色谱法---分离分析技术论文

1色谱分离技术及其应用摘要：色谱法（chromatography）是用于分离多组分有机混合物的一种高效分离技术，色谱分析技术已成为药物分析学科领域中最基本也是最重要的研究手段和方法，具有广阔的应用前景。海洋真菌及其代谢产物中的某种化学成分是天然药物和天然食品添加剂的重要来源。由于某些有效的成分往往含量较低，并与许多其他化学成分并存，其提取分离是一项繁琐而艰巨的工作。色谱技术的发展与应用，对于各类有机物化学成分的分离、纯化与鉴工作起着重大的推动作用。色谱法（chromatography）是用于分离多组分有机混合物的一种高效分离技术，色谱分析技术已成为药物分析学科领域中最基本也是最重要的研究手段和方法，具有广阔的应用前景。关键字：色谱法；分离鉴定；药物提取ChromatographicseparationtechnologyanditsapplicationAbstract：Chromatographyisahighlyefficientseparationtechnologywhichisusedtoisolatemulti-componentorganicmixture.Chromatographytechnologyhasbecomeoneofthemostimportantandfundamentalresearchtoolsandmethodsindruganalysisarea.Ithasbroadapplicationprospects.Thechemicalcompositionsofmarinefungusandtheirmetabolitesisanimportantsourceofsomenaturalmedicineandnaturalfoodadditives.Becauseofthelowcontentsofsomeactiveingredientsandco-existencewithmanyotherchemicalelements,theirextractionandisolationisatediousanddifficulttask.Developmentandapplicationofchromatographictechniqueisplayingasignificantroleinpromotingtheseparation,purificationandidentificationofvariousorganicchemicalcomponents.Keywords：Chromatography;Isolationandidentification;drugextraction1.色谱法概况色谱法（chromatography）又称色层法、层析法，是用于分离多组分有机混合物的一种高效分离技术。1906年，俄国植物学家茨维特（tsvet,1872-1919）首创了这种分离技术，他把植物叶绿体色素的石油醚浸渍液倒入一根装有碳酸钙吸附剂的细直玻璃柱中，再加入纯石油醚，任其自由流下，原混合物开始被分离成不同颜色的谱带（即植物色素的分离），且以不同速度过柱子，然后按谱带颜色2对混合物进行鉴定分析。当时，茨维特把这种分离结果称为色谱图，把这种分离方法命名为色谱法。七十多年来，色谱理论逐步建立和发展，色谱分离技术已逐步实现仪器化、自动化、高速化，并从分离手段发展到分析手段，色谱方法的应用范围不断扩大，色谱分离的对象早已不限于有色物质，但“色谱法”这一名称一直被沿用[1]。图1-1色谱分析的一般原理示意图2．色谱法原理色谱法是基于混合物各个组分在两相（固定相和流动相）之间的不均匀分配进行分离的一种方法。不均匀分配的先决条件，是各个组分对两相亲和力的不同和向两相不均匀分配的可能性。由于混合物中各组分对两相的亲和力有差异，它们穿过固定相的流动速度（或在固定相中的滞留时间）就不同，从而得到分离。色谱法的基本原理可用图1-1来描述。图中，SP和MP分别表示毛细管色谱中的固定相和流动相；S1和S2是待分离的两种组分物质，被分离混合物组分S1对流动相具有较高的亲和力，而组分S2更亲固定相；S1和S2代表两组分按箭头所指方向随流动相流过管子一定时间后所到达的区域位置。图1-3用圆球形物质和浸入固定相SP和流动相MP中的程度，表示混合物组分在两相之间分配的差异。由于热运动的缘故，被分离物质中的分子具有连续进入两相中的趋势。然而，它们在固定相中的平均滞留时间（即在该动力学过程中使物质得以分离的时间）有不同，物质S1的分子主要处于流动相中，它们被流动相带走的量按计算比平均数多，而S2在固定相中的平均滞留时间比S1长。一定时间后，S1的色谱带就会展现在S2的色谱带之前。因此，用色谱法就会实现S1和S2的组分分离。3.色谱法分类S1S1ˊS2S2ˊSPSPMPMP3根据其分离原理，有吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱等方法。吸附色谱是利用吸附剂对被分离物质的吸附能力不同，用溶剂或气体洗脱，以使组分分离。常用的吸附剂有氧化铝、硅胶、聚酰胺等有吸附活性的物质。分配色谱是利用溶液中被分离物质在两相中分配系数不同，以使组分分离。其中一相为液体，涂布或使之键合在固体载体上，称固定相；另一相为液体或气体，称流动相。常用的载体有硅胶、硅藻土、硅镁型吸附剂与纤维素粉等。离子交换色谱是利用被分离物质在离子交换树脂上的离子交换势不同而使组分分离。常用的有不同强度的阳、阴离子交换树脂，流动相一般为水或含有机溶剂的缓冲液。4.色谱法应用色谱技术在研究天然有机化合物中有着广泛应用。动物、植物、微生物及其代谢产物中的某种化学成分是天然药物和天然食品添加剂的重要来源。如：黄酮类化合物的来源主要有天然提取和人工合成两种。其中天然提取的药物因副作用小而引起了人们更大的研究兴趣。随着植物源化合物的研究，色谱技术日益成为天然产物中生物活性成分分离纯化及分析的主要手段，由于有些有用的成分往往含量较低，并与许多其他化学成分并存，其提取分离是一项非常繁琐而艰巨的工作。无论是天然药用植物或动物，在我国有着种类多、分布广的优势。对它们的组分结构与生理活性关系的研究以及对天然物质的综合利用是当今极具潜力的研究课题，并要求对自然资源的研究与开发向深入化、快速化、微量化方向发展，以获取安全无毒高效的天然有效成分服务于人类，色谱技术正符合这种要求，并在以下几个方面得到广泛应用。（1）分离混合物在天然物提取的有效部位中，往往含有结构相似、理化性质相近的几种成分的混合物用一般的化学方法很难分离，可用色谱分离方法将它们分离纯化。（2）精制化合物在提取、分离得到有效成分时，往往含有少量结构类似的杂质不易除去，也可利用柱色谱除去杂质得到纯品。（3）鉴定化合物在一定条件下，纯的有机化合物在薄层色谱或纸色谱中都有一定的比移值，在气相色谱和高效液相色谱中都有一定的保留时间。所以，利用色谱法可以鉴定化合物的纯度，或利用标准品的对照来初步确定两种性质相似的化合物是否为同一物质[2]。4色谱技术的发展与应用，对于各类有机物化学成分的分离鉴定工作起着重大的推动作用，如中药丹参的化学成分在20世纪30年代从中分离到3种脂溶性成分，分别称为丹参酮1、2、3，但后来经进一步研究，发现除丹参酮1为纯品外，2、3均为混合结晶，并通过各种色谱方法，迄今已发现15种单体化合物，其中有4种为我国首次发现[3]。高速逆流色谱(highspeedcountercurrentchromatography,简称HSCCC)是一种快速、高效、连续的液-液色谱分离技术，在中药、生化、保健食品、天然产物化学、环境分析等领域有着广泛的应用，尤其是逆流色谱在食品功能成分分离纯化领域，对分离银杏、芦荟、红曲、甘草中的功能成分[4]。高效液相色谱是植物化学研究中的一项常规分析技术，与这一高效分离技联用技术的发展导致一些重要分析技术/分析仪器，如LC/UV-DAD[5]、LC-MS[6]和最近LC-NMR[7]技术相继出现。我们首次在国内报道用气相色谱一质谱联用法(GC–MS)分析迎春花叶挥发油的化学成分，并测定各化合物在其挥发油中的相对百分含量[8]。目前随着色谱理论和电子学、光学、计算机等技术的综合应用，新的色谱技术也在不断出现和发展。此外，色谱技术在精细化工和高分子材料领域中的应用。5.色谱分析与药物的提取随着分离科学与技术的进步，色谱提取分离技术在天然产物提取分离中的应用日渐增加。而海洋药物是天然药物的重要来源，主要包括海洋动物药、海洋植物药和海洋矿物药。海洋天然产物的筛选目标主要是针对严重危害人类健康的癌症、心脑血管疾病、病毒感染(HIV等)及其它疑难杂症。迄今人们已涉猎世界各大洋和海区的浅海、近海和岛礁附近的海洋生物达22门，1822属和3018种，近几十年来全世界已从海洋动、植物及微生物中分离得到15000多个新颖化合物。世界报道较多的海洋生物活性物质包括海绵、海鞘、软珊瑚、软体动物、苔藓虫、棘皮动物、海藻、微藻、细菌、真菌等，热带和温带海洋生物一直是研究的重点。国外海洋药物研究的主要生物类型有：(1)海藻：如昆布、海人草、石花菜、螺旋藻、羊栖菜、鼠尾藻等；(2)软体动物：如牡蛎、蛤蜊等；(3)节肢动物：龙虾等；(4)棘皮动物：如海星、海燕等；(5)脊索动物：如海马、带鱼等；(6)腔肠动物：如珊瑚、海蜇等；(7)微生物：海绵、海鞘。其化学结构主要有糖、多糖、5氨基酸、蛋白质、无机盐、皂苷类、甾醇类、生物碱类、萜类、大环内酯类、核苷类等。目前，海洋天然产物主要应用在治疗严重危害人类健康的癌症、心脑血管疾病、病毒感染(HIV等)及其他疑难杂症[9]。表1-1已发现的海洋药物主要结构及来源[10]生物活性作用主要结果类型主要生物来源抗肿瘤类核苷类、酰胺类、聚醚类、萜类、大环内酯类、肽类海绵、海鞘、软珊瑚、柳珊瑚、海兔、苔藓抗心血管类萜类、多糖类、高不饱和脂肪酸类、喹啉酮类、肽类、核苷类海藻、鱼类、海绵、珊瑚抗菌、消炎类多糖类、多肽类、酮类、吲哚类、N-糖苷类、β-胡萝卜素类海藻、海绵、海鞘、珊瑚、细菌、真菌镇痛、神经毒素（海洋毒素）氨基酸类、脂肪酸类、生物碱类、皂苷类、萜类、大环内酯类、聚醚类、蛋白质类微藻、鱼类、贝类、棘皮动物参考文献[1]汪茂田,谢培山,王忠东.天然有机化合物提取分离与结构鉴定[M].北京：化学工业出版社,2004,69-200.[2]刘虎威,色谱分析方法及应用[M].北京:科学出版社，1973，56-60.[3]彭琛,郑忠辉,杜希萍,黄耀坚,宋思扬,苏文金,培养基对海藻真菌PT2菌株的生长及活性代谢产物合成的影响[J].台湾海峡.2005,24,（1）,90-96.[4]毛立新,刘成,杨晓兰,高速逆流色谱在保健食品功能成分纯化中的应用[J].食品科学,2007,28,（2）,372-37.[5]HuberL.,etal.DiodearraydetetioninHPLC.NewYork;MarcelDekker,1993[6]NiessenW.M.A.LiquidChromatography-Massspectrometry.2nded.NewYork;MarcelDekker,1999[7]SpraulM.,etal.;LiquidChromatographycoupledwithhighfieldprotonnuclearmagneticresonancespectroscopy:Currentstatusandfutureprospects.Anal.Proc.,1993,30:3906[8]汤洪波,周欣,李章万,王道平,彭炳先,雷培海,迎春花叶挥发油的化学成分[J].华西药学杂志.2005,20,（4）,308-309.[9]李光壁,王昶,刘占广,海洋药物研究进展与展望[J].盐业与化工.200938,(5),43-49.[10]王燕,乔善义,海洋天然产物的药物开发[J].国际药学研究杂志.2009，36,(4),307-310.7评语本文就色谱分离技术进行了详细的介绍，主要对定义、原理及在