现代分离技术论文(2)
现代分离技术论文二：色谱分离技术应用研究进展
摘要： 色谱技术是一项分离分析复杂样品的技术，在我国工业生产中具有广泛应用。本文综述了色谱技术的原理，色谱技术的分离以及色谱技术在医药、精细化工以及蛋白质组学研究中的应用进展，并展望了色谱技术发展的前景。
关键词： 色谱技术;应用;进展
中图分类号：O657.7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311(2014)07-0305-02
1 色谱原理
色谱这一概念首先由俄国著名植物学家Tswett提出，在研究植物色素组成时发现了色谱分离的潜力，首次提出了色谱法这一概念。色谱法(chromatography)是一种分离并分析复杂样品的方法，在化学和生物等领域有着广泛的应用。它主要利用复杂样品本身性质的不同，在不同相态的进行选择性分配，以流动相和固定相的相互位移对复杂样品中的单一样品进行分类洗脱，复杂样品中不同的物质会以不同的洗脱速度在不同的时间上脱离固定相，最终达到分离复杂样品的效果。
在色谱技术的发展过程中，提出众多理论，推动了色谱技术的不断发展。主要有踏板理论，平衡色谱理论，速率理论，双模理论和轴向扩散理论。其中平衡色谱理论认为在复杂样品色谱分离的过程中，固定相和流动相之间的分配平衡可在瞬间达到临界平衡状态，主要解释了样品分离过程中移动速率的变化，同时平衡色谱理论在非线性等温线条件下解释了流出曲线形状变化的规律，是色谱发展过程中被较早提出并应用成熟的理论基础之一。踏板理论主要是基于色谱分离过程模块化的理论，认为色谱由一系列单一平衡单元组成，在每一个平衡单元内，样品在固定相和流动相之间瞬时达到相对平衡，踏板理论是对早起平衡色谱理论的模块化发展，简单明了的说明了色谱分离的过程，对色谱理论的发展做出了宝贵贡献。轴向扩散理论主要解释了轴向扩散对色谱区域谱带扩散规律的影响，较快的传质速率会引起色谱带的较快扩散，从而达到样品分离的目的。在轴向扩散理论发展到一定阶段，研究者发现轴线扩散对传质速率的影响较小，近乎可以忽略不计，而分离样品在固定相和流动相之间有限的传递速率则是影响传质速率的主要因素，于是提出了速率理论，在一定得历史时期，速率理论对于解释轴向扩散的影响因素起到了重要的理论意义。随着研究的不断进展，越来越多的证据显示轴向扩散和传质影响其实是一对相互影响的关键因子，二者有着复杂的相互关系，若揭示色谱过程的本质，需要同时考虑轴线扩散和传质速率的相互影响，进而提出了最新的双模理论，认为色谱分离过程的固定相和流动相是相互紧密接触的平衡薄膜，分离组分在相互分离的界面处达到瞬时的分离平衡。
2 色谱技术分类
色谱技术根据不同的分类方法有着不同的分类方式。按照分离相和固定相的状态，色谱技术可分为气相色谱法，气固色谱法，气液色谱法，液相色谱法，液固色谱法，液液色谱法。根据固定相的几何形状，色谱技术可分为柱色谱法、纸色谱法和薄层色谱法。按照分离原理或者物理化学性质的不同，色谱法又可分为吸附色谱法，分配色谱法，离子交换色谱法，尺寸排阻色谱法和亲和色谱法，其中吸附色谱，离子交换色谱和亲和色谱在我国目前工业生产中的应用较为广泛。
3 色谱技术在生产中的应用
3.1 精细化工领域 目前在精细化工研究领域，产品的精细分离与含量测定越来越严格，同时规模化的生产也对成本核算和质量要求越来越苛刻，所以，如何高效分离分析化工产品各组分成为一个严峻的课题。随着色谱分离技术研究的不断深入，尤其集成化和规模化色谱分离技术的应用，使得色谱分离技术在精细化工领域应用越来越广泛，尤其在发掘工业生产过程中，色谱分离技术尤为重要。在发掘工业领域，发酵液成分复杂，杂质多样，而目标样品往往含量较低，如何实现目标成分的高效分离分析，对于该行业的发展起着关键作用。在发酵工业中，目前应用较为广泛的色谱技术主要是离子交换技术，主要针对发酵液中离子含量复杂多样。利用离子交换柱，目前常见的分离样品主要包括味精生产，淀粉生产，麦芽糖生产，醇类生产等等。
3.2 医药领域 随着医药现代化生产的不断发展，对于医药组分的分离与单一成分研究要求越来越高。但由于药学成分提取复杂，有效成分含量较低等原因，因此需要更为严格的分离分析手段进行药效成分的分离和含量测定。目前在医药成分分离分析领域主要应用到的色谱技术主要包括薄层色谱，气相色谱和毛细管电泳技术。而随着现代分析仪器的不断发展，尤其中药及天然药物药效成分组成极其复杂，对其分离要求也愈发严格，需要发展更为精密的色谱技术，如超临界色谱，高效逆流色谱，高效毛细管电泳和色谱-质谱联用技术。赵君奎等利用高效液相色谱技术首次分离测定了中药植物月腺大戟中抗结核有效成分狼毒甲素和狼毒乙素，对其质量评价和药效成分分析起到了关键作用。吴波利用灵敏度较高的高效液相与FCD联用技术分离并测定了中药葛根中葛根素的含量，发现其样品回收率达到较高水平，而相对偏差分析结果显示其精度较高，结果较为可靠，适合葛根素分离分析的大规模生产。在含有皂苷成分的中药组分分离过程，极性较大皂苷成分结构非常复杂，皂苷分离难度较大，根据目前国内外研究进展，采用高效液相色谱与ELSD联用分离较为理想。
3.3 蛋白质组学研究 色谱技术除了在工业生产中有着广泛的应用之外，在微观大分子分离领域也有着重要的应用。例如蛋白质组学研究中，色谱分离技术也有着重要应用。目前对于蛋白质组的分离研究，主要有双向电泳技术和高效液相色谱技术。其中双向电泳技术根据蛋白质的分子量及等电点在二维领域将蛋白质进行分离，可以直观显示生物体内的蛋白质组成，双向电泳结合质谱技术已成为蛋白质组学研究的一个成熟的研究平台。虽然双向电泳技术在蛋白质研究中具有高灵敏度和直观性强等优点，但同时它有着难以克服的缺点，如结果分析复杂，成本较高，信息量大以及电泳前的样品准备复杂等缺点。为了解决双向电泳技术的这些缺陷，高效液相色谱技术被引进用于蛋白质组学研究，尤其各种模式的色谱技术的联用，使得色谱分离技术在蛋白质组学中的应用发挥了其自身的天然优势。
4 色谱技术应用展望
目前在色谱技术发展过程中，有越来越多的更新与发展，出现了各式各样的色谱技术，他们各自都具有自身独特的优势，未来在不同的应用领域，根据自身特点，可以制定相应的生产策略，选用适合自身的色谱技术。同时，在对分离分析越来越高的工业生产中，还应该注意将不同色谱技术进行不同的优化组合，探索适合自身企业生产的色谱组合模式，使生产达到效率的最大化。最后，色谱技术即使现在已经有了长足的进步与发展，但色谱分离仍然是一项较为复杂的技术，仍然有着较大的创新发展潜力，尤其在交叉学科飞速发展的今天，还应根据色谱原理联合不同学科的技术尤其，进行色谱技术的创新发展及不同技术领域的综合应用，创新色谱技术，实现色谱效率的最大化应用。
参考文献：
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