液滴逆流色谱DCCC示意图
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高速逆流色谱仪原理高速逆流色谱(high-speed countercurrent chromatography ,HSCCC )是20 世纪80 年代发展起来的一种连续高效的液—液分配色谱分离技术,它不用任何固态的支撑物或载体。
它利用两相溶剂体系在高速旋转的螺旋管内建立起一种特殊的单向性流体动力学平衡,当其中一相作为固定相,另一相作为流动相,在连续洗脱的过程中能保留大量固定相。
由于不需要固体支撑体,物质的分离依据其在两相中分配系数的不同而实现,因而避免了因不可逆吸附而引起的样品损失、失活、变性等,不仅使样品能够全部回收,回收的样品更能反映其本来的特性,特别适合于天然生物活性成分的分离。
而且由于被分离物质与液态固定相之间能够充分接触,使得样品的制备量大大提高,是一种理想的制备分离手段。
它相对于传统的固—液柱色谱技术,具有适用范围广、操作灵活、高效、快速、制备量大、费用低等优点。
目前HSCCC 技术正在发展成为一种备受关注的新型分离纯化技术,已经广泛应用于生物医药、天然产物、食品和化妆品等领域,特别在天然产物行业中已被认为是一种有效的新型分离技术;适合于中小分子类物质的分离纯化。
我国是继美国、日本之后最早开展逆流色谱应用的国家,俄罗斯、法国、英国、瑞士等国也都开展了此项研究。
美国FDA 及世界卫生组织(WHO )都引用此项技术作为抗生素成分的分离检定,90 年代以来,高速逆流色谱被广泛地应用于天然药物成分的分离制备和分析检定中。
1.逆流色谱是20世纪50年代源于多极萃取技术(非连续性)但是多极萃取设备庞大复杂、易碎、溶剂体系容易乳化,溶剂耗量大,分离时间长。
2.20世纪70年代,出现了液滴逆流色谱(DCCC)特点:(1)流体静力学原理(Hydrostatic equilibrium system,HSES)(2)分离时间过长、连接处容易出现渗漏等3.20世纪70年代出现了离心分配色谱仪(Centrifugal partition chromatography,CPC)特点:(1)基于流体静力学原理(Hydrostatic equilibrium system,HSES),利用公转产生的单一力场(2)连接处较多而且容易出现渗漏,清洗维护复杂4.20世纪80年开始出现了现在的高速逆流色谱,可称为最先进的逆流色谱特点:(1)基于流体动力学原理(Hydrodynamic equilibrium system,HDES)(2)通过公转、自转(同步行星式运动)产生的二维力场,保留两相中的其中一相作为固定相程5.HSCCC分离流程图举例1.高速逆流色谱分离黄柏中的小檗碱和巴马亭1实验部分1. 1仪器与试剂HSCCC2TBE300 型高速逆流色谱仪, 深圳同田生化有限公司;HD2212C2B 核酸蛋白检测仪, 上海康华生化仪器厂;R2201 旋转蒸发器, 上海申胜生物技术有限公司;LC210A T 高效液相色谱仪, 日本岛津色谱仪器公司;氯仿、甲醇、正丁醇、乙酸均为国产分析纯, 水为重蒸水, 黄柏购于杭州胡庆余堂, 为川黄柏。
高效逆流色谱仪HPCCC常见问题解答1.什么情况下需要使用高效逆流色谱H PCCC?HPCCC是一种独特的技术,可以在低压状况下实现高质量的色谱纯化分离,并且进样量大,溶剂使用量低。
在化学纯化技术方面存在着许多挑战;但是HPCCC特别适用于下列情况:z样品的溶解度不好,使用现有的其它纯化技术无法满足要求时z从未经加工的原料样品中直接提取目标组份时z产品开发过程中,涉及到多个制备级别时使用HPCCC的主要优势:z无样品损失——因为两相(流动相和固定相)都是液体,样品可以全部回收z高通量技术——液/液分配体系除了有助于增加样品的溶解度,还能加大样品负载量,实现高通量的效果z消耗溶剂少——处理相同数量的未加工原料样品,这种技术消耗溶剂量仅为(其它技术的)10%z工艺放大十分容易-——由于柱子填料容易再生,在任何条件和所有级别设备的操作中,分离条件非常容易复制。
2.高效逆流色谱HPCCC是如何发展起来的?HPCCC是从液—液萃取技术发展而来的。
通常在一个分液漏斗中,使样品溶解在两相溶剂体系中,激烈振荡,静置待两相发生分离。
由于组分在两相溶剂中的溶解度不同,目标组分就会在两相中进行分配。
待分配平衡后,从分液漏斗中移走重相,然后混合另一新的更轻相或者加入一些更重相到分液漏斗里,重复萃取过程。
目标组分将再次被分配,如此反复多次,被分离样品的纯度就会越来越高。
上述方式尽管有效,但很明显既费时又费力,因此需要对分液漏斗进行改进。
Craig发明了非连续逆流分溶装置(Craig Counter-Current Distribution Apparatus),该装置由一系列分液漏斗连接而成,两相不混溶液体在分液漏斗间有序地重复混合、倾析,最终使溶质以逆流分配的方式分离在不同的漏斗中(Droplet Counter-CurrentChromatography,DCCC),该装置由一系列通过毛细管连接的垂直管组成。
这种设计能够让其中一相,固定相(SP)保留在管中,另一相流动相 (MP)从管中流出,如果流动相相对密度大就从设备顶端泵入。
逆流色谱原理简介任何熟悉液液萃取(使用分液漏斗)和色谱(例如HPLC)技术的人都很容易理解逆流色谱液液萃取的原理(countercurrentchromatography(CCC))。
液液萃取为化学家们分离大量的化学物质提供了一个简单的方法,而且使用的溶剂最少。
把样品溶在两相溶剂系统中,振摇使两相充分混合,静置后,两相重新分层。
这些步骤是分离样品组分的关键。
这种经典的液液萃取在色谱工作者看来,最大的缺点是它在分离过程中只有一个理论塔板数。
(事实上,这种情况下没什么理论可言。
这一个分离塔板数是源自于工业上的分馏。
因此,化学工作者要么设计一合适的单步分离方法去适应自己的需要,要么就用多次液液萃取去提高分离度。
通常使用前者,因为后者太麻烦了。
(尽管多次液液萃取经常用到,但溶剂系统在不同的提取中通常要改变,以便提高效率。
)为了改善分液漏斗,以经过许多的尝试。
克雷格逆流分布仪是其中一个最引人注意的突破。
这套精妙的仪器,把一系列的分液漏斗有效的排成链,重复的进行系列的步骤:振摇(混合)、静置、分离,再重头开始,这样就提高了塔板数。
假如有足够的塔板数,那这套仪器可以达到色谱级的分离。
液滴逆流色谱(DCCC)在发展过程中又开发出了液滴逆流色谱(DropletCounterCurrentChromatograph)。
这个仪器把一系列垂直的管子用毛细管连接起来。
液体固定相留有直管中,把流动相慢慢的泵进去,(如果流动相比较重就从上方泵进去;反之,则从下方)。
象所有的色谱那样,组分比较容易溶于流动相中的就移动的快;而比较容易溶于固定相中就滞后了。
于是就分离开来了。
很显然,每一个直管只有最小可能的理论塔板数。
所以,要有显著的效能就要用大量这样的直管。
其分离步骤如下:把样品液滴与流动相混合,通过不移动的固定相,期间没有发生振摇。
液滴的大小与其他溶剂系统的参数限制了溶质在两质中的分配。
静置最终在直管末端形成,在这儿,流过固定相的流动相在通过毛细管进入下一根直管前先聚集起来。