液相色譜儀

利用混合物在液-固或不互溶的兩種液體之間分配比的差異，對混合物進行先分離，而後分析鑑定的儀器。

基本介紹

• 中文名：液相色譜儀
• 外文名：Liquid Chromatography 
• 特點：高效、快速、靈敏
• 用途：生物化學、生物醫學、環境化學

簡介

液相色譜儀根據固定相是液體或是固體，又分為液-液色譜(LLC）及液-固色譜(LSC）。現代液相色譜儀由高壓輸液泵、進樣系統、溫度控制系統、色譜柱、檢測器、信號記錄系統等部分組成。與經典液相柱色譜裝置比較，具有高效、快速、靈敏等特點。

按作用原理分類

1、吸附柱色譜法

2、分配柱色譜法

3、離子交換柱色譜法

4、凝膠柱色譜法

工作原理

系統由儲液器、泵、進樣器、色譜柱、檢測器、記錄儀等幾部分組成。儲液器中的流動相被高壓泵打入系統，樣品溶液經進樣器進入流動相，被流動相載入色譜柱（固定相）內，由於樣品溶液中的各組分在兩相中具有不同的分配係數，在兩相中作相對運動時，經過反覆多次的吸附-解吸的分配過程，各組分在移動速度上產生較大的差別，被分離成單個組分依次從柱內流出，通過檢測器時，樣品濃度被轉換成電信號傳送到記錄儀，數據以圖譜形式列印出來高效液相色譜儀主要有進樣系統、輸液系統、分離系統、檢測系統和數據處理系統，下面將分別敘述其各自的組成與特點。

液相色譜儀

進樣系統

一般採用隔膜注射進樣器或高壓進樣間完成進樣操作，進樣量是恆定的。這對提高分析樣品的重複性是有益的。

輸液系統

該系統包括高壓泵、流動相貯存器和梯度儀三部分。高壓泵的一般壓強為l．47～4．4X10Pa，流速可調且穩定，當高壓流動相通過層析柱時，可降低樣品在柱中的擴散效應，可加快其在柱中的移動速度，這對提高解析度、回收樣品、保持樣品的生物活性等都是有利的。流動相貯存器和梯度儀，可使流動相隨固定相和樣品的性質而改變，包括改變洗脫液的極性、離子強度、PH值，或改用競爭性抑制劑或變性劑等。這就可使各種物質（即使僅有一個基團的差別或是同分異構體）都能獲得有效分離。

分離系統

該系統包括色譜柱、連線管和恆溫器等。色譜柱一般長度為10～50cm（需要兩根連用時，可在二者之間加一連線管），內徑為2～5mm，由"優質不鏽鋼或厚壁玻璃管或鈦合金等材料製成，住內裝有直徑為5～10μm粒度的固定相（由基質和固定液構成）．固定相中的基質是由機械強度高的樹脂或矽膠構成，它們都有惰性（如矽膠表面的矽酸基因基本已除去）、多孔性（孔徑可達1000?）和比表面積大的特點，加之其表面經過機械塗漬（與氣相色譜中固定相的製備一樣），或者用化學法偶聯各種基因（如磷酸基、季胺基、羥甲基、苯基、氨基或各種長度碳鏈的烷基等）或配體的有機化合物。因此，這類固定相對結構不同的物質有良好的選擇性。例如，在多孔性矽膠表面偶聯豌豆凝集素（PSA）後，就可以把成纖維細胞中的一種糖蛋白分離出來。

另外，固定相基質粒小，柱床極易達到均勻、緻密狀態，極易降低渦流擴散效應。基質粒度小，微孔淺，樣品在微孔區內傳質短。這些對縮小譜頻寬度、提高解析度是有益的。根據柱效理論分析，基質粒度小，塔板理論數N就越大。這也進一步證明基質粒度小，會提高解析度的道理。

再者，高效液相色譜的恆溫器可使溫度從室溫調到60C，通過改善傳質速度，縮短分析時間，就可增加層析柱的效率。

套用

高效液相色譜法只要求樣品能製成溶液，不受樣品揮發性的限制，流動相可選擇的範圍寬，固定相的種類繁多，因而可以分離熱不穩定和非揮發性的、離解的和非離解的以及各種分子量範圍的物質。與試樣預處理技術相配合，HPLC所達到的高解析度和高靈敏度，使分離和同時測定性質上十分相近的物質成為可能，能夠分離複雜相體中的微量成分。隨著固定相的發展，有可能在充分保持生化物質活性的條件下完成其分離HPLC成為解決生化分析問題最有前途的方法。由於HPLC具有高解析度、高靈敏度、速度快、色譜柱可反覆利用，流出組分易收集等優點，因而被廣泛套用到生物化學、食品分析、醫藥研究、環境分析、無機分析等各種領域。高效液相色譜儀與結構儀器的聯用是一個重要的發展方向。液相色譜-質譜連用技術受到普遍重視，如分析氨基甲酸酯農藥和多核芳烴等；液相色譜-紅外光譜連用也發展很快如在環境污染分析測定水中的烴類，海水中的不揮發烴類，使環境污染分析得到新的發展。

安裝

液相色譜柱的結構

a、空柱由柱接頭、柱管及濾片組裝而成。
柱接頭採用低死體積結構，柱接頭是兩端螺紋組件，一端是為7/16英寸外螺紋，另一端是3/16英寸的內螺紋(國內外已規範化)。7/16英寸外螺紋與1/4英寸柱管(Φ6.35mm)連線，中間放置壓環用於密封。3/16英寸的內螺紋與1/16英寸(Φ1.57mm)的連線管連線，中間也放置壓環用於柱接頭的密封。為了儘量減少柱外死體積，在安裝色譜柱時，用Φ1.57mm連線管通過空心螺釘壓環後要儘量插到底，然後再擰緊空心螺釘。壓環被空心螺釘擠壓變形後緊箍在連線管上(連線管通過壓環後露出的管長度應嚴格控制在2．5mm長或其他固定尺寸)。
在兩端柱接頭內，柱管兩端各放置一片不鏽鋼濾片(或濾網)，用於封堵柱填料不被流動相衝出柱外而流失。空柱各組件均為316#不鏽鋼材質，能耐受一般的溶劑作用。但由於含氯化物的溶劑對其有一定的腐蝕性，故使用時要注意，柱及連線管內不能長時間存留此類溶劑，以避免腐蝕。

b、柱填料：液相色譜柱的分離作用是在填料與流動相之間進行的，柱子的分類是依據填料類型而定。

正相柱：多以矽膠為柱填料。根據外型可分為無定型和球型兩種，其顆粒直徑在3—10 µm的範圍內。另一類正相填料是矽膠表面鍵合—CN，-NH2等官能團即所謂的鍵合相矽膠。
反相柱：主要是以矽膠為基質，在其表面鍵合十八烷基官能團(ODS)的非極性填料。也有無定型和球型之分。
常用的其他的反相填料還有鍵合C8、C4、C2、苯基等，其顆粒粒徑在3—10 µm之間。

色譜柱的安裝

a、拆開柱包裝盒，確認色譜柱的類型、尺寸、出廠日期以及柱內貯存的溶劑。
b、擰下柱兩端接頭的密封堵頭放回包裝盒供備用。
c、 按柱管上標示的流動相流向，將色譜柱的入口端通過連線管與進樣閥出口相連線(如條件允許，建議在柱前使用保護柱)；柱的出口與檢測器連線。連線管是外徑為1.57mm、內徑為0.1-0.3mm的不鏽鋼管。連線管的兩端均有空心螺釘及密封用壓環。在接管時一定要設法降低柱外死體積。連線管通過空心螺釘、壓環後儘量用力插到底，然後順時針擰緊空心螺釘，直到擰不動為止，再用扳手繼續順時針擰1/4-1/2圈，切記不要用力過大。如色譜柱通過流動相加壓後有漏液現象，請用扳手繼續順時針擰1/4圈，直至不漏液為止。

故障處理

氣泡溢出

流動相內有氣泡，關閉泵，打開泄壓閥，打開purg鍵，清洗脫氣，氣泡不斷從過濾器冒出，進入流動相，無論打開purge鍵幾次，都無法清除不斷產生的氣泡。原因過濾器長期沉浸於乙酸銨等緩衝液內,過濾器內部由於黴菌的生長繁殖，形成菌團，阻塞了過濾器，緩衝液難以流暢地通過過濾器，空氣在泵的壓力作用下經過濾器進入流動相。處理過濾器浸泡於5%硝酸溶液中，超聲清洗幾分鐘即可；亦可將過濾器浸泡於5%硝酸溶液中12～36小時，輕輕震盪幾次，再將過濾器用純水清洗幾次，打開泄壓閥，打開purge鍵清洗脫氣，如仍有氣泡不斷從過濾器冒出，繼續將過濾器浸泡於5%硝酸溶液中，如沒有氣泡不斷從過濾器中冒出，說明過濾器內部的黴菌菌團已被硝酸破壞，流動相可以流暢地通過過濾器。打開泄壓閥，打開泵，流速調至1.0～3.0ml/min，純水沖洗過濾器1小時左右。即可將過濾器清洗乾淨。關閉泄壓閥，純甲醇沖洗半小時即可。

柱壓高

⑴緩衝液鹽分如（乙酸銨等）沉積於柱內；

⑵樣品污染沉積。

處理對於第一種情況先用40～50℃的純水，低速正向沖洗柱子，待柱壓逐漸下降後，相應提高流速沖洗，柱壓大幅度下降後，用常溫純水沖洗，之後用純甲醇沖洗柱子30分鐘；對於第二種情況，由樣品的沉積引起污染的C18柱，和純水反向沖洗柱子，換成甲醇沖洗，接著用甲醇+異丙醇（4+6）沖洗柱子，再用換成甲醇沖洗，然後用純水沖洗，最後甲醇沖洗正向沖洗柱子30分鐘以上。

無指示

⑴泵密封墊圈磨損；

⑵大量氣泡進入泵體。

處理對於第一種情況，更換密封墊圈；對於第二種情況，在泵作用的同時，用一個50ml的玻璃針筒在泵的出口處幫助抽出空氣。

不穩定

原因系統中有空氣或者單向閥的寶石球和閥座之間夾有異物，使得兩者不能密封。處理工作中注意觀察流動相的量，保證不鏽鋼濾器沉入儲液器瓶底，避免吸入空氣，流動相要充分脫氣。如為單向閥和閥座之間夾有異物，拆下單向閥，放入盛有丙酮的燒杯用超音波清洗。

峰分叉

⑴色譜柱被污染；

⑵柱頭填料塌陷。

處理對於第一種情況，先用純水反向沖洗柱子，然後換成甲醇沖洗，接著用甲醇+異丙醇（4+6）沖洗柱子（沖洗時間的長短由樣品污染的情況而定），再換成甲醇沖洗，然後用純水沖洗，最後甲醇沖洗正向沖洗柱子30分鐘以上。如沖洗後依然出峰不佳，則考慮第二種情況。對於第二種情況，擰開柱頭，檢查柱填料是否硬結或塌陷。去除硬結部分（污染的填料），裝入新填料，滴一滴甲醇，填料下陷，再填，用與柱內徑相同的頂端平滑的不鏽鋼桿壓緊，再填平，滴甲醇，再壓緊反覆幾次，直至裝滿填平。柱頭用甲醇沖洗乾淨，擦淨柱外壁的填料，擰緊柱頭，用純甲醇沖洗30分鐘以上。

重複性差

⑴進樣閥漏液；

⑵加樣針不到位；

⑶液量不足。

處理對於第一種情況更換進樣閥墊圈；對於第二種情況保證加樣針插到底，注射樣品溶液後須快速、平穩地從LOAD狀態轉換到INJECT狀態，以保證進樣量的準確。日常工作中，液相色譜儀的保養非常重要，注意不要讓空氣進入輸液系統和高壓泵中，儲液器內的溶液如長時間未用應清洗儲液器並更換溶液，每次用完色譜儀後緩衝液要用純水沖洗乾淨，防止無機鹽析出或沉積；樣品的前處理也很重要，任何樣品都要儘可能地去除雜質，完全溶解，儘量減少對色譜柱的污染，以延長色譜柱的使用壽命，同時避免注射過濃的樣品溶液，以免殘留液在進樣閥內析出固體引起堵塞；色譜柱作好標記，用於不同分析目的的色譜柱不要混用等。