分析化学 毛细管电泳法
毛细管电泳-紫外检测法测定
用于清洗毛细管，防止 样品残留。
标记物
用于增强样品在紫外检 测器中的信号，提高检
测灵敏度。
实验设备
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
01
02
03
04
毛细管电泳仪
用于分离样品中的各组分，具 有高分辨率和高灵敏度。
紫外检测器
用于检测样品中特定组分的紫 外吸收光谱，从而确定组分的
性质和浓度。
洗脱泵
用于提供洗脱液，清洗毛细管 内的残留物。
毛细管电泳-紫外检测法的优缺点
高分离效率
毛细管电泳具有高柱效和低扩散 系数，能够实现高效分离。
微量样品需求
只需少量样品即可完成分析，适 用于珍贵样品的分析。
毛细管电泳-紫外检测法的优缺点
快速分析
分析时间短，适合高通量分析。
多种检测模式
可结合多种检测器，如紫外、荧光、质谱等，实现多组分同时检测。
毛细管电泳-紫外检测法的优缺点
图表展示
通过柱状图、折线图等形式展示实验结果，便于直观地比较不同样品之间的差异 。
结果分析
吸光度分析
根据实验数据，分析各样品在检测波长下的吸光度，探讨吸 光度与样品浓度之间的关系。
分离效果评估
对毛细管电泳分离后的各组分进行紫外检测，分析分离效果 ，包括峰形、分离度等。
结果比较与讨论
1 2 3
不同样品比较
05
结论
研究成果总结
毛细管电泳-紫外检测法是一种 高效、灵敏的分离分析方法， 适用于多种化合物的分离和检
测。
在本实验中，成功分离和检测 了多种目标化合物，包括有机 酸、氨基酸、肽类和蛋白质等
。
该方法具有较高的分离效率和 灵敏度，能够满足实际应用的 需求。
毛细管电泳法 CE
⑴ 离子移动的速率：
e E
e
U L
U：毛细管两端施加的电压 V L：毛细管总长度 cm
e 离子运动速度 cm/s
可以看出：采用高电压使离子迅速移动和快速分离 。显然，在分离中不仅需要快速分离，更希望获得高分 离度。
⑵ 毛细管电泳的板高：
在色谱中，纵向扩散和传质阻力是影响谱峰展宽的 重要因素，而毛细管电泳只有纵向扩散影响谱峰展宽 （板高），在电泳中的塔板数：
⑷ 试样用量少：仅需几nL（10-9 L）的试样。 ⑸ 仪器简单，操作成本低：分析一个试样仅需几毫升 流动液。 ⑹ 应用：除分离生物大分子（肽、蛋白、 DNA 、糖 等）外，还可用于小分子（氨基酸、药物等）及离子 (无机、有机)，甚至可以分离各种颗粒（硅胶颗粒等）。 从无机离子到整个细胞，具有“万能”分析功能或潜力。 ⑦ 自动：CE是目前自动化程度最高的分离方法。 ⑧ 通常使用水溶液，对人和环境无害。
N eU
2D
D : 组分扩散系数 U：毛细管两端施加的电压 V
注意：N∝U，R随N增加而增加，因此要获得高的分离 度应采用高电压。电泳与色谱法不同，其塔板数并不随 柱长的加长而增加。
在毛细管电泳中，一般可采用20000～60000V的 高压，使得分离速度和分离度有明显的改善，N一般为 100000 ～200000，而HPLC N为5000～20000。 ⑶ 电渗流(EOF) ：
㈢ 改变电泳介质的温度； ㈣ 处理毛细管壁表面。
⑷ 电渗流的流型 在毛细管内，电渗流的流速轮廓适宜平面，如同瓶
塞一样流动，不存在径向的流速梯度。而在液相色谱
中，由泵推动的压差引起的流速轮廓是抛物面。这是
毛细管电泳柱效高于高效液相色谱法的原因。
7.2 毛细管电泳法
5 毛细管等电聚焦 CIEF: 建立在不同蛋白质或多肽之间等 电点（pI值）差异基础上的分离方 法。 蛋白质的等电点(pI): 指蛋白质分子的表观电荷数为零 时的pH值。
5 毛细管等电聚焦 方法:
1.
2.
3.
进样－等电聚焦－检测 先将脱盐的试样（蛋白质）以≥1％的浓度与两性电 解质溶液混合，用压力进样充入毛细管柱(阳极端)， 置于阳极电解质溶液如H3PO4中，检测端为阴极端，置 于阴极电解质如NaOH中。 施加电压，进行电泳实验。两性电解质离子形成pH的 位置梯度，而蛋白质在迁移时会在其等电点的pH区域 内停止移动。这样pI不同的蛋白质各组分会在毛细管 内很窄的不同pH区域内聚焦. 在阳、阴极电解液中加入盐如NaCI或NaOH,破坏pH梯 度，使各组分蛋白质重新带电，在电场力作用下发生 迁移、检测，使不同组分的蛋白质得到分离。
毛细管电泳法
Capillary Electrophoresis, CE
毛细管电泳是带电粒子在
电场力的驱动下，在毛细 管中按其淌度或和分配系 数不同进行高效、快速分 离的电泳新技术，也称为 高效毛细管电泳。
20世纪30－40年代 蒂塞利乌斯 (A.W.K.Tiselius） 建立了移动界面电泳，将电泳发 展成分离技术 获得1948年诺贝尔化学奖
实验上可按上式求出理论塔板数
χ为电泳图上从起点至电泳峰最大值之间的距离
W½为电泳峰的半高峰宽
3 分离效率和分离度
分离度
电泳中两峰的分离度（Rs），也称为分辨率，它 表示了淌度相近的组分分开的能力，可表达为
Rs= （n 1/2/4）×（ Δυ /υ平 ）
Δυ相邻两区带的迁移速度差 υ平为两者的平均速度 Δυ / υ平表示分离选择性 n为柱效
毛细管电泳法
毛细管电泳法简介毛细管电泳法是一种常用于分离和检测化学物质的分析技术。
它基于样品在电场作用下在毛细管中的迁移速度的差异，利用电泳现象进行分离。
该方法具有分离效果好、分析速度快、样品消耗少等优点，被广泛应用于生物、环境、食品等领域的分析研究。
原理毛细管电泳法的基本原理是利用电场作用下带电粒子在毛细管中的迁移速度差异分离物质。
当样品通过直径较小的毛细管时，由于电场的作用，带电物质会在毛细管中产生电泳迁移。
迁移速度快的物质会较早到达检测器位置，而迁移速度慢的物质则会滞留在毛细管中，从而实现了物质的分离。
毛细管电泳法主要利用了物质在电场、毛细管中的迁移速度与其电荷、粒径、溶剂性质等因素之间的关系。
其中，电荷是最重要的因素之一。
毛细管电泳法可分为两种类型：正交电泳和非正交电泳。
正交电泳主要用于带电物质的分离，而非正交电泳则用于非带电物质的分离。
操作步骤1. 准备工作在进行毛细管电泳实验之前，需要准备好以下实验器材和试剂：•毛细管电泳仪•毛细管•电解质缓冲液•样品溶液2. 设置电泳条件根据实验需要，设置好合适的电场强度、电解液pH值和缓冲液浓度等参数。
这些参数的选择对于实验结果的准确性和分离效果的好坏至关重要。
3. 毛细管填充将毛细管浸入缓冲液中，通过电力作用使缓冲液进入毛细管，直至毛细管完全填充。
4. 样品进样通过微量注射器将样品溶液缓慢注入毛细管，注意避免气泡的产生。
5. 开始电泳将毛细管两端插入正、负电极中，开启电源，开始电泳过程。
6. 结果分析根据实验需要，可以选择不同的检测方法进行结果分析，如紫外检测、荧光检测等。
应用领域毛细管电泳法广泛应用于生物、环境、食品等领域的分析研究。
具体的应用包括：1.蛋白质分析：毛细管电泳法可用于蛋白质的分离和定量分析，对于药物研发、生物学研究等具有重要意义。
2.DNA分析：毛细管电泳法可以用于DNA序列分析、基因突变检测、DNA测序等领域，对于遗传学研究、法医学等具有重要意义。
毛细管电泳法
毛细管电泳法概述毛细管电泳法是一种分离和测定化合物的方法，主要通过在毛细管中施加电场，利用化合物在电场作用下的电荷性质和分子大小来实现分离。
毛细管电泳法具有快速、高效、高分辨率、高灵敏度和易于自动化等特点，广泛应用于生命科学、化学分析和药物研发等领域。
原理毛细管电泳法的原理基于化合物在溶液中的电荷性质和分子大小。
在毛细管中施加电场后，带正电荷的化合物（称为阳离子）会向负极移动，带负电荷的化合物（称为阴离子）会向正极移动。
此外，较小的分子会比较大的分子更快地移动。
毛细管电泳法通常涉及两种类型：区域电泳和溶剂前移电泳。
区域电泳区域电泳是毛细管电泳法中常用的方法。
在区域电泳中，毛细管中的电场强度不均匀，其中一个区域的电场强度较弱，另一个区域的电场强度较强。
样品被注入到电场强度较弱的区域，然后通过施加电场使样品向较强的电场区域移动。
不同化合物的迁移速度取决于它们的电荷和分子大小，因此可以实现化合物的分离。
溶剂前移电泳溶剂前移电泳是另一种常用的毛细管电泳法。
在溶剂前移电泳中，毛细管中的电场强度是均匀的。
样品被注入到毛细管中，然后施加电场使样品移动。
不同化合物的迁移速度取决于它们在溶剂中的溶解度和电荷性质，因此可以实现化合物的分离。
仪器和操作步骤进行毛细管电泳法需要一些特定的仪器和材料，如毛细管电泳仪、毛细管、高电压电源、样品注射器、电解质缓冲液等。
下面是一般的操作步骤：1.准备工作：检查仪器是否正常工作，准备所需的电解质缓冲液和样品。
2.毛细管准备：将毛细管切割为适当长度，并连接到毛细管电泳仪。
3.缓冲液填充：将电解质缓冲液注入毛细管的两端，确保整个毛细管都充满缓冲液。
4.样品注射：使用样品注射器将待分离的样品缓慢而均匀地注入到毛细管中。
注射点距离电极一定距离。
5.施加电场：从高电压电源上施加适当的电场，在实验过程中保持稳定电场。
6.记录结果：观察样品的迁移情况，根据需要调整电场强度和时间，记录分离结果。
化学分离中的毛细管电泳法原理
化学分离中的毛细管电泳法原理毛细管电泳法是一种基于分子迁移速度的分离技术，它可以将混合物中的不同成分分离出来。
该技术常用于生化、制药等领域，可以对蛋白质、核酸等大分子进行分离，无需通过化学反应。
毛细管电泳法的原理是利用电场将带电分子推动至毛细管中的聚丙烯酰胺凝胶，不同分子的迁移速度不同，因而在凝胶中呈现不同位置。
毛细管电泳法所用的电场一般在数千至数万伏特/m的范围内，而分子的迁移速度则受到分子尺寸、电荷、以及运动物质中的分子浓度等因素的影响。
毛细管电泳法的优点在于它需要的样品量极少，约为微升至毫升的范围内。
同时，该技术具有高度准确性和分辨率，能够提供高质量的分析结果。
毛细管电泳法的步骤有以下几个：1.准备样品。
毛细管电泳法的样品可以是生物样品，也可以是化学样品。
无论是哪一种，都需要进行适当的前处理和稀释，以便在电泳分离过程中获得较好的结果。
2.填充毛细管。
一般情况下，毛细管需要填充一种聚合物凝胶，例如聚丙烯酰胺凝胶。
填充毛细管时需要保证凝胶均匀分布，以免影响分析结果。
3.注射样品。
将样品注入毛细管中进行分离。
注射的方式有几种，包括压力喷射、电子注射、超声波注射等。
4.电泳分离。
在加上电场之后，不同分子会因为荷电效应发生运动，运动的方向和速度取决于分子的荷电量、大小和电场强度等因素。
在电泳分离的过程中，毛细管内的缓冲液也会随之移动。
5.数据分析。
经过分离后，各个分子会聚集到毛细管中不同的位置。
为了分析样品，需要对分离结果进行数据测量和分析，以得出有关样品结构、组成和纯度方面的信息。
毛细管电泳法是一项高技术含量的分析技术。
虽然它在分离高分子大分子等方面具有很好的效果，但也存在一些局限性，例如分辨率等。
尽管如此，毛细管电泳法在生命科学、材料科学等领域广泛应用，是分子分析领域不可或缺的一项技术。
毛细管电泳法的使用方法
毛细管电泳法的使用方法毛细管电泳法是一种分离和分析化学物质的常用方法，它基于物质在电场中的运动速度差异而实现分离。
适用于各种复杂样品的分析，包括生物样品、环境样品和食品样品等。
本文将介绍毛细管电泳法的使用方法。
一、实验准备1. 仪器准备：毛细管电泳仪和电泳装置是进行毛细管电泳分析的关键设备。
确保仪器完好无损，并根据仪器的使用说明进行正确操作和维护。
2. 毛细管准备：选择适当的毛细管，一般为无机硅玻璃或石英毛细管。
根据分析需求，选择不同内径和长度的毛细管。
3. 缓冲溶液准备：根据分析的目标物质的性质，选择合适的缓冲溶液。
常用的缓冲溶液包括磷酸盐缓冲液、乙酸缓冲液等。
根据需要，可以添加其他辅助剂来改善分离效果。
二、样品制备1. 样品处理：根据分析目标，选择合适的处理方法。
常见的样品处理方法包括离心、过滤、稀释、萃取等。
2. 样品溶解：将处理后的样品溶解于适当的溶剂中，并进行必要的稀释。
保证样品的浓度范围适合毛细管电泳的检测方法。
3. 样品准备：将样品注入样品瓶中，并保持封闭状态，以防止污染和样品损失。
三、实验操作1. 建立分析方法：根据样品性质和目标物质的不同，确定最适合的毛细管电泳分析方法。
包括电泳条件的选择、运行缓冲溶液的优化以及检测参数的设置等。
2. 毛细管填充：在进行毛细管电泳之前，需要将毛细管填充成电泳缓冲液中的一种或多种成分。
常用的填充方法包括静态填充法、动态填充法和电泳填充法。
3. 毛细管电泳条件的设定：根据样品的性质和分析目标的要求，设定合适的毛细管电泳条件，包括电压、电流、温度、电泳缓冲液的浓度和pH值等。
4. 样品注入和分析：将样品通过母液喷射装置或静态注射装置注入到填充好的毛细管中，然后开启电源，进行电泳分析。
5. 检测和数据分析：通过检测器对分离后的化合物进行检测，并记录峰的峰高和峰面积等参数。
利用这些数据进行数据分析和结果解释。
四、实验注意事项1. 仪器操作：严格按照仪器的使用说明进行操作，保证实验安全和设备的长期稳定性。
毛细管电泳法
毛细管电泳法分离水杨酸、苯甲酸及阿司匹林中的含量测定毛细管电泳法分离水杨酸、苯甲酸及阿司匹林中的含量测定毛细管电泳又称高效毛细管电泳( High Performance Capillary Electrophoresis, HPCE) 是一种仪器分析方法。
通过施加10-40kV 的高电压于充有缓冲液的极细毛细管，对液体中离子或荷电粒子进行高效、快速的分离。
现在，HPCE 已广泛应用于氨基酸、蛋白质、多肽、低聚核苷酸、DNA 等生物分子分离分析，药物分析，临床分析，无机离子分析，有机分子分析，糖和低聚糖分析及高聚物和粒子的分离分析。
人类基因组工程中DNA 的分离是用毛细管电泳仪进行的。
毛细管电泳较高效液相色谱有较多的优点。
其中之一是仪器结构 简单（见图1）。
它包括一个高电压源，一根毛细管，紫外检测器及计算机处理数据装置。
另有两个供毛细管两端插入而又可和电源相连的缓冲液池。
high-v oltagepower supply BufferV ialBuffer V ial Detector Recording dev icecapillaryElectrode Electrode图1 CE 仪器组成示意图毛细管中的带电粒子在电场的作用下，一方面发生定向移动的电泳迁移，另一方面，由于电泳过程伴随电渗现象，粒子的运动速度还明显受到溶液电渗流速度的影响。
粒子的实际流速 V 是电泳流速度 Vep 和渗流速度 Veo 的矢量和。
即:V = Vep + Veo (1)电渗流是一种液体相对于带电的管壁移动的现象。
溶液的这一运动是由硅/水表面的Zeta 势引起的。
CE 通常采用的石英毛细管柱表面一般情况下(pH>3)带负电。
当它和溶液接触时，双电层中产生了过剩的阳离子。
高电压下这些水合阳离子向阴极迁移形成一个扁平的塞子流，如图2。
毛细管管壁的带电状态可以进行修饰，管壁吸附阴离子表面活性剂增加电渗流， 管壁吸附阳离子表面活性剂减少电渗流甚至改变电渗流的方向。
药物分析中的毛细管电泳法测定药物结构
药物分析中的毛细管电泳法测定药物结构毛细管电泳法是一种常用的药物分析技术，可用于测定药物结构。
本文将介绍毛细管电泳法的原理、操作步骤、应用领域和优势等相关内容。
一、毛细管电泳法的原理毛细管电泳法是一种基于电动力和电荷选择性的分离技术，通过在毛细管中施加电场，使带电的药物分子在电场作用下沿着毛细管迁移，从而实现药物分离和结构测定。
毛细管材料、电解液组成、电场强度和药物分子的特性等因素都会影响分离效果和测定结果。
二、毛细管电泳法的操作步骤1. 毛细管准备：选择合适的毛细管，常用的有硅胶毛细管、聚合物毛细管和玻璃毛细管等，根据不同的药物性质选择合适的毛细管材料。
2. 电解液准备：根据药物的电荷性质和分离要求选择合适的电解液组成，常用的有缓冲液、有机溶液和离子对等。
3. 样品处理：将待测试的药物样品进行处理，通常包括样品前处理和样品标记等步骤，以增强分离效果和信号检测。
4. 注射样品：将经处理的药物样品通过注射器等装置注入到毛细管中，保持注射速度稳定。
5. 施加电场：连接电泳设备，根据药物分子特性和需要进行电场强度的设定。
6. 结果分析：根据电泳的运行时间、药物分离的位置和检测信号等信息，进行结果分析和药物结构测定。
三、毛细管电泳法的应用领域毛细管电泳法在药物分析领域有广泛的应用。
主要应用于药物结构分析、药物成分分离和纯度测定等方面。
它具有检测迅速、高分辨率、需样品量少和方法简便等优点，适合于复杂样品和微量样品的分析。
四、毛细管电泳法的优势1. 高分离效果：毛细管电泳法能够有效地分离药物分子，尤其适用于复杂样品的分析。
2. 快速分析：相比传统的色谱技术，毛细管电泳法具有分离速度快的优势，能够提高分析效率。
3. 小样品量：毛细管电泳法对样品量的要求较低，适合于微量样品的分析。
4. 简便易行：操作步骤相对简单，不需要复杂的样品准备和设备操作。
综上所述，毛细管电泳法是一种重要的药物分析技术，其原理、操作步骤、应用领域和优势使其成为药物结构测定的有力工具。
药物分析中的毛细管电泳法研究
药物分析中的毛细管电泳法研究毛细管电泳法（CE）是一种常用的药物分析方法，其在药物研究领域具有重要的应用价值。
本文将探讨毛细管电泳法在药物分析中的原理、优势和应用案例。
一、毛细管电泳法的原理毛细管电泳法是一种基于电荷和大小不同的化学物质在电场作用下在毛细管内迁移的原理，从而实现分离和分析的方法。
在毛细管电泳法中，电场是通过两个电极施加的。
当样品溶液通过电场作用下进入毛细管时，带电的离子会在电场力的作用下以不同的速率迁移。
这种迁移速度与溶液中离子的电量和大小有关。
此外，毛细管的尺寸和材料对分析结果也有影响。
毛细管内径的选择会影响分离的清晰度和分离速度。
毛细管材料的选择也会影响化学物质在毛细管内的吸附和分离效果。
二、毛细管电泳法的优势1. 高分离效果：毛细管电泳法能够对样品中的成分进行高效分离，从而获得更准确的分析结果。
2. 快速分析：相比传统的色谱分析方法，毛细管电泳法具有更快的分析速度，从而提高了实验效率。
3. 低样品消耗：毛细管电泳法所需的样品量较小，大大减少了对样品的消耗。
4. 灵敏度高：毛细管电泳法具有较高的灵敏度，可以检测到低浓度的化合物。
5. 耗材成本低：毛细管电泳法所需耗材较少，降低了实验成本。
6. 可自动化操作：毛细管电泳法可以与自动化系统结合，实现高效的分析操作。
三、毛细管电泳法在药物分析中的应用案例1. 药物纯度分析：毛细管电泳法可以用于药物样品的纯度分析，通过分离样品中的不同成分，判断药物的纯度和质量。
2. 药物代谢物分析：毛细管电泳法可用于药物代谢物的分析，快速准确地鉴定代谢产物，从而了解药物的代谢途径和转化情况。
3. 药物含量分析：毛细管电泳法可用于测定药物样品中的活性成分含量，为药物质量控制提供依据。
4. 药物相互作用研究：毛细管电泳法可以用于研究药物与其他化合物之间的相互作用，如蛋白质与药物的结合情况等。
总结：毛细管电泳法在药物分析中具有重要的应用价值。
其原理简单、分离效果好、分析速度快、灵敏度高、样品消耗低等优点使其成为了药物分析领域的重要手段。
分析化学毛细管电泳法
分析化学毛细管电泳法第二十章毛细管电泳法电泳(Capillary Electrophoresis，CE)是电介质中带电粒子在电场作用下以不同的速度向电荷相反方向迁移的现象，利用这种现象对化学组分进行分离分析的技术称为电泳技术。
电泳作为一种技术出现，已有近百年的历史，但真正被视为一种在生物化学中有重要意义的技术，是由1937年A.Tiselius首先提出，他利用电泳技术第一次从人的血清中分离出白蛋白、a球蛋白、b球蛋白和g球蛋白。
A.Tiselius对电泳技术的贡献，使他获得了1948年诺贝尔奖。
传统电泳最大的局限是难以克服由高电压引起的焦耳热，1967年Hjerten最先提出在直径为3mm的毛细管中做自由溶液的区带电泳(Capillary Zone Electro-phoresis，CZE)。
但他没有完全克服传统电泳的弊端。
现在所说的毛细管电泳(CE)是由Jorgenson和Lukacs在1981年首先提出，他们使用了75mm的毛细管柱，用荧光检测器对多种组分实现了分离。
1984年Terabe将胶束引入毛细管电泳，开创了毛细管电泳的重要分支: 胶束电动毛细管色谱(MEKC)。
1987年Hjerten等把传统的等电聚焦过程转移到毛细管内进行。
同年，Cohen 发表了毛细管凝胶电泳的工作。
近年来，将液相色谱的固定相引入毛细管电泳中，又发展了电色谱，扩大了电泳的应用范围。
毛细管电泳在技术上采取了两项重要改进：1、采用了几十微米小内径的毛细管；2、采用了高达数千伏的电压。
由于毛细管内径小，表面积和体积的比值大，易于散热，因此可减少焦耳热的产生，可采用电压电场，电压升高，电场推动力大，可进一步使柱径变小，柱长增加，柱效增加，理论塔板数高达几十万块/米。
第一节毛细管电泳基础理论一、电渗和电渗流毛细管电泳所用的石英毛细管柱，在pH>3的情况下，其内表面带负电，和缓冲液接触时形成双电层，在高压电场的作用下，形成双电层一侧的缓冲液由于带正电荷而向负极方向移动形成电渗流。
分析化学 毛细管电泳法
毛细管电泳法
Capillary Electrophoresis
概述
电泳: 电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场力的作用
下，发生差速迁移，可实现分离。
毛细管电泳
经典电泳法散热差，难以克服高电压引起的焦耳热，限
制了高电压的使用，分离电压受到限制。 乔更森和鲁卡斯采用75μm内径的石英毛细管做为分离室， 紫外柱上检测的方法，在30kv的分离电压下分离丹酰化氨基 酸，柱效达到40万个理论塔板。
课后习题： P427：3，4
的溶液整体向负极移动，形成电渗流（EOF）。
1.2 毛细管电泳原理
电渗速度uos以下式表示：
os uos os E E 4 os ：电渗率或电渗淌度 os ：管壁的Zeta电势 ：介质介电常数 ：介质黏度
E ：电场强度
1.3 CE中电渗流的方向
电渗流的方向取决于毛细管内表面电荷的性质：
Qin c0 π r (eff +os )Et
2
电场：1-10kv 时间：1-10s 特别适合黏度大的试样。
存在的问题：
进样不均：淌度大的离子比淌度小的进样量大。 离子丢失：淌度大且与电渗流方向相反的离子可能进不去。 偏向性，准确性可靠性差，重现性差
2.3.3 扩散进样 试样通过扩散作用进入分离柱端口处。
由于电渗流速度大大高于电泳 速度，一般为电泳的5-7倍，所 以，不管正离子、负离子还是 中性分子，均随电渗流移动。
第二节、毛细管电泳仪
结构与流程
主要由高压电源、缓冲液及进样系统、毛细管柱、检测 器及数据处理等五部分组成 。
2.1 高压电源
（1）0～30 kV 稳定、连续可调的直流电源；
（2）具有恒压、恒流、恒功率输出；
毛细管电泳法
数据处理 检测器 电极 缓冲液
进样方法
1、电动进样 也称电迁移进样.
方法:将毛细管的进样端插入装有试样溶液的 试样管中，试样管中插入电极，与检测端 的缓冲液间施加进样电压，并维持一定时 间，试样溶液在电泳和电渗流作用下进入 毛细管，然后再将试样溶液换成载体缓冲 液，电泳即可进行。
电渗流的意义
电泳过程中，伴随着电渗现象 2. 电渗流的速度比电泳速度快5－7倍 3. 利用电渗流可将正、负离子或中性分子一起向 同一方向，产生差速迁移，在一次电泳操作中 同时完成正、负离子的分离分析 电渗流是毛细管电泳分离的重要参数 控制电渗流的大小和方向，可提高毛细管电泳分 离的效率、重现性、分离度。
毛细管凝胶电泳综合了电泳技术和平板 凝胶电泳的优点 : 1. 电泳峰尖锐，柱效极高 2. 短柱上实现极好的分离 3. 试样容量为10－12g 主要缺点:制备柱较困难，寿命较短 已成为分离分析生物大分子如蛋白质、 多肽、核 酸、DNA等强有力的工具。 例应用CGE分离与激光诱导荧光检测相 结合，用于DNA序列快速分析。
电泳溶液硼砂30 mmol.L-1 (pH 9.43),检测波长295 nm,34 kPa.s压力进样，17 kV恒压电泳，电泳时间10 min，电泳温度 20℃，进样分析溶液中均含硼砂3.0 mmol.L-1 (pH=9.43)。 为消除进样等因素所引起的误差，采用内标定量法。实验 发现p-NBA出峰时间在LIG与FA之间，在优化条件下样品中杂 质对其无干扰，峰形好，用它作内标可明显改善分析精密度， 故选定p-NBA为内标，在进样分析溶液中浓度为60 μg.mL-1。
若某一区带的离子进入前一区带， 由于 电场强度变小而减速，由若进入到下区 带，由于电场强度变大而加速， 都退回 到原区带, 结果导致各区带形成鲜明的 界面.
3色谱-毛细管电泳法
在实际工作中，按HPLC 方法求得理论板数： N=5.54（t/w1/2）2 15
•影响分离效率的因素
• 焦耳热与温度梯度——电流通过而产生的热称 为焦耳热。受毛细管尺寸、溶液电导、外加电 压等影响
• 不均匀的温度梯度和局部的黏度变化会引起区 带展宽。温度变化1℃→黏度变化2%～3% →淌 度变化2%～3% • 进样塞长度——在进样过程中减少样品塞长度 非常重要。对进样长度的限制是低于毛细管总 长度的（1～2）%。例 70cm长的毛细管，进样 量应小于7mm
5
•电泳迁移原理
• 根据式(1) =eE ，淌度e=/E • 根据式(2) qE=6r，/E =q/(6r) • 所以 e= q/(6r ) （ 3） • 式（3）表明，带电量大的物质，离子半径 小的物质有较高的淌度
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•淌度
• 淌度——物理常数，是在溶质带最大电 量时测定并外推至无限稀释条件下的数 值，即绝对淌度 • 有效淌度——实验条件下测得的数值， 其取决于操作缓冲液的pH值和组成
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•溶液pH值对淌度的影响
• 若两种溶质在完全离 子化状态下，具有相 同的电泳淌度，则因 没有差速迁移而不能 分离 • 但若它们具有不同的 pKa值，则可调节溶液 pH值，使他们具有不 同的有效淌度，而达 到分离的目的
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•电渗流（EOF）
• 毛细管电泳中的一个重要现象，是毛细管内壁表面 电荷所引起的管内液体整体流动的现象，是推动流 体前进的驱动力 • 当固体与液体接触时，固-液两相界面上会带有相 反符号的电荷，形成双电层。对于石英毛细管柱， 当溶液pH值达4以上时，其内壁带负电荷，管中液 体将感应一层正电荷，形成双电层，在高电压作用 下缓冲液整体向负极移动，此即电渗流(eof)
第二十一章 毛细管电泳法
26
应用实例2：
27
蛋白质分析：
蛋白质
酶切
肽片段混合物
CZE 分离
特征性肽图
微 CE 量 制 备
整个蛋白质 的一级结构
分别测定各片段的氨基酸序列
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二、胶束电动毛细管色谱（MEKC）
溶质
缓冲溶液
胶束（假固定相）
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三、毛细管凝胶电泳（CGE）
综合了 CE 和平板凝胶电泳的优点，是当今分离度 极高的一种电泳分离技术，特别适用于蛋白质、多肽、 寡核苷酸、 DNA 等的分离分析，特别是与激光诱导荧 光（LIF）检测技术结合，成为DNA快速序列分析的优 选方案，在人类基因工程计划中发挥重要作用。
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五、分离度
2( t m 2 t m1 ) t m 2 t m1 R W1 W2 4σ
n u RHale Waihona Puke 4 uuu1
两相邻组份的相对 速度差
VLd R μeff [ ]1 / 2 DL( μeff μos ) 4 2
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第三节 毛细管电泳的主要分离模式
一、毛细管区带电泳（CZE） 毛细管自由溶液区带电泳 应用实例1：
聚酰亚胺层 弹性熔融石英 内腔
聚酰亚胺层的作用： 增加弹性，不易折断。
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毛细管横切面示意图
为了降低温度差，可采取以下措施：
① 减小毛细管内径，常用25 ~75μm。不能太小，否 则会对进样和检测带来困难，并且易造成柱堵塞。
② 增加壁厚（375μm）。
③ 降低聚酰亚胺涂层的厚度。 ④ 降低缓冲溶液的浓度。 ⑤ 采用冷却系统。
第二十一章 毛细管电泳法
电泳 （ electrophoresis ） 是电解质中带 电粒子在电场力作用下，以不同的速度向 电荷相反方向迁移的现象。利用这种现象 对化学和生物化学组分进行分离分析的方 法，称之为电泳法。
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1.2 毛细管电泳原理
电渗速度uos以下式表示：
os uos os E E 4 os ：电渗率或电渗淌度 os ：管壁的Zeta电势 ：介质介电常数 ：介质黏度
E ：电场强度
1.3 CE中电渗流的方向
电渗流的方向取决于毛细管内表面电荷的性质：
参考书目
1、《分析化学》第七版，李发美主编，人民卫生出版社， 2011年版
2、《毛细管电泳在药物分析中的应用》，刘春叶，西北工业
大学出版社，2013年版
3、Capillary Electrophoresis: Principles and Practice, Reinhard
Kuhn, Sabrina Hoffstter , Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K, 1993
起谱带展宽较大。
这是毛细管电泳分离柱效高于HPLC的原因之一。
1.2 电泳和电泳淌度
电泳（electrophoresis）是指溶液中带电粒子（离子）在电
场中定向移动的现象。
电泳迁移速度 uep 为：
V uep ep E ep L
式中
ep －电泳迁移率（电泳淌度）
V－毛细管柱两端施加的电压,
增大阳离子表面活性剂的浓度，
在毛细管柱表面形成双分子层， 使电渗流反转.
缓冲液pH对电渗流的影响
随着pH的增大，石英管壁表面的 硅羟基解离度增加，界面有效电
荷密度增大，EOF随之增大。
HPCE中电渗流的流形
CE电荷均匀分布，整体移动，电渗流的流动为平流，塞式流
动；HPLC中的溶液流动受压力驱动，为抛物线流型的层流，引
U2 Q .t I 2 Rt R
怎么减小焦耳热？
第一节、毛细管电泳基础理论
1.1 电渗和电渗率 石英毛细管柱内壁的硅羟基（等电点为1.5左右），在 pH>3的缓冲溶液中发生电离，表面电离成-SiO-,管内壁带负 电荷，形成双电层。
在高电场的作用下，带正电荷的溶液表面及扩散层向阴
极移动，由于这些阳离子实际上是溶剂化的，故将引起柱中
质基于在水相和胶束相之间的分配系数不同而得到分离。
采用MEKC模式，在25分钟内分离了23种丹酰化氨基酸； HPCE可取代传统的氨基酸分析仪；
采用MEKC模式，
鉴定违禁药物；效
果优于HPLG法
3.3 毛细管电色谱（CEC）
毛细管电色谱（CEC）是毛细管电泳与高效液相色谱的
有机结合，其基本理论、仪器装置与毛细管电泳大致类似。 可认为是毛细管柱引 入了色谱固定相，也可认
（3）电场强度程序控制系统； （4）电压稳定性：输出精度高于1%；
（5）电源极性易转换。
仪器接地，漏电保护，铂 丝电极（0.5-1mm）
2.2 毛细管柱 （1）材料：玻璃、聚四氟乙烯、熔融石英：化学、电惰性，透紫 外、可见光。 （2）规格：内径25～75μm，外径350～400μm；长度30-70cm。
Qin =400c0 r 2 2Dt
无电场，无压力 时间：10-60s
双向扩散，无偏向，抑制背景干扰，提高分离效率。
普适性进样方式
2.4 检测器
• 常用的检测方式是紫外-可见吸收。检测器位于距样品盘约毛
细管总长的2/3～4/5处,对毛细管壁内部分进行光聚焦；
2.4.1 紫外检测器
在毛检测
L－毛细管柱长
i 在空心毛细管中一个粒子的淌度可近似表示为：ep 4
三、表观淌度
uap uep uos (eff os ) E
正离子 中性分子 负离子
表观淌度 μeff+μos μos μeff-μos 表观迁移速度 ueff+ uos uos ueff - uos
为是机械泵被电渗泵取代，
使CEC同时具有CE与 HPLC的分离机理，对中 性物质和荷电物质都能达 到理想的分离效果。
反相CEC分离14种火药及其降解成分
本章小结
1、毛细管电泳基本原理 2、电渗和电渗率，电泳和电泳淌度 3、谱带宽度的影响因素 4、区带电泳、胶束电动毛细管色谱、毛细管电色谱
5、毛细管电泳仪结构
由于电渗流速度大大高于电泳 速度，一般为电泳的5-7倍，所 以，不管正离子、负离子还是 中性分子，均随电渗流移动。
第二节、毛细管电泳仪
结构与流程
主要由高压电源、缓冲液及进样系统、毛细管柱、检测 器及数据处理等五部分组成 。
2.1 高压电源
（1）0～30 kV 稳定、连续可调的直流电源；
（2）具有恒压、恒流、恒功率输出；
2.4.2 激光诱导荧光（LIF）
采用激光为激发光,激发出强的荧光。
LIF能减小因毛细管壁的散射所引起的背景噪声。 1.激光器 2.高压电源 3.毛细管 4.单色器 5.光电倍增管 6.记录仪 8.激发光光纤 9.荧光收集光纤
第三节、毛细管电泳的分离模式
• 毛细管区带电泳(CZE);
• 毛细管胶束电动色谱(MEKC);
第十九章：
毛细管电泳法
Capillary Electrophoresis
概述
电泳: 电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场力的作用
下，发生差速迁移，可实现分离。
毛细管电泳
经典电泳法散热差，难以克服高电压引起的焦耳热，限
制了高电压的使用，分离电压受到限制。 乔更森和鲁卡斯采用75μm内径的石英毛细管做为分离室， 紫外柱上检测的方法，在30kv的分离电压下分离丹酰化氨基 酸，柱效达到40万个理论塔板。
Qin c0 π r (eff +os )Et
2
电场：1-10kv 时间：1-10s 特别适合黏度大的试样。
存在的问题：
进样不均：淌度大的离子比淌度小的进样量大。 离子丢失：淌度大且与电渗流方向相反的离子可能进不去。 偏向性，准确性可靠性差，重现性差
2.3.3 扩散进样 试样通过扩散作用进入分离柱端口处。
内表面带负电荷，溶液带正电荷，电渗流流向阴极；
内表面带正电荷，溶液带负电荷，电渗流流向阳极；
在大多数水溶液中，石英毛细管带负电荷，电渗流流向阴极； 改变电渗流方向的方法：
（1）毛细管改性
表面键合阳离子基团； （2）加电渗流反转剂 加入大量的阳离子表面活性剂， 将使石英毛细管壁带正电荷。
阳离子型的表面活性剂 使电渗流发生反转
• 毛细管凝胶电泳(CGE);
• 毛细管等电聚焦(CIEF); • 毛细管等速电泳(CITP)； • 亲和毛细管电泳(ACE)； • 毛细管电色谱(CEC)；
• 非水相毛细管电泳（NACE）
3.1 毛细管区带电泳 capillary zone electrophoresis ，CZE
带电粒子的迁移速率 = 电泳和电渗流速率的矢量和。 正离子：两种效应的运动方向一致，在负极最先流出。 中性粒子：无电泳现象，受电渗流影响在阳离子后流出。 阴离子：两种效应的运动方向相反。 v电渗流 >v电泳时，阴离子在负极最后流 出,在这种情况下，不但可以按类分离， 同种类离子由于差速迁移被相互分离。
课后习题： P427：3，4
2.3 进样系统
毛细管柱内体积小，进样量为毛 细管长度的1%～2%；毛细管直接 与样品溶液接触，直接进样。 （1）进样端加压 （2）虹吸进样
（3）出口端抽真空
2.3.1 压力进样
c0 πr 4 Δ P 压差（2000-6000Pa) Qin t 8 L 进样时间（1-10s）
2.3.2 电动进样
最基本、应用广的分离模式。
药物分析
检测体液或细胞中某 些代谢产物的分析； 尿液中的氨基酸含量 作为临床诊断糖尿病的 辅助手段； 采用毛细管区带电泳 方式，在11min内分离 17种药物；
3.2 胶束电动毛细管色谱（MEKC）
MEKC是在电泳缓冲溶液中加入表面活性剂，表面活性剂
分子之间的疏水基团聚集在一起形成胶束，成为准固定相，溶