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液相色谱发展简史「液相色谱仪知识汇总专题」


发布日期:[2019-03-06] 共阅[103]次

 早在古代罗马时期,人们已知道将一滴含有混合色素的溶液滴在一块布或一片纸上,通过观察溶液展开产生的同心圆环来分析染料与色素。实际上,这种简单操作已经采用了现代色谱学的基本原理。19世纪中叶,德国化学家Runge对古罗马人的这种方法作了重要的改进,使其具有良好的重现性与定量能力,使盐溶液可在纸上分离;另外,化学家Goppalsr-oeder也在长条纸上分离了染料和动植物色素,这些研究标志着纸色谱法的建立,并逐步发展成为现代色谱技术。

        俄罗斯植物学家Tswett在1903年的华沙自然科学学会生物学会会议上发表了题为“一种新型吸附现象及其在生化分析上的应用”的论文中提出了应用吸附原理分离植物色素的新方法,这一工作标志着现代色谱学的开始。他将碳酸钙装入竖直的玻璃柱中,从顶端倒入植物色素的石油醚浸取液,进一步采用溶剂冲洗,使溶质在柱的不同部位形成色带,第一次向人们公开展示了采用色谱法提纯的棺物色素溶液以及色谱图显示着彩色环带的柱管。Tswett将这种方法命名为色谱,管内填充物被称之为固定相,冲洗剂被称之为流动相。

        20多年后,Kuhn等为了证实蛋黄内的叶黄素系植物叶黄素与玉米黄质的混合物,参考Tswett的方法,以粉碎的碳酸钙装填色谱柱,成功地从蛋黄中分离出植物叶黄素。他们工作的重要意义不仅仅在于证明了蛋黄叶黄素是试化类胡萝卜素的混合物,更重要的是证实色谱法可以用于制备分离。此后,色谱分离方法逐步为各国科学工作者所关注,并应用于各种天然有机化合物的分离分析。

        1941年,Martin等采用水分饱和的硅胶为固定相,以含有乙醇的为流动相,分离乙酰基氨基酸的工作是分配色谱的首次应用。他们也在总结其研究成果的基础上提出了著名的色谱塔板理论。

        液固色谱是更先创立的色谱方法,最初液相色谱仪色谱柱多是采用碳酸钙、硅胶、氧化铝填充的玻璃柱管,流动相加在柱管±端,靠重力作用向下迁移,而组分的检测则依靠肉眼的观察或将吸附剂从柱管中取出后进一步分析。自液固色谱被创立后的50多年时间里,液固色谱装置并无实质性的改进。直到20世纪60年代,随着在气相色谱知识的积累,人们把气相色谱中获得的系统理论与实践经验应用于液相色谱研究,研制成功细粒度高效填充色谱柱,大大提髙了液相色谱的分离能力。采用高压泵输送流动相替代重力作用,使柱效率更高,并加快了液相色谱的分析速度。液相色谱与光学检测器相结合也使得其由最初的以分离为主要目的,发展成为可以同时完成分离分析任务的重要分析手段。

        随着高效固定相的研制以及装柱技术的不断改进,液相色谱柱效得到不断提高。髙压的应用,也使得采用细粒径固定相的高效液相色谱得以普及。

       1975年,美国Dow Chemical公司Small等研制成功采用电导检测器的新型离子交换色谱仪,用抑制器扣除高本底电导,进而检测无机、有机离子,这种方法称为离子色谱法(IC)。离子色谱法使高效液相色谱法的分析领域扩展到分析常见的大多数无机、有机阴离子及60余种金属阳离子。近年来,为了满足复杂样品对分离柱效的需要,采用更细粒径固定相的超高压力的液相色谱(UPLC)问世,极大地提高了分离效率,也使得液相色谱可以应用于更加广泛的领域。

        高效液相色谱仪主要由进样系统、输液系统、在线检测系统、数据处理系统等部分组成。20世纪80年代,国外许多著名的分析仪器厂家开始投入大量的资金及技术力量去研究开发高效液相色谱产品。美国、日本、法国等大批著名的HPLC仪器生产企业,如美国Waters、HP、SP、Beckman,日本的岛津、日立、JASCO,法国的吉尔森等公司都大量地推出自己的产品,而且产品的更新换代非常迅速,性能不断提高,功能不断增强。以日本岛津公司为例,在不到十年中就推出了LC-3A、LC-4A、LC-5A、LC-6A、LC-7A、LC-8A、LC-9A、LC-10A、LC-20A等十代产品,可见其发展势头迅猛。伴随着液相色谱仪器性能的不断改善,新型分离模式也不断出现,使液相色谱无论是在技术上还是在仪器上,都产生了一个又一个的飞跃。

        高效液相色谱与光谱技术联用方法的研究也一直是色谱学科的研究热点。20世纪80年代,可同时得到每个组分HPLC-UV三维谱图的二极管阵列检测器(DAD)问世,对紫外-可见光谱的快速扫描检测,使液相色谱能提供的信息大幅度增加,为模式识别等化学计量学中的许多手段提供了重要的应用领域。90年代以后,HPLC-MS、HPLC-FTIR等色谱-光谱联用技术逐渐成熟,为解决HPLC定性问题提供了多种实用、有效的手段。

        为适应生命科学的发展,以制备色谱为主要对象的非线性色谱获得了长足的发展,人们运用色谱法已能够制备微量而贵重的生物活性化合物。而为了满足天然产物分离制备、生物制药等方面的需要,大规模的工业色谱技术、模拟移动床色谱技术得到发展,目前,日处理量达到千克级的液相色谱系统已经随处可见。

        在数据处理方面,在20世纪60年代初期,人们已经制成了机械式的色谱积分器,从而有可能比较准确地测定色谱峰面积。此后,新式的电子数字式积分仪代替了传统的模拟积分器,色谱图的数据处理精度得到了进一步提高。在20世纪70年代初期,已生产出带小型微处理机的色谱仪,标志着色谱仪的制造又进入了新的时代。随着计算机的应用普及,液相色谱数据处理系统的发展已经达到除可以进行数据采集、数据处理外,还可以用来控制、优化色谱操作条件的水平。具有数据处理、仪器控制等功能的色谱工作站已经成为目前液相色谱仪必备的组件。

        今天,色谱仪器、色谱技术还在继续向前飞速发展,新的色谱方法不断出现,各种类型的自动化、智能化、细内经柱的高效液相色谱仪及制备型液相色谱仪竞相问世,液相色谱-质谱联用,液相色谱-核磁共振联用仪的产业化,第三代色谱柱“整体柱”概念的出现及其商品化、多维液相色谱仪器系统的产业化等,使液相色谱技术有了日新月异的变化。所有这些为色谱方法的应用开拓了更广、更新的应用领域。事实上,液相色谱方法已经成了化学家、生物学家等分析分离复杂混合物不可缺少的工具。

        当今世界科技和经济的竞争已是空前的激烈,在某种意义上又表现为科技条件,特别是科学仪器的装备、数量、水平及其附属条件上的竞争。凡是科学技术上的重大发现、发明、重大突破和成就,皆是以全新的实验手段和方法的突破为先导。正因为科学仪器在科学研究、国民经济和社会的各领域中所发挥的巨大作用,世界各国,尤其是发达国家不惜投入大量人力、财力进行相关的研究、开发和产业化的生产。色谱分析技术与仪器的生产已经达到了非常髙的水平,不但仪器功能多、性能指标高,而且品种齐全、性能稳定,关键元器件、附件和消耗材料的质量都较高。

 
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