液相色譜儀詳細介紹與應用

液相色譜儀（Liquid Chromatograph, LC 或 High-Performance Liquid Chromatograph, HPLC）是一種基于液相色譜分離原理的分析儀器，主要用于高沸點、熱不穩定及大分子化合物的分離與檢測。相較于氣相色譜（GC），HPLC 適用于更廣泛的樣品類型，尤其在生物醫藥、環境監測和食品分析等領域具有不可替代的作用。  

一、液相色譜儀的基本組成

1. 流動相（載液）系統

作用：輸送樣品通過色譜柱。  

組成：  

 儲液瓶：存放高純度溶劑（如水、甲醇、乙腈）。  

脫氣機：去除流動相中的氣泡（避免基線噪聲）。  

高壓泵：提供穩定流速（0.1-10 mL/min），確保重現性。  

2. 進樣系統

手動進樣閥：六通閥結構，定量環控制進樣量（1-100 μL）。  

自動進樣器（ALS）：提高通量，適用于大批量樣品。  

3. 色譜柱

類型：  

反相色譜柱（RP-HPLC）（常用）：C18、C8 鍵合相，適用于非極性/弱極性化合物。  

正相色譜柱（NP-HPLC）：硅膠柱，用于極性化合物分離。  

離子交換柱（IEC）：分離帶電分子（如蛋白質、核酸）。  

尺寸排阻柱（SEC/GPC）：按分子大小分離（如聚合物分析）。  

柱溫箱：維持恒定溫度（±0.1°C），提高保留時間重現性。  

4. 檢測器

紫外-可見檢測器（UV-Vis）：常用，適用于有紫外吸收的化合物（如芳香族、共軛體系）。  

二極管陣列檢測器（DAD/PDA）：可獲取全波長光譜，用于峰純度分析。  

熒光檢測器（FLD）：高靈敏度（比UV高100-1000倍），適用于熒光物質（如多環芳烴、氨基酸）。  

示差折光檢測器（RID）：通用型，但靈敏度較低（如糖類分析）。  

蒸發光散射檢測器（ELSD）：適用于無紫外吸收的化合物（如脂類、碳水化合物）。  

質譜檢測器（LC-MS）：高靈敏度、高選擇性，用于復雜樣品鑒定（如代謝組學、藥物分析）。  

5. 數據處理系統

記錄色譜圖，進行定性（保留時間）和定量（峰面積/峰高）分析。  

二、工作原理

1. 樣品溶解：樣品溶于流動相（或兼容溶劑）。  

2.進樣：通過高壓泵推動流動相，樣品被帶入色譜柱。  

3. 分離：組分因在固定相和流動相間的分配系數不同而分離。  

4.檢測：流出色譜柱的組分被檢測器捕獲，生成信號。  

三、主要技術參數

| 參數 | 說明 |  

| 分辨率（R） | R ≥ 1.5 表示基線分離 |  

| 理論塔板數（N）| 衡量柱效，N 越高分離越好 |  

|靈敏度 | 低檢測限（如 UV 可達 ng/mL） |  

|線性范圍 | 檢測器響應與濃度的線性關系 |  

| 重現性 | 保留時間和峰面積的相對標準偏差（RSD < 2%） |  

四、操作流程

1. 樣品前處理：過濾（0.22/0.45 μm 濾膜）、萃取、衍生化（如提高 UV 吸收）。  

2. 方法開發：  

   選擇色譜柱（反相/正相/離子交換）。  

   優化流動相（水/有機相比例、pH、緩沖鹽）。  

   調整流速、柱溫、檢測波長。  

3. 校準與定量：外標法、內標法或標準曲線法。  

五、應用領域

1. 制藥行業

原料藥純度檢查、雜質分析（如《中國藥典》HPLC 方法）。  

藥物代謝研究（LC-MS）。  

2. 食品安全

農藥殘留（如有機磷、氨基甲酸酯）。  

食品添加劑（防腐劑、色素）。  

3. 環境監測

水中有機污染物（多環芳烴、酚類）。  

土壤/廢水中的抗生素、激素。  

4. 生命科學  

蛋白質/多肽分析（反相 HPLC）。  

核酸分離（離子交換 HPLC）。  

5. 化工與材料

聚合物分子量分布（GPC/SEC）。  

表面活性劑分析。  

六、優缺點

優點

適用范圍廣（高沸點、熱不穩定、大分子物質）。  

高分離效率（超高效液相色譜 UHPLC 柱效更高）。  

可與多種檢測器聯用（如 LC-MS）。  

缺點

溶劑消耗大（綠色 HPLC 研究減少有機溶劑使用）。  

色譜柱成本較高（尤其是手性柱）。  

七、維護要點

1. 流動相過濾：避免顆粒堵塞色譜柱。  

2. 色譜柱清洗：反相柱用高比例有機相沖洗，離子交換柱用緩沖液平衡。  

3.泵密封圈更換：防止漏液。  

八、前沿發展

超高效液相色譜（UHPLC）：使用亞 2 μm 填料，提高分離速度和分辨率。  

二維液相色譜（LC×LC）：增強復雜樣品分析能力（如蛋白質組學）。  

綠色 HPLC：減少有機溶劑，采用水相或超臨界流體色譜（SFC）。  

總結

液相色譜儀是分析化學的核心工具之一，尤其適用于 GC 無法分析的化合物。隨著聯用技術（如 LC-MS）和新型色譜柱的發展，其應用范圍仍在不斷擴展。