第七章 层析分离技术层析技术导论

层析分离技术层析分离技术是一种重要的分离方法，广泛应用于化学、生物、环境等领域。

它基于物质在不同相之间的分配差异，通过多次分配和分离步骤，将混合物中的组分分离开来。

本文将从层析分离技术的原理、类型和应用方面进行介绍。

一、层析分离技术的原理层析分离技术基于物质在不同相中的分配差异，利用不同相中物质的亲疏水性、极性、分子尺寸等特性进行分离。

其原理可以概括为：当混合物通过固定相（静相）时，不同组分会因其与固定相的相互作用力不同而以不同速度通过固定相，从而实现分离。

1. 柱层析：柱层析是最常见的层析分离技术，其主要包括液相层析和气相层析两种形式。

液相层析是在液相中进行分离，常见的有凝胶层析、离子交换层析、亲和层析等；气相层析则是在气相中进行分离，常见的有气相色谱层析、气体吸附层析等。

2. 纸层析：纸层析是一种简单易行的层析分离方法，主要用于分离和鉴定有机化合物。

通过将样品溶液滴到纸上，然后在纸的一端浸入溶剂中，溶剂在纸上上升时，样品中的组分会因其与纸或溶剂的相互作用力不同而以不同速度迁移，从而实现分离。

3. 薄层层析：薄层层析是将样品溶液均匀涂布在薄层层析板上，然后将其浸入溶剂中进行分离。

薄层层析具有操作简便、分离效果好的特点，广泛应用于药物分析、天然产物分离等领域。

三、层析分离技术的应用1. 生物化学：层析分离技术在生物化学研究中得到广泛应用，如蛋白质纯化、核酸提取、酶活性分析等。

2. 药物分析：层析分离技术是药物分析中常用的方法之一，可以用于药物的纯化和分离、药物代谢产物的分析等。

3. 环境监测：层析分离技术可以用于环境中有机物、无机物和杂质的分离和测定，如水质检测、土壤污染分析等。

4. 食品安全：层析分离技术在食品安全领域也有广泛应用，可以用于食品中有害物质的检测和分离，如农药残留、重金属含量等。

层析分离技术作为一种重要的分离方法，具有原理简单、分离效果好、应用广泛的特点。

通过不同类型的层析分离技术，可以实现对混合物中不同组分的高效分离和纯化。

Ft V R R •=m s m s V V K q q k =='b u 色层分离技术色层分离：是一组相关技术的总称，也称为色谱分离或层析分离。

按固定相的基质（载体）类型分类：层析：载体一般为软基质的凝胶，常用的有纤维素、琼脂糖、交联葡聚糖、交联琼脂糖、聚丙烯酰胺凝胶等，只适合在低压下操作。

色谱：载体一般为高强度的经过表面该性的硅胶、聚甲基丙烯酸或聚苯乙烯材料，适合在高压下使用。

也有人将层析称为色谱。

用途：用在产品的精制阶段，目标是获得合乎使用要求的产品。

层析：一般用于生物大分子或酶的批量纯化。

高压液相色谱：具有生物活性的小分子物质的分离纯化。

色层分离过程包含两部分：●固定相：载体或载体+功能基团●流动相（洗脱液）：缓冲液或有机溶剂 对于高压液相色谱和低压层析，操作模式有很大区别。

液相色谱的基本原理和参数●保留时间(t R )和保留体积(V R )从进样开始到后来出现样品的浓度极大值所需的时间为保留时间，用t R 表示。

在这段时间内冲洗剂（流动相）流过的体积为保留体积，用V R 表示。

理论塔板数的计算公式为：2)(σRt N =容量因子k ' 和平衡常数K某物质的k '定义为在分配平衡时该物质在两相中绝对量之比。

而平衡常数K 为平衡时，物质在两相的浓度比：)()('m s q q k 物质在流动相的量物质在固定相的量=)/)/(m m s s V q V q K 物质在流动相的浓度（物质在固定相的浓度= Vs 和Vm 分别为柱内固定相和流动相所占的体积。

于是有 溶质在固定相停留的时间分数= '1'k k q q q m s s +=+ 溶质在流动相停留的时间分数'11k q q q m s m +=+= 在柱内溶质只有转移到流动相时才能沿柱的方向向前移动，所以对于一个在柱内有保留的溶质，其谱带移动速度( )总是小于流动相的移动速度( )，而等于流动相的移动速度与该谱带对应的溶质在流动相停留的时间分数之积：)'11(k u u m b += 而当柱长一定时，溶质谱带的移动速度和流动相的移动速度与它们通过柱子所花费的时间成反比： Ro R m b t t u u = )'1(0k t t R R += 当柱外死体积可忽略不计时，m R V V =0 s m m m R KV V k V V V +=+='0'0001'R R R R R R R t t t t t t t k =-=-= 柱效率： 塔板高度（H ）和塔板数（N ）是衡量色谱柱效率的两个重要指标。

第2章亲和层析1 亲和分离技术概论利用生物分子之间的专一性识别性或特定的相互作用的分离技术称为亲和分离技术。

在该技术中，亲和分离过程是通过引入亲和配基得以实现的（如图2-1）。

所谓亲和配基，是指具有对生物分子专一识别性或特异相互作用的物质。

将亲和配基固定在不同的介质上，可得到不同的亲合分离技术，如固定在层析介质上，达到专一性层析分离的技术称为亲和层析技术。

将亲和配基接在分离膜上，得到亲和膜分离技术。

图2-1：亲和分离过程的示意图生物分子之间的亲和识别包括抗体和抗原、酶和底物、激素和受体等之间的亲合作用，这些亲和作用属于生物专一性识别；此外，某些物质和生物大分子之间还有一些特异性作用，如染料和某些酶（特别是脱氢酶和激酶等），植物凝集素和糖蛋白，金属离子和蛋白质表面的组氨酸等之间的作用，都可以应用于亲和分离过程。

根据以上两种亲和作用的不同，可将亲和配基按其来源分为二类：生物特异性配基，如抗体、NAD、AMP等和拟生物亲和配基，如染料、金属离子等。

表2-1常见亲和层析的命名作用原理以及它们的相关应用的专一性识别或特异性作用，必须是可逆的。

(2)配基与被分离的生物大分子之间要有足够高的结合常数，能形成稳定的复合物；但同时结合又不能太强，当外界条件适当的改变，且不使待分离的目的大分子变性时，就可将复合分子解离，使目标分子和配基分离，同时亲和配基得以再生。

(3)能够进行一定的化学改性，易于固定在层析介质或其他分离介质上。

且固定到分离介质上之后，配基的专一性识别或特异性作用不发生明显的变化。

目前，亲和分离技术众多，命名方法也很多。

一般而言，常根据配基的名称和所使用技术的名称组合来命名，如固定化金属离子亲和膜技术、染料亲和层析等。

现将常用的亲和层析技术名称、原理和应用简单的列如表2-1：1.1 亲和配基在亲和分离技术中，亲和配基起着举足轻重的作用。

亲和配基的专一性和特异性，决定着分离纯化时所得产品的纯度，亲和配基与目标分子之间作用的强弱决定着吸附和解吸的难易程度，影响它们的使用范围。

层析分离技术层析分离技术是一种在化学分析中常用的分离技术，通过不同物质在固相与液相之间的分配系数差异来实现分离。

该技术广泛应用于环境监测、食品安全、药物分析等领域，具有高效、灵敏、选择性好等优点。

层析分离技术的基本原理是根据不同物质在固相与液相之间的分配行为来实现分离。

在层析柱中填充有固定相，通常为多孔性的吸附剂或离子交换剂。

样品溶液经过层析柱时，不同成分在固相与液相之间的分配系数不同，从而在柱中发生分离。

层析分离技术的基本步骤包括样品处理、样品注入、洗脱和检测等。

首先，对样品进行必要的前处理，如提取、浓缩、稀释等，以适应层析分离的要求。

然后，将样品注入层析柱，样品中的不同成分在固相与液相之间进行分配。

根据不同物质的亲和性差异，可以通过改变液相的成分、pH值或温度等条件来调节分离效果。

接着，通过洗脱剂的使用，将目标物质从固相上洗脱下来。

最后，对洗脱液进行检测，可以使用各种分析方法，如光谱法、电化学法、质谱法等，对目标物质进行定量或定性分析。

层析分离技术有多种类型，常见的有薄层层析、柱层析、气相层析等。

薄层层析是一种简单、快速、经济的分离方法，广泛应用于药物分析、农药残留检测等领域。

柱层析是一种常用的分离技术，通过将样品溶液通过填充有固定相的柱子进行分离，可实现复杂样品的分离与纯化。

气相层析则是利用气体作为载气相，将样品中的揮发性成分进行分离，适用于挥发性物质的分析。

层析分离技术在实际应用中具有广泛的优势。

首先，层析分离技术可以实现对复杂混合物的分离与纯化，可用于样品预处理、纯化与富集等过程。

其次，层析分离技术具有高效、灵敏的特点，能够对微量物质进行分离与检测。

此外，层析分离技术选择性好，可通过调节条件来实现对目标物质的选择性分离。

最后，层析分离技术操作简单，设备成本低，易于实施。

层析分离技术是一种常用的分离技术，通过不同物质在固相与液相之间的分配行为来实现分离。

该技术在环境监测、食品安全、药物分析等领域具有广泛应用，具有高效、灵敏、选择性好等优点。