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现代样品前处理技术(三)

发布时间:2014-05-16 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:926

八、凝胶渗透色谱(gelpermeationchromatography,GPC)

凝胶渗透色谱技术是根据溶质(被分离物质)分子量的不同,通过具有分子筛性质的同定相(凝胶),使物质达到分离。凝胶渗透色谱法最初主要用来分离蛋白质,但随着适用于非水溶剂分离的凝胶类型的增加,凝胶渗透技术在农药残留量净化的应用上得以发展。

凝胶渗透色谱的最佳参数主要决定于载体、溶剂的选择。载体是具有分离作用的关键,其结构直接影响分离效果。因此,要求载体具有良好的化学惰性、热稳定性、一定的机械强度、不易变形、流动阻力小、不吸附待测物质、分离范围广(取决于载体的}L径分布)等性质。同时分离效果还与载体的粒度大小和填充密度有关。为了扩大分离范围和分离容量,一般选择几种不同孔径的载体混合装柱,或串联装有不同载体的色谱柱,其中载体的粒度越小、越均匀、填充得越紧密越好。良好的溶剂有利于提高待测物质的溶解度,避免操作时因分析对象的改变而更换溶剂。由于凝胶渗透色谱为液体色谱,则要求溶剂的熔点在室温以下,而沸点应高于实验温度,且溶剂的黏度小,以减小流动阻力。另外,溶剂还必须具备毒性低、易于纯化、化学性质稳定及不腐蚀色谱设备的特点。

此外,凝胶渗透色谱的分离效率除了载体、溶剂的选择以外,还包括合适的温度和溶质的化学性质的影响。

与吸附柱色谱等净化技术相比,凝胶渗透色谱技术具有净化容量大、可重复使用、适用范围广、使用自动化装置后净化时问缩短、简便、准确等优点。

九、减压层析分离

减压层析分离技术是一种简便、快速、高效的层析分离方法,其基本原理与普通柱层析相同。与其它层析分离方法相比,减压层析分离具有设备简单、操作方便、时间短等优点,可避免样品由于长时间的吸附而变质,适用于分离不太稳定的化合物。但该法在溶剂用量上比普通柱层析大,且不能直接观察色带来进行切割洗脱。

十、高速逆流色谱分离

高效逆流色谱分离技术是应用动态液一液分配的原理,利用螺旋管的方向性与高速行星式运动相结合,使两相互不混溶的溶剂在螺旋管中实现高效接触、混合、分配和传递,从而将具有不同分配比的样品组分分离出来。与其他液相色谱分离技术相比,该技术不使用固相载体作为固定相,样品在互不相溶的两相中分配,克服了固相载体带来的样品吸附、损失、污染、峰形拖尾等缺点,并能重复进样,应用价值比较高。高效逆流色谱分离仪器价格低廉,性能可靠,分析成本低,易于操作,尽管与高效液相色谱分离相比有时柱效不太高,但可以避免其对样品的吸附及不可回收的弊端。

高速逆流色谱分离技术广泛应用于天然药物成分的分离制备和分析中,有用该技术研究生物碱、黄酮、蒽醌、香豆素等成分的分离取得较好效果的报道。高速逆流色谱分离法不仅适用于非极性化合物的分离,也适用于极性化合物的分离,还可以应用于进行中药粗提物中各组分的分离或进一步的纯化精制。该技术有望成为中药有效成分研究、分离分析的一种新方法,也会成为中药制剂生产的.种新型分离技术。

十一、膜分离技术.

膜分离技术(membrdneseparation)是一种建立在选择性渗透原理基础上,以外界能量或化学位差为推动力,使被分离组分从膜的一边渗透至膜的另一边,达到分离、富集的方法。例如,利用中药成分问分子量的差异,以选择性透过膜为分离介质,当膜两侧存在某种推动力(如浓度差、电位差、压力差等)时,某一或几个成分可选择性地透过膜,以达到分离、提纯的目的。膜分离技术具有在分离时不受热、能耗低、无二次污染、分离效率高等特点,既可用于中药提取液的澄清,又可用于中药成分的精制、分离及提纯。

用于分离的膜可以是固体膜,也可以是液膜。膜分离过程的推动力有多种技术,以压力差为动力的膜分离过程有反渗透、超滤、微孔过滤等;以浓度差为动力的有自然渗析、乳化液膜、膜萃取等;以电位为动力的有电渗析;以温度差为动力的有渗透气化、膜蒸馏等。常用的膜分离法有以下几种。

1.渗析法

因浓度梯度的差异引起溶质扩散,在同体膜的分隔下,小分子可以通过固体膜,扩散到膜的另一边,而大分子则不能,从而使大、小分子分离,这一方法称为渗析法(dialvsis)。它较多地用于蛋白质、酶等物质的分离、浓缩及提纯。

2.超滤、反渗透

与渗析法相似,对于直径只有0.001~1μm的大分子,如细菌、蛋白质、病毒等,通过加压进行过滤而达到分离的技术称为超滤(ultrafiltration)。若被分离粒子与溶剂分子的大小差不多时,对溶液施加压力,迫使溶剂分子渗透通过固体膜,这一技术称为反渗透(inversepenetration)。

3.电渗析法

使用带有电荷的膜,在电流的驱动力下使正负离子得到分离的方法,称为电渗析(electro一dialysis)。电渗析装置由两片阴离子交换膜与两片阳离子交换膜交替排列在阴、阳极之间,组成具有三个小室的电渗析池。当离子溶液处于其中,并在两极施加电压时,正离子向阴极迁移,通过阳离子交换膜,被阴离子交换膜阻挡;负离子则向阳极迁移,通过阴离子交换膜,被阳离子交换膜阻挡。于是,正、负离子被分离,分别在两边小室富集。

4.液膜法

液膜法分离是利用悬浮在液体中的很薄的乳状液膜进行分离的方法。通常由溶剂(水或有机溶剂)、表面活性剂及不同添加剂组成,通过高速搅拌成为“水/油”的乳状液。将此乳状液加至待分离试液中,搅拌、分散,形成“水/油(内水相)”外再“油/水(外水相)”的乳化液膜。被分离的组分从外水相通过选择性渗透作用,在内水相中达到富集。静置使乳化液滴与外水相分离。破坏该乳化液,收集内水相,可对其中已分离富集的组分进行测定。

十二、分子蒸馏

分子蒸馏技术是利用物质挥发程度的不同,混合物各分子受热后会从液面逸出.并在离液面小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一个冷凝面,使轻分子不断逸出,而重分子达不到冷凝面,从而打破动态平衡而将混合物中的轻分子分离。由于分子蒸馏是一种在高真空度(绝对压强0.133Pa)下进行分离操作的连续蒸馏过程,蒸馏过程中冷却真空系统的不断抽气,使整个蒸馏系统处于高真空度,从而使待分离混合物的沸点远远低于常压沸点,并且各组分在系统中受热停留的时间短,因此,分子蒸馏技术尤其适合于分离高沸点、黏度大、热敏性的中药成分。

十三、中药絮凝分离

中药絮凝分离技术是将絮凝剂加到中药的水提液中通过絮凝剂的吸附、架桥、絮凝作用以及无机盐电解质微粒和表面电荷产生凝聚作用,使许多不稳定的微粒如蛋白质、黏液质、树胶、鞣质等连接成絮团沉降,经滤过达到分离纯化的目的。使用絮凝剂能在较大程度上保留有效成分,安全无毒,操作简便。絮凝剂有鞣酸、明胶、蛋清等,但应用最广泛的是壳聚糖澄清剂。

除了少数品种外,壳聚糖适用于大部分单味中药浸提液,起到一定澄清作用,保留其中大部分有效成分,并能明显提高多糖和有机酸的转移率;不残留于提取液中;安全无毒,操作简便。大量的实验结果表明,中药絮凝技术比传统的醇沉工艺有明显的优点,目前主要在中药制剂中得到应用,也为中药分析样品前处理提供了可选择的方法。但采用该法时要慎重,对有效成分测定有无影响是需要研究的问题。

十四、分子印迹分离

分子印迹分离技术(MIT),就是以待分离的化合物为印迹分子(也称模板、底物),制备对该类分子有选择性识别功能的高分子聚合物——分子印迹聚合物,然后以这种分子印迹聚合物(MIF,)为固定相来进行色谱分离的技术。其最大的特点是分子识别性强,选择性高,而且制得的MIP有高度的交联性,固定相不易变形,有良好的机械性能和较长的使用寿命。分子印迹分离技术是一种高效的中药有效成分分离技术。与传统的分离纯化方法比较,如采用环糊精分子印迹聚合物分离纯化葛根素,可将葛根素一步分离纯化到98%,收率达80%以上,而传统的方法进行分离纯化则需要6步,且收率仅为10%左右。

目前,有关MIT在药学领域的应用多数涉及手性物的分离和分析,而其在中药活性成分的分离纯化中的应用还不是很多,涉及黄酮、多元酚、生物碱、甾体、香豆素等类型的化合物,但均取得了较好的效果,为进一步推广该技术提供了依据。

虽然MIT在中药分离中的应用研究已日益广泛,与其他色谱分离技术相比,它具有许多独特的优点,包括分子识别性强、固定相制备简便快速、操作简单且溶剂消耗量小、模板和MIP都町以回收再利用等。但是,作为一种新型的分离手段,MIT本身一还存在许多有待解决的问题,如分子印迹和识别过程的机制和定量描述、功能单体和交联剂的选择局限性等。

尽管MIP具有上述种种局限性,还有待进一步深入研究,由于其具备很高的选择性以及优良的理化特性,必然会随着技术本身的不断发展和应用的逐渐增多,而在中药活性成分分离纯化领域发挥越来越大的作用。

结语

药物中有效成分的分离与纯化是药物分析的关键,新技术能提高药物中化学成分提取效率与质量,节约时间和能源,应不断加强新的提取、分离、纯化技术的应用。某些技术尚存在一定的局限性,一些分离纯化技术尚处在实验室研究阶段。实际分析样品时,采用何种前处理方法为最好,应根据实际测定需要和提取分离方法的特点进行优化选择。如何将这些新技术应用到实际分析工作中,还有许多问题需要解决,需要进一步研究完善。

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