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提到色谱仪对不从事化学有关问题的人来说可能还有些陌生,但是“色谱”一词的出现已经有近100年的历史了,而且从现代科学技术意义上说的商品色谱仪的使用也有近半个世纪了。色谱方法和色谱仪科学技术的发展、为国民经济的增长、为人民的健康长寿、特别是为揭示生命奥密作出了的贡献。
俄国植物学家茨维特茨维特于1903年在波兰华沙大学研究植物叶子的组成时,他巧妙地用碳酸钙作吸附剂,分离植物干燥叶子的石油醚萃取物,他把干燥的碳酸钙粉末装到一根细长的玻璃管中,然后把植物叶子的石油醚萃取液倒到管中的碳酸钙上,萃取液中的色素就吸附在管内上部的碳酸钙里,再用纯净的石油醚洗脱被吸附的色素,于是在管内的碳酸钙上形成绿、黄等三种颜色的六个色带,分离了叶绿素、叶黄素和胡萝卜素。当时茨维特把这种色带叫作“色谱”,茨维特把他开创的方法叫色谱法,或者后来人们把这一方法叫做液-固色谱发。在这一方法中把玻璃管叫作“色谱柱”,碳酸钙叫作“固定相”,纯净的石油醚叫作“流动相”。这是利用色谱方法为探究生命现象的启蒙和开端。
在茨维特提出色谱概念后的20多年里没有人关注这一伟大的发明。直到1931年德国的库恩等才重复了茨维特的某些实验,用氧化铝和碳酸钙分离了α-,β-,和γ-胡萝卜素,此后用这种方法分离了60多种这类色素,1938年他从维生素B中分离出B6,由于他的出色研究而获得了1938年的诺贝尔化学奖。这是利用色谱方法为探究生命现象、了解生物物体构成的初步尝试。接下来在40年代到50年代初,英国的生物化学家马丁等在研究生物体重要组成脂肪酸和脂肪胺时开创了以气体作流动相以液体做固定相的气-液色谱法,因而获得了1952年的诺贝尔化学奖。1958年美国生物化学家Stein和Moore研制出氨基酸分析仪,用它确定了核糖核酸酶的分子结构,后来氨基酸分析仪成为研究蛋白质和酶结构的重要工具,Stein和Moore因此而获得了1972年的诺贝尔化学奖。
从上面的几件历史事件看出色谱分离方法和色谱仪是为揭示生命奥密而出现的。而在20世纪末的人类基因组计划的提前完成和21世纪初蛋白质组学的大力开展,色谱方法和色谱仪又作出了令人鼓舞的贡献。
2000年6月宣布人类基因组计划已经完成了其工作草图,因此,科学家们认为,生命科学已经进入了功能基因组时代,在功能基因组时代,生物学家们的研究重心从揭示生命的所有遗传信息转移到在整体水平上对生物功能的研究。2001年2月12日,中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国塞莱拉公司今天联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。这一计划所以能够提前完成,其主要原因之一就是使用了高通量的阵列毛细管电泳仪,这一仪器是也是一种属于色谱仪范畴的仪器。
从基因组DNA序列尚不能回答某基因的表达时间、表达量、蛋白质翻译后加工和修饰的情况、以及它们的亚细胞分布等等。这些在基因组中不能解决的问题可望在蛋白质组学研究中找到答案。在所研究的细胞中会有3—5万种蛋白质,目前蛋白质组研究所使用的双向电泳一般只能分辨到2000—3000个蛋白质点。在蛋白质组的分析中有望用液相色谱作预分离,即使用双向HPLC,向是体积排阻色谱。所以双向电泳和液相色谱将成为蛋白质组学的重要分离工具。所以色谱仪将为深入地揭示生命奥秘作出更大的贡献。
金沙城娱乐中心手机版,从色谱出现的百年历史说明,色谱仪是揭开生命奥秘的有力工具。色谱仪大致包括气相色谱仪、液相色谱仪、离子色谱仪、超临界流体色谱仪、毛细管电泳仪等等。前两种色谱仪是应用为广泛和应用十分成功的两类仪器,可以分析气体、液体、固体等复杂混合物。离子色谱仪也逐渐普及地用于各个领域。超临界流体色谱仪应用范围较小还不普及。毛细管电泳仪是20世纪80年代后发展起来的一种分离仪器在生命科学领域有极大的应用前景。

1947年美国的Boyd和Speding等发表了一系列论文,报道了他们应用离子交换色谱法分离裂变产物和稀土元素混合物的情况。

19世纪,色谱法被化学家使用。首先对色谱法进行详细描述的是俄国植物学家茨维特(Tswett)。1906年,茨维特在研究植物色素的组成时,把含植物色素,即叶绿素的石油醚提取液注入一根装有CaCO3颗粒的竖直玻璃管中,提取液中的色素被吸附在CaCO3颗粒上,再加入纯石油醚,任其自由流下,经过一段时间以后,叶绿素中的各种成分就逐渐分开,在玻璃管中形成了不同颜色的谱带,“色谱”(即有色的谱带)一词由此而得名。用机械方法将吸附色素的区带依次推出,各个区带的色素再分别用适当的溶剂洗脱下来。这种分离方法称为色谱法,这根玻璃管称为色谱柱。

1944年,Consden, Cordon和Martin首先描述了纸色谱法。Martin和Synge用此法成功地分离了氨基酸的各种成分。

分析就是要确定是什么(定性)和有多少(定量)。定性分析中,若只要求确定元素的组成(如无机定性分析),则可选用发射光谱分析等方法仅需一次测定就可以得到多种元素的分析结果。但一般情况下,分析对象是由各种元素组成的化合物,为数不多的几种元素即可组成许多化合物,尤其在有机化合物中,由碳、氢、氮、氧、硫和卤素等几种元素可以组成数百万种化合物。仅用一种分析装置就能分析这些混合物的仪器至今还没有。分析混合物,必须利用各组分之间的某种物理和化学行为的差异,逐一分离各组分,测定其构成元素的种类、各元素原子的数目、结合状态、分子的立体构型和相对分子质量等,再鉴定其组分。若能分离出需要量(几十毫克)的纯化合物组分,则用现代鉴定方法(如质谱分析、核磁共振分析、红外吸收分析、元素分析、X射线分析等)就能确定结构。反之,当待测样品中含有多种化合物时,即使用上述方法,也不可能对各种组分进行识别和鉴定。因此,在使用这些分析仪器之前,除去于扰物,分离出分析仪器检测极限以内的纯品量的前处理工作是必不可少的。

Chromatography(色谱法)由希腊词chromatus(颜色)和graphein(记录)合并而成。以后的研究和应用说明,无颜色的物质也可以用色谱法分离。

1956年荷兰学者van Deemter在总结前人经验的基础上提出范第姆特方程,使气相色谱的理论更加完善。1957年,Golay发明了高效能的毛细管柱,使色谱分离效能显著提高。20世纪50年代末,Holme、将气相色谱与质谱联用,这是近代仪器分析发展的重要标志之一。

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1941年Martin和Synge把含有一定量水分的硅胶填充到色谱柱中,然后将氨基酸的混合物溶液加入柱中,再用氯仿三氯甲烷)淋洗,结果各种氨基酸得到分离。这种实验方法与茨维特的方法虽然在形式上相同,但是其分离原理完全不同,这种分离方法称为分配色谱法。

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