色譜分析儀是一種分離分析儀器，主要用於複雜的多組分混合物的分離、分析。隨著材料科學、電子技術的發展以及計算機技術的不斷滲透與套用，各類色譜儀器在性能、結構和技術參數等各方面都有了極大的提高，已成為臨床相關學科的實驗室儀器。
基本介紹
- 中文名：色譜分析儀
- 外文名：Chromatographic Instrument
定義,發展歷史,工作原理,分類,擴展閱讀,
定義
發展歷史
1900年，義大利出生的科學家Mikhail Tsvet在俄羅斯首次使用色譜法，主要用於分離植物色素，如葉綠素，胡蘿蔔素和葉黃素。由於這些組分具有不同的顏色（分別為綠色、橙色和黃色），因此他們將該技術命名色譜法。
20世紀30年代和40年代開發的新型色譜技術使該技術可用於許多分離過程。
在20世紀40年代和50年代，色譜技術的發展基本上是由於Archer John Porter Martin和Richard Laurence Millington Synge的付出，為此他們獲得了1952年的諾貝爾化學獎。他們建立了分區色譜的原理和基本技術，他們促進了紙色譜、氣相色譜、以及所謂的高效液相色譜等色譜方法的快速發展。研究人員發現，Tsvet色譜法的主要原理可以以多種不同方式套用，從而產生了不同的色譜分析方法。現如今，隨著技術不斷進步，色譜技術性能也在不斷提高，使越來越相似的分子可以得到分離。
工作原理
1. 色譜法。一種物理分離技術，就是利用混合物中各個組分在互不相溶的兩相（固定相和流動相）之間的分配差異，在兩相中進行多次平衡，從而達到對混合物得到分離的一種方法，幾乎可以分析所有已知物質，在許多科學領域有著廣泛的套用。色譜法具有很多種類，具體分類如下：
1) 按流動相狀態分類：
色譜類型 | 流動相 | 主要分析對象 |
氣相色譜法 | 氣體 | 揮發性有機物 |
液相色譜法 | 液體 | 可以溶於水或者有機溶劑的各種物質 |
超臨界流體色譜法 | 超臨界流體 | 各種有機化合物 |
電色譜法 | 緩衝溶液、電場 | 離子各種有機化合物 |
2) 按固定相的性質、形狀分類：柱色譜、紙色譜、薄層色譜等。
3) 按分離過程的物理化學原理分類：吸附色譜、分配色譜、離子交換色譜等。
2. 色譜分析技術。根據待測樣品的性質，選擇適當的流動相、固定相和操作條件，利用色譜儀的分離系統將樣本的各個組分分離開，然後利用檢測系統對各組分進行定性、定量分析。
分類
1. 氣相色譜儀
氣相色譜是於20世紀40年代開始發展起來的，主要由氣路系統、進樣系統、分離系統（色譜柱）、檢測系統、溫度控制系統、數據處理、記錄系統及電源、電子線路等部分組成。適用於具有揮發性的天然複雜樣本以及需要檢測靈敏度的樣本，具有價格便宜、維護和使用成本低、易於自動化和快速準確進行檢測分析的優點，在石油、化工、環境等許多鄰域有著重要的作用。根據其原理可分為：氣-液色譜和氣-固色譜。其中氣-液色譜是氣相色譜分析的主力軍，能適用於各種類型的樣品，只要被分離組分的沸點不高於400°C便能實現良好的分離和檢測。氣-固色譜的特點也十分明顯，因基本不存在固定相流失問題，溫度使用範圍很寬，柱壽命也很長；有多種吸附劑可供選擇或改性後使用，分離的選擇性好，甚至能分離順、反立體異構體。但需要注意的是在高溫下部分吸附劑有催化活性，不宜分離熱不穩定的化合物。
2. 高效液相色譜儀
高效液相色譜是於20世紀60年代後期引入氣相色譜理論後而迅速發展，它是由現代高壓技術與傳統的液相色譜方法結合，並套用高效柱填充物和高靈敏檢測器所發展起來的新型分離分析技術。是以液體作為流動相，並採用顆粒極細的高效固定相進行分離。主要由輸液系統、進樣系統、分離系統、檢測系統和數據處理系統等組成。具有適用範圍廣、分離效率高、速度快、流動相選擇範圍寬、靈敏度高、色譜柱可反覆使用、流出組分容易收集等優點。根據固定相性質可分為液-固吸附色譜法、液-液分配色譜法、離子色譜法、凝膠色譜法和親合色譜法等。高效液相色譜和氣相色譜在基本理論方面沒有顯著不同，它們之間的重大差別在於作為流動相的液體與氣體之間性質的差別。
3. 離子色譜儀
離子色譜的分離原理主要採用離子交換色譜，抑制電導檢測。對於大多數電離物質，在溶液中電離產生電導，通過對它們的電導檢測，就可以對它的電離程度進行分析。主要由流動相輸送系統、進樣系統、分離系統、抑制系統、檢測系統、離子色譜的附加裝置等組成。離子色譜最初套用於環境監測中水中痕量陰、陽離子的分析，隨著離子色譜的分離技術和檢測水平的提高，使得離子色譜也廣泛套用於電力和能源行業、電子行業、食品及飲料行業、化學工業、製藥行業和生命科學領域，成為色譜分析的一個重要分支。
4. 超臨界流體色譜儀
超臨界流體色譜技術是20世紀80年代發展起來的一種嶄新的色譜技術。所謂超臨界流體，是指既不是氣體也不是液體的一些物質，它們的物理性質介於氣體和液體之間。超臨界流體色譜法是指以超臨界流體作為流動相以固體吸附劑（如矽膠）或鍵合到載體（或毛細管壁）上的高聚物為固定相的一種色譜方法。主要由標準填充柱、1082BHPLC系統、背壓式調節器及泵頭冷卻系統組成。適合分離從高極性的有機酸鹼直到低極性的烴類，與HPLC相比，它具有傑出的手性化合物分離能力，分析和製備速度快、使用成本低、適用範圍更廣、“綠色”環保等優點，是分離手性藥物、手性化合物的最佳選擇。在生產和科學研究上已得到了越來越多的套用，如今，其套用已經涵蓋了藥物、天然產物、菸草、精細化工、石油化工、刑偵、環境、興奮劑檢測、火炸藥等各種領域。主要有分析型超臨界流體色譜儀、製備型超臨界流體色譜儀和混合型超臨界流體色譜儀三大類。
5. 其他色譜儀
1) 毛細管電色譜儀
毛細管電色譜是近年發展起來的一種新型微分離分析技術，它整合了毛細管電泳與微徑柱液相色譜的優點，通過在填充微細顆粒液相色譜填料的微徑柱色譜柱兩端施加直流高壓電場，達到其對痕量複雜生物及化學體系樣品優越的分離能力。毛細管電色譜法不僅克服了HPLC中壓力流本身流速不均引起的峰擴展，而且柱內無壓降，使峰擴展只與溶質擴散係數有關，從而獲得了接近於高效毛細管電泳水平的高柱效，因而使毛細管電色譜的理論塔板數遠遠高於高效液相色譜。主要用於包括多環芳烴在內的芳香族化合物、染料、蛋白、肽、寡聚核苷酸、胺基酸、對映體等的分離分析，在藥物分析中的套用也逐漸增加。其主要包括填充柱電色譜、開管柱電色譜、平面層電色譜等多種形式。
2) 薄層掃描色譜
薄層色譜，或稱薄層層析，從20世紀50年代發展以來仍被廣泛採用，是以塗布於支持板上的支持物作為固定相，以合適的溶劑為流動相，對混合樣品進行分離、鑑定和定量的一種層析分離技術。這是一種快速分離諸如脂肪酸、類固醇、胺基酸、核苷酸、生物鹼及其他多種物質的特別有效的層析方法。而薄層色譜掃瞄器是對薄層色譜進行定量檢測分析的儀器，市場上有兩類薄層色譜掃瞄器：傳統薄層色譜掃瞄器和薄層數碼成像分析儀。
3) 逆流色譜儀
逆流色譜技術是20世紀70年代發展起來的一種新型的、連續高效的液液分配色譜技術，主要由恆流泵、進樣閥、檢測器、分離柱等組成。與其他色譜技術不同的是它不需任何固態載體，因此能避免固相載體表面與樣品發生反應而導致樣品的污染、失活、變性和不可逆吸附等不良影響。同時它也具有適用範圍廣、快速、進樣量大、費用低、回收率高等優點。因此，已在生物、醫藥、食品、材料、化妝品和環保等領域獲得了廣泛的套用，尤其是在天然產物活性成分的分離純化領域倍受重視。
擴展閱讀
[1] 王海霞. 氣相色譜的使用、維護及注意事項[J]. 化工管理, 2016(24): 202.
[2] 周淼. 液相色譜常見故障及排除[J]. 計量與測試技術, 2017, 44(10): 25.
[3] 趙源慧, 王艷萍. 液相色譜柱的修護[J]. 科技與企業, 2015(10): 182.
[4] 張樣盛, 肖霏, 呂萍. 色譜分析中色譜柱的安裝和維護[J]. 綠色科技, 2017, (10):88-90.
