大学实验方法总结.doc
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1、一超临界流体萃取(SFE)1.超临界流体萃取分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系,即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下,将超临界流体与待分离的物质接触,使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然,对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的,但可以控制条件得到最佳比例的混合成分,然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体,被萃取物质则完全或基本析出,从而达到分离提纯的目的,所以超临界流体萃取过程是由萃取和分离组合而成的。2. 超临界流体萃取过程简介将萃取原料装入萃取釜。采用二氧化碳为超临界溶剂。二氧化碳气体经热交换
2、器冷凝成液体,用加压泵把压力提升到工艺过程所需的压力(应高于二氧化碳的临界压力),同时调节温度,使其成为超临界二氧化碳流体。二氧化碳流体作为溶剂从萃取釜底部进入,与被萃取物料充分接触,选择性溶解出所需的化学成分。含溶解萃取物的高压二氧化碳流体经节流阀降压到低于二氧化碳临界压力以下进入分离釜(又称解析釜),由于二氧化碳溶解度急剧下降而析出溶质,自动分离成溶质和二氧化碳气体二部分,前者为过程产品,定期从分离釜底部放出,后者为循环二氧化碳气体,经过热交换器冷凝成二氧化碳液体再循环使用。整个分离过程是利用二氧化碳流体在超临界状态下对有机物有特异增加的溶解度,而低于临界状态下对有机物基本不溶解的特性,将
3、二氧化碳流体不断在萃取釜和分离釜间循环,从而有效地将需要分离提取的组分从原料中分离出来。3.超临界流体萃取与化学法萃取相比有以下突出的优点: (1)可以在接近室温(35-40)及CO2气体笼罩下进行提取,有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。因此,在萃取物中保持着药用植物的全部成分,而且能把高沸点,低挥发度、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来; (2)使用SFE是最干净的提取方法,由于全过程不用有机溶剂,因此萃取物绝无残留溶媒,同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染,是100%的纯天然; (3)萃取和分离合二为一,当饱含溶解物的CO2-SCF流经分离器时,由于压力下降使得CO2与萃取物
4、迅速成为两相(气液分离)而立即分开,不仅萃取效率高而且能耗较少,节约成本; (4)CO2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒,故安全性好; (5)CO2价格便宜,纯度高,容易取得,且在生产过程中循环使用,从而降低成本;(6)压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。通过改变温度或压力达到萃取目的。压力固定,改变温度可将物质分离;反之温度固定,降低压力使萃取物分离,因此工艺简单易掌握,而且萃取速度快。 4 从超临界流体性质看,其具有的特点:(1)萃取速度高与液体萃取,特别适合于固态物质的分离提取;(2)在接近常温的条件下操作,能耗低于一般精馏发,适合于热敏
5、性物质和易氧化物质的分离;(3)传热速率快,温度易于控制;(4)适合于挥发性物质的分离二高效液相色谱法(HPLC)反相柱(流动相极性大于固定相)极性大的先流出 C18正相柱(流动相极性小于固定相)极性小的先流出 硅胶 1.高效液相色谱是色谱法的一个重要分支,以液体为流动相,采用高压输液系统,将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱,在柱内各成分被分离后,进入检测器进行检测,从而实现对试样的分析。2.高效液相色谱法,只要求试样能制成溶液,而不需要气化,因此不受试样挥发性的限制。对于高沸点、热稳定性差、相对分子量大(大于 400 以上)的有机物( 些物质几
6、乎占有机物总数的 75% 80% )原则上都可应用高效液相色谱法来进行分离、分析。因而广泛应用于核酸、肽类、内酯、稠环芳烃、高聚物、药物、人体代谢产物、表面活性剂,抗氧化剂、杀虫剂、除莠剂的分析等物质的分析。 3.HPLC与经典液相色谱相比有以下优点和缺点:速度快通常分析一个样品在1530 min,有些样品甚至在5 min内即可完成。分辨率高可选择固定相和流动相以达到最佳分离效果。灵敏度高紫外检测器可达0.01ng,荧光和电化学检测器可达0.1pg。色谱柱可反复使用用一根色谱柱可分离不同的化合物。样品量少,容易回收样品经过色谱柱后不被破坏,可以收集单一组分或做制备。缺点:高效液相色谱的缺点是有
7、“柱外效应”。在从进样到检测器之间,除了柱子以外的任何死空间(进样器、柱接头、连接管和检测池等)中,如果流动相的流型有变化,被分离物质的任何扩散和滞留都会显著地导致色谱峰的加宽,柱效率降低。高效液相色谱检测器的灵敏度不及气相色谱。4.组成:高效液相色谱仪主要有进样系统、输液系统、分离系统、检测系统和数据处理系统组成。检测系统:高效液相色谱常用的检测器有紫外检测器、示差折光检测器和荧光检测器三种。 (1)紫外检测器 该检测器适用于对紫外光(或可见光)有吸收性能样品的检测。其特点:使用面广(如蛋白质、核酸、氨基酸、核苷酸、多肽、激素等均可使用);灵敏度高(检测下限为10-10gml);线性范围宽;
8、对温度和流速变化不敏感;可检测梯度溶液洗脱的样品。 (2)示差折光检测器 凡具有与流动相折光率不同的样品组分,均可使用示差折光检测器检测。 ,糖类化合物的检测 使用此检测系统。这一系统通用性强、操作简单,但灵敏度低(检测下限为10-7gml),流动相的变化会引起折光率的变化,因此,它既不适用于痕量分析,也不适用于梯度洗脱样品的检测。 (3)荧光检测器 凡具有荧光的物质,在一定条件下,其发射光的荧光强度与物质的浓度成正比。因此,这一检测器只适用于具有荧光的有机化合物(如多环芳烃、氨基酸、胺类、维生素和某些蛋白质等)的测定,其灵敏度很高(检测下限为10-1210-14gml),痕量分析和梯度洗脱作
9、品的检测均可采用。 5 . 测定方法定量测定时,可根据样品的具体情况采用峰面积法或峰高法。但用归一法或内标法测定杂质总量时,须采用峰面积法。面积归一化法测定供试品(或经衍生化处理的供试品)中各杂质及杂质的总量限度采用不加校正因子的峰面积归一法。计算各杂质峰面积及其总和,并求出占总峰面积的百分率。但溶剂峰不计算在内。色谱图的记录时间应根据各品种所含杂质的保留时间决定,除另有规定外,可为该品种项下主成分保留时间的倍数。 主成分自身对照法当杂质峰面积与成分峰面积相差悬殊时,采用主成分自身对照法。在测定前,先按各品种项下规定的杂质限度,将供试品稀释成一定浓度的溶液作为对照溶液,进样,调节检测器的灵敏度
10、或进样量,使对照溶液中的主成分色谱峰面积满足准确测量要求。然后取供试品溶液,进样,记录时间,除另有规定外,应为主成分保留时间的倍数。根据测得的供试品溶液的各杂质峰面积及其总和并和对照溶液主成分的峰面积比较,计算杂质限度。 内标法测定供试品中杂质的总量限度采用不加校正因子的峰面积法。取供试品,按各品种项下规定的方法配制不含内标物质的供试品溶液,注入仪器,记录色谱图;再配制含有内标物质的供试品溶液,在同样的条件下注样,记录色谱图。记录的时间除另有规定外,应为该品种项下规定的内标峰保留时间的倍数,色谱图上内标峰高应为记录仪满标度的30以上,否则应调整注样量或检测器灵敏度。 如果色谱图中没有与色谱图上
11、内标峰保留时间相同的杂质峰,则色谱图中各杂质峰面积之和应小于内标物质峰面积(溶剂峰不计在内)。如果色谱图中有与色谱图上内标物质峰保留时间相同的杂质峰,应将色谱图上的内标物质峰面积减去色谱图中此杂质峰面积,即为内标物质峰的校正面积;色谱图中各杂质峰总面积加色谱图中此杂峰面积,即为各杂质峰的校正总面积,各杂质峰的校正总面积应小于内标物质峰的校正面积。 加校正因子测定供试品中某个杂质或主成分含量 按各品种项下的规定,精密称(量)取对照品和内标物质,分别配成溶液,精密量取各溶液,配成校正因子测定用的对照溶液,取一定量注入仪器,记录色谱图,测量对照品和内标物质的峰面积或峰高,按下式计算校正因子: Asm
12、s校正因子f- Armr 式中 As为内标物质的峰面积或峰高,Ar为对照品的峰面积或峰高; ms为加入内标物质的量,mr为加入对照品的量。 再取各品种项下含有内标物质的供试品溶液,注入仪器,记录色谱图,测量供试品(或其杂质)峰和内标物质的峰面积或峰高,按下式计算含量:Ax 含量(mx)f-Asms 式中 Ax为供试品(或其杂质)峰面积或峰高; mx为供试品(或其杂质)的量。 f、As和ms的意义同上。 当配制校正因子测定用的对照溶液和含有内标物质的供试品溶液使用同一份内标物质溶液时,则配制内标物质溶液不必精密称(量)取。 外标法测定供试品中某个杂质或主成分含量 按各品种项下的规定,精密称(量)
13、取对照品和供试品,配制成溶液,分别精密取一定量,注入仪器,记录色谱图,测量对照品和供试品待测成分的峰面积(或峰高),按下式计算含量: A 含量(mx)mr-Ar式中各符号意义同上 由于微量注射器不易精确控制进样量,当采用外标法测定供试品中某杂质或主成分含量时,以定量环进样为好三气相色谱法(gas chromatography 简称GC)1.气相色谱是一种物理的分离方法。利用被测物质各组分在不同两相间分配系数(溶解度)的微小差异,当两相作相对运动时,这些物质在两相间进行反复多次的分配,使原来只有微小的性质差异产生很大的效果,而使不同组分得到分离。2.特点:气相色谱法具有分离能力好,灵敏度高,分析
14、速度快,操作方便等优点,但是受技术条件的限制,沸点太高的物质或热稳定性差的物质都难于应用气相色谱法进行分析。3.组成:由载气源、进样部分、色谱柱、柱温箱、检测器和数据处理系统组成。进样部分、色谱柱和检测器的温度均在控制状态。 3.1 柱箱:色谱柱是气相色谱仪的心脏, 样品中的各个组份在色谱柱中经过反复多次分配后得到分离, 从而达到分析的目的, 柱箱的作用就是安装色谱柱。 由于色谱柱的两端分别连接进样器和检测器, 因此进样器和检测器的下端( 接头) 均插入柱箱。柱箱能够安装各种填充柱和毛细管柱, 并且操作方便。 色谱柱( 样品) 需要在一定的温度条件下工作, 因此采用微机对柱箱进行温度控制。并且
15、由于设计合理, 柱箱内的梯度很小。 对于一些成份复杂、沸程较宽的样品, 柱箱还可进行三阶程序升温控制。且程序设定后自动运行无需人工干预, 降温时还能自动后开门排热。 3.2 进样器: 进样器的作用是将样品送入色谱柱。如果是液体样品, 进样器还必须将其汽化, 因此采用微机对进样器进行温度控制。 根据不同种类的色谱柱及不同的进样方式, 共有五种进样器可供选择: 1).填充柱进样器 2).毛细管不分流进样器附件 3).毛细管分流进样器附件 4).毛细管分流/不分流进样器 5).六通阀气体进样器 3.3检测器: 检测器的作用是将样品的化学信号转化为物理信号( 电信号) 。 检测器也需要在一定的温度条件
16、下才能正常工作, 因此采用微机对检测器进行温度控制。 根据各种样品的化学物理特性, 共有五种检测器可供选择: 1).氢火焰离子化检测器(FID) 2).热导检测器(TCD) 3).电子捕获检测器(ECD) 4).氮磷检测器(NPD) 5).火焰光度检测器(FPD) 3.4 数据处理系统 该系统可对测试数据进行采集、贮存、显示、打印和处理等操作,使样品的分离、制备或鉴定工作能正确开展。4.定量方法可分以下三种:1)、内标准法 取标准被测成分,按依次增加或减少的已知阶段量,各自分别加入各单体所规定的定量内标准物质中,调制标准溶液。分别取此标准液的一定量注入色谱柱,根据色谱图取标准被测成分的峰面积和
17、峰高和内标物质的峰面积和峰高的比例为纵座标,取标准被测成分量和内标物质量之比,或标准被测成分量为横坐标,制成标准曲线。然后按单体中所规定的方法调制试样液。在调制试样液时,预先加入与调制标准液时等量的内标物质。然后按制作标准曲线时的同样条件下得出的色谱,求出被测成分的峰面积或峰高和内标物质的峰积或峰高之比,再按标准曲线求出被测成分的含量。 所用的内标物质,应采用其峰面积的位置与被测成分的峰的位置尽可能接近并与被测成分以外的峰位置完全分离的稳定的物质。 2)绝对标准曲线法1 取标准被测成分 按依次增加或减少阶段法,各自调制成标准液,注入一定量后,按色谱图取标准被测成分的峰面积或峰高为纵座标,而以标
18、准被测成分的含量为横坐标,制成标准曲线。然后按单体中所规定的方法制备试样液。取试样液按制标准曲线时相同的条件作出色谱,求出被测成分的峰面积和峰高,再按标准曲线求出被测成分的含量。 3)峰面积百分率法 以色谱中所得各种成分的峰面积的总和为100,按各成分的峰面积总和之比,求出各成分的组成比率。四薄层色谱法1.薄层色谱,或称薄层层析(thinlayer chromatography),是以涂布于支持板上的支持物作为固定相,以合适的溶剂为流动相,对混合样品进行分离、鉴定和定量的一种层析分离技术。这是一种快速分离诸如脂肪酸、类固醇、氨基酸、核苷酸、生物碱及其他多种物质的特别有效的层析方法。2. 基本原
19、理薄层层析是把支持物均匀涂布于支持板(常用玻璃板,也可用涤纶布等)上形成薄层,然后用相应的溶剂进行展开。薄层层析可根据作为固定相的支持物不同,分为薄层吸附层析(吸附剂)、薄层分配层析(纤维素)、薄层离子交换层析(离子交换剂)、薄层凝胶层析(分子筛凝胶)等。一般实验中应用较多的是以吸附剂为固定相的薄层吸附层析。吸附是表面的一个重要性质。任何两个相都可以形成表面,吸附就是其中一个相的物质或溶解于其中的溶质在此表面上的密集现象。在固体与气体之间、固体与液体之间、吸附液体与气体之间的表面上,都可能发生吸附现象。物质分子之所以能在固体表面停留,这是因为固体表面的分子(离子或原子)和固体内部分子所受的吸引
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