食品的色谱法分析

第三章 食品的色谱法分析 第一节 色谱法概论 第二节 气相色谱法 第三节 液相色谱法 第四节 色谱的定性和定量分析方法 第一节 色谱法概论 一、色谱法简介 二、色谱法分类 三、色谱图及基本参数 四、分配系数与色谱分离 一、色谱法简介 色谱法 ( 是一种用以分离、分析多组分混合物质的极有效的物理或物理化学方法。 以前学过的分离方法有： 1、沉淀法 2、蒸馏法 3、萃取法 色谱法的由来：色谱法是 1906年俄国植物学家 立的。 将 油醚洗脱，用于分离植物叶子中的叶绿素。植物叶子的提取液在通过柱子后，在柱床上出现了 不同颜色的谱带 ，因此他将这种方法命名为色谱法。这就是最早使用的 柱色谱法 叶片的石油醚萃取液 石油醚 ( 流动相 ) 叶绿素 色谱柱 叶绿素 叶黄素 碳酸钙颗粒 （固定相） 胡萝卜素 洗过程称为： 洗脱 方法称为： 色谱法 1906年， 现色谱分离现象。 基本原理 ：利用样品中各种组分在固定相与流动相中受到的作用力不同，而将待分析样品中的各组分进行分离，然后顺序检测出各组分含量。 在色谱分离中静止不动、对样品产生保留的一相，称为固定相 ； 色谱过程中携带待测组分向前移动的物质称为 流动相 。 装有固定相的管子称为 色谱柱 。 色谱过程： 当流动相中携带的混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用。由于各组分在性质和结构上的差异，与固定相发生作用力的大小、强弱也有差异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相中的滞留时间有长有短，从而按先后次序从固定相中流出 （差速迁移） 。流出的物质进入检测器进行分析。 色谱分离特点： 1、不同组分通过色谱柱时的迁移速度不等 提供了分离的可能性 2、各组分沿柱子扩散分布 峰宽 色谱法的应用： 1) 色谱分析广泛应用于极为复杂的混合物成分分析； 2) 液相色谱法，在糖类、氨基酸、农药、染料、有机金属化合物等方面得到了广泛的应用。 3) 色谱分离是一种非常有效的提纯物质的技术，常用于制备分离，得到高纯样品。 4) 色谱 质谱联用仪已成为研究分子结构的重要手段。 二、色谱法分类 1、按两相状态分类 气相色谱（ 气固色谱：流动相为 气体 ，固定相为 固体吸附剂 气液色谱：流动相为气体，固定相为 液体 液相色谱（ 液固色谱：流动相为 液体 ，固定相为 固体吸附剂 液液色谱：流动相为液体，固定相为 液体 超临界流体色谱法 柱色谱： 填充色谱 毛细管色谱 平板色谱 ： 纸色谱 薄层色谱 2、按固定相存在形式分类 3、按分离机制分类 1) 吸附色谱： 用固体吸附剂作固定相，利用不同组织在固定相和流动相之间的物理吸附性能的差异来分离。 2) 分配色谱： 用液体作固定相，利用组分在固定相中分配系数的不同而进行分离。 离子交换色谱、凝胶渗透色谱法、排阻色谱、毛细管电泳法等。 色谱法简单分类 毛细管电泳法 三、色谱图及基本参数 （一）色谱图的展开 在柱色谱分离方法中最常用的是洗脱技术(在该法中，首先将样品溶解在流动相中，然后将其加入柱顶，最后用流动相洗脱，直到各个组分被分离，并在柱后检测。 图 1， B， A+B+C C C B C B A C B A A B C 图 1 色谱洗脱原理图 流动相 当样品被加入柱上，样品就在两相之间进行分配，当流动相连续地加入柱顶，组分就在柱内新的流动相和固定相之间分配，与固定相的作用力强的组分比作用力弱的组分保留的时间长，经过一段时间的洗脱，它们即可被分离，并可在柱后以不A+B+C A B C C B A C B A C C B 图 2 色谱洗脱过程与色谱图 t， B C 信号 （二）色谱图的基本参数 1、色谱流出曲线 由柱流出物通过检测器输出的电信号强度对时间或流动相流出体积的大小作图所得的曲线。 2、基线 无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。反映仪器噪音的情况。稳定的基线是一条直线。 基线漂移：指基线随时间定向的缓慢变化。 基线噪声：指各种噪声所引起的基线起伏（波动）。 基线：流动相基质本身在检测器中的吸收值。 噪声：是指在工作中仪器本身所产生的电信号的波动在工作站中的显示 ; 漂移：一般是指在一定的时间段里基线向某一个方向趋于平衡的范围 ; 3、色谱峰 当流动相中含有组分时，通过检测器所得到的信号。 峰高 (H): 峰最高点与基线之间的垂直距离。 峰宽 ( 峰两侧曲线在拐点作切线而在基线上相交的线段。 半峰宽 (): 峰高的一半处峰的宽度。 色谱峰面积：色谱曲线与基线间所包围的面积。 1）保留时间（ 从进样开始到组分出现浓度极大点时所需时间。 2）死时间（ 不被固定相溶解或吸附的组分的保留时间。即分配系数为零的组分。 3）调整保留时间 (：指扣除死时间后的保留时间。 、保留值 际上是 组分在固定相中所滞留的时间 。 4）保留体积（ 从进样开始到组分出现浓度极大点时所消耗的流动相体积。 5）死体积（ 不与固定相作用的组分从进样到柱后出现浓度最大值所需要的载气体积。即死时间内流经色谱柱的流动相体积。 6）调整保留体积 保留体积与死体积之差，即组分停留在固定相时所消耗流动相的体积。 从色谱流出曲线中，可得许多重要信息： 1）根据色谱峰个数，可以判断样品中所含组分的最少个数； 2）根据色谱峰的保留值，可以进行定性分析； 3）根据色谱峰的面积或峰高，可进行定量分析； 4）色谱峰的保留值及其宽度是评价色谱柱分离效能的依据； 5）色谱峰两峰间的距离，是评价固定相（或流动相）选择是否合适的依据。 色谱学研究的重要问题 色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离。组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远，并且两个峰必须足够窄。两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定的，即与色谱过程的热力学性质有关。 峰的宽或窄是由组分在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过程的动力学性质有关。 要从热力学和动力学两方面来研究色谱行为。 四、分配系数与色谱分离 1、分配系数 K 指在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相之间分配达平衡时的浓度之比值，即 K=溶质在固定相中的浓度 /溶质在流动相中的浓度=m 分配系数是由组分和固定相、流动相的热力学性质决定的，它是 每一个溶质的特征值 ，与 固定相、流动相和温度 有关。 2、分配比 k 分配比又称 容量因子 ，指在一定温度和压力下，组分在两相间分配达平衡时，分配在固定相和流动相中的质量比。即 k=组分在固定相中的质量 /组分在流动相中的质量 明组分在固定相中的量越多，相当于柱的容量大，因此又称容量因子。 动相的热力学性质。它不仅随柱温、柱压变化而变化，而且还 与流动相及固定相的体积有关 因此两组分具有不同的分配系数是色谱分离的先决条件。 若要使 A、 须满足以下三点： 第一，两组分的分配系数必须有差异； 第二，峰扩宽的速率应小于峰分离的速度； 第三，在保证快速分离的前提下，提供足够长的色谱柱。 第一、二点是完全分离的必要条件。 k=ms/s/m=K m 式中 cs,似等于死体积。 各种不同类型的色谱中有不同的含义。 分配比越大，则停留在固定相中的分子数越多，组分移动的越慢。分配比是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数。 分配比 k 值可直接