第十二章毛细管电泳法

毛细管电泳法简介毛细管电泳法是一种常用于分离和检测化学物质的分析技术。

它基于样品在电场作用下在毛细管中的迁移速度的差异，利用电泳现象进行分离。

该方法具有分离效果好、分析速度快、样品消耗少等优点，被广泛应用于生物、环境、食品等领域的分析研究。

原理毛细管电泳法的基本原理是利用电场作用下带电粒子在毛细管中的迁移速度差异分离物质。

当样品通过直径较小的毛细管时，由于电场的作用，带电物质会在毛细管中产生电泳迁移。

迁移速度快的物质会较早到达检测器位置，而迁移速度慢的物质则会滞留在毛细管中，从而实现了物质的分离。

毛细管电泳法主要利用了物质在电场、毛细管中的迁移速度与其电荷、粒径、溶剂性质等因素之间的关系。

其中，电荷是最重要的因素之一。

毛细管电泳法可分为两种类型：正交电泳和非正交电泳。

正交电泳主要用于带电物质的分离，而非正交电泳则用于非带电物质的分离。

操作步骤1. 准备工作在进行毛细管电泳实验之前，需要准备好以下实验器材和试剂：•毛细管电泳仪•毛细管•电解质缓冲液•样品溶液2. 设置电泳条件根据实验需要，设置好合适的电场强度、电解液pH值和缓冲液浓度等参数。

这些参数的选择对于实验结果的准确性和分离效果的好坏至关重要。

3. 毛细管填充将毛细管浸入缓冲液中，通过电力作用使缓冲液进入毛细管，直至毛细管完全填充。

4. 样品进样通过微量注射器将样品溶液缓慢注入毛细管，注意避免气泡的产生。

5. 开始电泳将毛细管两端插入正、负电极中，开启电源，开始电泳过程。

6. 结果分析根据实验需要，可以选择不同的检测方法进行结果分析，如紫外检测、荧光检测等。

应用领域毛细管电泳法广泛应用于生物、环境、食品等领域的分析研究。

具体的应用包括：1.蛋白质分析：毛细管电泳法可用于蛋白质的分离和定量分析，对于药物研发、生物学研究等具有重要意义。

2.DNA分析：毛细管电泳法可以用于DNA序列分析、基因突变检测、DNA测序等领域，对于遗传学研究、法医学等具有重要意义。

毛细管电泳法概述毛细管电泳法是一种分离和测定化合物的方法，主要通过在毛细管中施加电场，利用化合物在电场作用下的电荷性质和分子大小来实现分离。

毛细管电泳法具有快速、高效、高分辨率、高灵敏度和易于自动化等特点，广泛应用于生命科学、化学分析和药物研发等领域。

原理毛细管电泳法的原理基于化合物在溶液中的电荷性质和分子大小。

在毛细管中施加电场后，带正电荷的化合物（称为阳离子）会向负极移动，带负电荷的化合物（称为阴离子）会向正极移动。

此外，较小的分子会比较大的分子更快地移动。

毛细管电泳法通常涉及两种类型：区域电泳和溶剂前移电泳。

区域电泳区域电泳是毛细管电泳法中常用的方法。

在区域电泳中，毛细管中的电场强度不均匀，其中一个区域的电场强度较弱，另一个区域的电场强度较强。

样品被注入到电场强度较弱的区域，然后通过施加电场使样品向较强的电场区域移动。

不同化合物的迁移速度取决于它们的电荷和分子大小，因此可以实现化合物的分离。

溶剂前移电泳溶剂前移电泳是另一种常用的毛细管电泳法。

在溶剂前移电泳中，毛细管中的电场强度是均匀的。

样品被注入到毛细管中，然后施加电场使样品移动。

不同化合物的迁移速度取决于它们在溶剂中的溶解度和电荷性质，因此可以实现化合物的分离。

仪器和操作步骤进行毛细管电泳法需要一些特定的仪器和材料，如毛细管电泳仪、毛细管、高电压电源、样品注射器、电解质缓冲液等。

下面是一般的操作步骤：1.准备工作：检查仪器是否正常工作，准备所需的电解质缓冲液和样品。

2.毛细管准备：将毛细管切割为适当长度，并连接到毛细管电泳仪。

3.缓冲液填充：将电解质缓冲液注入毛细管的两端，确保整个毛细管都充满缓冲液。

4.样品注射：使用样品注射器将待分离的样品缓慢而均匀地注入到毛细管中。

注射点距离电极一定距离。

5.施加电场：从高电压电源上施加适当的电场，在实验过程中保持稳定电场。

6.记录结果：观察样品的迁移情况，根据需要调整电场强度和时间，记录分离结果。

毛细管电泳法的使用方法毛细管电泳法是一种分离和分析化学物质的常用方法，它基于物质在电场中的运动速度差异而实现分离。

适用于各种复杂样品的分析，包括生物样品、环境样品和食品样品等。

本文将介绍毛细管电泳法的使用方法。

一、实验准备1. 仪器准备：毛细管电泳仪和电泳装置是进行毛细管电泳分析的关键设备。

确保仪器完好无损，并根据仪器的使用说明进行正确操作和维护。

2. 毛细管准备：选择适当的毛细管，一般为无机硅玻璃或石英毛细管。

根据分析需求，选择不同内径和长度的毛细管。

3. 缓冲溶液准备：根据分析的目标物质的性质，选择合适的缓冲溶液。

常用的缓冲溶液包括磷酸盐缓冲液、乙酸缓冲液等。

根据需要，可以添加其他辅助剂来改善分离效果。

二、样品制备1. 样品处理：根据分析目标，选择合适的处理方法。

常见的样品处理方法包括离心、过滤、稀释、萃取等。

2. 样品溶解：将处理后的样品溶解于适当的溶剂中，并进行必要的稀释。

保证样品的浓度范围适合毛细管电泳的检测方法。

3. 样品准备：将样品注入样品瓶中，并保持封闭状态，以防止污染和样品损失。

三、实验操作1. 建立分析方法：根据样品性质和目标物质的不同，确定最适合的毛细管电泳分析方法。

包括电泳条件的选择、运行缓冲溶液的优化以及检测参数的设置等。

2. 毛细管填充：在进行毛细管电泳之前，需要将毛细管填充成电泳缓冲液中的一种或多种成分。

常用的填充方法包括静态填充法、动态填充法和电泳填充法。

3. 毛细管电泳条件的设定：根据样品的性质和分析目标的要求，设定合适的毛细管电泳条件，包括电压、电流、温度、电泳缓冲液的浓度和pH值等。

4. 样品注入和分析：将样品通过母液喷射装置或静态注射装置注入到填充好的毛细管中，然后开启电源，进行电泳分析。

5. 检测和数据分析：通过检测器对分离后的化合物进行检测，并记录峰的峰高和峰面积等参数。

利用这些数据进行数据分析和结果解释。

四、实验注意事项1. 仪器操作：严格按照仪器的使用说明进行操作，保证实验安全和设备的长期稳定性。

毛细管电泳法分离水杨酸、苯甲酸及阿司匹林中的含量测定毛细管电泳法分离水杨酸、苯甲酸及阿司匹林中的含量测定毛细管电泳又称高效毛细管电泳( High Performance Capillary Electrophoresis, HPCE) 是一种仪器分析方法。

通过施加10-40kV 的高电压于充有缓冲液的极细毛细管，对液体中离子或荷电粒子进行高效、快速的分离。

现在，HPCE 已广泛应用于氨基酸、蛋白质、多肽、低聚核苷酸、DNA 等生物分子分离分析，药物分析，临床分析，无机离子分析，有机分子分析，糖和低聚糖分析及高聚物和粒子的分离分析。

人类基因组工程中DNA 的分离是用毛细管电泳仪进行的。

毛细管电泳较高效液相色谱有较多的优点。

其中之一是仪器结构 简单（见图1）。

它包括一个高电压源，一根毛细管，紫外检测器及计算机处理数据装置。

另有两个供毛细管两端插入而又可和电源相连的缓冲液池。

high-v oltagepower supply BufferV ialBuffer V ial Detector Recording dev icecapillaryElectrode Electrode图1 CE 仪器组成示意图毛细管中的带电粒子在电场的作用下，一方面发生定向移动的电泳迁移，另一方面，由于电泳过程伴随电渗现象，粒子的运动速度还明显受到溶液电渗流速度的影响。

粒子的实际流速 V 是电泳流速度 Vep 和渗流速度 Veo 的矢量和。

即:V = Vep + Veo (1)电渗流是一种液体相对于带电的管壁移动的现象。

溶液的这一运动是由硅/水表面的Zeta 势引起的。

CE 通常采用的石英毛细管柱表面一般情况下(pH>3)带负电。

当它和溶液接触时，双电层中产生了过剩的阳离子。

高电压下这些水合阳离子向阴极迁移形成一个扁平的塞子流，如图2。

毛细管管壁的带电状态可以进行修饰，管壁吸附阴离子表面活性剂增加电渗流， 管壁吸附阳离子表面活性剂减少电渗流甚至改变电渗流的方向。

分离的原因：电泳迁移，电渗迁移电泳迁移：在高压电场下，带电离子向相反的方向移动。

电渗迁移：当毛细管内充满缓冲溶液时，毛细管壁上的硅羟基发生解离，生成氢离子溶解在溶液中，这样就使毛细管壁带上负电荷与溶液形成双电层，在毛细管的两端加上直流电场后，带正电的溶液就会整体的向负极端移动，这就形成了电渗流。

在操作缓冲溶液中，带电粒子的运动速度等于电泳速度和电渗速度的矢量和，电渗速度一般大于电泳速度，因此即使是阴离子也会从阳极端流向阴极端。

加大缓冲溶液的酸度、在缓冲溶液中加入有机试剂都会减少硅羟基的解离，减小电渗流。

分离模式毛细管电泳的分离模式有以下几种。

（1）毛细管区带电泳（CZE）将待分析溶液引入毛细管进样一端，施加直流电压后，各组分按各自的电泳流和电渗流的矢量和流向毛细管出口端，按阳离子、中性粒子和阴离子及其电荷大小的顺序通过检测器。

中性组分彼此不能分离。

出峰时间称为迁移时间（tm），相当于高效液相色谱和气相色谱中的保留时间。

（2）毛细管凝胶电泳（CGE）在毛细管中装入单体和引发剂引发聚合反应生成凝胶，这种方法主要用于分析蛋白质、DNA等生物大分子。

另外还可以利用聚合物溶液，如葡聚糖等的筛分作用进行分析，称为毛细管无胶筛分。

有时将它们统称为毛细管筛分电泳，下分为凝胶电泳和无胶筛分两类。

（3）毛细管等速电泳（CITP）采用前导电解质和尾随电解质，在毛细管中充入前导电解质后，进样，电极槽中换用尾随电解质进行电泳分析，带不同电荷的组分迁移至各个狭窄的区带，然后依次通过检测器。

（4）毛细管等电聚焦电泳（CIEF）将毛细管内壁涂覆聚合物减小电渗流，再将样品和两性电解质混合进样，两个电极槽中分别加入酸液和碱液，施加电压后毛细管中的操作电解质溶液逐渐形成pH梯度，各溶质在毛细管中迁移至各自等电点（pI）时变为中性形成聚焦的区带，而后用压力或改变检测器末端电极槽储液的pH值的办法使溶质通过检测器。

（5）胶束电动毛细管色谱（MEKC或MECC）当操作缓冲液中加入大于其临界胶束浓度的离子型表面活性剂时表面活性剂就聚集形成胶束，其亲水端朝外憎水非极性核朝内，溶质则在水和胶束两相间分配，各溶质因分配系数存在差别而被分离。