当前位置：文档之家 › 毛细管区带电泳

毛细管区带电泳

  • 格式：doc
  • 大小：34.50 KB
  • 文档页数：4

下载文档原格式

  / 4

合集下载

毛细管区带电泳技术快速分离检测爆炸残留物中的无机离子

毛细管区带电泳技术快速分离检测爆炸残留物中的无机离子
v e
a m e
a n
thy l a m m
n s
w e r e
=
iu ll
．
m s e
hydr
p
e
id e
( TMAOH )
le
s s
d
e
le
tro
e c
—
t ic
l f
o w
d if ie
r
．
i M 1 f
—
io
e
a r a m e
t e d in
tha
n
4
．
6
m
in
w
ith th
de t l
-
m o n
w
le
．
s s
tha n 2
e
．
6
o
in
w u
it h t h ffe
o m
e
r
de t
th
tio
a n
o
lim it s
s e s o
f
-
0
．
10
n
m
g ／L
a n
d 0
o
．
N g ／L ( S ／
l ／L
：
3
c
)
，
r e s
一
p
．
e c
The
p
o
le
c
tr
ly t e b
r
a
fo
一
io
tio
n
lim it
n i
v e s w
o r
r a n
g
e

毛细管电泳法

毛细管电泳法
毛细管电泳法
Capillary Electrophoresis, CE
毛细管电泳是带电粒子在 电场力的驱动下，在毛细 管中按其淌度或和分配系 数不同进行高效、快速分 离的电泳新技术，也称为 高效毛细管电泳。
20世纪30－40年代 蒂塞利乌斯 (A.W.K.Tiselius） 建立了移动界面电泳，将电泳发 展成分离技术 获得1948年诺贝尔化学奖
实验中，只发生电泳时有效淌度
μef =υef ﹒ (L /V) =( l / tm )﹒(L /V)
毛细管有效长度
迁移时间 毛毛细管细电泳管法 总长度
电压
2 电泳和电渗
电渗
与固液界面的双电层有着密切的关系
在毛细管壁双电层的扩散层中的阳离子，相对于毛 细管壁的负电荷表面，形成一个圆筒形的阳离子鞘， 在电场作用下，溶剂化了的阳离子，沿滑动面与紧 密层作相对运动，携带着溶剂一起向阴极迁移，便 形成了电渗流（electroosmotic flow , EOF）。
1981年 J.W.Jorgenson,K.D.Lukacs实验上和理论 上为毛细管电泳的发展奠定了基础。 上一世纪后二十多年分析化学领域中发展最迅速的分离 分析方法。
主要内容
毛细管电泳的原理 分离模式 进样与检测 毛细管电泳的应用
一 毛细管电泳的原理
1 装置
电极 缓冲液
毛细管
数据处理
毛细管电泳法
2 电泳和电渗
µeo正比于Zeta电势和介质的 介电常数
改变电渗流的方法
反比于介质的黏度
Zeta电势正比于双电层厚度 和界面有效电荷密度
1. 改变外加径向电场
反比于介质的介电常数
2. 改变缓冲液成分和浓度
Zeta电势
3. 改变缓冲液pH 4. 加入添加剂

色谱5--HPCE

色谱5--HPCE

－ － － － － － －
－ － － －
石英表面 负电荷
＋＋ ＋－ ＋－ ＋－ ＋－ ＋－
＋ ＋＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － － － － EOF
－ － － － －
水合阳 离子在 表面积 聚
电场作用下 向负极运动
＋
－ －
电渗流的一个独特性质是其具有平面
流型，推动液体流动的力在毛细管内 均匀分布，平面流型的优点是对谱带 的扩散没有直接作用。
热称为焦耳热。受毛细管尺寸、溶液电导、 外加电压等影响。 不均匀的温度梯度和局部的黏度变化会引 起区带展宽。温度变化1℃→黏度变化 2%～3% →淌度变化2%～3% 。 进样塞长度——在进样过程中减少样品塞 长度非常重要。对进样长度的限制是低于 毛细管总长度的（1～2）%。例 70cm长 的毛细管，进样量应小于7mm。
溶质与管壁相互作用——可能导致峰拖
尾 或发生对溶质的完全吸附。对多肽和 蛋白质来说，这种吸附特别严重。可采 用多种方法来减少相互作用： 增加缓冲液浓度以降低有效表面电荷； 在极端pH值下进行分离，使石英表面 硅羟基以不带电的形式存在； 对毛细管壁进行涂层处理。 电分散作用——样品区带与操作缓冲液 的电导差异可产生峰型畸变。

表面活性剂

在毛细管电泳中常添加表面活性剂， 作为疏水性溶质的增溶剂、与溶质形 成离子对，或作为毛细管内壁的改性 剂等，以改善分离效率。常用表面活 性剂有 ： 阴离子—十二烷基硫酸钠（SDS） 阳离子---十六烷基三甲基溴化铵 （CTAB） 两性离子---N,N’二甲基胺-3-丙烷-1磺酸
化合物 HCl NaCl 甘氨酸 柠檬酸 细胞色素C 人血红蛋白 烟草花叶病毒
扩散系数D 3.05 1.48 1.06 0.66 0.11 0.069 0.0046

毛细管技术

毛细管技术

大。

（1）高效塔板数目在105-106 片/m 间，当采用CGE 时
系统和数据处理系统。

定性，pH在4-10之间，硅醇基的解离
间过短，峰面积太小，分析误差
作用力的协同作用。

这种相
5）某些质谱技术可以给出多电荷离子，对分析大分子如糖
芯片和微流控分析芯片）。

1994年始，美国橡树岭国家实验室Ramsey等在M
药物合成中带入的杂质和药物的降解产物通常与药物有相似
向和课题。

可喜的是，这方面的工作已开始启动，CE一HPLC、CE一MS联用己取得高效率、高质量的分析成果。

经过科学工作者的不懈努力，一个药物分析领域的新技术快速发展时期即将到来。

毛细管电泳原理及分析策略CE

毛细管电泳原理及分析策略CE
• 电渗流的波动极大的影 响了迁移时间的重复性
影响电渗流的因素
• pH值 pH越高，电渗流越大
• 离子强度 离子强度越高，电渗流越小
• 缓冲溶液添加剂 离子型表面活性剂、有机溶剂、环糊精
电渗流随pH的变化情况
控制电渗流的三个重要手段
1. 采用涂层毛细管，消除电渗流的影响 2. 改变pH，从而调整电渗流的大小。pH<3时电
CZE分离条件的选择
• 毛细管类型--涂层还是非涂层？ • 毛细管长度--长毛细管还是短毛细管？ • 缓冲液体系--种类和pH值 • 添加剂类型--甲醇|环糊精|乙腈 • 检测器选择--紫外|二极管阵列|激光诱导荧光
缓冲溶液的选择
可先用磷酸缓冲体系为搜寻基础，初步确定 （最佳）pH范围后，再进一步细选出更好pH 和缓冲试剂。磷酸盐是毛细管电泳中最常用的 缓冲体系之一，它的紫外吸收低，pH缓冲范围 比较宽（pH=1.5～13），但电导也比较大。
--MicroScale Bioseparations 2006
第六章 检测器选择
• 小分子检测 • 大分子检测
CE检测器种类及性能
• 检测系统
HPCE的 种 类 及 性 能
检测方式 紫 外 -可 见 光 吸 收
质 量 检 测 限 (mol) 10-13～ 10-16
浓 度 检 测 限 (M )* 10-5～ 10-8
• 优点
• 缺点
• 增加对弱极性物质分离 的分离度
• 在中药分析、天然产物 分析、农药分析中经常 使用
• 稳定性不佳，达到好的 重复性比较困难
第三章 毛细管凝胶电泳
毛細管內先填充凝胶(例如polyacrylamide或 cellulose)，此时凝胶会在毛細管內形成分子筛， 样品依分子量的大小在毛細管內移动速度不同 而进行分离。

5.3 高效毛细管电泳分离模式

5.3 高效毛细管电泳分离模式

5.2 高效毛细管电泳仪
5.3 毛细管电泳的分离模式
5.4 影响分辨率的因素及操作条件选择
5.5 高效毛细管电泳的应用
结束
2018/12/13
3. 氨基酸、蛋白质、多肽等的所带电荷与溶液pH有关，
在酸性溶液中带正电荷，反之带负电荷。在其等电点时， 呈电中性，淌度为零。
2018/12/13
4. 聚焦：具有不同等电点的生物试样在电场力的作用 下迁移，分别到达满足其等电点pH的位置时，呈电中 性，停止移动，形成窄溶质带而相互分离。
5. 阳极端装稀磷酸溶液，阴极端装稀NaOH溶液。
2018/12/13
2. 电泳流和电渗流的方向相反，且v电渗流 > v电泳 ， 负电胶束以较慢的速率向负极移动。 3.中性分子在胶束相和溶液（水相）间分配，疏水 性强的组分与胶束结合的较牢，流出时间长。 4.可用来分离中性物 质，扩展了高效毛细管电 泳的应用范围。
5.色谱与电泳分离模
式的结合。
2018/12/13
2018/12/13
5.4.6 毛细管电渗色谱
Capillary electroosmostic chromatography ，CEC
在毛细管壁上键合或涂渍高效液相色谱的固定
液，以电渗流为流动相，试样组分在两相间的分配
为分离机理的电动色谱过程；
2018/12/13
请选择内容
5.1 毛细管电泳的基本原理
第五章 毛细管电泳
Capillary electrophoresis, CE
5.4.1 毛细管区带电泳
5.4.2 毛细管凝胶电泳
5.4.3 胶束电动毛细管 色谱 5.4.4 毛细管等电聚焦 5.4.5 毛细管等速电泳
第四节 毛细管电泳分离 模式

毛细管电泳的基本原理及应用

毛细管电泳的基本原理及应用

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]。

毛细管常用分离模式

毛细管常用分离模式

常用分离模式毛细管电泳是指所有在极细毛细管内进行的电泳新技术，它根据分离机理不同具有多种分离模式，能够提供互不相关而又相互补充的信息。

毛细管电泳常用的分离模式包括毛细管区带电泳（CZE）或称自由溶液毛细管电泳（FSCE）、胶束电动毛细管色谱（MECC）、毛细管凝胶电泳（CGE）、毛细管等电聚焦（CIEF）和毛细管等速电泳（CITP），各分离模式、分离机理见下表。

在大多数情况下，可以通过改变缓冲液的组成来实现不同的操作模式。

毛细管区带电泳毛细管区带电泳（CZE）是毛细管电泳中最简单、最基本、应用最广泛的一种分离模式。

在毛细管中仅填充缓冲液，基于溶质组分的迁移时间或淌度的不同而分离。

除了溶质组分本身的结构特点和缓冲液组成，不存在其他因素如聚合物网络、pH梯度或另一分配相对分离的影响。

CZE分离无需固体支持介质，不存在基质效应，能分离淌度差别很小的组分。

CZE 中由于电渗流的存在，阴、阳离子可以同时分析，中性溶质电泳迁移为零与电渗流同时流出，如下图。

CZE的特点是操作简单、快速、分离效率高，应用范围广。

从原理上讲可以适用于所有具有不同淌度的荷电粒子的分离，分子量范围从十几的小分子离子到几十万的生物大分子。

胶束电动毛细管色谱胶束电动毛细管色谱（MECC或MEKC）是电泳技术和色谱技术巧妙结合的分离新技术。

MECC是在电泳分离缓冲液中加人离子型表面活性剂胶束，使电中性物质能根据其在胶束相和水相的分配系数不同而进行分离。

MECC是毛细管电泳中唯一能同时分离中性物质和离子型物质的分离模式。

它是1984年由Terabe首先报道的一种新型的毛细管电泳技术，也是目前研究较多，应用较广的一种毛细管电泳操作模式。

MECC是基于胶束增溶和电迁移过程进行的，因此其分离要求有两相：一相是带电的离子胶束，是不固定在毛细管中的假固定相，它具有与周围缓冲液介质不同的电泳淌度，也可称为胶束电泳淌度（μmc），并且与分离溶质相互作用（胶束增溶过程）；另一相是导电的水溶液相，在电场作用下，水相由电渗流驱动流向阴极（电迁移过程）。

毛细管区带电泳法测定白沙绿茶汤中的咖啡因、茶氨酸、EC和EGCG

毛细管区带电泳法测定白沙绿茶汤中的咖啡因、茶氨酸、EC和EGCG

茶 汤制备条 件 ： Ｘ ＝０ ． ５ ｇ ， Ｙ ＝１ ０ ０ ￣ Ｃ， Ｚ ＝４ ０ ｍＬ ， 改变 ｔ ｍ ｉ ｎ。 ２ ． ２ 泡 茶温度对 茶汤有效 成分的影响 从 图 ２可 见 ， 用８ ５—１ ０ ０ ￣ Ｃ的水温 泡茶 ， 咖啡 因的
Ｈ ｕ ｍａ ｎ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ⅱ纯水器（ 韩 国产 ） 北 京普 析公 司 ； 分 析天
平。
１ ． ３ 方 法
１ ． ３ ． １ 茶汤 溶液 的制备 称取 ｘ ｇ的茶样 于 ５ ０ ｍＬ小烧 杯 中， 加入 Ｙ ℃的 ｚ
由基 、 护 肝解毒 、 抗菌及抗癌等功 能 Ｊ 。 本文 以海南 白沙 绿茶 为研 究 对象 ， 借 助毛 细管 电
Ｐ ／ Ａ Ｃ Ｅ Ｔ Ｍ ＭＤ Ｑ毛 细 管 电泳系 统 （ 配 有 二极 管 阵 列检 测 器 ， ３ ２ Ｋ ａ ｒ ａ ｔ ７ ． ０软件 ） 美国 Ｂ ｅ ｃ ｋ ｍ ａ ｎ ｃ ｏ ｕ ｌ ｔ ｅ ｒ 公
司； Ｐ Ｈ Ｓ 一 ３ 型精密 ｐ Ｈ计 上海 精密科学仪器 有限公 司 ；
（ ｅ Ｃ ） 和表没食子儿 茶 素没食 子酸 酯 （ Ｅ Ｇ Ｃ Ｇ） 的浓 度。结果 ： 在 自沙 绿茶 的取量 为 ０ ． ２ ｇ ／
１ ０ ｍ Ｌ 、 泡 茶温度为 ９ ０ ℃、 浸 泡时间为 ６ ０ ｍ ｉ ｎ 且用纯净水泡茶 的条件下 ， 茶汤中的咖啡因 、 茶 氨酸 、 Ｅ Ｃ和 Ｅ Ｇ Ｃ Ｇ的 浓 度最 高。结 论 ： 按４ ｇ白沙 绿 茶／ ２ ｏ ｏ ｍ Ｌ 、 ９ ０ ￣ Ｃ左 右 的纯 净水 浸泡
２ ０ １ ３年 ６月
毛细管 区带 电泳法测定 白沙绿茶汤 中的咖啡因 、 茶氨酸 、 Ｅ Ｃ和 Ｅ Ｇ Ｃ Ｇ
１ ２ １

毛细管区带电泳法分离四种蛋白质的研究

毛细管区带电泳法分离四种蛋白质的研究
毛 细 管 电泳 测 定 条 件 ： 细 管 柱 温 ２ ℃ ； 毛 ５ 检
等 形 成 动 态 涂 层 ， 改善 蛋 白质 与 毛 细 管 壁 的 吸 附
状 况 。特 别是 ｐ 的调 节 ，成 本低 、效 果 明 显 ， ｊ Ｈ
测 波 长 ２０ ｍ ；压 力 进 样 （． ｓ） 进 样 时 间 ０ｎ ０５ ｉ， ｐ
管 内表面进行修饰 及调整分离用缓冲体系 ２种 解决方案。通过键合反应对毛细管内表面静态修饰
的方法 ，表面 涂层 稳定 ，但修 饰过程 繁琐 ，技术 要
求高 。较为简 便易行 的方法 是选 择适 当 的酸 碱缓 冲 体 系 ，或添加表 面活 性剂 、高分 子材料 、纳 米材 料
于 水 、定 容 ，使 成 ｌ ／ ｍｇｍＬ，４Ｃ保 存 ，一般 不 超 ｏ 过３ 个工 作 日。 ０ １ｍｍｏ／ 酸缓 冲液 （ｌ ２ 。 ． ｌ Ｌ磷 ｐｔ ） ０４ － ＝ ％ 硼 酸 一．％硼 酸 钠 缓 冲 液 （Ｈ＝ ．） ．％ Ｓ 一 ０ ３ ｐ ９０ 。０１ ＤＳ ０ ％硼 酸 一．％硼 酸钠 缓冲 液 （Ｈ＝ ．） ． ４ ０３ ｐ ９０ 。
内壁 和蛋 白质组 分都 带正 电或 负 电 ， 减少静 电吸 附 ，
达 到分 离 ； 当所选 体系 ｐ 值与 ｐ 接近 时 ，分 离不 Ｈ Ｉห้องสมุดไป่ตู้佳 。实验 中所 选用 的蛋 白质 样 品等 电点 （Ｉ ｐ ）值 在
１ 实验部分
１１ 仪 器与试 剂 ． ＰＡＣＥＭＤＱ 型 毛 细 管 电 泳 仪 （ ｅ ｋ ｎ ／ Ｂ ｃ ｍａ ． Ｃ ｕｔｒ 司 ，美 国 ） ｏｌ 公 ｅ ，紫外 检测器 ，未涂层 石英 毛 细 管 （ ｅｋ ｎＣ ｕｔｒ Ｂ ｃｍａ— ｏ ｌ 公司 ，总 长 ５ ｃ ｅ ｌｍ，有 效 长

毛细管电泳

毛细管电泳

种现象称为电渗流，用EOF表示。
一般情况下，电渗流的运动方向与电泳运动方向相反，
电渗流迁移速度与电泳速度一样，受电场强度、溶液粘度， Zeta电势等因素有关联。电渗速度(Veo)的表达式为： 电渗流迁移速度Veo = ── E 4 : 电解常数 : 毛细管壁与表面平切面的Zeta电势 ：缓冲液黏度
(5)电势(Zeta Potential) 参与形成双电层被毛细管表面吸附的一层离子与溶液中的 游离阳离子之间会产生一个电势，称为毛细管壁Zeta电势 。毛细管壁为高电位区，中心点为低电位区，毛细管的半 径越大电位差越大，形成的电势越大。
(6)电渗流(Electroosmetic Flow) 用EOF表示 在高电压下毛细管电泳溶液中的正电荷与毛细管内壁表面 上的负电荷之间相互作用，导致流体朝负极方向运动，这
核磁共振检测器，灵敏度可达到10-21g
3.4制冷系统
(1)空气制冷：在毛细管分析室内输入制冷空气使毛细管迅
速冷却，达到制冷的目的。
(2)液体制冷：在毛细管的夹层中输入制冷液体达到制冷的
目的。
3.5电极槽 主要与存放电极缓冲液和进样，由于毛细管电泳是超微量 分析，电极液用量很少，使用的电泳槽很小。
(1)毛细管性质
不同材质制成的毛细管性能有所不同，
聚四氟乙烯毛细管：电渗小，但性能不太稳定。
普通玻璃毛细管：价格便宜，但电渗大，吸附作用大。 石英玻璃毛细管：性能稳定，电渗较大，但也有一定的 吸附。 (2)型号 细管（内经2－5m） 中粗管（内径 25－75m）
粗管（内径100－250m）
(3)毛细管的改性：
今后发展新型的毛细管电泳分离模式提供了依据。
1987年H.Jerten把等电聚焦电泳、凝胶电泳引入到毛细管 电泳中。 1989年改用10-25m的毛细管电泳,并获得满意的分离效果 1994 年又推出了 2 － 5m 的毛细管柱，使得毛细管电泳在 分析领域有了很大的发展。

毛细管电泳分析方法的工作原理介绍

毛细管电泳分析方法的工作原理介绍

毛细管电泳分析方法的工作原理介绍毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)又叫高效毛细管电泳(HPCE), 是近年来发展最快的分析方法之一。

1981年Jorgenson和Lukacs首先提出在75μm内径毛细管柱内用高电压进行分离, 创立了现代毛细管电泳。

1984年Terabe等建立了胶束毛细管电动力学色谱。

1987年Hjerten 建立了毛细管等电聚焦, Cohen和Karger提出了毛细管凝胶电泳。

1988～1989年出现了第一批毛细管电泳商品仪器。

短短几年内, 由于CE符合了以生物工程为代表的生命科学各领域中对多肽、蛋白质(包括酶，抗体)、核苷酸乃至脱氧核糖核酸(DNA)的分离分析要求, 得到了迅速的发展。

CE是经典电泳技术和现代微柱分离相结合的产物。

CE和高效液相色谱法(HPLC)相比, 其相同处在于都是高效分离技术, 仪器操作均可自动化, 且二者均有多种不同分离模式。

二者之间的差异在于：CE用迁移时间取代HPLC中的保留时间, CE的分析时间通常不超过30min, 比HPLC速度快；对CE而言, 从理论上推得其理论塔板高度和溶质的扩散系数成正比, 对扩散系数小的生物大分子而言, 其柱效就要比HPLC高得多；CE所需样品为nl级, 最低可达270fl, 流动相用量也只需几毫升, 而HPLC所需样品为μl 级, 流动相则需几百毫升乃至更多；但CE仅能实现微量制备, 而HPLC可作常量制备。

CE和普通电泳相比, 由于其采用高电场, 因此分离速度要快得多；检测器则除了未能和原子吸收及红外光谱连接以外, 其它类型检测器均已和CE实现了连接检测；一般电泳定量精度差,而CE和HPLC相近；CE操作自动化程度比普通电泳要高得多。

总之, CE的优点可概括为三高二少：高灵敏度, 常用紫外检测器的检测限可达10-13～10-15mol,激光诱导荧光检测器则达10-19～10-21mol；高分辨率, 其每米理论塔板数为几十万；高者可达几百万乃至千万, 而HPLC一般为几千到几万；高速度, 最快可在60s内完成, 在250s内分离10种蛋白质, 1.7min分离19种阳离子, 3min内分离30种阴离子；样品少, 只需nl (10-9 L)级的进样量；成本低, 只需少量(几毫升)流动相和价格低廉的毛细管。

毛细管电泳和毛细管电色谱(ppt)

毛细管电泳和毛细管电色谱(ppt)

度量电渗流大小是单位电场下的电渗流速率即电渗淌度
(eo)或电渗速率(ueo)，可用Smoluchowski 方程表示：
eo
o w
ueoeoEowE
u eo
Ld t0
eouE eoL t0d
1Ld E to
Lt U
3.1.3． 电渗流
以电场力驱动产生的溶液EOF，与高效液相色谱中由高压 泵产生的液体流型不同：
3.1.5. 分离原理
电泳和电渗流并存，在不考虑相互作用的前提下，粒子在 毛细管内电介质中的迁移速率是两种速率的矢量和：
uuep ueo (epe)oE
令µapp=µep + µeo，称之为表观淌度，即从毛细管电泳测量 中得到的淌度为粒子自身的电泳淌度和由电渗引起的淌度之
和，并有
ap pepeou/EL trdU Lt
目前有三种方法可以让样品直接进入毛细管：
电动法、压力法和浓差扩散法。
3.2.3. 电源及其回路
电流回路系统包括高压电源、电极、电极槽、导线和电 解质缓冲溶液等。CE和CEC一般采用0 ~ ±30 kV连续可 调的直流高压电源。理想的电源应具备： 1.能输出单极直流高压(一端接地)； 2.电压、电流、功率输出模式任意可选； 3.能控制电压、电流或电功率的梯度； 4.电压输出精度应高于1%。 CE的电极通常由直径0.5~l mm的铂丝制成。 电极槽，即缓冲液瓶，通常是带螺口的小玻璃瓶或塑料 瓶(1~5mL不等)，要便于密封。缓冲液内含电解质，充于 电极槽和毛细管中，通过电极、导线与电源连通，一同 构成整个电流回路。
毛细管电色谱由于引入了色谱机制，其保留机理包括两个 方面:
其一，如同HPLC，基于溶质在固定相和流动间分配过程； 其二，如同CE，基于溶质电迁移过程。CEC容量因子可 用下式表示：
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

毛细管区带电泳（CZE）分离硝基苯酚异构体
一、实验背景
毛细管电泳、气相色谱、液相色谱是目前应用最广泛的高效分离技术，与气相色谱、液相色谱相比，毛细管电泳具有许多独特的优点，如分析速度快、柱效可高达数十万塔板/米、适用于带电样品的分离等，另外毛细管电泳具有样品消耗少、实验试剂成本低等优点，已广泛应用于生物、医药等领域的分离检测。

毛细管电泳技术是现代分离科学中必不可少的重要内容。

二、实验目的
1．了解CZE分离的基本原理。

2．了解毛细管电泳仪的基本构造，掌握其基本操作技术。

3．学会计算CZE的重要参数。

4．运用CZE分离硝基苯酚异构体。

三、实验原理
毛细管电泳是指以毛细管为通道、以高压直流电场为驱动力的一类液相分离分析技术。

毛细管区带电泳是最常用的一种毛细管电泳分离模式，它是根据被分离物质在毛细管中的迁移速度不同进行分离。

毛细管电泳分离分析装置如图1所示。

被分离物质在毛细管中的迁移速度决定于电渗淌度和该物质自身的电泳淌度。

一定介质中的带电离子在直流电场作用下的定向运动称为电泳。

单位电场下的电泳速度称为电泳淌度或电泳迁移率。

电泳速度的大小与电场强度、介质特性、离子的有效电荷及其大小和形状有关。

电渗是伴随电泳而产生的一种电动现象。

就毛细管区带电泳而言，电渗是指毛细管中电解质溶液在外加直流电场作用下的整体定向移动。

电渗起因于固液界面形成的双电层。

用熔融石英拉制成的毛细管，其内壁表面存在弱酸性的硅羟基，当毛细管中存在一定pH值的缓冲液时，硅羟基发生电离，在毛细管内壁形成带负电荷的“定域电荷”。

根据电中性的要求，
“定域电荷”吸引缓冲液中的反号离子（阳离子）形成双电层。

在直流电场作用下双电层中的水合阳离子向负极迁移，并通过碰撞等作用给溶剂施加单向推力，使之通向运动，形成电渗。

单位电场下的电渗速度称为电渗淌度。

电渗速度与毛细管中电解质溶液的介电常数和粘度、双电层的 电势以及外加直流电场强度有关。

若同时含有阳离子、阴离子和中性分子的样品溶液在正极端引入毛细管后，在外加直流电场的作用下，样品组分在毛细管中的迁移情况如图2所示。

样品中阳离子组分的电泳方向与电渗流一致，因此迁移速度最快，最先到达检测窗口。

中性组分电泳速度为零，它随电渗流而行。

阴离子组分因其电泳方向与电渗相反，当电渗速度大于电泳速度时，它将在中性组分之后到达检测窗口；若其电泳速度大于电渗速度，则无法达到检测窗口。

由此可见，毛细管电泳分离的出峰顺序是：阳离子>中性分子>阴离子。

毛细管高压电源铂丝
缓冲溶液
记录仪
图1 毛细管电泳分离分析装置
硝基苯酚是弱酸性物质，其邻、间、对位异构体由于pK a 值不同，在一定pH 值的缓冲液中电离程度不同。

因此，它们在毛细管电泳分离过程中表现出不同的迁移速度，从而实现分离。

电渗电泳
图2 样品组分在毛细管中的迁移情况
四、仪器和试剂
1．北京彩陆科学仪器有限公司CL1030高效毛细管电泳仪（工作电压0～30kV，检测波长190-400 nm）（中科院研究生院应用化学研究所）2．色谱工作站
，长度50cm）
3．石英毛细管（内径50m
4．20mmol/L的磷酸二氢钾溶液用磷酸调整值pH7.0。

取95ml缓冲液加入
5.0ml甲醇，混合后作为背景缓冲液。

过滤，超声波脱气后使用。

5．氢氧化钠溶液（1mol/L），磷酸溶液（0.1mol/L），二次蒸馏水。

6．邻硝基苯酚、间硝基苯酚、对硝基苯酚的甲醇溶液（约0.2mg/ml），及其混合溶液。

硫脲水溶液。

各样品溶液超声脱气后使用。

五、实验内容
1．打开毛细管电泳仪，预热至检测器输出信号稳定。

2．准确测量毛细管长度。

距毛细管一端约8cm处去除约2mm的毛细管聚合物保护层，作为检测窗口，并测量毛细管进样端到检测窗口的长度。

3．将毛细管的检测窗口对准检测器光路，并安装好毛细管。

4．依次用氢氧化钠溶液（1mol/L）、二次蒸馏水、盐酸溶液（0.1mol/L）、二次蒸馏水冲洗毛细管各5min，最后在毛细管注入缓冲液，并将毛细管的两端分别插入位于电极处的缓冲溶液瓶中。

将直流电压调至20 kV。

5．待记录仪器基线稳定后，关闭高压电源，用压力进样方式进样。

进样后重新打开高压电源，同时按下计时按钮，待样品峰出现后记录其迁移时间。

混合样按同样的操作步骤进行操作，并记录分离图。

6．改变外加电压，重复步骤4，5。

7．实验完毕后，关闭电源仪器，并用二次蒸馏水、甲醇依次冲洗毛细管。

六、数据处理
1．根据所得到的实验数据，计算电渗速度、电渗淌度、各组分的电泳淌度、间硝基苯酚的理论踏板数。

根据分离图计算各组分间的分离度。

2．绘制外加电压与电渗速度的关系图，并给予解释。

3．
七、思考题
1．为什么本实验要采用pH为7左右的缓冲液分离硝基苯酚异构体？用pH 为2的缓冲液可以吗？
2．若要得到流向正极的电渗流，应采取哪些措施。

八、参考文献
1．陈义编著.毛细管电泳技术及应用.化学工业出版社，2000
2．傅若农编著.色谱分析概论.化学化工出版社，2000。