避免冲击基质，以保持基质表面平坦。详细操作见层析实验。 洗脱 当我们选定好洗脱液后，洗脱的方式可分为简单洗脱、分步洗脱和梯度洗脱三种。 简单洗脱：柱子始终用同样的一种溶剂洗脱，直到层析分离过程结束为止。如果被分离物质对固定相的亲合力差异不大，其区带的洗脱时间间隔（或洗脱体积间隔）也不长，采用这种方法是适宜的。但选择的溶剂必须很合适方能使各组分的分配系数较大。否则应采用下面的方法。 分步洗脱：这种方法按照递增洗脱能力顺序排列的几种洗脱液，进行逐级洗脱。它主要对混合物组成简单、各组分性质差异较大或需快速分离时适用。每次用一种洗脱液将其中一种组分快速洗脱下来。 梯度洗脱：当混合物中组分复杂且性质差异较小时，一般采用梯度洗脱。它的洗脱能力是逐步连续增加的，梯度可以指浓度、极性、离子强度或pH值等。最常用的是浓度梯度。在水溶液中，亦即离子强度梯度。可形成梯度的形式有三种，如图34 所示（以盐浓度梯度为例）：我们可以通过下式计算得到流经层析柱的洗脱液中盐浓度的计算公式： C = CB - ( CB - CA ) ( 1 - V2 / V1 )B1 / A1 式中： C ：流经层析柱的洗脱液的盐浓度 CB ：梯度混合器中B 瓶的盐浓度（不搅拌） CA ：梯度混合器中A 瓶的盐浓度（搅拌） B1 ：B 瓶的横切面积 A1 ：A 瓶的横切面积 V2 ：流经层析柱的洗脱液体积 V1 ：梯度洗脱液总体积 洗脱条件的选择，也是影响层析效果的重要因素。当对所分离的混合物的性质了解较少时，一般先采用线性梯度洗脱的方式去尝试，但梯度的斜率要小一些，尽管洗脱时间较长，但对性质相近的组分分离更为有利。同时还应注意洗脱时的速率。前面我们已经谈到，流速的快慢将影响理论塔板高度，从而影响分辨率。事实上，速度太快，各组分在固液两相中平衡时间短，相互分不开，仍以混合组分流出。速度太慢，将增大物质的扩散，同样达不到理想的分离效果。只有多次试验才会得到合适的流速。总之，我们必须经过反复的试验与调整（可以用正交试验或优选法），才能得到最佳的洗脱条件。还应强调的一点是，在整个洗脱过程中，千万不能干柱，否则分离纯化将会前功尽弃。 收集、鉴定及保存在生化实验中，基本上我们都是采用部分收集器来收集分离纯化的样品。由于检测系统的分辨率有限，洗脱峰不一定能代表一个纯净的组分。因此，每管的收集量不能太多，一般1ml-5ml / 管。如果分离的物质性质很相近，可低至0.5ml / 管。这视具体情况而定。在合并一个峰的各管溶液之前，还要进行鉴定。例如，一个蛋白峰的各管溶液，我们要先用电泳法对各管进行鉴定。对于是单条带的，认为已达电泳纯，合并在一起。其他的另行处理。对于不同种类的物质采用相应的鉴定方法，在这里不再叙述。最后，为了保持所得产品的稳定性与生物活性，我们一般采用透析除盐、超滤或减压薄膜浓缩，再冰冻干燥，得到干粉，在低温下保存备用。 基质（吸附剂、交换树脂或凝胶等）的再生许多基质（吸附剂、交换树脂或凝胶等）可以反复使用多次，而且价格昂贵，所以层析后要回收处理，以备再用，严禁乱倒乱扔。这也是一个科研工作者的科学作风问题。各种基质的再生方法可参阅具体层析实验及有关文献。凝胶过滤层析（体积排阻色谱）Gel filtration chromatography,GFCSize exclusion chromatograpy，SEC 是一种纯粹按照溶质分子在溶液中的体积大小进行分离的层析技术。应用：主要用于蛋白质等生物大分子的分级分离和除盐。一般用作原料液的初分离，获取 几个不同分子量物质分级，供进一步分离纯化使用。l 分离原理： 含有不同分子大小的样品进入色谱柱（层析柱）后，较大的分子不能通过孔道扩散进入填料颗粒（凝胶珠体）内部，而与流动相一起先流出色谱柱（层析柱）。较小的分子可通过部分孔道、更小的分子可通过任意孔道扩散进入颗粒（珠体）内部。这种颗粒内部扩散的结果，使小分子沿柱流动的速度减慢，使混合样品中不同的分子按分子大小的顺序流出色谱柱（层析柱）从而达到分离的目的。l 凝胶过滤介质：良好的凝胶过滤介质应满足如下要求：（1）亲水性高，表面惰性，即介质与溶质之间不发生任何化学或物理相互作用；蛋白质的分级和除盐效果只与溶质的相对分子量、分子形状和凝胶结构（孔径分布）有关，与所用洗脱液的pH值和离子强度等物性无关。（2）稳定性强，在较宽的pH和离子强度范围以及化学试剂中保持稳定，使用寿命长；（3）具有一定的孔径分布范围；（4）机械强度高，允许较高的操作压力。常用的分离介质l 天然及高分子介质 经常使用的是葡聚糖凝胶（Sephadex）、琼脂糖（Sepharose）、琼脂糖与葡聚糖接枝而成的复合凝胶（Superdex）以及聚丙烯酰胺类和聚乙烯醇类合成凝胶（TSKgel）。（一）交联葡聚糖凝胶（Sephadex）Sephadex G 交联葡聚糖的商品名为Sephadex，不同规格型号的葡聚糖用英文字母G表示，G后面的阿拉伯数为凝胶得水值的10倍。例如，G-25为每克凝胶膨胀时吸水2.5克，同样G-200克每克千胶吸水20克。交联葡聚糖凝胶的种类有G-10，G-15，G-25，G-50，G-75，G-100，G-150，和G-200。因此，“G”反映凝胶的交联程度，膨胀程度及分部范围。Sephadex LH-20，是Sephadex G-25的羧丙基衍生物， 能溶于水及亲脂溶剂，用于分离不溶于水的物质。（二）琼脂糖凝胶：商品名很多，常见的有，Sepharose（瑞典，pharmacia ），Bio-Gel-A（美国Bio-Rad）等。琼脂糖凝胶是依靠糖链之间的次级链如氢键来维持网状结构，网状结构的疏密依靠琼脂糖的浓度。一般情况下，它的结构是稳定的，可以在许多条件下使用（如水，pH4-9范围内的盐溶液）。琼脂糖凝胶在40以上开始融化，也不能高压消毒，可用化学灭菌活处理。 （三）聚丙烯酰胺凝胶：是一种人工合成凝胶，是以丙烯酰胺为单位， 由甲叉双丙烯酰胺交联成的，经干燥粉碎或加工成形制成粒状，控制交联剂的用量可制成各种型号的凝胶。交联剂越多，孔隙越小。聚丙烯酰胺凝胶的商品为生物胶P （Bio-Gel P），由美国Bio-Rod厂生产，型号很多，从P-2至P-300共10种，P 后面的数字再乘1000就相当于该凝胶的排阻限度。四）聚苯乙烯凝胶 商品为Styrogel ， 具有大网孔结构， 可用于分离分子量1600到40，000，000的生物大分子，适用于有机多聚物，分子量测定和脂溶性天然物的分级，凝胶机械强度好，洗脱剂可用甲基亚砜。凝胶过滤的特点是： 填料多为带有羟基、但不带电荷的惰性材料，亲水性能好，又不与待分离物质发生作用，因此分离条件温和，蛋白质回收率高，重现性好；工作范围广，分离分子量的覆盖面大可分离几百到数百万分子量；设备简单、易于操作，周期短。填料再生性好，可连续使用数百次到上千次。功能脱盐：分离大小两类不同的分子即无机盐与生物大分子；分级：将分子大小相近的物质分开，通常为大分子间的分离。缺点：凝胶强度低，可耐受的压力通常低于0.2个大气压，故流速低，通常的线速度小于20cm/h。因此，处理速度较慢。但Superdex的最大耐受压力可达15个大气压，流速也提高近10倍。无机填料： 表面改性后的硅胶，主要是用有机物或聚合物对硅胶颗粒进行处理，增加其亲水性并消除或抑制体积排阻以外的其他效应。优点：可耐受较高的压力，最高压力可达上百个大气压。具有较高的柱效率和分离度。缺点：pH的适用范围窄。以硅胶为基质的填料，pH范围在2.0-7.0，如果超过了这个范围，将会使有机层的溶解速率加快，减少柱子寿命。凝胶特性参数（1）排阻极限（exclusion limit): 凝胶过滤介质的排阻极限是指不能扩散到凝胶网络内部的最小分子的相对分子质量。不同的凝胶过滤介质品牌具有不同的排阻极限。Sephadex G50的排阻极限是30kD。（2）分级范围（fractionation range): 即能为凝胶阻滞并且相互之间可以得到分离的溶质的相对分子质量范围。Sephadex G-50的分级范围为1.5 30kD.（3）溶胀率： 某些市售的干燥凝胶颗粒（如Sephadex G系列），使用前要用水溶液进行溶胀处理，溶胀后每克干凝胶所吸收的水分的百分率称为溶胀率，即 Sephadex G50 的溶胀率为500%30%。（4）凝胶粒径： 一般为球形，其粒径大小对分离度有重要影响。粒径越小，分离效率越高。 软凝胶粒径较大，一般为50 150mm，硬凝胶粒径较小，一般为5 50 mm。Sepharose 和Sephadex凝胶粒径分布为45 165 mm，而Superdex 和TSK Toyopearl HW系列可小到20 40 mm，甚至6 10 mm。（5）床体积（bed volume） 即1g干燥凝胶溶胀后所占的体积。Sephadex G50的床体积为9 11cm3/g干胶。（6）空隙体积（void volume) 指层析柱中凝胶之间空隙的体积，即V0值。空隙体积可用相对分子质量大于排阻极限的溶质测定。一般使用相对分子质量为2000kD的水溶性兰色葡聚糖。影响分离特性的因素1、填料 分离度和蛋白质的分离范围以及最小分子量之比是选择填料要考虑的首要问题。 目前TSK系列凝胶柱被认为是最好的蛋白质分离柱，其特点是分离度高和吸附性小。2、柱长 体积排阻色谱的分离度与柱长的平方根成正比，因此应根据分离的要求确定柱长，一般柱长60-120厘米对于蛋白质的分离比较理想，而长30厘米的柱子多用于快速分离。3、洗脱液 洗脱液的pH值和离子强度都将影响到分离效果。以硅胶为基质的填料，pH范围在2.0-7.5,如果超出这个范围，将会使键合相的有机层溶解。当离子强度很低时，TSK系列凝胶柱上的硅醇基会与待分离的蛋白发生离子反应，一般通过加入0.3-0.5mol/L的NaCl来抑制。蛋白质和柱填料的疏水作用一般通过加入5-10%的乙醇或异丙醇来控制。 3、流速 是影响蛋白质分离的重要因素。一般流速低分离效果好。如流速在小于0.1ml/min时，蛋白质的分离度好；在 0.5-1.0ml/min时，对于7.5mm直径的柱子，分离效率较高。4、样品容量 进样体积和样品浓度将明显影响到蛋白质的分离度，高浓度、小体积对分离有利。合适的蛋白质样品浓度范围一般在0.01-0.5%，样品体积是柱体积的1-3%。凝胶筛分的应用1、分离纯化 GFC可用于相对分子量从几百到百万的物质的分离纯化，是蛋白质、肽、脂质、抗生素、糖类、核酸以及病毒（50-400nm）的分离与分析中频繁使用的液相层析法。2、脱盐 盐析沉淀中得到的高盐浓度的蛋白质溶液用凝胶法脱盐后，可用于其它层析过程。 也可用于缓冲液的置换。3、相对分子量的测定 通过分子量与分配系数的线性关系进行测量，对球形分子较准确。4、用于包含体的复性实验技术（一）层析柱 层析柱是凝胶层析技术中的主体，一般用玻璃管或有机玻璃管。层析柱的直径大小不影响分离度，样品用量大，可加大柱的直径，一般制备用凝胶柱，直径大于2厘米，但在加样时应将样品均匀分布于凝胶柱床面上。此外， 直径加大，洗脱液体体积增大，样品稀释度大。分离度取决于柱高，为分离不同组分，凝胶柱床必须有适宜的高度，分离度与柱高的平方根相关，但由于软凝胶柱过高挤压变形阻塞，一般不超过1米。分族分离时用短柱，一般凝胶柱长20-30厘米，柱高与直径的比较5:1 10:1，凝胶床体积为样品溶液体积的4-10倍。 分级分离时柱高与直径之比为20:1100:1，层析柱滤板下的死体积应尽可能的小，如果支撑滤板下的死体积大，被分离组分之间重新混合的可能性就大，其结果是影响洗脱峰形，出现拖尾出象，降低分辩力。在精确分离时，死体积不能超过总床体积的1/1000。 （二）凝胶的选择 根据所需凝胶体积，估计所需干胶的量。 一般葡聚糖凝胶吸水后的凝胶体积约为其吸水量的2倍，例如Sephadex G-200的吸水量为20，1 克Sephadex G200吸水后形成的凝胶体积约40ml。凝胶的粒度也可影响层析分离效果。粒度小分离效果好，但阻力大，流速慢。一般实验室分离蛋白质采用100-200号筛目的Sephadex G-200效果好， 脱盐用Sephadex G-25、G-50，用粗粒，短柱，流速快。 （三）凝胶的制备 商品凝胶是干燥的颗粒使用前需直接在欲使用的洗脱液中膨胀。为了加速膨胀，可用加热法，即在沸水浴中将湿凝胶逐渐升温至近沸，这样可大大加速膨胀，通常在1-2小时内即可完成。特别是在使用软胶时， 自然膨胀需24小时至数天，而用加热法在几小时内就可完成。这种方法不但节约时间，而且还可消毒，除去凝胶中污染的细菌和排除胶内的空气。 （四）样品溶液的处理 样品溶液如有沉淀应过滤或离心除去，如含脂类可高速离心或通过Sephadex G-15短柱除去。样品的粘度不可大，含蛋白为超过4，粘度高影响分离效果。上柱样品液的体积根据凝胶床体积的分离要求确定。分离蛋白质样品的体积为凝胶床的1-4（一般约0.5-2ml），进行分族分离时样品液可为凝胶床的10，在蛋白质溶液除盐时，样品可达凝胶床的20-30。 分级分离样品体积要小，使样品层尽可能窄，洗脱出的峰形较好。 （五）防止微生物的污染 交联葡聚糖和琼脂糖都是多糖类物质，防止微生物的生长，在凝胶层析中十分重要，常用的抑菌剂有:叠氨钠（NaN3）：在凝胶层析中只要用0.02叠氮钠已足够防止微生物的生长，叠氮钠易溶于水，在20时约为40；它不与蛋白质或碳水化合物相互作用，因此叠氮钠不影响