第三章 高效液相色谱.ppt

1、高效液相色谱法,High Performance Liquid Chromatography HPLC,高效液相色谱法,一、高效液相色谱法的特点 二、流程及主要部件 三、固定相和流动相 四、主要分离类型 五、影响分离的因素,以液体作为流动相的色谱过程,HPLC定义,高效液相色谱法的特点,高压 - 150 350 x 105 Pa,高效 - 3万塔板/米,高灵敏度 - 10-9 10-11 g,高沸点、热不稳定有机及生化试样的高效分离分析方法,GC与HPLC比较,（一）分配色谱 （二）吸附色谱 （三）离子交换色谱法 （四）排阻色谱法,高效液相色谱法的类型,分配色谱,液液分配色谱(LLPC),键合

2、固定相分配色谱(LSPC),分配色谱法 (Partition Chromatography),液体固定相通过物理吸附固定于载体表面,有机分子通过化学反应键合到载体表面,分配色谱分离原理,不同组分在两相间分配系数不同,固定相 - 物理吸附 （担体 + 固定液）,全多孔型担体 薄壳型微珠担体,分配色谱固定相,固定相 - 化学键合,R - 极性基团 疏水基团 离子交换基团,固定相的化学构造,非键合相表面 键合相表面 ODC C18 C8 C1 Phenyl -NH2 -CN,正相HPLC（normal phase HPLC）： 是由极性固定相和非极性（或弱极性）流动相所组成的HPLC体系。其代表性的

3、固定相是改性硅胶、氰基柱等，代表性的流动相是正己烷。吸附色谱也属正相HPLC。 反相HPLC（reversed phase HPLC）： 由非极性固定相和极性流动相所组成的液相色谱体系，与正相HPLC体系正好相反。其代表性的固定相是十八烷基键合硅胶(ODS柱），代表性的流动相是甲醇和乙腈。是当今液相色谱的最主要分离模式。 ODS（Octa Decyltrichloro Silane),吸附色谱法,分离原理,溶质与流动相分子在吸附剂表面上的吸附竞争,吸附色谱固定相,以固体吸附剂为固定相，如硅胶、氧化铝等，较常使用的是510m的硅胶吸附剂。流动相可以是各种不同极性的一元或多元溶剂。,离子交换色谱,

4、固定相为离子交换树脂，流动相为无机酸或无机碱的水溶液。,各种离子根据它们与树脂上的交换基团的交换能力的不同而得到分离。,分离原理,固定相,分离对象,离子或可离解的化合物,（无机离子、氨基酸、蛋白质等）,分离原理,根据样品分子尺寸大小分离,大分子不能进入多孔中，不被保留，随 Vm流出 中分子部分进入多孔中，一般保留 小分子完全进入多孔中，长时间保留。,排阻色谱法(凝胶色谱法),1. 软凝胶：铰链葡萄糖的多孔聚合物，聚丙烯酰胺凝胶。（凝胶过滤色谱）,2. 半硬凝胶：聚苯乙烯珠（凝胶渗透色谱）,高硬凝胶和玻璃：多孔玻璃或多孔硅球，经化学键合处理，不随压力及溶剂改变尺寸，（高效排阻色 谱）,排阻色谱固

5、定相,高分子化合物分子量及分子量分布 DNA碎片不同碱基支链分离。,应用,流动液贮存提供脱气 输液泵 进样系统 分离系统 检测系统 控制与记录系统,高效液相色谱仪,日本岛津公司,美国Waters公司,（1）真空泵抽滤系统 （2）低溶性惰性气体导入替换 （3）超声脱气 （4）在线脱气,流动相脱气方法,输液系统,高压输液泵： 高压输液泵是液相色谱仪的关键部件，其作用是将流动相以稳定的流速或压力输送到色谱系统。 输液泵的稳定性直接关系到分析结果的重复性和准确性。,活塞泵 注射泵 气动泵,进样系统,不使整个压力变化的情况下将样品注入色谱柱，通常使用所谓六通阀,不使整个压力变化的情况下将样品注入色谱柱，

6、通常使用所谓六通阀,进样系统,色谱柱,色谱柱是实现分离的核心部件，要求柱效高、柱容量大和性能稳定。柱性能与柱结构、填料特性、填充质量和使用条件有关。,检测器,用来连续监测经色谱柱分离后的流出物的组成和含量变化的装置。,紫外-可见检测器 荧光检测器 电化学检测器 蒸发光散射检测器 质谱检测器,单波长UV检测器，光源用Hg灯，加滤光片可以到254，280，313，334，365等。生化中用到很多。 多波长 光度计类似，光栅或棱镜分光,Alg（I0/It)= b c,紫外-可见检测器,荧光检测器 许多有机化合物，特别是芳香族化合物、被一定强度和波长的紫外光照射后，发射出较激发光波长要长的荧光。但可以

7、与发荧光物质反应衍生化后检测。 特点： 有非常高的灵敏度和良好的选择性，灵敏度要比紫外检测法高23个数量级，特别适合于药物和生物化学样品的分析。,荧光检测器结构示意图,光源,检测器,滤光片,检测室,蒸发光散射检测器,蒸发光散射检测器适合于无紫外吸收、无电活性和不发荧光的样品的检测。,电化学检测器 （以电导检测器为例）,标准样品法 谱库 HPLC-FTIR HPLC-MS,定性分析,定量分析,峰面积浓度或质量,小结,四种色谱分离模式的分离机理及应用范围,反相色谱的概念,紫外可见检测器,常用的固定相和流动相,高效液相色谱应用实例,柱后pH调节电导检测,对有机酸具有高选择性和高灵敏度,有机酸分析系统

8、流程图,1、2 泵 3 进样器 4 柱温箱 5 电导检测器 6 数据处理机 7 混合室 8 柱子 9 流动相 10 缓冲液,分析条件,分离条件 色谱柱：Shim-pack SCR-102H(8mmI.D300mmL.) 1个或2个分析柱连接 保护柱 SCR-102H (6mmI.D.50mmL.) 流动相：5mM p-甲苯亚磺酸水溶液 流量 ：0.8mL/min 温度 ：40或45 检测条件 缓冲液：20mM Bis-tris 水溶液 含 5mM p-甲苯亚磺酸和100 EDTA 流量 ：0.8mL/min 检测器：电导检测器 polarity;+,样品的分析实例,食品 啤酒，清酒，葡萄酒，酱

9、油等 体液 血清，尿等 医药品 肾的透析液，钙制剂等 发酵 微生物培养液，酸奶等 环境 工厂废水等,有机酸标准品的色谱图1,一个分析柱 1. 磷酸 2. 柠檬酸 3. 丙酮酸 4. 苹果酸 5. 琥珀酸 6. 乳酸 7. 甲酸 8. 乙酸 9. 乙酰丙酸 10. 焦谷氨酸,啤酒的色谱图,1. 磷酸 2. 柠檬酸 3. 丙酮酸 4. 苹果酸 5. 琥珀酸 6. 乳酸 7. 甲酸 8. 乙酸 9. 焦谷氨酸 10. 碳酸 前处理 振荡除去碳酸气后， 过滤10进样,清酒的色谱图,1. 磷酸 2. 柠檬酸 3. 丙酮酸 4. 苹果酸 5. 琥珀酸 6. 乳酸 7. 乙酸 8. 焦谷氨酸 前处理 过滤后

10、，进样10,min.,葡萄酒的色谱图,1. 磷酸 2. 柠檬酸 3 . 酒石酸 4. 苹果酸 5. 琥珀酸 6. 乳酸 7. 甲酸 8. 乙酸 9. 焦谷氨酸 前处理 用水稀释10倍后过滤 进样量10,min.,酱油的色谱图,1. 磷酸 2. 柠酸 3. 丙酮酸 4. 苹果酸 5. 琥珀酸 6. 乳酸 7. 甲酸 8. 乙酸 9. 乙酰丙酸 10. 焦谷氨酸 前处理 用水稀释10倍后过滤 进样量10,血清的色谱图,1. 磷酸 2. 柠檬酸 3. 丙酮酸 4. 乳酸 5. 甲酸 6. 乙酸 7. 焦谷氨酸 8. 未知物 前处理 加高氯酸用离心法去沉淀物，取上清液5uL进样,尿样的色谱图,1. 磷

11、酸 2. 柠檬酸 3. 乳酸 4. 甲酸 5. 未知物 6. 焦谷氨酸 7 未知物 前处理 过滤后，进样10,酸奶的色谱图,1. 磷酸 2. 柠檬酸 3. 琥珀酸 4. 乳酸 5. 甲酸 6. 乙酸 前处理 用水稀释10倍后过滤 进样量10,工厂废水的色谱图,1. 甲酸 2. 乙酸 3. 丙酸 4. 碳酸 5. 丁酸 6. 戊酸 前处理 过滤后，进样10,食品安全是所有国家的每个消费者关心的基本问题。 残留农药和兽药是食品中主要的污染物 世界上许多国家制定并实施食品安全法规，但是在美国、加拿大、欧盟以及日本食品安全法规更加严格的完善。 在食品和农产品国际贸易中，残留农药和兽药的检测中非常苛刻的

12、。,食品安全与污染物,农产品 - 谷物：大米等 - 豆类：大豆、豌豆等。 - 水果：橘柑，苹果，葡萄等。 - 蔬菜：洋白菜（甘蓝）、菠菜等 - 茶叶，种子，蜂蜜等。,食品中残留检测,审查农药残留,家畜及水产品 - 牛肉，猪肉等 - 鸡肉、鹌鹑等 - 鱼类：黄尾鱼、虹鳟鱼，大马哈鱼等 - 虾，对虾,审查兽药残留,全世界使用的农药超过700种：杀虫剂，除草剂，杀菌剂，脱叶剂，植物生长调节剂。 残留：残存在农产品中的农药（降解缓慢）及其代谢物由以下原因所致： - 使用更稳定的化学物质作农药。 - 农药的过度使用以及不合理使用。 最大残留限量(MRL)：食品安全的指标，通常MRL0.01-0.05mg

13、/kg(ppm),食品中的农药残留,农药的残留（1）,有机氯化物： 硫丹、荚蟥醚、克菌丹、抑菌灵、乙酯杀螨醇、溴螨酯、六六六、滴滴涕、异狄氏剂、敌菌丹、狄氏剂、六氯苯、七氯 有机磷化物： 苯硫磷，乙硫磷，灭线磷，乙嘧硫磷，硫线磷，喹硫磷，毒死蜱，甲基毒死蜱，毒虫畏，蔬果磷，敌敌畏，乐果，二嗪磷，甲基嘧啶磷，杀螟硫磷，丰索磷，倍硫磷，稻丰散，丙硫磷，仗杀硫磷，马拉硫磷，杀扑磷，异稻瘟净，敌瘟磷，甲基立枯磷，特丁硫磷，抑草磷，苯腈磷，对硫磷，甲基对硫磷，甲拌磷,氨基甲酸酯： 灭除威，异灭威，甲萘威，灭杀威，抗蚜威，仲丁威，残杀威，恶虫威，速灭威，乙霉威，氯丙嗪，禾草丹 拟除虫菊酯 氯氟氰菊酯，氟氯

14、氰菊酯，氯氰菊酯，七氟菊酯，四溴菊酯，氰戊菊酯，氟氰戊菊酯，氟胺氰菊酯，氯菊酯 含氮化合物： 甲氰菊酯，噻嗪酮，吡螨胺，恶霜灵，灭螨猛，三唑醇，三唑酮，氯苯嘧啶醇，氟酰胺，丙环唑，联苯三唑醇，灭锈胺，灭草灵，莠去津，双苯酸草胺，敌稗，二甲戊灵，氟乐灵，多效唑。,农药的残留（2）,在过去几年中，相关法规已完成或修订，控制程度更加严格。 在欧盟和美国已建立起完整的监测网络（参考实验室；参考材料及标准；计算机监视小组等） 在样品净化，色谱分离和检测中使用改进的和新的分析技术及方法，如GC/MS和LC/MS，就会产生更灵敏，更准确和更可靠的结果。 公众比以前更加关注食品安全。,欧盟和美国现在的形势,灭

15、除威，异灭威，甲萘威，灭杀威，抗蚜威，仲丁威，残杀威，恶虫威，克百威 (呋喃丹),速灭威，乙霉威，氯丙嗪，禾草丹,氨基甲酸酯类农药,氨基甲酸酯类农药结构,N-甲基氨基甲酸酯的HPLC分析方法流程图,1、脱气装置 10、反应试剂输液机构 2、低压梯度装置 11、混合装置 3、流动相输液机构 12、荧光检测器 4、梯度混合器 13、阻尼盘管 5、自动进样器 14、反应盘管 6、柱温箱 15、反应盘管 7、分析柱 M1，M2：流动相 8、化学反应箱 R1，R2：反应试剂液 9、脱气装置,N-甲基氨基甲酸酯的HPLC分析方法,N-氨基甲酸甲酯类农药的基本化学结构式 它们的化合物在碱的条件下加水分解生成

16、甲胺。这里生成的甲胺与一级胺的荧化衍生化试剂O-苯二甲醛（OPA）反应，可进行较高灵敏度的荧光检测。,氨基甲酸酯前处理过程,8成分的N-氨基甲酸甲酯类农药标准试样同时分析的色谱图,1994年6月9日官报上登载的成分的分析例,16成分的N-氨基甲酸甲酯类农药标准试样同时分析的色谱图,甲硫威及其代谢物,甲硫威代谢物高灵敏度分析例 （例如在橘子汁中不得含50ppb以上）,甲硫威的检测限（S/N=3）为2ppb,离子色谱,离子色谱 过渡金属分析系统 CN- 离子分析系统,氨基酸分析系统,氨基酸分析系统,NH2 R C COOH H,氨基酸衍生化方法,柱后衍生 柱前衍生,氨基酸,衍生化后的氨基酸,试剂,色谱柱,检测器,色谱柱,检测器,氨基酸,试剂,色谱柱,检测器,柱后衍生,色谱柱 : 阳离子交换柱 试剂 : 茚三酮方法 - UV/VIS 检测器 OPA方法 - 荧光检测器,柱前衍生 异硫氰酸苯脂（PITC）,Column : Revered Phase Column (ODS) Reagent : OPA (Fluorescence) FMOC (Fluorescence) Fluorescamine (Fluorescence) DANS-Cl (Fluorescence) PITC (U