定量化学分析|色谱法的起源及重要应用

色谱分析的概念起源于20世纪初,由茨维特用碳酸钙吸附剂分离植物色素时得到色谱带而定名,20世纪50年代,随着气相色谱法的建立,而正式形成色谱学。

气相色谱：气相色谱（GC）自1952年出现以后,在20 世纪80年代发展已相当成熟。GC的出现使挥发性化合物的分离分析发生了巨大的变化,在环境科学、石油化工、食品安全和刑侦分析等领域已作为常规分析方法。GC 与质谱（MS）的联用技术,能够在一次进样中同时实现定性和定量分析。GC-MS技术在人体呼出或分泌的气体、挥发性代谢产物准确定性定量分析具有优势,在解决生命科学研究的重大问题发挥重要作用。气相色谱与质谱、傅里叶变换红外光谱及核磁共振波谱仪器联用,成为分离、剖析和鉴定复杂有机物的重要手段。碳纳米管、有机金属骨架材料（MOFs）作为新型GC 固定相,显著改善了色谱分离性能。

液相色谱（LC）：高效液相色谱（HPLC）是20世纪70年代迅速发展起来的一种分析技术,LC在生命科学研究中已经成为关键技术。20世纪末到21世纪初,随着2μm 以下粒径填料、超高压输液泵以及低死体积系统和快速检测系统的研发成功,使超高效液相色谱（UHPLC或UPLC）得到迅速发展。在LC固定相研究方面,亚微米填料、有机-无机杂化整体柱、分子印迹聚合物整体柱、手性分离固定相、纳米颗粒引入固定相等,使LC 在生命科学和环境科学等领域,已成为不可或缺的分离分析技术。

毛细管电泳（CE）：毛细管电泳自20世纪80年代以来得到迅速发展。特别是96通道毛细管电泳（CE）的出现使人类基因组计划提前3年完成。CE 包括毛细管区带电泳（CZE）,毛细管胶束电动色谱（MEKC）,毛细管电色谱（CEC）,毛细管凝胶电泳（CEC）,毛细管等电聚焦（CIEF）,毛细管等速电泳（CITP）等分离模式。CE 具有取样少（p L 或者n L 级别的进样量）、分离效率高（柱效达到106 的理论塔板数）、分离速度快（10～30 min）,灵敏度高（检出限为10-15～10-16 mol/L）等特点,因此在生命科学中用于基因测序、手性分离、蛋白质多肽氨基酸以及核酸的快速分离分析。

超临界液体色谱（SFC）：超临界液体色谱（SFC）用超临界流体作为流动相。SFC 结合了气相色谱和液相色谱的主要优点,特别适合分析不能用GC 和LC 分析的化合物（热不稳定和挥发性差）,其柱效比HPLC色谱高好几倍,二氧化碳是最常用的流动相。SFC 主要用于相对分子质量大,非挥发性化合物的分析,目前已应用天然产物、农药、食品、表面活性剂。原油和炸药等物质的分析检测。(www.xing528.com)

多维色谱：多维色谱联用系统的总分辨率等于各维分辨率平方和的平方根,总峰容量等于各维峰容量的乘积,相比于一维色谱,多维色谱分离系统能显著提高系统分离能力和检测灵敏度,为复杂样品的分析提供更多的信息,目前已有二维GC、二维LC 和二维CE 技术的应用,但是如何从理论上描述多维分离过程,仍然是一个有待解决的难题。

生物、环境和食品等复杂样品必须经过前处理才能进行色谱分析,通常样品前处理约占整个分析时间的2/3,样品前处理成为色谱分析的关键环节。快速高效、高选择性、高通量、绿色环保、自动化、成本低等是评价样品前处理技术的准则,根据上述准则,目前已发展了固相萃取（SPE）、固相微萃取（SPME）、液相微萃取（LPME）、微波辅助萃取（MAE）、加速溶剂萃取（ASE）、超临界流体萃取（SFE）、超声波辅助萃取（UAE）、吹扫捕集（P&T）和膜分离等样品前处理技术。

色谱分析现代化中,二维色谱分离联用技术（包括二维GC,二维LC,二维CE,气相色谱和液相色谱联用）,液相色谱和毛细管电泳联用,以及色谱与质谱等高灵敏度检测技术的联用在蛋白质组学、代谢组学和脂质组学等领域发挥着关键的作用。在组学分析中,一次进样会产生海量的数据,与化学计量学的结合,发展新的数据处理软件,建立智能化的数据库,有助于解决复杂生物体系的定性、定量分析。