氣相液相色譜技術(shù)及應(yīng)用

氣相、液相色譜

技術(shù)及應(yīng)用昆蟲(chóng)生理毒理組一、色譜學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

二、色譜學(xué)基本原理

三、色譜儀的基本結(jié)構(gòu)

一、色譜學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

二、色譜學(xué)基本原理

三、色譜儀的基本結(jié)構(gòu)

色譜法（chromatography）是20世紀(jì)初由俄國(guó)植物學(xué)家Tswett發(fā)明并命名的

1903年，他做了一個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)，把干燥的葉用石油醚萃取后，將少量的萃取液傾入填充有沉降CaCO3的直立玻璃管柱的頂端，然后用石油醚洗脫，發(fā)現(xiàn)葉中的色素在CaCO3柱上互相分離，形成不同顏色的色帶。他把這種方法命名為色譜法（Chromatography）。

1931年，Kuhn和Lederer用填充氧化鋁粉末的柱管將胡蘿卜素中兩種性質(zhì)非常相似的烴的異構(gòu)體（α-和β-胡蘿卜素）分離成功，才引起人們的注意，認(rèn)識(shí)到色譜法在分離混合物方面有著廣闊的前景。1940-1943年，Tiselius發(fā)展了吸附色譜，并由于在吸附色譜和電泳等方面做出的重要貢獻(xiàn)而獲得1948年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1941年，Martin和Synge在研究氨基酸分離時(shí)又發(fā)明了分配色譜法，他們因此獲得了1952年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

一、色譜學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

二、色譜學(xué)基本原理

三、色譜儀的基本結(jié)構(gòu)

色譜是一種分離技術(shù)，當(dāng)這種分離技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)分析，就是色譜分析色譜分析的基本要求是實(shí)現(xiàn)各混合物的分離它的分離原理是使混合物中各組分在兩相間進(jìn)行分配：即固定相、流動(dòng)相固定相分兩類(lèi)：活性固體、活性液體流動(dòng)相一般為惰性氣體或有機(jī)溶劑1.色譜法分類(lèi)

按兩相物理狀態(tài)分類(lèi)：氣-固色譜（gas-solidchromatography,GSC）氣-液色譜（gas-liquidchromatography,GLC）液-固色譜（liquid-solidchromatography,LSC）液-液色譜（liquid-liquidchromatography,LLC）按固定相形態(tài)分類(lèi)：填充柱色譜柱色譜

毛細(xì)柱色譜（開(kāi)管式色譜）

1.色譜法分類(lèi)

按分離過(guò)程物理化學(xué)原理分類(lèi)：吸附色譜：用固體吸附劑做色譜固定相，樣品各組分在吸附劑上吸附力大小不同。分配色譜：用液體做固定相，利用試樣組分在固定相中溶解、吸收或吸著能力不同，因而兩相分配系數(shù)不同進(jìn)行分離。離子交換色譜：離子交換劑為固定相，分離離子型化合物還有：離子對(duì)色譜、凝膠色譜、絡(luò)合色譜、親和色譜等。2.色譜過(guò)程:由于各組分在固定相的分配系數(shù)或吸附和脫附能力有差異，各組分在色譜柱中的滯留時(shí)間也就不同，即它們?cè)谥邢蚯耙苿?dòng)的速率不同。隨著流動(dòng)相不斷流過(guò)，組分在柱中兩相間經(jīng)過(guò)了反復(fù)多次的分配和平衡過(guò)程，當(dāng)移動(dòng)一定柱長(zhǎng)以后，試樣中各組分即可得到較完整的分離。

色譜圖的基本結(jié)構(gòu)：1基線

2色譜峰

3峰高與峰面積

4保留時(shí)間色譜圖：色譜圖：一、色譜學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

二、色譜學(xué)基本原理

三、色譜儀的基本結(jié)構(gòu)

流動(dòng)相供輸系統(tǒng)進(jìn)樣器色譜柱（恒溫箱）檢測(cè)器（恒溫箱）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組分收集系統(tǒng)控制顯示系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)）三、色譜儀的基本結(jié)構(gòu)

3.1氣相色譜儀

3.2液相色譜儀三、色譜儀的基本結(jié)構(gòu)

3.1氣相色譜儀

3.2液相色譜儀3.1氣相色譜儀的基本結(jié)構(gòu)3.1氣相色譜儀的基本結(jié)構(gòu)流動(dòng)相：氣-液色譜分離中載氣是惰性的，僅攜帶樣品通過(guò)色譜柱。氣-固色譜載氣與組分一起與固體吸附劑作用，因而對(duì)氣譜分離具有一定影響。一般載氣主要為：氮、氫、氦、氬、空氣、氧氣、二氧化碳等。要求：純度高3.1氣相色譜儀的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)樣系統(tǒng)：進(jìn)樣就是把試樣快速、準(zhǔn)確的加到色譜柱頭。若試樣為純液體或溶液，則要求在進(jìn)樣系統(tǒng)中瞬間氣化。進(jìn)樣系統(tǒng)包括進(jìn)樣口、氣化室。氣化室的溫度通常比試樣中最難氣化的組分的沸點(diǎn)高50℃。

3.1氣相色譜儀的基本結(jié)構(gòu)氣譜柱：色譜柱包括填充柱和毛細(xì)柱，填充柱是在柱內(nèi)均勻、緊密填充固定相顆粒的色譜柱。填充柱管通常用玻璃、金屬（不銹鋼、銅、鋁）或聚四氟乙烯制成。柱長(zhǎng)1-3m。填充劑可以是吸附劑（氣-固色譜），也可以是涂有固定液的載體（氣-液色譜）。毛細(xì)柱一般為開(kāi)管柱，即在毛細(xì)柱內(nèi)壁上涂有固定液。

3.1氣相色譜儀的基本結(jié)構(gòu)固定相:氣-固色譜以固體吸附劑作為固定相，例如：炭質(zhì)吸附劑、硅膠、氧化鋁等。氣-液色譜以涂有固定液的載體作為固定相。固定液系涂漬在載體表面上起分離作用的物質(zhì)，在操作溫度下不易揮發(fā)的物質(zhì)。例如：聚硅氧烷。3.1氣相色譜儀的基本結(jié)構(gòu)檢測(cè)器：是能檢測(cè)色譜柱流出組分及這些組分量的變化的器件，其功能是將經(jīng)色譜分離的組分的物質(zhì)信號(hào)轉(zhuǎn)化為易于測(cè)量的電信號(hào)，故也稱(chēng)為“換能器”。最常用的檢測(cè)器是熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）和火焰離子化檢測(cè)器（FID）。此外，電子俘獲檢測(cè)器（ECD）和火焰光度檢測(cè)器（FPD）也用得比較多。問(wèn)題：1、為什么程序升溫可以更好的實(shí)現(xiàn)混合物的分離？問(wèn)題：恒溫氣相色譜的柱溫恒定在試樣平均沸點(diǎn)，如試樣的沸程很寬，則低沸點(diǎn)組分因柱溫太高而色譜峰窄，相互重疊，而高沸點(diǎn)組分又因柱溫太低，洗出很慢，有些甚至不能洗出如果采用程序升溫，采用足夠低的初始溫度，低沸點(diǎn)組分最先洗出，得到很好分離，隨著柱溫升高，較高沸點(diǎn)的組分也能較快洗出，得到良好的峰形問(wèn)題：2、為什么需要分流？由于開(kāi)管柱載氣體積流速很小，將樣品從汽化室沖洗到色譜柱需要較長(zhǎng)時(shí)間，導(dǎo)致進(jìn)樣器內(nèi)色譜帶擴(kuò)張。此外，開(kāi)管柱樣品容量小，采用填充柱常規(guī)進(jìn)樣方式，引入樣品量將超過(guò)色譜柱負(fù)荷問(wèn)題：3、氣譜峰的拖尾與哪些因素有關(guān)？如何消除？問(wèn)題：與載體、樣品類(lèi)型、進(jìn)樣量等因素有關(guān)。樣品含脂肪烴、芳香烴、烯烴等成較弱的拖尾；含羥基、羧基的醇、酸等嚴(yán)重拖尾；脂類(lèi)拖尾較小。進(jìn)樣量小，拖尾弱，進(jìn)樣量大，拖尾嚴(yán)重。問(wèn)題：盡量減少進(jìn)樣量形成衍生物使用氣相色譜注意事項(xiàng)綜上所述，使用儀器時(shí)，應(yīng)注意：1.樣品要進(jìn)行凈化，提純2.進(jìn)樣量要控制在一定范圍內(nèi)3.進(jìn)樣要迅速4.柱溫要控制在300℃以?xún)?nèi)，以免損害柱子三、色譜儀的基本結(jié)構(gòu)

3.1氣相色譜儀

3.2液相色譜儀3.2液相色譜的基本結(jié)構(gòu)流動(dòng)相：種類(lèi)較多。改變流動(dòng)相的性質(zhì)和組成，是提高色譜系統(tǒng)分離度和分析速度的重要手段基本要求：保持色譜柱的穩(wěn)定性、化學(xué)惰性、必須適合所使用的檢測(cè)器、具有溶解樣品的能力、溶劑的清洗和更換方便、毒性小、價(jià)格便宜、純度高3.2液相色譜的基本結(jié)構(gòu)色譜柱：采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼管或硬質(zhì)玻璃管。最好是直形柱。裝柱方法復(fù)雜，需要高壓泵加壓。硅膠是高效液相色譜應(yīng)用最多的固定相填料。最重要的有兩種：表面多孔層硅膠，全多孔微粒硅膠。3.2液相色譜的基本結(jié)構(gòu)高壓泵：它將流動(dòng)相在高壓下連續(xù)不斷地送入色譜系統(tǒng)。高壓泵的性能直接影響整機(jī)的穩(wěn)定性、重復(fù)性和分析精度。它應(yīng)具有如下性能：流量穩(wěn)定；流量范圍寬，且連續(xù)可調(diào)；輸出壓力高、密封性能好；耐腐蝕；操作、更換溶劑方便。3.2液相色譜的基本結(jié)構(gòu)檢測(cè)器：常用的有紫外檢測(cè)器（ultravioletdetector,UV）和熒光檢測(cè)器（fluorescencedetector,FD）。兩種色譜法的特點(diǎn)

1、氣相色譜法

（1）高選擇性：能夠分離分析性質(zhì)極為相近的物質(zhì)（2）高效能（3）高靈敏度（4）分析速度快但由于它要求試樣必須能夠氣化，使其應(yīng)用受到一定限制。兩種色譜法的特點(diǎn)2、高效液相色譜法（HPLC）

（1）高效（2）高速（3）較高靈敏度（4）高度自動(dòng)化高效液相色譜法具有應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)在：（1）HPLC不受試樣揮發(fā)性和相對(duì)分子質(zhì)量的限制，可用于分離高沸點(diǎn)、相對(duì)分子質(zhì)量大、熱穩(wěn)定性差的有機(jī)化合物，還可用于各種離子的分離。（2）HPLC不僅可利用被分離組分的極性差別，還可利用組分分子尺寸大小的差別、離子交換能力的差別以及生物分子間親和力的差別進(jìn)行分離。它還可以用多種溶劑作為流動(dòng)相，對(duì)于性質(zhì)和結(jié)構(gòu)類(lèi)似的物質(zhì)，分離的可能性比氣相色譜法更大。（3）HPLC易于收集流出的組分，可利用制備柱進(jìn)行較大量的制備。氣相色譜儀的應(yīng)用多重聯(lián)用

氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）液相色譜-質(zhì)譜（LC-MS）曾經(jīng)是實(shí)驗(yàn)室里最需要并被認(rèn)為是一定會(huì)出現(xiàn)的技術(shù)裝備。

今天的色譜技術(shù)發(fā)展是日新月異，不但與質(zhì)譜連用，還與液譜、紅外光譜儀、EAG等連用，大大的加大了其應(yīng)用范圍。

氣相色譜儀與EAG連用氣譜進(jìn)樣口毛細(xì)管柱觸角檢測(cè)器雙通道記錄儀氣譜的FID檢測(cè)器氣相色譜在昆蟲(chóng)學(xué)中的應(yīng)用氣相色譜應(yīng)用于昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)昆蟲(chóng)性信息素的研究

昆蟲(chóng)抑卵信息素的研究氣相色譜在昆蟲(chóng)學(xué)中的應(yīng)用氣相色譜應(yīng)用于昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)昆蟲(chóng)性信息素的研究

昆蟲(chóng)抑卵信息素的研究氣相色譜在昆蟲(chóng)學(xué)中的應(yīng)用氣相色譜在昆蟲(chóng)學(xué)中的應(yīng)用在昆蟲(chóng)分類(lèi)中的應(yīng)用

利用氣相色譜技術(shù)對(duì)昆蟲(chóng)表皮碳?xì)浠衔镞M(jìn)行分析，并以此來(lái)對(duì)昆蟲(chóng)進(jìn)行分類(lèi)鑒定，是近年來(lái)昆蟲(chóng)分類(lèi)研究的一種新方法。它主要用于近緣種及種下類(lèi)群的分類(lèi)研究。

例如：用氣相色譜(GC)分析岡比亞按蚊（Anophelesgambiae）復(fù)合組中兩個(gè)近緣種An.arabiensis、An.gambiae，結(jié)果發(fā)現(xiàn)C25-39的化合物分布有種間差異。

島津氣譜儀操作過(guò)程：1.開(kāi)氮?dú)猓胶馐昼?.打開(kāi)氣相色譜儀開(kāi)關(guān)，轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)，計(jì)算機(jī)開(kāi)關(guān)3.打開(kāi)Class-GC10程序4.調(diào)出realtime系統(tǒng)，設(shè)置程序升溫，點(diǎn)擊systemon，激活5.開(kāi)氫氣、空氣，平衡十分鐘6.點(diǎn)火島津氣譜儀操作過(guò)程：關(guān)機(jī)1.設(shè)置降溫程序：進(jìn)樣口、柱溫、檢測(cè)器都為25℃，等待降溫。2.降溫之后，關(guān)閉程序3.關(guān)機(jī)，關(guān)閉色譜儀，轉(zhuǎn)換器，拔掉電源。4.關(guān)氫氣、氮?dú)?、空氣?整理桌面，關(guān)燈。

Class-GC10工作站工作站結(jié)構(gòu)包括：修改和設(shè)定氣譜條件部分(configuration)，實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)（realtimeanalysis)，分析數(shù)據(jù)和修改文