6-毛细管电泳

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ep)。
ep)。
⑤ 电泳淌度 ——荷电质点在单位电场强度下的
⑥ 双电层
⑦ 分离度 为,
当固体与液体接触时,固 —液两相
毛细管电泳色谱中,分离度可表示
界面上就会带有相反符号的电荷,形成双电层。
R = (n1/2/4)×(△V / V)
n—平均理论塔板数
△V—两组分迁移速度的差值
V—平均迁移速度
(2) 电泳法的分类
——毛细管电泳中使用最为广泛的一种技术。
(1)基本原理
①电渗效应与电渗淌度
在熔融毛细管内壁的
Si-OH解离为硅氧基(Si-O-)-阴离子与H+。H+与H2O 结合,生成H3O+。由于硅氧基吸引了缓冲溶液中阳 离子,在毛细管内壁表面带形成双电层。双电层外 缘的扩散层中的阳离子被电场阴极吸引导致背景电
解质缓冲溶液向阴极流动,形成电渗流——电渗效
1.莫罗苷 2.番木鳖苷
3.芍药苷 4.内标物 (氯霉素) 5.丹皮酚
4.毛细管电泳法的进样技术
快速 毛细管电 泳 进样要 求 分离样品组 高效 分 进样时不能引入显著的区带扩张, 以确保系统的高效;
样品量必须小于100nl。否则易
造成过载。
适宜的进样区带宽度大体是毛细管长度的 1 %~ 2 %。进样宽度越大,柱效越低。进样引起的区带展 宽应小于由扩散引起的宽度。
检测手段。
紫外检测器的灵敏度低一些,特别是对小直径的
毛细管而言,但是它的通用性好,特别是对蛋白质
的适用性很强,因此在毛细管电泳中显示很大的用 途。 激光诱导荧光检测,灵敏度高,但大多数样品, 需要衍生。
质谱检测器,有潜在用途的,已经显示出极其广
泛的应用前景,并正在做深入的研究。
实例 研究
冬虫夏草及其代用品的指纹图谱
平板电泳法:电泳在平面电解质溶液中 支持体形状 进行(电解质支持体为平板形),如 纸电泳法及平板凝胶电泳法。 柱电泳法:电解质溶液充填于柱状容器 中 , 电泳在柱状电解质溶液中进行。 (柱区带电泳法、柱凝胶电泳法) 电泳柱粗细 经典柱电泳法(cm id,低压电泳法) 毛细管电泳法(μ m id,高压电泳法)
ep<0 ;中性分子,电泳速度为 0 ,跟随介质电渗流
向阴极移动。 阴离子 μ
阳离子 μ
app=μ eo-μ ep
app=μ eo+μ ep
中性分子 μ
app=μ eo
μapp(阳)>μeo(中)>μapp(阴)
表观淌度(μ
app)的计算式:
μ
app=V/E=(Ld/t)/(V/Lt)
V——某质点的电泳速度(迁移速度) E——电位梯度 V——电压 t——迁移时间 Ld——从进样口到检测器的有效毛细管柱长度, Lt——毛细柱总长度 组分的电渗淌度与其荷电情况及背景电解质的性质
(四)毛细管电泳法
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的淌度和分配行为的差异而 实现分离的一种液相分离技术。 特点——分离效率高、分析速度快、分离模式
多、直接分析水溶液。
1.概述
(1)基本概念
① 电泳 —— 带电质点 ( 离子或胶粒 ) 在电解质溶 液中在电场作用下,向荷电相反电极的迁移现象。
(1) 电动进样 —— 电迁移进样。毛细管的进样端 ( 阳极端 ) 先不与缓冲液接触,而直接置于样品溶液 中,然后在短时间内加进样电压,使样品通过电迁
移进入毛细管。可通过改变进样电压(决定电泳迁移
速度和电渗流速度)和时间(与样品区带长度有关)控
制进样量。(与溶质的淌度和缓冲液的淌度有关)
(2)气动进样——压差进样,最常用的进样方法, 具体办法有三种: ①在进样端加压; ②在出口端减压; ③调节进样槽与出口槽之间的相对高度使之产生
带电质点的电荷数量、电荷符号与质点大小的差别
→迁移速度不同→分离。
② 电泳法 —— 利用电泳现象进行定性、定量的 分离分析方法。 ③毛细管电泳法 (CE)——在毛细管中进行的电
泳法。 又称高效毛细管电泳法(HPCE)。
④ 电泳速度 ——荷电质点在电场的作用下,在
电解质溶液中的迁移速度 (ν
电泳速度(μ
有很高的特征性,因此,以核苷类物质为重点考察
色谱峰的虫草指纹图谱的特征及与代用品、伪劣品
的鉴别研究具有实用价值。
1.实验 (1)仪器、试剂和样品 Unimicro 简易型毛细管电泳仪 HV 301 高压电 源 (0 ~ 30kV) , Hyper Quan VUV-20 紫外检测器,外
配Ecrom98色谱工作站;石英毛细管
带展宽或峰分裂。
③只要检测器的灵敏度能提供足够的信号强度,
进样区带越小越好,加大进样区带会使柱效和分离 度降低。 ④温度对进样体积的影响。 ⑤样品溶液中的溶剂必须是能和运行缓冲液互溶
的并不引起后者的沉淀;溶剂的离子强度要低于运
行缓冲液的离子强度。 ⑥关于样品溶液和缓冲液的损耗和蒸发问题。毛 细管和电极都相对较细,需要用合适的封闭装 置.以防上蒸发;用大体积的缓冲液或频繁更换缓
密切相关,电渗淌度对于电泳的分离状况影响甚大。
(2)实验方法
实例一
冬虫夏草及其代用品的指纹图谱研究
3.胶束电动毛细管色谱
(1)分离机制 胶束电动毛细管色谱与 CZE 不同,是在背景电解 质缓冲溶液中加入离子型表面活性剂。当表面活性剂
的浓度足够大,达到或超过临界胶束浓度 (CMC) 时,
则表面活性剂的单体结合在一起,形成球状胶束。 “胶束相”相当于“准固定相”,组分在水相与胶束 相间形成分配平衡,当胶束相与水相的性质一定时, 分配系数的大小取决于组分 (中性分子)的性质。由于 负胶束在电泳时,向阳极迁移与电渗流逆向泳动,因 其速度小于
电泳条件
运 行 电 压 16kV , 室 温 , 检 测 波 长
254nm,重力(虹吸)进样10s。
分离条件的选择
——缓冲溶液、电压及毛细
管规格。缓冲液的优化包括pH值、电解质浓度等, pH值对CE分离和迁移时间的影响最大。
结合核苷的特性考察了中性和碱性三种缓冲液系
药材
冬虫夏草由西藏、青海、四川、云南、
贵州等地产13个药材样品。 (2)分离条件 实 验 前 , 用 0.1mol / LNaOH 溶 液 填 充 毛 细 管 柱 30min ,再分别依次用水、 0.1mol / LHCl 溶液、水、
0.1mol / LNaoH 溶液、水及运行缓冲液清洗毛细管
2min。
4种成分 Inc.,USA),HV-30高压电源
仪器: VUV-20 毛细管电泳紫外检测器 (Hyper Quan ,
英毛细管:60cm×75μ m i.d.,有效长度50cm;
紫外检测波长:240nm、灵敏度0.01AUFS;
运行电压:14kV;
背景电解质: 0.2mol / L 硼酸 -20mmol / L SDS-5 %乙腈(V/V,氢氧化钠调PH至10.5)。
60cm×75um(i.d.),有效长度48cm。 PHS-10B数字酸度计等。 试剂 对照品 甲醇(色谱纯),硼砂、磷酸二氢钠(分析 腺苷、尿苷(中国药品生物制品检定
纯),磷酸、氢氧化钠(分析纯)。 所 );虫草素(Fluka公司);次黄嘌呤核苷
((Sigma公司);头孢唑啉钠(原料药,东北制药总 厂);鸟苷、腺嘌呤、脱氧胸腺核苷、次黄嘌呤、尿 嘧啶(生化试剂,均为上海试剂二厂生产,经纯化 后用TLC和HPLC测定含量均大于99.8%)。
分离模式: (毛细管电泳)
毛细管区带电泳法(CZE) 胶束电动毛细管色谱法(MEKC) OTCE(开口CE) 环糊精电动毛细管色谱法(CDEKC) 亲和毛细管电泳(ACE) 化学键合相电色谱法(CEC或 BPCE) 毛细管凝胶电泳法(CGE) PCE(填充CE) 毛细管等电聚焦电泳法(CIEF) 毛细管等速电泳法(CITP)
②表观淌度 (μ
eo)之和。
——CE中离子被观测到的淌度,
ep)和背景电解质溶液电渗淌度 app=μ ep+μ eo
即离子电泳淌度(μ μ
电渗淌度 μ
其μ μ
eo 恒大于 0 。带正电荷阳离子的 μ ep>0 ,
app 总为正,向阴极移动;带负电荷阴离子其电
泳方向指向阳极,与缓冲溶液的电渗流的方向相反,
快的组分通过检测窗口所需要的时间较短,反之则 较长。
液相色谱的柱后检测:被分离组分流出的次序不 同,却都以相同的速度被流动相洗脱经过装在柱后 的检测窗口,所展示的峰宽只是色谱过程的函数, 并不关系到谱带通过流通池的速率。 电泳检测器分为:
通用型:如示差折光检测器(RID),测定流出物
的折光系数,灵敏度较低。 选择型:如紫外(UVD)、荧光(FD)、电化学(ECD) 等检测器对被测物质的响应有特异性,灵敏度较高。 紫外检测器和荧光检测器是目前使用最广的两种
冬虫夏草(Cordyceps sinensis)是冬虫夏草
菌寄生在蝙蝠蛾科昆虫蝙蝠蛾幼虫上的子座 及幼虫尸体的复合体。有补肺益肾、止血化痰功
效,为我国传统的强壮滋补名贵药材。 代用品及伪劣品时有发现。 《药典》规定以腺苷作为冬虫夏草 质量鉴定指标,要求用HPLC法测定其
含量不得少于0.010%。而这种单一的腺苷含量鉴定 指标已不足区别天然品和代用品。11个品种药材的
CE
(3) 毛细管电泳的流路 毛细管电泳仪主要由高压电源、毛细管、背景电 解质贮液槽、检测器及工作站等部分组成。熔融毛
细管柱(长约30~100cm,内径75μ m)一端由进样装
置吸入样品,另一端
经过检测器。毛细
管两端插入电解质 贮液槽中,加约20 ~30kV的稳定高电 压。
2.毛细管区带电泳法
——毛细管中只充填背景电解质溶液,组分靠 电泳淌度的差别而进行分离的电泳法(CZE)。
冲液,防损耗。
5.毛细管电泳法的检测器
电泳毛细管的直径极小,产生的样品组分谱带体 积也极小——检测器对组分既灵敏检测,又不使其 微小的区带展宽。——电泳柱上检测 毛细管的柱上检测: 峰宽对迁移时间所表现的依
赖性,组分通过毛细管的迁移速率是电泳力和电渗
力的函数,检测发生在柱上,故当组分通过检测窗
口时仍然受到电泳力和电渗力的作用,因此移动较
腺苷含量研究发现,冬虫夏草及蛹虫草都含有腺
苷,—些代用品的腺苷含量反而高于自然品,所以, 不能只用腺苷鉴别冬虫夏草及其代用品。
图 11个品种虫草药材的腺苷含量柱状图
1.道地冬虫夏草;2.畸形冬虫夏草;3.蛹虫草菌皮;4~9.不同产地 的冬虫夏草样品;10.蛹虫草子座;11.蛹虫草虫体
由于冬虫夏草所含成分复杂,虽然目前有效成 分尚不十分明确,但对核苷类物质的研究较多,而 且虫草的毛细管电泳色谱指纹图谱中核苷类物质具
虹吸作用,将样品吸入。
在气动进样法中,进样量也取决于进样区带的长
度,与通过毛细管截面的压差、样品浓度、进样时 间及管径的四次方成正比,而与黏度和管长成反比, 与组分的淌度无关。——气动进样的优点 (3)进样的注意事项
①毛细管插入样品溶液,应立即进样操作,并在
进样后迅速将其从样品槽移至缓冲液中开始运行, 否则产生毛细作用及虹吸现象,谱带展宽。 ②避免电极和毛细管接触,毛细作用可能导致进 样时样品区带出现间断现象,使定量精度降低,区
应,
双电层的扩散层与溶液内部的电位差——ζ 电位。
电渗流的迁移速度Veo与电压、ζ 电位等有关。用单
位电场强度下的电渗流的速度——电渗淌度(μ
质的黏度有关 μ
eo
eo)
描述电渗流的速度。电渗淌度与ζ 电位和背景电解 =Veo/E=ε ζ /η
Veo——电渗流迁移速度
E——电场强度(电压),
η 、ε ——背景电解质的黏度、介电常 数
电渗流的速度,因而缓慢随电渗流向阴极迁移。组分 在两相中的分配系数Kmw可表示为,
Kmw = Cm/Cw
Cm、Cw——组分在胶束相、水相的浓度
组分的分配系数越大,迁移速度越慢。故不同性
质的中性分子,可在胶束电动毛细管色谱中被分离。 而在 CZE 中,不论中性分子的性质如何,其迁移速度 都等于电渗流的速度,故无法分离。 胶束相在电场中泳动(电动),分离机制是依据中性
分子的分配系数差别——色谱分离行为,故称为胶
束电动毛细管色谱法。
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具有色谱与电泳两种行为 ——很好的选择性。
有各种阴、阳离子表面活性剂可供选择
——各种类型样品的分离。
胶束电动毛细管色谱的分离机制示意图
(2)表面活性剂
阴离子表面活性剂: 在水溶液中可形成负胶束
十二烷基硫酸钠(SDS)
阳离子表面活性剂: 在水溶液中可形成正胶束 十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) (3)应用实例 用胶束电动毛细管色谱法测定中药六味地黄丸中的
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