毛细管胶束电动色谱分离原理
胶束电动色谱法
胶束电动色谱法
胶束电动色谱法（Micellar Electrokinetic Chromatography，MEKC）是一种在胶束电动毛细管电泳（Micellar Electrokinetic Capillary Chromatography，MECC）基础上发展
起来的电动色谱技术。
MEKC是一种将胶束电动毛细管色谱和电泳技术相结合的色
谱方法。
它利用带电胶束作为移动相，通过电流的作用在毛细管中进行分离分析。
胶束通过对待分离物的物理和化学作用，可以增强分离效果，减小基质效应。
在MEKC中，样品中的待分离物首先与带电胶束发生静电相
互作用，然后在电场作用下通过胶束电动驱动向前移动。
分离效果主要取决于待分离物与胶束的相互作用、电场的强度和胶束浓度等因素。
待分离物的分离和检测主要是通过荧光信号来实现的。
MEKC适用于水溶性、中等极性和高极性的化合物的分离分析，包括蛋白质、药物、生物活性物质等。
它具有分离效果好、操作简便、灵敏度高和选择性强等特点，被广泛应用于食品安全、环境监测、药物分析等领域。
简述毛细管电泳分离原理及分离模式
简述毛细管电泳分离原理及分离模式.
答：毛细管电泳的分离原理：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。
毛细管电泳分离模式：1、毛细管区带电泳:利用被分离离子在电场作用下移动速度不同而实现分离。
电解质的移动就是由电渗引起的。
2、胶束电动毛细管色谱:胶束存在假固定相,使得溶质不仅可以由于淌度差异而分离,同时可基于水相与胶束相之间的分配系数不同而得到分离。
3、毛细管电色谱:被测组分根据她们在流动相与固定相中的分配系数不同与自身电泳淌度差异而得以分离。
毛细管电泳的分离原理
毛细管电泳的分离原理
毛细管电泳（CE）是一种基于电动力和色谱分离原理的分析技术。
它利用毛细管中载带电荷的离子在电场作用下的迁移速率的差异来实现分离。
在毛细管电泳中，首先将样品注入到一条非常细的毛细管内，然后通过使毛细管两端施加电场来产生电动力。
当电场施加到毛细管上时，带电的分析物会受到电场力的作用而在毛细管内迁移。
不同的物质由于自身的特性，比如大小、电荷等，会以不同的速率迁移。
具体来说，有两种常用的毛细管电泳模式：
1. 毛细管凝胶电泳（CGE）：在该模式下，毛细管内填充了哑离子聚合物凝胶，通过凝胶的孔道来实现分离。
样品中的离子在电场作用下，根据尺寸的不同，在凝胶中迁移速度也不同，从而实现分离。
2. 毛细管毛细管区带电泳（CZE）：在该模式下，毛细管内不填充任何分离介质。
样品中的离子自行在毛细管中迁移，根据大小和电荷的不同，迁移速度也不同，从而实现分离。
总的来说，毛细管电泳的分离原理是利用样品中离子在电场作用下的迁移速率差异，根据大小和电荷特性，在毛细管中实现分离。
电色谱法的分离原理
电色谱法的分离原理电色谱法是一种分析化学技术，它利用电场来分离和检测样品中的化合物。
电色谱法的分离原理基于分子在电场中的迁移速度差异，取决于它们的电荷和尺寸。
以下是电色谱法的主要分离原理：1.电泳迁移：•在电色谱法中，一个电场通过分离介质中的样品。
这个电场可以是直流电场或交流电场。
当样品分子在电场中暴露时，它们会受到电荷的影响，导致它们迁移向电场的一个极性端。
带有相同电荷的分子会互相排斥，而带有相反电荷的分子会被吸引。
2.电动迁移率：•不同化合物在电场中移动的速度取决于它们的电动迁移率。
电动迁移率是分子在电场中移动的速度与电场强度之比。
电动迁移率与分子的电荷、尺寸和分子质量等因素有关。
3.分离介质：•电色谱法通常使用一种分离介质，如凝胶、毛细管、纸或硅胶等。
分离介质可以提供额外的分离机会，因为分子必须在介质内部或表面移动，这会影响它们的分离速度。
4.检测器：•在电色谱法中，通常使用检测器来监测分离后的化合物。
检测器可以是吸收光谱仪、荧光探测器、电导率检测器或质谱仪等。
通过检测分离后的化合物，可以获得它们的定量和定性信息。
5.应用：•电色谱法可以应用于不同类型的分析，包括离子交换色谱、凝胶电泳、毛细管电泳和高效液相色谱（HPLC）等。
这些技术在生物化学、生物医学、环境分析和食品科学等领域中得到广泛应用。
总的来说，电色谱法的分离原理基于分子的电动迁移率，利用电场来驱动分子在分离介质中的运动，从而实现样品中不同化合物的分离和分析。
它是一种强大的分析工具，可以用于研究和监测各种化合物。
高效毛细管电泳法原理
毛细管区带电泳（CZE）
CZE又称毛细管自由电泳，是毛细管电泳中最基本、应用最普遍的一种模式。它在毛细管中 仅填充缓冲液，基于溶质组分在电场中的迁移速度不同而分离。前述的基本原理即是CZE 的基本原理。
毛细管胶束电动色谱（MECC）
毛细管胶束电动色谱是电泳技术和色谱技术巧妙结合的分离新技术，也是毛细管电泳中唯 一能同时分离中性物质和离子型物质的分离模式。
简称毛细管电泳（Capillary Electrophoresis，CE），指以高压电场为驱动力，以毛细管为 分离通道，依据样品中各组分之间淌度和（或）分配行为上的差异而实现分离的一种液相分 配技术。CE是经典电泳技术和现代微柱分离技术相结合的产物。
基本装置
CE 的基本装置包括一个高压支流电源、一根毛细管、一个检测器及两个供毛细管两端插入 而又可和电源相连的缓冲液贮瓶。
高效毛细管电泳
高效毛细管电泳相对于经典电泳在技术上采取了两项重要改进： 一是采用了0.05mm内径的毛细管, 二是采用了高达数千伏的电压。 毛细管的采用使产生的热量能够较快散发，大大减小了温度效应，使电场电压可以很高；
电压升高，电场推动力大，又可进一步使柱径变小，柱长增加。
基本理论
在电解质溶液中，带电粒子在电场作用 下，以不同的速度向其所带电荷相反方向迁移。迁 移速度为：
试中Vep为离子电泳迁移速度， μep为电泳淌度，E为电场强度, q为离子电荷量，η为介质粘度， r为离子半径。
Vep=μep ·E=
q
·E 6πηr
基本理论
CE所用的石英毛细管柱，在pH>3时，石英毛细 管壁上的硅醇基(— SiOH）在水溶液中发生电 离，产生的SiOˉ负离子使毛细管壁内表面带负 电，和溶液接触时相应的缓冲液带正电，形成 了双电层。
毛细管电泳法
第一节
（一）原理
毛细管电泳法
毛细管电泳（CE）亦称为高效毛细管电泳法（HPCE），是20 世纪80年代发展起来的一类高效快速的分离分析方法。该法系以弹性
毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分的
淌度（单位电场强度下的迁移 速度）和分配行为的差异而实
现分离，因此可将其视为经典
电泳技术和现代微柱分离相结 合的产物。
每次进样之前毛细管要用不同的溶液冲洗，选用自动冲洗进样仪器较为
方便。进样方法有压力进样、负压进样、虹吸进样和电动进样等。进样
时通过控制压力、电压或时间来控制进样量。
5.检测器
紫外检测器，荧光检测器，电化学检测器，质谱仪等均可作为CE 的检测器。其中紫外检测器应用最广，它是将毛细管接近出口端的外 层聚合物剥去约2mm一段，使石英管壁裸露，毛细管两侧各放置一 个石英聚光球，使光源聚焦在毛细管上，透过毛细管到达光电池对溶 质进行检测。
2.胶束电动毛细管色谱（MEKC或MECC）
该法系以胶束为假固定相的一种电动色谱。 当操作缓冲液加入大于其临界胶束浓度的离子型表面活性剂如十 二烷基硫酸钠（SDS）或十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）、胆酸等， 这时表面活性剂就聚集形成胶束（假固定相），其亲水端朝外，
憎水非极性核朝内，溶质则在水和胶束两相间分配，各溶质因分
其中以色谱为主，但对荷电溶质兼有电泳作用。 该法克服了CE选择性差和分离中性物质困难的缺点，同 时提高了液相色谱的分离效率，形成其独特的高效、微量、 快捷的特点，开辟了高效微柱分离技术的新途径。
二、仪器设备
（一）毛细管电泳仪的基本结构（见下图）
1.电极槽和进样系统 2.清洗系统 3.毛细管 4.检测器 5.铂电极 6.电极槽 7.恒温系统 8.记录和数据处理
毛细管电泳原理及分析策略
第六章 检测器选择
• 小分子检测 • 大分子检测
9
CE检测器种类及性能
• 检测系统
HPCE的种类及性能
检测方式 紫外-可见光吸收
质量检测限(mol) 10-13～10-16
浓度检测限(M)* 10-5～10-8
荧光
10-15～10-17
• 电渗流的波动极大的影 响了迁移时间的重复性
影响电渗流的因素
• pH值 pH越高，电渗流越大
• 离子强度 离子强度越高，电渗流越小
• 缓冲溶液添加剂 离子型表面活性剂、有机溶剂、环糊精
控制电渗流的三个重要手段
1. 采用涂层毛细管，消除电渗流的影响 2. 改变pH，从而调整电渗流的大小。pH<3时电
第一步，尽可能多地了解分离样品的类型、来源、组成 及其性质；
第二步，根据样品的可能性质和来源，选择分离模式， 若无样品信息可先选CZE；
10
条件选择流程
第三步，根据样品性质确定检测方法，一般先选直接 紫外吸收；
第四步，确定样品处理方式，包括衍生方案以及离心 过滤除蛋白等；
第 五 步 ， 根 据 样 品 解 离 常 数 计 算 最 佳 pH ， 或 利 用 75µmID毛细管和磷酸缓冲体系确定pH范围;
电流。 那些被称为生物“优良缓冲液”的，如Tris, borate, CAPS 等特别有用，因为这些缓冲溶液中的离子一般较大， 能够在较高浓度下使用而不会产生大的电流，但一个 潜在的缺点是这些大的缓冲离子有强的紫外吸收。
3
常用的CE缓冲体系
• 磷酸钠体系 宽缓冲范围 • 硼酸钠体系 高pH范围 • Tris-HCl体系 低pH范围 • 醋酸-醋酸铵体系 CE/MS常用体系
毛细管电色谱的方法原理与应用
既能分离带电物质，也能分离中性 物质；
Fig.3. CEC combines the strengths of two powerful analytical techniques —— CE and µHPLC
历
史
回
顾
和
毛
研
细 管
究
电 色
现
谱 研
状
究 进
展
进 [10] Rathore,A,S, Horvath,C. J Chromatogr, 1996,743:231
展
CEC 的保留机制：
CEC= µHPLC+CE
依靠电渗流(EOF)或电渗流结合压力 流推动流动相，使中性和带电荷的样 品分子根据它们在色谱固定相和流动 相间吸附、分配平衡常数的不同和电 泳速率不同而达到分离分析；
2．紫外-可见检测器 开启电源后，经过短暂的时间，氘灯点亮，波长显示为 254 nm。(不一定是254nm，而是上次关机时使用的波 长)，按FUNC/BACK键到改波长处，输入实验需要的波 长值， ENTER确认，检测器一般30-60min的预热，然后 按ZERO基线调零后，基线稳定后，可以进样。
色 [2] Mould,D,L, Synge,R.L.M. Analyst. 1952, 77:963-968
谱 [3] Pretorius.V, et al. J. Chromatogr., 1974, 99:23-30
研 [4] Otsuka.S ,et al. Anal.Biochem., 1980,102:419-422
和 研 究 现 状
直到1980年Otsuka[4]才又发表了一篇有关CEC的文章。
毛细管常用分离模式
常用分离模式毛细管电泳是指所有在极细毛细管内进行的电泳新技术，它根据分离机理不同具有多种分离模式，能够提供互不相关而又相互补充的信息。
毛细管电泳常用的分离模式包括毛细管区带电泳（CZE）或称自由溶液毛细管电泳（FSCE）、胶束电动毛细管色谱（MECC）、毛细管凝胶电泳（CGE）、毛细管等电聚焦（CIEF）和毛细管等速电泳（CITP），各分离模式、分离机理见下表。
在大多数情况下，可以通过改变缓冲液的组成来实现不同的操作模式。
毛细管区带电泳毛细管区带电泳（CZE）是毛细管电泳中最简单、最基本、应用最广泛的一种分离模式。
在毛细管中仅填充缓冲液，基于溶质组分的迁移时间或淌度的不同而分离。
除了溶质组分本身的结构特点和缓冲液组成，不存在其他因素如聚合物网络、pH梯度或另一分配相对分离的影响。
CZE分离无需固体支持介质，不存在基质效应，能分离淌度差别很小的组分。
CZE 中由于电渗流的存在，阴、阳离子可以同时分析，中性溶质电泳迁移为零与电渗流同时流出，如下图。
CZE的特点是操作简单、快速、分离效率高，应用范围广。
从原理上讲可以适用于所有具有不同淌度的荷电粒子的分离，分子量范围从十几的小分子离子到几十万的生物大分子。
胶束电动毛细管色谱胶束电动毛细管色谱（MECC或MEKC）是电泳技术和色谱技术巧妙结合的分离新技术。
MECC是在电泳分离缓冲液中加人离子型表面活性剂胶束，使电中性物质能根据其在胶束相和水相的分配系数不同而进行分离。
MECC是毛细管电泳中唯一能同时分离中性物质和离子型物质的分离模式。
它是1984年由Terabe首先报道的一种新型的毛细管电泳技术，也是目前研究较多，应用较广的一种毛细管电泳操作模式。
MECC是基于胶束增溶和电迁移过程进行的，因此其分离要求有两相：一相是带电的离子胶束，是不固定在毛细管中的假固定相，它具有与周围缓冲液介质不同的电泳淌度，也可称为胶束电泳淌度（μmc），并且与分离溶质相互作用（胶束增溶过程）；另一相是导电的水溶液相，在电场作用下，水相由电渗流驱动流向阴极（电迁移过程）。
胶束电动毛细管色谱法分析手性化合物
工作 本文对这方面的工作进行了进一步的总结∀
Μ Ε ΧΧ 手性分离的原理
在
中 被分离的两对映体以不同的亲合
力与手性选择剂形成可逆的非对映立体异构体配合
物 在电泳力和电渗流驱动下 两对映体的表观淌度
有所差异 导致二者在毛细管中的分离 见图 ∀由
色谱理论得到中性溶质的分离参数 如下
Ρ
ΝÙ Α Α
κχ κχ
τ Ùτ τ Ùτ κχ
式中 Ρ 为分离度 Ν 为理论塔板数 Α为分离因子
κχ 和 κχ 分别为对映体 和 的容量因子∀
公式 说明
分离度的改善与 Ν τ Ùτ
κχ 和 Α有关 其中 Α是影响
手性分离的最主要
因素 ∀适 当 手 性 选 择 剂 的 使 用 是 手 性 分 离 成 功 的 关
键 其它因素 如电压 温度 缓冲液离子强度 胶束
第 卷第 期 年月
色
谱
胶束电动毛细管色谱法分析手性化合物Ξ
何友昭 郑明珠 淦五二
中国科学技术大学化学系 合肥
提 要 对近年来胶束电动毛细管色谱法
分析手性化合物方面的工作进行了评述 简述了
分
离手性化合物的原理 并探讨了几种
手性分离体系的分离机理∀
关键词 胶束电动毛细管色谱法 手性分离 表面活性剂
分类号
∀
等用
手性
分离了 Ν 二硝基苯甲酰 氨基酸异丙酯∀高分
子表面活性剂具有以下优点 它能形成单分子胶束
消除低分子质量表面活性剂与胶束之间的动态平
衡其
是零 胶束浓度与温度 添加剂等无关
高分子胶束还具有较大的稳定性和刚性 这可以提
高 分析物的质量转移率 减小峰宽∀
可
第3章 毛细管电泳和毛细管电色谱
3.3.4. 毛细管等电聚焦（CIFF）
1. 根据等电点差别分离生物大分子的高分辨率电泳技术； 2. 毛细管内充有两性电解质（合成的具有不同等电点范围 的脂肪族多胺基多羧酸混合物），当施加直流电压（6～8V） 时，管内将建立一个由阳极到阴极逐步升高的pH梯度； 3. 氨基酸、蛋白质、多肽等的所带电荷与溶液pH有关，在 酸性溶液中带正电荷，反之带负电荷。在其等电点时，呈电中 性，淌度为零；
1 高压电源；2 毛细管；3 检测器；4 电极；5 缓冲液瓶；6 恒温系统；7 记录仪
3.2.2. 进样系统
毛细管分离通道十分细小，整个柱体积一般只有4~5μL， 所需的样品区带只有几纳升。 毛细管电泳的进样方式一般是将毛细管的一端从缓冲液移 出，放入试样瓶中，使毛细管直接与样品接触，然后由重力、 电场力或其他动力来驱动样品流入管中。进样量可以通过控 制驱动力的大小或时间长短来控制。CE进样技术均适用于 CEC。 目前有三种方法可以让样品直接进入毛细管：
图21-6 电渗流反向示意图
3.3.1. 毛细管区带电泳（CZE）
3.3.1.2. 应用 毛细管区带电泳特别适合分离带电化合物，包括无机阴离子、 无机阳离子、有机酸、胺类化合物、氨基酸、蛋白质等，不能 分离中性化合物。
毛细管区带电泳3分钟内分离30种阴离子电泳图
3.3.2. 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，当溶液中表 面活性剂浓度超过临界胶束浓度时，表面活性剂分子之间的疏 水基团聚集在一起形成胶束，成为分离体系的准固定相，溶质 基于在水相和胶束相之间的分配系数不同而得到分离。
3.3.2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 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，当溶液中表 面活性剂浓度超过临界胶束浓度时，表面活性剂分子之间的疏 水基团聚集在一起形成胶束，成为分离体系的准固定相，溶质 基于在水相和胶束相之间的分配系数不同而得到分离。 电泳流和电渗流的方向 相反，且ν电渗流 > ν电泳 ， 负电胶束以较慢的速度向负 极移动； 可用来分离中性物质
毛细管胶束电动色谱分离技术
基本原理毛细管电色谱(Capillary electrochromatography, 简称 CEC)是在毛细管中填充或在管壁涂布、键合液相色谱的固定相,然后在毛细管的两端施加高压直流电，在电场作用下产生电渗流(Electroosmotic flow ，简称EOF）,流动相在电渗流的驱动下通过色谱柱。
对中性化合物，其分离过程和HPLC类似，即通过溶质在固定相和流动相之间的分配差异而获得分离；当被分析的物质在流动相中带电荷时，除了和中性化合物一样的分配机理外，自身电泳淌度的差异对物质的分离也起相当的作用。
毛细管电色谱（capillary electro chromatography，CEC）以内含色谱固定相的毛细管为分离柱，兼具毛细管电泳及高效液相色谱的双重分离机理，既可分离带电物质也可分离中性物质。
毛细管电色谱法是用电渗流或电渗流结合压力流来推动流动相的一种液相色谱法。
因此，毛细管电色谱法可以说是HPLC和HPCE 的有机结合，它不仅克服了HPLC 中压力流本身流速不均匀引起的峰扩展，而且柱内无压降，使峰扩展只与溶质扩散系数有关，从而获得了接近于HPCE 水平的高柱效，同时还具备了HPLC 的选择性。
HPLC是用压力驱动流动相。
流速是随填充微粒的大小和柱长而变化的。
流速在管中呈抛物线轮廓，因而造成了色谱峰谱带的展宽，降低了柱效。
而CEC是采用电场推动流动相。
其线速度是与柱的直径和填微粒的大小无关的，因而在毛细管中几乎没有流速梯度。
谱带展宽效应相应的就十分小。
这点是CEC与HPLC的本质差别，也是CEC效率高于HPLC 的根本。
依靠电渗流（EOF）和电渗流结合压力流推动流动相，使中性和带电荷的样品分子根据它们在色谱固定相和流动相间吸附、分配平衡常数的不同和电泳速率不同而达到分离分析。
仪器设备: 毛细管电色谱的早期研究是在改装的CE商品仪器上进行的，随着研究的深入和对研究前景的良好预期，现在已有商品仪器既可进行电泳模式也可方便地进行电色谱研究。
胶束电动毛细管电泳法测定柑橘属药材中柚皮苷和橙皮苷的含量
胶束电动毛细管电泳法测定柑橘属药材中柚皮苷和橙皮苷的含量柑橘属药材广泛应用于传统中医药领域，具有丰富的药用价值。
柚皮苷和橙皮苷是柑橘属药材中的两种主要活性成分，具有抗氧化、抗炎、抗菌等多种生物活性。
因此，准确测定柑橘属药材中柚皮苷和橙皮苷的含量对于评估其质量和药效非常重要。
胶束电动毛细管电泳法（MEKC）是一种高效、快速、准确的分离和测定方法，已广泛应用于药物分析中。
本文将介绍使用胶束电动毛细管电泳法测定柑橘属药材中柚皮苷和橙皮苷含量的方法和步骤。
一、实验原理胶束电动毛细管电泳法基于毛细管内胶束的形成和电动注射技术，能有效分离复杂的药物样品。
该方法的主要原理是利用胶束的表面活性和电动注射的电荷效应，将样品中的目标成分分离出来，并通过测定其相对迁移时间来计算含量。
二、实验步骤1. 样品制备：将柑橘属药材按照一定比例粉碎，并加入适量的提取液，进行浸泡提取。
待提取液浸泡一段时间后，离心收集澄清液，作为待测样品。
2. 胶束制备：取适量的表面活性剂和缓冲液，按照一定比例混合，并通过超声波处理来形成胶束溶液。
3. 毛细管填充：将毛细管用胶束溶液填充，并进行静置，保证胶束溶液充分吸附在毛细管内壁上。
4. 电泳条件设置：调整电泳仪的参数，如电压、电流、电泳时间等，以达到最佳分离效果。
5. 注射和检测：将样品注射进入毛细管，并进行电泳分离。
通过紫外检测器测定目标成分在电泳过程中的峰高，并与标准曲线比对来计算柚皮苷和橙皮苷的含量。
6. 数据处理：根据测定结果及相关公式，计算样品中柚皮苷和橙皮苷的含量。
三、实验结果与讨论通过胶束电动毛细管电泳法测定柑橘属药材中柚皮苷和橙皮苷的含量，可以得到准确的测定结果。
在实验中，我们测试了多个不同来源的柑橘属药材样品，并进行了重复实验，结果显示该方法具有良好的重现性和准确性。
根据统计数据得知，柚皮苷在柑橘属药材中的含量范围为X mg/g至X mg/g，橙皮苷的含量范围为X mg/g至X mg/g。
毛细管电色谱法 色谱与电场两种作用力
毛细管电色谱色谱与电场两种作用力毛细管电色谱(capillaryelectro—chromatography，CEC)的分离机制是靠色谱与电场两种作用力，依据样品组分的分配系数及电泳速度差别而分离。
该法可分为填充毛细管电色谱法及开管毛细管电色谱法两大类。
前者是将细粒径固定相填充在毛细管柱中，后者是把固定相的官能团键合在毛细管内壁表面上而形成的色谱柱。
毛细管电色谱法是最新的色谱法，柱效可达106片／m，它快速、经济、应用广，是最有前途的分析方法。
毛细管电泳法毛细管电泳法(capillaryelectrophoresis，CE)是样品在毛细管的液体介质中，在电场力作用下的分离分析方法。
它已成为生命科学的最重要的研究手段之一。
按使用领域对色谱仪的分类分析型色谱仪分析型色谱仪可分为实验室用色谱仪和便携式色谱仪。
它主要用于各种样品的分析，其特点是色谱柱较细，分析的样品量少。
制备型色谱仪制备型色谱仪可分为实验室用制备型色谱仪和工业用大型制造纯物质的制备色谱仪，可以完成一般分离方法难以完成的纯物质制备任务，如纯的制备，蛋白质的纯化。
专属型色谱仪专属型色谱仪只用于分析某一类化合物的色谱仪，如氨基酸自动分析仪，它属液相色谱仪的范畴。
色谱法与其他分离方法的比较色谱法的特点和优点色谱法的特点色谱法以其高分离能力而著称，它的分离效能远高于其他分离技术，如重结晶、蒸馏、电解、萃取和离心等方法。
色谱法的优点①分离效能高。
如毛细管气相色谱柱理论塔片数可达7～12万，毛细管电泳柱有几十万理论塔片数，而凝胶毛细管电泳柱可达上千万理论塔片数的柱效。
②应用范围广。
它几乎可用于所有化合物的分离分析，从有机物、无机物、低分子或高分子化合物，到有生物活性的生物大分子都可进行分离和测定。
③分析速度快。
一般在几分钟到几十分钟即可完成一次复杂样品的分离和分析。
④样品用量少。
微升，甚至纳升级的样品就可完成一次分离分析。
⑤灵敏度高。
如气相色谱可以分析几纳克的样品，火焰离子化检测器(flameionizationdetector，FID)可达10—2g／s，电子捕获检测器(electroncapturedetec．tor，ECD)达10—3s／s；检测限分别为10‘9g／L和10。
毛细管电泳分析方法的工作原理介绍
毛细管电泳分析方法的工作原理介绍毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)又叫高效毛细管电泳(HPCE), 是近年来发展最快的分析方法之一。
1981年Jorgenson和Lukacs首先提出在75μm内径毛细管柱内用高电压进行分离, 创立了现代毛细管电泳。
1984年Terabe等建立了胶束毛细管电动力学色谱。
1987年Hjerten 建立了毛细管等电聚焦, Cohen和Karger提出了毛细管凝胶电泳。
1988～1989年出现了第一批毛细管电泳商品仪器。
短短几年内, 由于CE符合了以生物工程为代表的生命科学各领域中对多肽、蛋白质(包括酶，抗体)、核苷酸乃至脱氧核糖核酸(DNA)的分离分析要求, 得到了迅速的发展。
CE是经典电泳技术和现代微柱分离相结合的产物。
CE和高效液相色谱法(HPLC)相比, 其相同处在于都是高效分离技术, 仪器操作均可自动化, 且二者均有多种不同分离模式。
二者之间的差异在于：CE用迁移时间取代HPLC中的保留时间, CE的分析时间通常不超过30min, 比HPLC速度快；对CE而言, 从理论上推得其理论塔板高度和溶质的扩散系数成正比, 对扩散系数小的生物大分子而言, 其柱效就要比HPLC高得多；CE所需样品为nl级, 最低可达270fl, 流动相用量也只需几毫升, 而HPLC所需样品为μl 级, 流动相则需几百毫升乃至更多；但CE仅能实现微量制备, 而HPLC可作常量制备。
CE和普通电泳相比, 由于其采用高电场, 因此分离速度要快得多；检测器则除了未能和原子吸收及红外光谱连接以外, 其它类型检测器均已和CE实现了连接检测；一般电泳定量精度差,而CE和HPLC相近；CE操作自动化程度比普通电泳要高得多。
总之, CE的优点可概括为三高二少：高灵敏度, 常用紫外检测器的检测限可达10-13～10-15mol,激光诱导荧光检测器则达10-19～10-21mol；高分辨率, 其每米理论塔板数为几十万；高者可达几百万乃至千万, 而HPLC一般为几千到几万；高速度, 最快可在60s内完成, 在250s内分离10种蛋白质, 1.7min分离19种阳离子, 3min内分离30种阴离子；样品少, 只需nl (10-9 L)级的进样量；成本低, 只需少量(几毫升)流动相和价格低廉的毛细管。
毛细管胶束电动色谱分离原理
毛细管胶束电动色谱分离原理概述在电泳缓冲液中加入离子表面活性剂，当溶液中表面活性剂浓度超过临界胶束浓度时，表面活性剂的单体就结合在一起，形成一个球体，称为胶束。
胶束一般是由10--50个碳原子单位的长链分子组成，具有头部(或外层)亲水、尾部(或内层)疏水的特性。
在溶液中，头部露在外面，尾部包在胶束中。
这种胶束的形成是疏水效应的结果，能使系统的自由能减少。
胶束可分为正相胶束和反相胶束两类，以前者应用较多。
反相胶束则是指在有机溶剂中形成的胶束，尚未作系统研究。
用来作为表面活性剂的化合物很多，大体有四类:阴离子、阳离子、两性离子和非离子表面活性剂，其典型化合物及主要性质如表4.1所示。
应用最多的是前两类，且尤以十二烷基硫酸钠(SDS)等使用最为普遍。
图4.1是SDS胶束的结构示意，里面有一个疏水内核，外面布满了.S03ˉ离子。
在MECC系统中，实际上存在着类似于色谱的两相，一是流动的水相，另一是起到固定相作用的胶束相，溶质在这两相之间分配，由其在胶束中不同的保留能力而产生不同的保留值。
与毛细管区带电泳一样，由于缓冲液在靠近管壁处形成的正电，使其显示出强烈的电渗流而向阴极移动。
对于SDS胶束来说，由于其外壳带很大的负电荷，本应以较大的淌度朝阳极迁移，但由于在一般情况下电渗流的速度大于胶束的迁移速度，这就迫使胶束最终以较低的速度向阴极移动，如图4.2所示。
由此可见，毛细管胶束电动色谱有别于普通色谱的一个重要特性为它的“固定相”是移动的，这种移动的“固定相”又被称之为“准固定相’。
在毛细管胶束电动色谱中，中性粒子由于本身疏水性的不同而得以分离.具有不同疏水性的粒子与胶束的相互作用不同，疏水性强的作用力就大，其留在胶束相中的时间就长。
由于胶束相的绝对速度很小，组分的保留时间就长;反之组分较多地停留在缓冲液中按电渗的速度移动，保留时间就较短。
以上所述为使用阴离子表面活性剂的情况，如果使用阳离子表面活性别，则清况相反。
毛细管电色谱的方法原理与应用
目前， 研究的热点： 目前，pCEC研究的热点： 研究的热点
(1)CEC理论的研究； 理论的研究； 理论的研究 (2)仪器联用技术的发展； 仪器联用技术的发展； 仪器联用技术的发展 (3)梯度洗脱技术； 梯度洗脱技术； 梯度洗脱技术 (4)毛细管柱的制备（填充柱或整体柱）； 毛细管柱的制备（填充柱或整体柱）； 毛细管柱的制备 (5)芯片技术； 芯片技术； 芯片技术 (6)应用领域拓展（环境分析，食品分析，生化分析 应用领域拓展（环境分析，食品分析， 应用领域拓展 等）；
历 史 回 顾 和 研 究 现 状
毛 细 管 电 色 谱 研 究 进 展
二、毛细管电色谱基本原理 CEC与HPLC原理的比较 与 原理的比较 CEC：是采用具有塞状流型的 电渗流推动流动相，其线 速度是与柱的直径和填料 颗粒大小无关的。因而在 毛细管中几乎没有流速梯 度，谱带展宽效应很小。
HPLC：是采用压力驱动流动 相，流速随填料颗粒大小 和柱长而变化，流速在管 中呈抛物线状轮廓，因而 造成谱带展宽和柱效的降 低。
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毛细管胶束电动色谱分离原理概述在电泳缓冲液中加入离子表面活性剂，当溶液中表面活性剂浓度超过临界胶束浓度时，表面活性剂的单体就结合在一起，形成一个球体，称为胶束。
胶束一般是由10--50个碳原子单位的长链分子组成，具有头部(或外层)亲水、尾部(或内层)疏水的特性。
在溶液中，头部露在外面，尾部包在胶束中。
这种胶束的形成是疏水效应的结果，能使系统的自由能减少。
胶束可分为正相胶束和反相胶束两类，以前者应用较多。
反相胶束则是指在有机溶剂中形成的胶束，尚未作系统研究。
用来作为表面活性剂的化合物很多，大体有四类:阴离子、阳离子、两性离子和非离子表面活性剂，其典型化合物及主要性质如表4.1所示。
应用最多的是前两类，且尤以十二烷基硫酸钠(SDS)等使用最为普遍。
图4.1是SDS胶束的结构示意，里面有一个疏水内核，外面布满了.S03ˉ离子。
在MECC系统中，实际上存在着类似于色谱的两相，一是流动的水相，另一是起到固定相作用的胶束相，溶质在这两相之间分配，由其在胶束中不同的保留能力而产生不同的保留值。
与毛细管区带电泳一样，由于缓冲液在靠近管壁处形成的正电，使其显示出强烈的电渗流而向阴极移动。
对于SDS胶束来说，由于其外壳带很大的负电荷，本应以较大的淌度朝阳极迁移，但由于在一般情况下电渗流的速度大于胶束的迁移速度，这就迫使胶束最终以较低的速度向阴极移动，如图4.2所示。
由此可见，毛细管胶束电动色谱有别于普通色谱的一个重要特性为它的“固定相”是移动的，这种移动的“固定相”又被称之为“准固定相’。
在毛细管胶束电动色谱中，中性粒子由于本身疏水性的不同而得以分离.具有不同疏水性的粒子与胶束的相互作用不同，疏水性强的作用力就大，其留在胶束相中的时间就长。
由于胶束相的绝对速度很小，组分的保留时间就长;反之组分较多地停留在缓冲液中按电渗的速度移动，保留时间就较短。
以上所述为使用阴离子表面活性剂的情况，如果使用阳离子表面活性别，则清况相反。
机理前己述及MECC中存在有两相，一相是以胶束形式存在的准固定相，另一相是作为载体的液相，又称流动相。
试样中的组分在MECC中的分离，从本质上来说，是由它们的分子和胶束相及流动相分子之间的相互作用的差异造成的，尽管对不同的胶束相互作用的形式不同，但是它们所反映的问题本质是一样的。
具体来说，溶质在毛细管柱内受到两种力，一是胶束对它的作用力，二是流动相的溶解力，即溶质处于两个作用力场的平衡之中，作用力强，溶解力差时，溶质有较大的保留;反之，则较早流出毛细管柱，见图4.3.也就是说，不同组分分子和胶束相与流动相分子相互作用的不同，最终将导致它们在两相中的浓度比不同，或者说分配系数不同。
设X物质因相互作用较大，而在胶束相中的浓度较大，Y物质因相互作用较小而浓度较小，则X的分配系数大于Y的分配系数（分配系数K=溶质在胶束相的浓度/溶质在流动相的浓度），在这一MECC系统中，X在Y的后面流出。
综上所述，不同组分在毛细管胶束电动色谱中的分离，从根本上来说是由于它们的分子与胶束和流动相分子相互作用的差异造成的，而这种相互作用的差异通过分配系数的差异来反映，分配系数和上述一系列微观参量都有明确的定量关系。
问题的另一方面是，既然分配系数及其差异是引起组分在MECC中分离的根本原因，那么，必然地也会同MECC中可测宏观参量之间存在着某种定量关系，事实上，MECC中通常采用容量因子K’的概念来间接地描绘分配系数。
容量因子的定义为:k'=组分在胶束相中的量/组分在流动相中的量序言高效毛细管电泳(High Performance Capillary Electrophoresis，简称 HPCE )是70-80年代迅速发展起来的一类新型的电泳和色谱相结合的分离分析技术，具有分离效率高、分析速度快、样品用量少、应用范围广等特点，已成为90年代重要的高效分离手段，在生物、化学、医药、环保、食品等领域等领域有很好的应用前景。
毛细管电泳和高效液相色谱(HPLC)都是液相分离技术，由于它们遵循不同的分离机理，除了具有自己的特点外两者在很大程度上可以互为补充。
但是无论从效率、速度、样品用量和成本来说，毛细管电泳都显示了一定的优势。
与HPLC相比，毛细管电泳的柱效更高一些，速度更快一些；同时它的用量仅为HPLC的千分之一，且溶剂消耗量极小，又没有泵输运系统，因此成本相对较低。
毛细管电泳具备许多分离模式，通过改变其缓冲液成分、添加剂和柱型，毛细管电泳有很大的选择性，可以根据不同的分子性质(诸如大小、电荷数、手性、疏水性等)对极广泛的对象进行有效的分离。
相比之下，为达到类似的目的，HPLC要消耗许多价格昂贵的柱子和溶剂，而且现在常用的HPLC方法存在分析时间长，分离效率低及柱子易污染等缺点，因此毛细管电泳方法在这个领域的应用越来越受到人们的关注。
毛细管电泳的结构很简单：通常包括一个高压源，一根毛细管，一个检测器以及两个供毛细管两端插入且又可和电源两端相连的缓冲液贮槽，输出信号和记录装置。
装置的示意图如下所示：毛细管电泳示意图毛细管电泳的原理也并不复杂，其原理如下所述：1. 概述分离原理：高效毛细管电泳(HPCE)是溶液状态的混合物以相对较窄的区带引入到毛细管中并在电场作用下迁移。
由于混合物中各物质所带的电荷和大小不同而具有不同的电泳淌度，因此迁移速度存在差异而实现分离。
定量原理：根据朗伯-比尔定律定量。
2. 理论2.1电泳淌度当一带电离子在电场E中时，它受到电场力F e的作用，其大小等于带电粒子的净电荷q与电场强度E的乘积，即F e=q*E一旦带电粒子开始运动，除电场力外，它还受到一个与运动方向相反的阻力作用。
阻力F d的大小与其迁移速度(v)成正比，即Fd=f*v其中f为平动摩檫或阻力系数。
当电场力完全被阻力平衡后，粒子以稳态速度迁移，该稳态速度V ss与阻力系数的关系为：Vss=qE/f若将带电粒子的电泳淌度定义为单位电场强度下的稳态速度μ=q/f很明显，粒子的大小和电荷差异都可以引起电泳淌度的差异。
2.2电渗流在毛细管电泳中，由于所用的毛细管多由熔融石英做成，它表面含有硅醇基团(SiOH)，电解质存在时这些硅醇基团可以离子化。
此时，熔融石英毛细管壁和缓冲液间的界面由三层组成：带负电的石英表面(PH>2)，不可移动层和阳离子扩散层。
这三层与石英表面相连，趋向阴极移动。
这种阳离子的迁移导致了整个毛细管内流体向阴极迁移，这种液体在毛细管中的流动称作电渗流。
电渗流的速度与电场强度成正比，故电渗流淌度定义为单位电场强度下得电渗流速度：μeo=V eo/E2.3 检测方法：用于毛细管电泳的检测方法有UV-Vis吸收法、激光光热法、荧光法、间接测定法、电导法、安培法、质谱法、放射法、拉曼光谱法、折射指数法等多种。
也有用CITP/CZE、HPCE/HPLC联用方法进行检测。
但是HPCE进样量小、分离速度快的特点要求检测器具有灵敏度高、空间分辨率高、响应快及在线检测功能。
目前已经商品化的检测器中，光学检测器（紫外、二极管阵列、荧光）较为成熟，电化学检测器及放射性同位素检测器已开始应用。
质谱联用因灵敏度高也得到发展。
利用HPCE时应根据所分析物质的特点选用相应的检测方法，以扬长避短。
本实验选用的检测方法为紫外检测法。
十九世纪初，法国人Derosne, Pelletier和德国人Sertuner 159]等相继从植物和药材中分离出生物碱，并证明它们具有明显的生理作用，推动了植物药材有效成分的研究。
目前，应着重如下研究:研究中草药的种类和资源，寻找新药源;研究中草药的鉴别和化学成分，以鉴定中草药的真伪优劣，保证中药质量;研究药用动植物的遗传因素、生长发育、环境条件与有效成分积累的关系，以及中药在采收、加工、炮制、储藏合理的加工、炮制和贮藏，从而提高药材的产量和质量。
以上几方面都有赖于中药有效成分的分析。
而中药有效成分的分析有其特殊复杂性，首先是中药品种繁多，不同品种间活性成分的含量相差悬殊;其次中药中有效成分还受产地、栽培、生长环境和采收季节等因素的影响。
对于由多种中药组成的复方制剂，情况就更复杂了。
目前用于中药成分分析的方法有薄层色谱法((TLC)、气相色谱法(GC),高效液相色谱法((HPLC)等，其中HPLC法常用，高效液相色谱法，其有诸多的优点，如柱效高，选择性好，适用面广，但将其用于中草药的分析时，有下列几个不利因素。
①由于中草药成分不但复杂且往往不甚清楚，增加了样品前处理的困难，容易造成柱污染，严重地影响柱寿命。
②液相色谱所消耗的溶剂量大，增加了这种方法的成本，且造成环境污染。
③每根柱的柱效实际上不是很高(约几千塔板数)，所需分析时间一般较长。
与高效液相色谱相比，高效毛细管电泳在分析中草药时具有下列几点优越①毛细管柱易于全面清洗，不必担心对柱子的污染而使柱子报废。
②简化对样品前处理的要求。
③柱效高、分析时间一般比HFLC短。
④由于柱效高，有可能使同一个分离条件适合多种样品中多组分的分析。
⑤所用化学试剂量少，分析成本低。
⑥分离模式多，适合于中药中存在的各类物质。
包括酸性、碱性和中性的物质，如有机酸、生物碱、黄酮及其贰类、香豆类素、氨基酸类等化合物的分析。
近十几年来发展很快的高效毛细管电泳(High Performance Capillary Electrophoresis, HPCE)是一种高效分离技术，它具有高效(每米理论塔板数在10，以上)、快速、进样体积小(一般为nL级)、溶剂消耗少和抗污染能力强等特点，不仅广泛用于生物大分子如核酸、多肤和蛋白质等的分析，尤其在中药复杂体系的分析中显示出很大的优势。
本文就是利用毛细管电泳来测中药中的有效组分。