高效毛细管电泳色谱仪的介绍
高效毛细管电泳色谱仪（CE）是以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，利用荷电粒子之间的淌度差异和分配系数差异进行分离。由于CE溶质区带的超小体积特性导致光程太短，圆柱形毛细管作为光学表面不够理想，对检测器灵敏度要求相当高。CE常用检测器有紫外检测器、激光诱导荧光检测器、质谱检测器和电化学检测器等。
一、紫外检测器：
紫外检测器是基于物质对紫外吸收进行检测，是成熟的检测器，在CE中应用广。
1、原理：
入射紫外光通过样品时，被吸收的多少符合朗伯－比耳定律。
检测点在毛细管的末端，检测点的毛细管的外涂层要烧掉。
2、检测方法：
（1）固定波长：
光源为低紫外氘灯，用滤光片获得固定波长的光。
（2）可变波长：
光源为氘灯或钨灯，用单色器（棱镜或光栅）获得连续可调波长的光。
（3）快速扫描：
1）利用线性二极管阵列快速捕获紫外光。
2）利用硅光电倍增管作快速扫描。
3、特点：
（1）通用性好，特别是对蛋白质的适用性很强。
（2）灵敏度不足。
4、提高灵敏度的方法：
由于CE检测池的光路长度为毛细管内径，一般不超过100μm，小内径的毛细管限制了紫外检测器的灵敏度，可采用以下几种方法来提高灵敏度。
（1）优化测定波长：
通过测定不同波长下的信噪比来选择测定波长，以提高灵敏度。
（2）减少检测噪音：
1）提高光源强度。
2）采用聚焦和狭缝等减少背景光的影响。
3）采用良好的信号放大系统。
（3）扩展吸光光路长度：
1）为了克服圆柱形毛细管表面引起的散射、失真等不利的光学特性和增加光路长度，可采用矩形、扁形、Z形和泡型等特殊毛细管。当然柱效会有所下降。
2）对于普通毛细管，可采用轴向照射和多次反射来增加光路长度。
①轴向照射：将激光光束从毛细管末端沿管轴方向入射，在毛细管侧面进行检测。
②多次反射：在毛细管壁镀上银，分别开入射窗和出射窗。当入射光以特定角度入射后，在毛细管内反射30～40次后从出射窗口射出。
二、激光诱导荧光检测器：
激光诱导荧光检测器采用激发光源使检测物质产生荧光进行检测。
检测下限为10ˉ12～10ˉ10mol/L。
三、质谱检测器：
在CE－MS联用中，毛细管区带电泳为常用。电子喷雾离子源可检测多种高质量的带电分子，从CE分离出来的分子经过接口后直接进入MS，是MS的离子源。
检测下限为10ˉ9～10ˉ7mol/L，通用性好，可获得溶质的结构信息，但接口复杂。
四、电化学检测器：
电化学检测器可避免光学类检测器遇到的光程太短的问题，是CE中灵敏的检测器之一。
1、电导检测器：
柱上电导检测是在毛细管壁上用激光钻两个孔，插上两根铂电极，再将孔封住进行检测。
检测下限为10ˉ7～10ˉ5mol/L，通用性好，但需专门装置和毛细管处理。
2、安培检测器：
CE中微量样品可使库仑效率大大提高，可达40%以上，而在HPLC中很少超过10%。
检测下限为10ˉ9～10ˉ8mol/L，灵敏度高，选择性好，但仅适用于电活性物
第六章毛细管电泳仪 * 绪言 1、概念：在极细的毛细管内所进行的各种形式的电泳，称为毛细管电泳(capillary electrophoresis，CE)。 2、类型：有毛细管区带电泳，胶束电动力学毛细管色谱、毛细管筛分电泳、毛细管等电聚焦电泳、毛细管等速电泳等。 3、毛细管电泳特点： (1)高效、快速、微量、可全部自动化。 (2)与高效液相色谱(HPLC)相比，毛细管电泳(CE)成本低，选择性大，且几乎不消耗溶剂。 (3)散热效率高，分离质量好。 (4)灵敏度和分辨率高，操作简便，污染小，应用范围广。 4、历史发展： 1967年：最先在3mm直径毛细管中作自由溶液的区带电泳。 1974年：用200～500 m内径的毛细管作电泳分离。 1981年：用75 m内径玻璃毛细管柱，加30kV电压实现电泳。 1984年：引入了胶束毛细管电动力学色谱的方法。 1987年：实现了毛细管等电聚焦及毛细管凝胶电泳。 1988年：首次利用CE作微量物质提取。并把激光引入CE检测器，大大提高了检测灵敏度。 第一节毛细管电泳的工作原理 一、带电粒子的迁移 (一) 偶电层和Zeta势 1、偶电层： 固体与液体接触时，若固体表面由于某种原因带一种电荷，则因静电引力会使其周围液体带有相反电荷，即在液-固界面形成偶电层，两者之间存在电位差，叫Zeta势。 * 毛细管电泳中，带电粒子表面和毛细管壁表面都有偶电层。 2、粒子的Zeta势： 电解质中的任何带电粒子被异性电荷的离子所包围，部分异性离子被吸附到粒子上，部分则游离在附近。被吸附的“固定”离子有一个切平面，和带电粒子间的电势差，称为粒子的Zeta势。 3、管壁的偶电层和Zeta势： (1)偶电层：毛细管一般为石英管，内表面为硅胶表面并带负电(pH>3) 。则管子中溶液的正离子因受静电引力就会聚集紧贴在表面附近，从而形成偶电层。 (2)Stern层：偶电层中由于吸附而紧贴在表面的离子叫Stern层；其它可移动的游离离子为扩散层，游离离子的电荷密度随与表面距离增大而急剧减小。 (3)管壁的Zeta势：Stem层和管壁表面间的电势差称为管壁的Zeta势。 * 偶电层的厚度 ： 管壁的Zeta势随与管壁表面距离增大而按指数规律衰减，使其衰减一个指数单位所需的距离叫偶电层的厚度 。 (二) 恒定场强下带电粒子的迁移 1、带电粒子移动速度v ep：电泳时，v ep为
毛细管电泳的基本原理及应用 摘要：毛细管电泳法是以弹性石英毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的电泳分离分析方法。该技术可分析的成分小至有机离子、大至生物大分子如蛋白质、核酸等。可用于分析多种体液样本如血清或血浆、尿、脑脊液及唾液等，比HPLC 分析高效、快速、微量。 关键词：毛细管电泳原理分离模式应用 1概述 毛细管电泳(Caillary Electrophoresis)简称CE，是一类以毛细管为分离通道，以高压直流场为驱动力的新型液相分离分析技术。CE的历史可以追溯到1967年瑞典Hjerten最先提出在直径为3mm的毛细管中做自由溶液的区带电泳(Capillary Zone Electro-phoresis，CZE)。但他没有完全克服传统电泳的弊端[1]。现在所说的毛细管电泳(CE)是由Jorgenson和Lukacs在1981年首先提出，他们使用了75mm的毛细管柱，用荧光检测器对多种组分实现了分离。1984年Terabe将胶束引入毛细管电泳，开创了毛细管电泳的重要分支: 胶束电动毛细管色谱(MEKC)。1987年Hjerten等把传统的等电聚焦过程转移到毛细管内进行。同年，Cohen 发表了毛细管凝胶电泳的工作。近年来，将液相色谱的固定相引入毛细管电泳中，又发展了电色谱，扩大了电泳的应用范围。 毛细管电泳和高效液相色谱（HPLC）一样，同是液相分离技术，因此在很大程度上HPCE与HPLC可以互为补充，但是无论从效率、速度、样品用量和成本来说，毛细管电泳都显示了一定的优势毛细管电泳（C E）除了比其它色谱分离分析方法具有效率更高、速度更快、样品和试剂耗量更少、应用面同样广泛等优点外，其仪器结构也比高效液相色谱（HPLC）简单。C E只需高压直流电源、进样装置、毛细管和检测器。 毛细管电泳具有分析速度快、分离效率高、试验成本低、消耗少、操作简便等特点，因此广泛应用于分子生物学、医学、药学、材料学以及与化学有关的化工、环保、食品、饮料等各个领域[2]。
信阳师范学院 研究生课程论文 2014—2015学年第1学期 毛细管电泳电化学发光联用技术及应用新进展提交日期：2015 年 1 月 6 日研究生签名：
毛细管电泳电化学发光联用技术及应用新进展 姓名：学号：2 摘要：生命与健康是关系人类生活和可持续发展的永恒话题。为了检测食品中的有毒物质和人类身体内的有害物质，并达到快速检测和灵敏度高的目的，毛细管电泳(CE)和电化学发光(ECL)技术相结合的方法应运而生。这种方法充分利用了CE技术快速、灵敏、需样量少的优点及ECL线性范围宽和仪器简单的特点，使其在生命和医药等方面得到了广泛的应用。 关键词：毛细管电泳；电化学发光；生命；医药 引言 毛细管电泳法(Capillary Electrophoresis，CE)也叫做高效毛细管电泳(HPCE)，是二十世纪八十年代问世的高效液相分离法之一[1]，是将经典的电泳技术和现代微柱分离相结合的产物。它是一类以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，以样品的多种特性(大小、电荷、等电点、极性、亲和行为、相分配特性等)为依据的液相微分离分析技术。与传统的分离分析方法相比，毛细管电泳显著特点是简单、高效、快速和微量。另外，毛细管电泳还有经济、清洁、易于自动化和环境污染小等优点。因此，毛细管电泳迅速发展为高效的分离和检测技术，广泛应用于物质的检测与分离。 电化学发光(electrochemiluminescence，ECL)是指电极表面通过电子的转移形成激发态，电子从激发态返回基态而产生的发光过程[2]，由电极上施加的电压所引发和控制[3]，以电激发为驱动力，通过电化学反应产生光信号。因此，电化学发光兼有化学发光的特点，是一种可控性强，灵敏度高的检测方法。 将毛细管电泳和电化学发光技术联用，产生了毛细管电泳-电化学发光检测技术(CE-ECL)，该技术兼有CE微量、迅速、高效及ECL高选择性、高灵敏等特点。这些特点使CE-ECL检测技术在药物分析、生命分析等领域应用越来越广泛，在实际样品的分离和分析工作中也发挥着重要的作用。本文主要简述毛细管电泳-电化学发光联用技术在各个领域的应用进展。 1. 毛细管电泳-电化学发光联用技术
毛细管电泳仪分离测定雪碧中苯甲酸钠 实验时间 2015-04-03 前言 实验通过毛细管电泳来分离测定雪碧中苯甲酸钠，用外标法测定含量。毛细管电泳仪分离原理是基于电泳与电渗两者的共同作用。 关键词 毛细管电泳仪电泳电渗外标法 实验原理 电泳指带电粒子在电场作用下作定向运动的现象。电泳有自由电泳和区带电泳两类，区带电泳是将样品加于载体上，并加一个电场。在电场作用下，得到良好的分离。因此，电泳又称电色谱。本实验通过使用毛细管电泳法对饮料中苯甲酸钠含量进行定性定量测量，得出了饮料中苯甲酸钠的含量。 毛细管电泳的特色在于其电泳过程在散热效率极高的毛细管内进行，故能够引入高的电场强度，从而全面改善分离质量。细柱子的最大优点有两个，一是减小电流，因此减少自热。二是增大散热面积（侧面积与截面积之比），加快散热。但也带来了进样和检测等技术方面的困难。 电泳与电渗： 电泳是在电场作用下带电粒子在缓冲溶液中的定向移动。 电渗是一种液体相对于带电的管壁移动的现象。由于毛细管材料通常为熔融硅胶，其中的硅醇基团，是构成氢键吸附并使毛细管内电介质产生电渗流的重要原因。在常用缓冲液pH值下，毛细管壁带负电，于是在贴近管壁的液体表面形成了一个和管壁电荷异号的偶电层。在毛细管电泳中，电渗是指高电场作用下，偶电层中水和阳离子或质子引起流体朝负极方向运动。电渗是毛细管电泳中最重要和最有趣的性质之一。 既然同时存在着泳流和渗流，故粒子在毛细管电介质中的运动速度应当是这两种速度的矢量和，其迁移速率是电泳和电渗力的函数：正离子的运动方向和电渗一致，故它应当最先流出，中性离子的泳流速度为“零”，将随电渗而行。负离子因其运动方向和电渗相反，在电渗速度大于电泳速度时，它将在中性离子之后流出。 电渗流的值是缓冲液pH值的函数，一般随该值的增加而增大。另外，电渗流还和缓冲液的浓度及其添加剂，管子表面的修饰程度有关。 检测电泳毛细管的直径极小，产生的溶质谱带体积也极小。通常采用的检测方法是电泳的柱上检测。此时峰宽对迁移时间将有一定的依赖性。移动较快的组分通过检测窗所需的时间较短，反之则较长。 毛细管电泳的紫外检测属柱上检测，检测点靠近管子的末端。毛细管的外壁通常有一层几微米的聚酰亚胺涂层。使用时需要将一小段管子（小于1cm）的聚酰亚胺涂层去掉，以
使用Pacemadq毛细管电泳测定对苯二甲酸中的4-CBA和P-TOL。与高效液相色谱相比，毛细管电泳简单，快速，准确。在本文中，作者总结了常见的故障，例如测量数据的偏差，进样针筒到达预定位置的故障，制冷剂泄漏故障，并提出了克服不熟悉的仪器维护方法的探索。 1.1毛细管电泳仪在国内外的发展现状 1.1.1国内发展现状 近年来，家用毛细管电泳仪在外部建模，光路系统和测量精度方面取得了长足的进步。家用毛细管电泳仪在测定方法，测定时间，样品含量，整体结构，人机界面等方面都有很大的发展空间。 1.1.2国外毛细管电泳仪器的发展现状 欧美一些发达国家在便携性和稳定性上取得了新的突破，多组分的测量已经摆脱了传统的高效液相色谱法，或者在传统的高效液相色谱法的基础上取得了技术突破，并获得了多项原始专利。 1.1. 2.1中的Pacemadq毛细管电泳仪 美国的Pacemadq毛细管电泳仪，可以测量核酸/核苷酸，蛋白质/多肽，糖/糖蛋白分析，PTA，无机盐酸分析等。 PACE MDQ毛细管电泳仪的维护
Pacemadq毛细管电泳仪提供了人性化的操作流程，最大程度地减少了维护工作。但是，由于样品质量参差不齐，必须定期维护以防止损坏仪器。作者从事该仪器的日常维护和故障排除。项目PTA检测的基本维护方法如下。 2.1冷却液添加 PACE MDQ毛细管电泳仪在运行过程中会损失冷却液，不能完全填充毛细管柱的外壁，影响分离效果，因此必须定期添加冷却液。 ①将制冷剂连接器添加到制冷剂加注口。 ②直到制冷剂窗口的高度达到3/4位置。 ③取下注射器并关闭制冷剂添加门。 2.2更换电极 在PACE MDQ毛细管电泳仪的重复使用过程中，电极需要深入到电解质试剂瓶中。在再次穿透瓶盖的过程中，电极容易弯曲。电极弯曲时，需要更换电极。更换方法如下： ①通过直接控制，托盘移动到装载位置。 ②卸下接口模块的毛细管。
毛细管电泳分析方法在食品安全监控中的应用（华东师大化学系叶建农） 食品安全是指食品中不应含有可能损害或威胁人体健康的有毒、有害物质或因素，从而导致消费者急性或慢性毒害或感染疾病、或产生危及消费者及其后代健康的隐患。近年来，世界范围内食品安全方面的恶性和突发事件不断发生。据美国疾控中心研究报告估计，美国每年因食品中毒而死亡的人数约5000人左右。日本也先后发生出血性大肠埃希菌O157食品中毒事件，以及导致上万人中毒的雪印牛奶事件。目前我国食品安全形势不容乐观，食品中毒事件时有所闻。据不完全统计，我国每年实际发生的食物中毒例数在200万人次以上，其中有相当比例是由违禁食品添加剂引起，如2005年“苏丹红”事件，2006年“瘦肉精”事件，2008年“三聚氰氨”事件等。这类事件不仅严重危害人们身体健康，而且也对经济发展和国家形象产生及其负面的影响。客观而言，目前我国食品安全仍处于风险高发期和矛盾凸显期，有必要进行全方位的整治。其中的一个环节，就是要切实做好食品安全监控工作。 食品分析大致可分为两大类，即食品中营养成分分析，以及
食品中化学添加剂、化学污染物的分析。由此可见，食品安全监控的主要内容，本质上是指能够准确分析和严格控制食品中化学添加剂及化学污染物的种类和含量。其中食品添加剂属限用品。根据我国卫生部2008年新修订的“食品添加剂使用卫生标准”(GB2760-2007）规定，在一定前提下可合法使用的食品添加剂总数为1812种，共分为22大类。这一千多种食品添加剂虽然已经卫生部认可，但对其允许的添加范围及添加量却有严格的规定和限制。至于化学污染物则属违禁品，有时又叫禁用品，即在任何条件下均不得人为添加，如苏丹红、瘦肉精、孔雀石绿、三聚氰氨等。 从理论上讲，现有的化学分析方法都有可能在某种程度上应用于食品安全监控。如比色法、滴定法、水解法、蔡氏砷斑法、凯氏定氮法、薄层色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法、色谱－质谱联用法、毛细管电泳法等。 毛细管电泳（CapillaryElectrophoresis,CE）是近二十来发展最快的一种分离分析技术，具有分离效率高、所需样品量少、分析成本低等优点。毛细管电泳分析法是以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力，根据样品中各组分之间迁移速度的差
毛细管电泳及其应用 摘要：毛细管电泳技术(Capillary Electrophoresis, CE)，是近二十年来发展最为迅速的新型液相分离分析技术之一。CE实际上包含电泳、色谱及其相互交叉的内容，是继高效液相色谱之后的又一重大进展，具有分离效率高、简单、经济、快速和微量、自动化程度高等优点。毛细管电泳这些特点使其成为一种极为有效的分离技术，目前已是生命科学及其它学科中一种常用的分析手段，已广泛应用于蛋白质、氨基酸、无机离子、有机化合物等的分离分析。关键词：毛细管电泳，分离效率高，生命科学 引言 毛细管电泳是在传统电泳技术的基础上逐步发展起来的。电泳技术的出现可以追溯到100多年前[1]。1807-1809年，俄国物理学家F.F.Reuss首次发现黏土颗粒的电迁移现象，并开始研究带电粒子在电场中的电迁移行为，测定它们的迁移速度。起初电泳只是作为一种物理化学现象来研究。电泳真正意义上进入分析化学被视为一种重要意义的技术，是在瑞士化学家Tiselius[2]公布了移动界面电泳技术的细节之后。他首先将电泳现象成功的应用于人血清的分离，获得了多种血清蛋白，他制成第一台电泳仪，并进行自由溶液电泳。Tisedius对电泳技术的发展和应用所做的巨大贡献，使他获得了1948年诺贝尔化学奖。但是传统电泳最大的局限是难以克服由高电压引起的焦耳热。1967年Hjerten[3]最先使用慢速旋转的内径为3 mm的石英玻璃管进行自由溶波电泳，以UV进行检测，成功地分离了蛋白质、多肽、无机离子、有机离子等，Hjerten最早证明可以把高电场用于细内径的毛细管电泳，但他没有完全克服传统电泳的弊端。1974年Virtanen提出使用细毛细管提高分离效率，阐明电渗流就像泵一样可以驱动液体流过毛细管，并说明了使用更细内径的毛细管做毛细管电泳的特点。1979年Everaerts和Mikkers[4]使用内径为200μm聚四氟乙烯毛细管，提高了毛细管的分离效率，成功分离了16种有机酸。1981年Jorgenson和Luckas[5]发表了划时代的研究工作，采用内径为75μm 石英毛细管进行实验，采用高电场电迁移进样，以灵敏的荧光检测器进行检测，使丹酞化氨基酸高效、快速分离，首次获得理论塔板数高达4x105/m的柱效。Jorgenson和Lucas等人的开创性工作，使CE发生了根本性的变革，标志着CE从此跨入高效毛细管电泳时代。 1983年Hjerten[6]将毛细管的内壁填充聚丙烯酰胺凝胶并将其用于毛细管电泳分离，发展了毛细管凝胶电泳(CGE)。CGE具有极高的分辨本领。凝胶作为支持介质的引入大大促进了电泳技术的发展，可用于蛋白质碎片的分离及DNA序列的快速分析。 1984年Terabe等[7]将胶束引入毛细管电泳，开创了毛细管电泳的重要分支—胶束电动毛细管色谱(MECC)。他首次将表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)加入缓冲液中，在溶液中形成离子胶束作假固定相，实现了中性离子的分离，目前，MEKC己成为应用非常广泛的电泳模式之一。1985年Hjerten[8]等把平板等电聚焦电泳过程转移到毛细管内进行，发展了等电聚焦毛细管电泳(CIEF)。他是将带有两性基团的样品、载体两性电解质、缓冲剂和辅助添加剂的混合物注入毛细管内[9]，当在毛细管两端加上直流电压时，载体两性电解质可以在管内形成一定范围的pH梯度，从而达到使复杂样品中各组分分离的目的。1987年，Karger等[10]对凝胶填充技术进行了改进，优化了CGE技术,极大提高了其分离效率并阐明了用小内径毛细管可进行毛细管凝胶电泳。同年Smith等[11]将毛细管通过电喷射接口与质谱相连，从而实现了质谱和毛细管电泳联用的检测法，毛细管电泳-电喷雾质谱联用技术以其高效及高准确性被广泛应用于很多领域。 毛细管电泳根据分离机理和介质不同，具有多种分离模式，每种模式的选择性不同。毛细管电泳现有以下六种经典分离模式：毛细管区带电泳(Capillary Zone Electrophoresis, CZE)，CZE是毛细管电泳中应用最广泛的一种分离模式，CZE用以分析带电溶质，其分离机理是基
毕业设计（论文）外文翻译 Electrochemical detection methods in capillary electrophoresis and applications to inorganic species 毛细管电泳电化学检测方法 在无机元素中的应用
电化学检测法在毛细管电泳 和无机元素中的应用 摘要：本文论述了毛细管电泳的三种电化学检测即电导检测法、安培检测法和电位检测法，并与较常见的光学检测方法进行了比较。详细介绍了三种检测方法的原理及其实现方法，同时介绍了它们在无机元素分析物中的应用情况。 关键字：电化学检测、毛细管电泳；无机阴离子、金属阳离子。 目录： 1.简介--------------------------------------------------------------1 2.电导检测法--------------------------------------------------------2 2.1原理----------------------------------------------------------2 2.2实现方法------------------------------------------------------3 3安培检测法--------------------------------------------------------6 3.1原理----------------------------------------------------------6 3.2实现方法------------------------------------------------------6 4电位检测法--------------------------------------------------------5 4.1原理----------------------------------------------------------9 4.2实现方法------------------------------------------------------9 5在无机元素中的应用------------------------------------------------9 6总结-------------------------------------------------------------10 7参考文献---------------------------------------------------------10 1．简介 毛细管电泳的检测方法通常采用光学方法（激光诱导荧光检测法），而毛细管电泳的三种电化学检测法即电导测定法、安培检测法、和电位测定法是非常有吸引力的一种替代方法，尽管目前开发的还相对较少。相对套色板离子法来说（其他和以前一般化的检测方法）他主要借助于电导性能而不是运用光学方法。由与针对毛细管中更小体积细胞的光学检测变得更加困难，而且事实上许多离子也不能直接由光学方法直接检测到，或许当人们意识到这些的时候会感到很惊讶。关于这一情况或许有两种解释。首先由于高性能流体套色板的广泛应用，我们在毛细管电泳中通常采用光学吸收检测法，许多毛细管电泳仪器制造商似乎已经走上
高效毛细管电泳实验 一、实验目的 1. 进一步理解毛细管电泳的基本原理； 2. 熟悉毛细管电泳仪器的构成； 3. 了解影响毛细管电泳分离的主要操作参数。 二、实验原理 1．电泳淌度 毛细管电泳（CE ）是以电渗流 (EOF)为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的一种液相微分离技术。离子在自由溶液中的迁移速率可以表示为： ν = μE （1） r 6 q πημ= （2） 式中ν是离子迁移速率，μ为电泳淌度，E 为电场强度。η为介质粘度，r 为离子的流体动力学半径，q 为荷电量。因此，离子的电泳淌度与其荷电量呈正比，与其半径及介质粘度呈反比。 2．电渗流和电渗淌度 电渗流（EOF ）指毛细管内壁表面电荷所引起的管内液体的整体流动，来源于外加电场对管壁溶液双电层的作用。 在水溶液中多数固体表面根据材料性质的不同带有过剩的负电荷或正电荷。就石英毛细管而言，表面的硅羟基在pH 大于3以后就发生明显的解离，使表面带有负电荷。为了达到电荷平衡，溶液中的正离子就会聚集在表面附近，从而形成所谓双电层，如图1所示。这样，双电层与管壁之间就会产生一个电位差，叫做Zeta 电势。但毛细管两端施加一个电压时，组成扩散层的阳离子被吸引而向负极移动。由于这些离子是溶剂化的，故将拖动毛细管中的体相溶液一起向负极运动，这便形成了电渗流。 电渗流的大小可用速率和淌度来表示： ()E EO F ηεξν/= （3） 或者 ηεξμ/=EO F （4） 式中νEOF 为电渗流速率，μEOF 为电渗淌度，ξ为Zeta 电势，ε为介电常数。 3．毛细管电泳的分离模式 CE 有6种常用的分离模式，其中毛细管区带电泳（CZE ）、胶束电动毛细管色谱（MEKC ）和毛细管电色谱（CEC ）最为常用。本实验的内容为CZE 。 4．毛细管电泳的基本参数
毛细管电泳技术发展及应用前景 毛细管电泳技术（Capillary Electrophoresis, CE）又称高效毛细管电泳（HPCE）或毛细管分离法（CESM），毛细管电泳方法虽新工艺，但历史悠久，它是在电泳技术的基础上发展的一种分离技术。电泳作为一种技术出现，已有近百年的历史，但真正被视为一种在生物化学中有重要意义的技术，是由1937年A. Tiselius 首先提出。传统电泳最大的局限是难以克服由高电压引起的焦耳热，1967年Hjerten最先提出在直径为3mm的毛细管中做自由溶液的区带电泳（Capillary Zone Electro-phoresis, CZE）。但他没有完全克服传统电泳的弊端。现在所说的毛细管电泳技术（CE）是由Jorgenson和Lukacs在1981年首先提出，他们使用了75mm的毛细管柱，用荧光检测器对多种组分实现了分离。1984年Terabe将胶束引入毛细管电泳，开创了毛细管电泳的重要分支：胶束电动毛细管色谱（MEKC）。1987年Hjerten 等把传统的等电聚焦过程转移到毛细管内进行。同年，Cohen发表了毛细管凝胶电泳的工作。近年来，将液相色谱的固定相引入毛细管电泳中，又发展了电色谱，扩大了电泳的应用范围。 当电泳从凝胶板上移到毛细管中以后，发生了奇迹般的变化：分析灵敏度提高到能检测一个碱基的变化，分离效率达百万理论塔片数；分析片段能大能小，小到分辨单个核苷酸的序列，大到分离Mb到DNA；分析时间由原来的以小时计算缩减到以分、秒计算。CE可以说是经典电泳技术与现代微柱分离技术完美结合的产物。它使分析科学得以从微升水平进入纳升水平，并使单细胞分析，乃至单分子分析成为可能。长期困扰我们的生物大分子如蛋白质的分离分析也因此有了新的转机。 毛细管电泳技术是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力，根据样品中各组分之间迁移速度和分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术，迅速发展于80年代中后期，它实际上包含电泳技术和色谱技术及其交叉内容，是分析科学中继高效液相色谱之后的又一重大进展，它使分析科学得以从微升水平进入纳升水平，并使细胞分析，乃至单分子分析成为可能。是分析科学中继高效液相色谱之后的又一重大进展，是近几年来分析化学中发展最为迅速的领域之一。 毛细管电泳技术的基本原理是根据在电场作用下离子迁移的速度不同而对组分进行分离和分析，以两个电解槽和与之相连的内径为20～100μm的毛细管为工具，毛细管电泳所用的石英毛细管柱，在 pH>3的情况下，其内表面带负电，和缓冲液接触时形成双电层，在高压电场的作用下，形成双电层一侧的缓冲液由于带正电荷而向负极方向移动形成电渗流。同时，在缓冲液中，带电粒子在电场的作用下，以不同的速度向其所带电荷极性相反方向移动，形成电泳，电泳流速度即电泳淌度。在高压电场的作用下，根据在缓冲液中各组分之间迁移速度和分配行为上的差异，带正电荷的分子、中性分子和带负电荷的分子依次流出，带电粒子在毛细管缓冲液中的迁移速度等于电泳淌度和电渗流的矢量和，各种粒子由于所带电荷多少、质量、体积以及形状不同等因素引起迁移速度不同而实现分离；在毛细管靠负极的一端开一个视窗，可用各种检测器。目前已有多种灵敏度很高的检测器为毛细管电泳提供质量保证，如紫外检测器（UV）、激光诱导荧光检测器（LIF）、能提供三维图谱的二极管阵列检测器（DAD）以及电化学检测器（ECD）。由于毛细管的管径细小、散热快，即使是高的电场和温度，都不会向常规凝胶电泳那样使胶变性，影响分辨率。 毛细管电泳技术的分离模式和检测模式的发展同样也是多方面的，经典的分离模式有毛细管区带电泳、毛细管胶束电动色谱、毛细管凝胶电泳等；新方法的发展研究难度大，但近年来却有不小的进展，其中建立新的分离模式和联用技术最为突出。比如建立了阵列毛细管电泳（CAE），亲和毛细管电泳技术（ACE），芯片毛细管电泳（CCE），非水毛细管电泳技术（NACE）；本文作者尝试将分子信标技术与毛细管电泳技术相结合进行基因检测，取得
毛细管电泳仪 毛细管电泳（capillary electrophoresis，CE）又称高效毛细管电泳（high performance capillary electrophoresis，HPCE），是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力的新型液相分离技术。实际上包含电泳、色谱及其交叉内容，它使分析化学得以从微升水平进入纳升水平，并使单细胞分析，乃至单分子分析成为可能。长期困扰我们的生物大分子如蛋白质的分离分析也因此有了新的转机。 毛细管电泳(capillary electrophoresis，CE)又称高效毛细管电泳(high performance capillary electrophoresis，HPCE)，是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力的新型液相分离技术。 毛细管电泳实际上包含电泳、色谱及其交叉内容，它使分析化学得以从微升水平进入纳升水平，并使单细胞分析，乃至单分子分析成为可能。长期困扰我们的生物大分子如蛋白质的分离分析也因此有了新的转机。 毛细管电泳(capillary electrophoresis，CE)是20世纪80年代初发展起来的一种新型分离分析技术，乃经典电泳技术和现代微柱分离有机结合的产物，是继高效液相色谱(HPLC)之后，分析科学领域的又一次革命。
毛细管电泳泛指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淌度和分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术。毛细管电泳仪的基本结构包括一个高压电源，一根毛细管，一个检测器及两个供毛细管两端插入而又可和电源相连的缓冲液贮瓶。 毛细管电泳仪的工作原理：毛细管电泳所用的石英毛细管柱，在pH>3情况下，其内表面带负电，和溶液接触时形成一双电层。在高电压作用下，双电层中的水合阳离子引起流体整体朝负极方向移动的现象叫电渗。粒子在毛细管内电解质中的迁移速度等于电泳和电渗流(EOF)两种速度的矢量和。正离子的运动方向和电渗流一致，故最先流出；中性粒子的电泳速度为“零”，故其迁移速度相当于电渗流速度；负离子的运动方向与电渗流方向相反，但因电渗流速度一般都大于电泳流速度，故它将在中性粒子之后流出，从而因各种粒子迁移速度不同而实现分离。
湖南农业大学研究生课程论文 学院：食品科技学院 年级专业：07级营养与食品卫生学 姓名：章沙沙学号：s200700294 课程论文题目：毛细管电泳技术及在微生物学中的应用课程名称：现代食品分析技术 评阅成绩： 评阅意见： 成绩评定教师签名： 日期：年月日
毛细管电泳技术及在微生物学中的应用 学生:章沙沙 (07级食品科技学院营养与食品卫生学,学号s200700294) 摘要: 毛细管电泳技术是一种新型高效液相分离技术，应用领域广泛。本文分别从毛细管电泳技术的发展概况及在微生物学检测中的应用加以综述。 关键词: 毛细管电泳；微生物；应用 毛细管电泳迅速发展于80年代中后期,是分析科学中继高效液相色谱技术之后的又一重大进展，使分析科学得以从微升水平进入纳升水平，并使单细胞分析乃至单分子分析成为可能[1]。毛细管电泳(CE)是一类以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力的新型液相分离技术。广泛应用于核酸、蛋白质、多肽、药物等大分子物质的分析，但是，不同于毛细管电泳在无机离子、有机小分子和生物大分子等方面取得的巨大成功，毛细管电泳在微生物方面的应用在最近几年才取得较大进展，并逐渐显现出巨大的应用潜力。在微生物学领域，毛细管电泳除了在微生物基因测序方面得到广泛应用外，在微生物学检测方面应用的报道不多见。本文主要介绍了毛细管电泳的发展、原理、特点、分离模式及在微生物检测中的应用。 1、毛细管电泳技术 1.1毛细管电泳发展历史 1937年瑞典化学家Tiselius[2]利用电泳技术第一次从人血清中分离出白蛋白和α、β、γ球蛋白，并研制成第一台电泳仪，使电泳作为一种分离分析技术有了突破性的进展。经典电泳法最大的局限性在于存在焦耳热，只能在低电场强度下操作，直接影响了其分离效率和分析速度的提高，为了解决这一问题，人们进行了多方探索。1981年，Jorgenson和Lukacs[3]使用内径75um的石英毛细管进行电泳，成功地对丹酰化氨基酸进行了快速，高效分离获得了40万块/m理论塔板的高效率。这一开创性工作成为电泳发展史上一个里程碑，使经典的电泳技术发展为高效毛细管电泳（HPCE）。从此，毛细管电泳在理论研究，分离模式，商品仪器，应用领域等各方面获得了迅猛发展。如今，HPCE可与GC、HPLC相媲美，成为现代分离科学的重要组成部分[4]。 1.2毛细管电泳基本原理和分离模式 按毛细管内分离介质和分离原理的不同，毛细管电泳有以下几种分离模式[5]： (1)毛细管区带电泳毛细管区带电泳(CZE)的分离原理是基于各个分离物质的净电荷与其质量比(比荷)间的差异而进行物质的分离。迄今CZE仍是应用最多的模式，应用范围包括氨基酸、肽、蛋白、离子等的分离。（2）毛细管凝胶电泳毛细管凝胶电泳(CGE)是将平板电泳的凝胶移到毛细管中作支持物进行电泳，不同体积的溶质分子在其分子筛作用的凝胶中得以分离。常用于蛋白质、寡聚核苷酸、核糖核酸、DNA片段分离和测序及聚合酶链反应(PCR)产物的分析。（3）毛细管胶束电动色谱毛细管胶束电动色谱(MECC)是采用表面活性剂在运动缓冲液内形成一疏水内核，外部带负电的动态胶束相，利用溶质具有不同的疏水性，在水相和胶束相间分配的差异进行分离。主要用于小分子、中性化合物和药物等的分离。（4）毛细管等电聚焦毛细管等电聚焦(CIEF)是用两性电解质在毛细管内建立pH梯度，使各种具
毛细管电泳分析方法在食品安全监控中的应用 （华东师大化学系叶建农） 食品安全是指食品中不应含有可能损害或威胁人体健康的有毒、有害物质或因素，从而导致消费者急性或慢性毒害或感染疾病、或产生危及消费者及其后代健康的隐患。近年来，世界范围内食品安全方面的恶性和突发事件不断发生。据美国疾控中心研究报告估计，美国每年因食品中毒而死亡的人数约5000人左右。日本也先后发生出血性大肠埃希菌O157食品中毒事件，以及导致上万人中毒的雪印牛奶事件。目前我国食品安全形势不容乐观，食品中毒事件时有所闻。据不完全统计，我国每年实际发生的食物中毒例数在200万人次以上，其中有相当比例是由违禁食品添加剂引起，如2005年“苏丹红”事件，2006年“瘦肉精”事件，2008年“三聚氰氨”事件等。这类事件不仅严重危害人们身体健康，而且也对经济发展和国家形象产生及其负面的影响。客观而言，目前我国食品安全仍处于风险高发期和矛盾凸显期，有必要进行全方位的整治。其中的一个环节，就是要切实做好食品安全监控工作。 食品分析大致可分为两大类，即食品中营养成分分析，以及食品中化学添加剂、化学污染物的分析。由此可见，食品安全监控的主要内容，本质上是指能够准确分析和严格控制食品中化学添加剂及化学污染物的种类和含量。其中食品添加剂属限用品。根据我国卫生部2008年新修订的“食品添加剂使用卫生标准”
(GB2760-2007）规定，在一定前提下可合法使用的食品添加剂总数为1812种，共分为22大类。这一千多种食品添加剂虽然已经卫生部认可，但对其允许的添加范围及添加量却有严格的规定和限制。至于化学污染物则属违禁品，有时又叫禁用品，即在任何条件下均不得人为添加，如苏丹红、瘦肉精、孔雀石绿、三聚氰氨等。 从理论上讲，现有的化学分析方法都有可能在某种程度上应用于食品安全监控。如比色法、滴定法、水解法、蔡氏砷斑法、凯氏定氮法、薄层色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法、色谱－质谱联用法、毛细管电泳法等。 毛细管电泳（Capillary Electrophoresis, CE）是近二十来发展最快的一种分离分析技术，具有分离效率高、所需样品量少、分析成本低等优点。毛细管电泳分析法是以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力，根据样品中各组分之间迁移速度的差异而实现分离的一种液相分离技术。由于食品组成的复杂性，检测前的各组分之间的分离是必不可少的。食品中各组分经毛细管分离后，即可选用合适的检测器进行检测，如紫外吸收检测（UV）、激光诱导荧光检测（LIF）、电化学检测（EC）等。 近年来，国内外化学工作者开展了大量的研究工作，探索和开发毛细管电泳分析方法在食品安全监控中的具体应用。众所周知，有机磷农药是目前使用量最大的杀虫剂，占全部农药用量的80％以上，广泛用于谷物、棉花、果树等农作物。有机磷农药
毛细管电泳原理及其应用 学院：海洋港口学院班级：14制药工程学号：1423014113 姓名：蒋佳丽时间：2015年1月7日 前言 毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)是近十几年来迅速发展起来的一种分离技术，虽说在上世纪六七十年代就有人对毛细管内电渗流形式做了理论探索并也开始尝试毛细管电泳技术，但都因为受到检测器灵敏度限制、电 泳过程中产生的焦耳热无法有效散失等因素的制约，影响分离效果。八十年代初，外壁涂有聚二酞亚胺，内径小于100}m 的熔融石英毛细管的使用[1]及检测器灵敏度的提高大大推动了毛细管电泳技术的发展，由于CE具有普通电泳和色谱 的优点及具有高效、高灵敏度、快速、低运行成本、犬信息量和易于自动化等特点，近年来在生物化学、临床诊断、 法医刑侦学等领域应用广泛。 一、CE设备及原理 毛细管电泳是以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，根据样品各组分之间的淌度及分配上的行为差异而实现分离目的的一类液相分离技术。其仪器装置一般由以下几部分组成(见图一)1.高压电源;2.毛细管;3.在线检测器;4.电极及电极液;5.加样系统。毛细管是由熔融石英加工制成的(内径20一100}m，长度为20一100cm )，外壁涂有一层聚二酞亚胺以增加其柔韧性，内壁通常直接和溶液接触，有时也可根据需要涂上一层高聚物。与平板凝胶电泳类似的， 毛细管内也可填充支持介质，如琼脂糖，聚丙烯酞胺及甲基纤维素等。 图一毛细管电泳仪装置示意图(Tagliaro, 1998)[1] 在线检测器位于距样品盘约三分之二至五分之四毛细管总长处，对毛细管壁内部进行光学聚焦(在此处的毛细管外 壁的保护层是被烧掉或刮去的，以利于光的通透)。在线检测器通常有紫外、荧光和激光等多种检测方式。对DNA的分析通常使用紫外检测，对200bp的DNA片段的最小检测浓度是O.5mg/L。但对于生物样品中在和许多其他成分共存的痕量物质测定时，或对特殊分析(如DNA序列测定)时就要使用激光诱导的荧光检测器(laser induced fluorescence, LIF)，使用LIF在非液相毛细管电泳中的检测灵敏度要比非激光诱导的荧光检测提高6倍[2]，比紫外检测高100倍。另外，加入染料EB还可改善分离度，能将碱基长度相同但序列不同的DNA片段分开[3]。 毛细管中充满具有一定离子强度的缓冲液后，在其两端加上高电压，带电粒子在电场作用下以不同速度向其所带电荷反方向迁移，当pH>3时，毛细管内壁的石英分子因玫Siq分子的解离，而在表面形成一层负电荷，吸引缓冲液中的正离子，形成一个双电层。在高电压作用下，双电层水合阳离子层引起整个溶液在毛细管中向负极方向移动，形成电 渗流。带电粒子在毛细管内的电解质溶液中的迁移速度等于电泳和电渗流二者的矢量和，因此阳离子首先从负极流出;中性离子的速度等于电渗流速度，随后流出;而由于电渗流速度大于电泳速度，因此阴离子最后流出。 内壁石英分子除能造成电渗流外，还会吸附溶质中带正电荷的分子，从而影响分离效果。为了避免分析物被管壁 吸附，可选用缓冲液的pH大于样品混合物中蛋白质和多肤的等电点，或者选用pH接近pH2.0，此时毛细管内壁无解离的负电荷，但在这种酸性环境下，蛋白质容易失活，一般仅用于多肤分析。有时也可对毛细管内壁进行涂层，如中性
电泳仪： 电泳仪是实现电泳分析的仪器。一般由电源、电泳槽、检测单元等组成。所谓电泳，是指带电粒子在电场中的运动，不同物质由于所带电荷及分子量的不同，因此在电场中运动速度不同，据此可以对不同物质进行定性或定量分析，或将一定混合物进行组分分析或单个组分提取制备。 毛细管电泳仪： 毛细管电泳仪以弹性石英毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分的淌度和分配行为的差异而实现各组分分离。 工作原理： 毛细管电泳柱中装载电解液运行时，由于管壁硅羟基的存在会产生电渗流，电渗流将推动整个毛细管柱内的溶液定向移动。与一般色谱技术的主要区别在于其分离原理不是基于组分在流动相和固定相中分配系数，而是在电场作用下离子迁移速度的不同。 适用领域： 1. 医学及临床检验 毛细管电泳在医学及临床检验中的应用包括患者的病理检测、疾病诊断、疾病机理分析及体内代谢物分析等。分析对象是体液或组织中的药物、疾病相关标志物和离子等。 2.药物及天然产物
CE分析检测药物或天然产物主要包括合成药物、蛋白药物及植物有效成分。 3.食品及农产品 由于食品安全问题越来越受到重视，CE用于食品安全和农产品检测的方法逐年增多。食品安全检测中主要包括食品添加剂、食品中某些组分或有害成分的检测。农产品检测包括农药残留物和农产品有效成分检测。 4.生物分子 CE检测生物大分子如蛋白质、核酸、糖类等具有优势，同时也广泛用于生物小分子或代谢中间产物的检测。 5.手性分析 CE可用于手性拆分，如氨基酸或小分子、药物分子的对映体分离以及手性拆分剂的比较和评价。 6.环境监测 毛细管电泳法可以对未经前处理的污染水体直接进样，从而快速检测水体中的抗生素、激素或药物以及重金属离子。
tion of ceriv astatin in mice,rats,and do gs in vivo[J]. Dr ug M etab D ispos,1998,26(7) 640 652. [19]L indon JC,Nicholson JK,Sidelman U G,et al.Directly coupled HPL C N M R and its application to drug metabolism[J].Dr ug M etab Rev,1997,29 705 746. [20]Sidemann UG,Braumann U,Hofmann M,et al.Direct ly coupled800MHz HPLC N MR spectroscopy of ur ine and its application to the identification of major phase metabolites o f tolfenamic acid[J].A nal Chem,1997,69 607 612. [21]William JE,Joseph M W,T odd M B,et al.L iquid chro matography/nuclear magnetic resonance spectrosco py and liquid chr omatog raphy/mass spectrometry identification of novel metabolites of the mult idrug resistance modulator LY335979in rat bile and human L iver microsomal incu bat ions[J].Dr ug metab D isp os,1998,26(1) 42 51. 高效毛细管电泳及其在蛋白质、多肽分析中的应用 孔 毅, 吴如金, 吴梧桐 (中国药科大学,江苏南京210009) 摘 要:高效毛细管电泳(HPCE)是一种分离效率高、检测灵敏度高、样品用量少的分析技术。本文简述HPCE的研究进展及基本原理,着重介绍了它在蛋白质及多肽的分离、纯度鉴定、性质研究、结构分析、临床检测、药代动力学研究等方面的应用。 关键词:高效毛细管电泳;蛋白质;多肽 中图分类号:O658.9;Q51 文献标识码:A 文章编号:1001-5094(2000)04-0204-05 High Performance C apillary Electrophoresis and Its Application in Analysis of Protein and Peptide K ON G Yi, WU Ru jin, WU W u tong (China Phar maceutical University,N anj ing210009,China) Abstract:H ig h performance capillary electrophoresis(HPCE)is characterized as an analysis method, w hich show ed high selectiv ity and high sensitivity,but needed only little sample.In this article,the de velopment of HPCE and its foundamental principle were briefly introduced,and its applications to sepa ration,purity determ ination,characterization study,structural analysis,clinical monitoring and phar macokinetics of protein and peptide were emphasized. Key words:H PCE;protein;peptide 蛋白质、多肽是生命科学中一类重要的生物大分子物质,是生物体实现其功能的物质基础。在医药领域,有许多疗效很好的蛋白质、多肽类药物,如促红细胞生成素、干扰素、白介素、重组人生长激素等都是近年开发的蛋白质类药物。在后基因组时代,蛋白质组学成为一门重要的新兴学科,其任务就是研究细胞内所有蛋白质的组成及其活动规律[1]。因此,许多研究机构和大财团都在投入人力物力对蛋白质及多肽进行研究,这些复杂的研究工作对分析手段提出了更高的要求。 高效毛细管电泳(HPCE)是近十几年发展起来的一项新的分析技术,它将电泳技术和色谱技术结合,是继高效液相色谱(H PLC)出现之后,分析科学领域的又一次革命。研究与实践表明HPCE具有以下特点:分离效率高(理论塔板数达106~107/ m);快速(20~30min内完成一次电泳操作);样品用量少(仅为纳升级,可对单细胞液进行分离分析);灵敏度高(用激光诱导荧光检测器,可达1 10 24 收稿日期:1999 10 14; 修回日期:1999 12 20