木糖醇母液色谱分离性能优化

2002 年6 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities June 2002 文章编号：1003-9015(2002)03-0270-05

木糖醇母液色谱分离性能优化　

彭奇均1，徐玲2，蔡宇杰2，何凡2，吴菁岚1

(1. 江南大学化学与材料工程学院; 2. 江南大学通信与控制工程学院，江苏无锡214036)

摘　要：在实验室模拟移动床(SMB)分离设备上成功地实现了木糖醇母液中木糖和木糖醇组份的分离提纯。并在平衡理论的框架下，采用基于真实移动床(TMB)的简化数学模型，以产品纯度和收率为系统分离性能的优化指标，研究SMB分离性能与操作条件之间的关系。通过对木糖醇母液SMB色谱分离过程操作条件的寻优仿真研究，确定稳态时柱内的木糖和木糖醇浓度分布状态；计算出不同操作条件时两组分产品液各自的纯度和收率变化规律图。在阀门切换时间为15min，进料木糖醇母液中木糖浓度35g?L?1，木糖醇浓度114g?L?1，进料和出料总量恒定为16mL?min?1，循环洗脱剂流量恒定为18mL?min?1的操作条件下，木糖醇母液进料流量在1~2.3mL?min?1范围内都可同时获得纯净木糖醇与木糖产品。在实验室SMB分离设备上进行了验证，得到的木糖和木糖醇产品液纯度和收率均达到了100%，所有实验结果与仿真曲线基本吻合。因此采用基于TMB的简化的平衡理论模型进行仿真和优化研究可分析和预测木糖母液SMB色谱分离系统操作条件对系统分离性能的影响，有效地指导了产品分离实验、工业化放大设计和生产优化操作。

关键词：模拟移动床；木糖醇母液；色谱分离；操作优化

中图分类号：TQ028.8; TQ 021.8; O657.72 文献标识码：A

1 引言

20世纪60年代发展起来模拟移动床(SMB)色谱分离技术[1~4]，具有分离能力强，设备结构小，投资成本低，便于自动控制等优点，特别适合于进行连续性物料分离的大规模工业化生产。SMB技术的兴起被认为是化工技术中的一次革新，其应用范围正在不断扩大。

木糖醇作为多元糖醇是一种新型甜味剂和治疗剂，有较大的产销市场。但目前工业上一般采用木糖氢化制取，工艺过程中产生结晶母液，造成很大的产品损失。

近年来我们进行了木糖醇母液色谱分离新工艺的研究，在实验室采用SMB技术成功地实现了木糖醇母液中的木糖和木糖醇组分的分离提纯。但由于SMB分离过程的机理复杂，影响分离效果的参数很多，很难用实验方法实现优化操作和指导工业化放大。

本文在平衡理论的框架下，采用基于真实移动床(TMB)的简化数学模型，以产品纯度和收率为系统分离性能的优化指标，研究SMB分离性能与操作条件之间的关系，进行了木糖醇母液SMB色谱分离过程操作条件的寻优仿真研究，并在实验室SMB分离设备上进行验证，所提取的木糖和木糖醇产品液纯度和收率均达到了100%。

2 理论

2.1 TMB和SMB工艺简介

在如图1所示的四区域TMB系统中，进料液(F)、洗脱液(D)、提取液(X)与提余液(R)的进出口位置是固定的，固液两相互为逆向实际流动。

而SMB技术的核心是系统内只有液相流动，固定

收稿日期：2001-05-15; 修订日期：2002-01-08。

基金项目：教育部高校骨干教师资助基金，教科司(2000-65)。

作者简介：彭奇均(1955-)，男，江苏无锡人，江南大学副教授。

Liquid recirculation

图1 四区域TMB分离原理示意图Fig.1 Schematic diagram of the four-section TMB

相在柱内保持静止。按液相流动方向，周期性的顺序改变F 、D 、X 与R 的进出口位置，模拟实现TMB 中固定相的移动效果。 2.2 SMB 模型

精确的SMB 模型须考虑循环切换操作，数学关系式复杂，计算机仿真相当困难。采用基于等价的TMB 建模方法，即把切换时间转换成固定相流速，忽略循环口的切换，在图1所示的色谱柱中取微元体积进行物料平衡分析，可得到一个连续逆流吸附过程的简化平衡方程[5~7]以便于计算机仿真和优化分析。

柱床的物料衡算方程式： t q t C x q u x C v x C D i i i i i ???+??=???+?????)1()1(2

2L εεεε

(1)

其中初始条件： C ij = q ij = 0 (t = 0) 边界条件： C ij = C ij ,0 0=??x

q ij

(x = 0)

0=??x

C ij

q ij = q ij -1,0 (x = L j ) 多组份吸附平衡等温线： q i j = f i (C A j ，C B j )

(2)

2.3 分离性能指标

纯度、收率、溶剂耗费和生产率四个指标被用来衡量SMB 系统的分离性能，其中溶剂耗费和生产率指标直接与分离成本关联；而纯度和收率指标互为牵制，直接与产品质量相关联，因此本文将纯度和收率作为系统分离性能的优化指标。

如图1，弱吸附组份(A)在R 中回收，强吸附组份(B)在X 中回收，则定义纯度和收率如下： B 组份的纯度：%100B X A X B X B ×+=C C C Ρ 收率：%100F B

F X

B X B ×=v

C v C RC (3)

A 组份的纯度：%100R R A R A ×+=

C C C Ρ 收率：%100F

F R

A

R A ×=v C v C RC

3 实 验

3.1 原料

木糖、木糖醇和木糖醇母液由山东省禹城市木糖醇厂提供；色谱分离固定相为自行合成的大孔苯乙烯骨架螯合钙树脂(粒径200~300μm)；可溶性淀粉由上海化学试剂公司提供。 3.2 仪器

将德国Knauer 公司生产的CSEP C916型全自动模拟移动床制备色谱分离系统配置成8根柱、四个区域串联的连续色谱系统，用四个衡流泵分别控制进出料和各个区内的流量。整个系统用Valve Chrom 软件实施计算机操作控制和采样。

样品分析在安装了Waters 公司的糖分析柱和美国Agilent 公司的1100系列示差折光检测器的高压液相色谱仪上进行。

柱床空隙率、吸附等温线等物化参数在如图2所示的实验装置上进行。采用美国Oakdale Engineering 公司的Datafit 7.0程序软件包进行测定数据的计算处理。 3.3 实验

使用可溶性高分子淀粉作柱示踪剂测定柱的床层空隙率(ε = 0.38); 采用前沿分析法[8]测定60℃时、浓度比为1:3的木糖和木糖醇混合物中

Flowmeter

Sampling

两组分各自的吸附等温线。数据拟合结果表明，木糖和木糖醇的竞争性吸附行为可比较准确地采用以下的Langmuir 型吸附平衡等温线表达：

B

B A A 1

C K C K C K N q i

i i i ++=

(i =A,B) (4)

其中：K A =0.0088(100g ?g ?1)；K B =0.0169(100g ?g ?1)；N A =194 g ?(100g)?1；N B =250g ?(100g)?1。

在CSEP C916型装置上连续加入木糖醇母液，去离子水作洗脱剂，在60℃下运行，分离出木糖和木糖醇。在不同操作条件下，当SMB 系统达到循环稳定态后，在进出料阀门步进周期的中点采集提取液及提余液样品，送高压液相色谱仪分析其中木糖和木糖醇的浓度，计算出各自的纯度和收率。 3.4 计算仿真

在平衡扩散理论模型方程式(1)~(2))中，代入实验测定模型参数与不同的实验操作条件，并考虑节点间的物料平衡，采用有限元分析软件Femlab 进行仿真，得到稳态时柱内的木糖和木糖醇浓度分布；用方程式(3)计算两组分出口液各自的纯度和收率如图3和图4所示。

在以上所有的实验和仿真计算中, 进出料阀门切换周期为15 min, 进料木糖醇母液中木糖浓度35g ?L ?1, 木糖醇浓度114g ?L ?1，进料和出料总量恒定为16mL ?min ?1，循环洗脱剂流量恒定为18mL ?min ?1。

4 结果与讨论

4.1 进料液、产品出口液之间流量变化对SMB 分离性能的影响

在色谱分离设备连续运行时，进料口与出料口总流量必须相等，并且一般保持恒定。因此仅需研究木糖醇母液进料流量变化，及木糖醇产品出口液流量变化对SMB 分离性能的影响。

由图3可见, 当木糖醇产品出口液流量从2mL ?min ?1变化到13mL ?min ?1时(进料液和洗脱液流量都保持常量，分别为4mL ?min ?1和12mL ?min ?1)，相应的纯度由保持在100%而后慢慢降低，而收率则不断提高直到100%，木糖产品液的变化恰好相反。

P u r i t y ,%

60

708090Xylitol flowrate, mL · min ?1

Xylitol flowrate, mL · min

?1

2

4

68

图3 木糖醇产品液流量变化对纯度及收率的影响

Fig.3 Effect of the xylitol flowrate on the purity and recovery experimental data of xylitol simulated curve of xylitol

experimental data of xylose simulated curve of xylose 图4 木糖醇母液进料液流量变化对纯度及收率的影响

Fig.4 Effect of the xylitol mother liquor feed flowrate on the purity and recovery

experimental data of xylitol simulated curve of xylitol

experimental data of xylose simulated curve of xylose

Feed flowrate, mL · min ?1

P u r i t y ,%

8090

100

Feed flowrate,

?1

而图4表明当木糖醇母液进料流量从1mL ?min ?1变化到6.5mL ?min ?1时(木糖醇液与木糖液流量保持恒定，分别为10mL ?min ?1和6mL ?min ?1)，起初相应的木糖产品液和木糖醇产品液的纯度和收率都保持在100%，木糖液的纯度和木糖醇液的收率的保持范围稍大一点，而后慢慢降低。因此，增大进料流量将会降低纯度和收率。所有实验结果与仿真曲线基本吻合。 4.2 SMB 分离性能的预测

从图3、4可获得SMB 系统不同区域内流量的坐标图，在其中可划分出木糖醇与木糖两组分完全分离区、仅木糖醇或木糖单组分分离区、木糖醇与木糖两组分部分分离区、两组分完全不分离等区域；同样对两产品的收率也可进行区域划分。因此利用该图可预测不同操作条件时的SMB 系统分离性能。

在上述实验条件下，当木糖醇母液进料流量在1~2.3mL ?min ?1、及木糖醇产品出口液流量在5.6~10.3mL ?min ?1范围内都可同时获得纯净木糖醇与木糖产品，因此在此区域内两组分的收率均可达100%。

在上述范围内选定如表1所示的SMB 操作条件，将其代入模型预测SMB 循环稳定态行为，并在SMB 装置上进行实际的分离操作，结果如图5所示。两者基本吻合且分离效果良好，所得木糖醇与木糖产品液的纯度和收率均达100%。仿真结果与实验数据相比较，产品浓度在吸附时上升稍快, 脱附时下降稍快，这可能是由于模型中忽略了分离体系中轴向扩散系数和传质阻力所至。

表1 SMB 实验操作条件

Table 1 The experimental condition of

SMB operation Temperature ,℃

60 Xylose concentration , g ?L ?1 35.4 Xylitol concentration , g ?L ?1 114.6 Recycling flow-rate , mL ?min ?1 12 Feed flow-rate , mL ?min ?1 2 Desorbent flow-rate , mL ?min ?1

14 Xylose flow-rate , mL ?min ?1 6 Xylitol flow-rate , mL ?min ?1

10 Rotation period , min

15

5 结 论

本文的工作证明，采用基于TMB 的简化的平衡理论模型进行仿真和优化研究，可分析和预测木糖醇母液SMB 色谱分离系统操作条件对系统分离性能的影响，有效地指导了产品分离实验、工业化放大设计和生产优化操作。

符号说明：　

A — 弱吸附组份-木糖 R — 提余液——木糖醇液

B — 强吸附组份-木糖醇

RC — 收率，% C — 组份在液相中的浓度，g ?(100g)?1 t — 时间，min D — 洗脱液——去离子水 u — 固相流量，g ?min ?1 D L — 表观轴向分散系数， v — 液相流量，mL ?min ?1 F — 进料——木糖醇母液 X — 提取液——木糖液 K — Langmuir 平衡常数 x — 柱的轴向坐标，cm L — 柱长，cm

ε — 柱床空隙率 N

— 组份在吸附相上的饱和吸附量，g ?(100g)?1 上标与下标 P

— 纯度，%

i — 组份，i =A,B q

— 组份在吸附相中的浓度，g ?(100g)?1

j — 区号，j =Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ

图5 循环稳定态时SMB 内部浓度图

Fig.5 The steady state internal profile of SMB in the cyclic steady state

experimental data of xylitol simulated curve of xylitol

experimental data of xylose simulated curve of xylose

D X(B+D) F(A+B) R(A+D)

C o n c e n t r a t i o n ,g ?L ?1

204060

参考文献：　

[1] Broughton D B. Continuous sorption process employing fixed bed of sorbent and moving inlets and outlets[P]. US Pat: 2985589,

1961.

[2] Broughton D B. Molex: Case history of a process[J]. Chem Eng Prog, 1968, 64(8): 60.

[3] Broughton D B. Production-scale adsorptive separations of liquid mixtures by simulated moving-bed technology [J]. Sep Sci

Tech, 1984, 19: 723.

[4] de Rosset A J, Neuzil R W, Tajbl D, Baband J. Separation of ethylbenzene from mixed xylenes by continuous adsorptive

processing [J]. Sep Sci Tech, 1980, 15: 637-653.

[5] WANG Sheng (王晟), MA Zheng-feir (马正飞). Modeling of fixed-bed adsorption for aromatics-paraffins seperation (固定床吸

附烷烃中芳烃的模拟)[J]. J Chem Eng of Chinese Univ (高校化学工程学报), 2000, 14(1): 65-70.

[6] Ruthven D M, Ching C B. Counter-current and simulated counter-current adsorption separation processes [J]. Chem Eng Sci,

1989, 44: 1011.

[7] Pais L S, Loureiro J M, Rodrigues A E. Modeling, simulation and operation of a simulated moving bed for continuous

chromatographic separation of 1,1-bi-2-naphthol enantionmers[J]. Chem Eng Sci, 1997, 52: 245.

[8] PENG Qi-jun(彭奇均), XU Ling(徐玲), SUN Pei-dong(孙培冬), QING Yong(钱永), YANG Li(杨力). Study of the adsorption

properties in chromatographic separation of the citric acid (柠檬酸色谱分离的吸附性质研究)[J]. Chinese Journal of Chro-matography (色谱), 2001, 19(1): 16-19.

The Optimization of Chromatographic Separate Performance

for Xylitol Mother Liquor

PENG Qi-jun1, XU Ling2, CAI Yu-jie2, HE Fan2， WU Jing-lan1,

(1. School of Chemical and Material Engineering; 2. School of Communication and Control Engineering,

Southern Yangtze University, Wuxi 214036, China)

Abstract: On a laboratory simulated moving bed (SMB) system, the xylitol mother liquor was successfully separated and purified into xylose and xylitol component. In the frame of equilibrium theory, taking purity and recovery as p erformance index, the relationship between the operation condition and the SMB performance was studied, by using a simplified mathematical model of the corresponding true moving bed (TMB). Then the simulation by computer and optimization of SMB chromatographic separate condition for xylose mother liquor also was studied. Through confirming the concentration distribution-estate of xylose and xylitol in the column on the steady state, the change rule of purities and recoveries of two product liquors was obtained. The satisfaction result was gotten on a SMB equipment in our labor, the purities and recoveries of xylose and xylitol product liquor all reached 100% under the optimized operation conditions: switching time of valve 15 min; xylose 35g?L?1 and xylitol 114g?L?1 in the xylose mother liquor; flow-in and -out rates of SMB system 16mL?min?1; recycle flow rate of elution 18mL·min-1; feed rate range of xylose mother liquor between 1.0 and 2.3ml?min?1. So, it can be validated that the equilibrium theory model can be used to analyses and dope out the influence of separate performance from various operation conditions in the SMB chromatographic system for xylose and xylitol separation. The modee can also be used to direct the separation experiment and to optimize the scale-up design or the industrial production of chromatographic separation process.

Key words：simulated moving bed; xylitol mother liquor; chromatographic separation; optimization

of operate-condition

薄层色谱分离叶绿素

一实验目的 1．掌握提取叶绿素的方法； 2．了解薄层层析的原理，掌握薄层层析的一般操作和定性鉴定方法 二实验原理 1．叶绿素提取 高等植物体内的叶绿体色素有叶绿素和类胡萝卜素两类，主要包括叶绿素a (C55H72O5N4Mg)、叶绿素b(C55H70O6N4Mg)、β—胡萝卜素(C40H56)和叶黄素 (C40H56O2)等4种。叶绿素a和叶绿素b为吡咯衍生物与金属镁的配合物，胡萝卜素是一种橙色天然色素，属于四萜类，为一长链共轭多烯，有α、β、γ三种异构体，其中，β异构体含量最多。叶黄素为一种黄色色素，与叶绿素同存在于植物体中，是胡萝卜素的羟基衍生物，较易溶于乙醇，在乙醚中溶解度较小。根据它们的化学特性，可将它们从植物叶片中提取出来，并通过萃取、沉淀和色谱方法将它们分离开来。 2．薄层色谱 薄层层析是快速分离和定性分析微量物质的一种极为重要的实验技术，具有设备简单、操作方便而快速的特点。它是将固定相支持物均匀地铺在玻片上制成薄层板，将样品溶液点加在起点处，置于层析容器中用合适的溶剂展开而达到分离的目的。用此法分离时几乎不受温度的影响，可采用腐蚀性显色剂，而且可在高温下显色，特别适用于挥发性小或在较高温度下易发生反应的物质，同时也常用来跟踪有机反应或监测有机反应完成的程度。 薄层层析的器材选择： （1）基板：玻璃、塑料、金属箔，常用玻璃板。 2）吸附剂： 吸附剂要有合适的吸附力，并且必须与展开剂和被吸附物质均不起化学反应。可用作吸附剂的物质很多，常用的有硅胶和氧化铝，由于吸附性好，适用于各类化合物的分离，应用最广。选择吸附剂时主要根据样品的溶解度、酸碱性及极性。氧化铝一般是微碱性吸附剂，适用于碱性物质及中性物质的分离；而硅胶是微酸性吸附剂，适用于酸性物质及中性物质的分离。以下简单介绍吸附剂的几个基本参数。 种类：常用：氧化铝（强极性）、硅胶（中强极性） 不常用：硅藻土、纤维素、糖类、活性碳 符号：H——无任何添加剂；G——加有锻石膏（Gypsum，CaSO4·1/2 H2O）粘合剂； F——加有荧光素（Fluorescein） CMC——加有羧甲基纤维素钠（Carboxymethyl cellulose） 例：硅胶GF254表示硅胶中既加有煅石膏粘合剂，也加有荧光素，可以在波长254nm的紫外光下激发出荧光

色谱法是一种重要的分离分析方法,它是利用不同物质在两相

色谱扫盲班 第一课色谱法概述 色谱法是一种重要的分离分析方法，它是利用不同物质在两相中具有不同的分配系数(或吸附系数、渗透性)，当两相作相对运动时，这些物质在两相中进行多次反复分配而实现分离。在色谱技术中，流动相为气体的叫气相色谱，流动相为液体的叫液相色谱。固定相可以装在柱内，也可以做成薄层。前者叫柱色谱，后者叫薄层色谱。根据色谱法原理制成的仪器叫色谱仪，目前，主要有气相色谱仪和液相色谱仪。 色谱法的创始人是俄国的植物学家茨维特。1905年，他将从植物色素提取的石油醚提取液倒人一根装有碳酸钙的玻璃管顶端，然后用石油醚淋洗，结果使不同色素得到分离，在管内显示出不同的色带，色谱一词也由此得名。这就是最初的色谱法。后来，用色谱法分析的物质已极少为有色物质，但色谱一词仍沿用至今，在50年代，色谱法有了很大的发展。1952年，詹姆斯和马丁以气体作为流动相分析了脂肪酸同系并提出了塔板理论。1956年范第姆特总结了前人的经验，提出了反映载气流速和柱效关系的范笨姆特方程，建立了初步的色谱理论。同年，高莱(Golay)发明了毛细管柱，以后又相继发明了各种检测器，使色谱技术更加完善。50年代末期，出现了气相色谱和质谱联用的仪器，克服了气相色谱不适于定性的缺点。则年代，由于检测技术的提高和高压泵的出现，高效液相色谱迅远发展，使得色谱法的应用范围大大扩展。目前，由于高效能的色谱往、高灵敏的检测器及微处理机的使用，使得色谱法已成为一种分析速度快、灵敏度高、应用范围广的分析仪器。 在这里主要介绍气相色谱分析法。同时也适当介绍液相色谱法。气相色谱法的基本理论和定性定量方法也适用于液相色谱法。其不同之处在液相色谱法中介绍。 第二课气相色谱仪 典型的气相色谱仪具有稳定流量的载气，将汽化的样品由汽化室带入色谱柱，在色谱柱中不同组分得到分离，并先后从色谱柱中流出，经过检测器和记录器，这些被分开的组分成为一个一个的色谱峰。色谱仪通常由下列五个部分组成： 载气系统（包括气源和流量的调节与测量元件等） 进样系统（包括进样装置和汽化室两部分） 分离系统（主要是色谱柱） 检测、记录系统（包括检测器和记录器） 辅助系统（包括温控系统、数据处理系统等）

有机化学实验十柱色谱

实验十柱色谱 一．实验目的： 1. 学习柱色谱的原理及方法。 二．实验重点和难点： 1.学习柱色谱的原理及方法。 实验类型：基础性实验学时：4学时 三．实验装置和药品： 主要实验仪器：色谱柱(或25mL碱式滴定管) 25mL锥形瓶 普通漏斗玻璃棉或脱脂棉量筒试管电子天平烧杯 主要化学试剂：石油醚（600C—900C）丙酮中性氧化铝(100--200目) 500g 菠菜色素95%乙醇 四．实验装置图： 五．实验原理： 柱色谱法是色谱方法之一。 图 1 柱色谱装置色谱法是分离、纯化和鉴定有机化合物的重要方法之一。 (一)色谱法的基本原理： 是利用混合物中各组分在某一物质中的吸附或溶解性能(即分配) 的不同，或其它亲 和作用的性能的差异，使混合物的溶液流经该种物质，进行反复的吸附或分配等作用，从 而将各组分分开。 (二)色谱法的分类： 1.根据组分在固定相中的作用原理不同，可分为吸附善谱、分配色谱、离子交换色谱、排阻色谱等。 2.根据操作条件的不同，可分为柱色谱、纸色谱、薄层色谱、气相色谱及高效液相 色谱等类型。 (三)柱色谱原理： 柱色谱是化合物在液相和固相之间的分配，属于固--液吸附层析。 图1就是一般柱色谱装置。柱内装有”活性”固体(固定相) 如氧化铝或硅胶等。液 体样品从柱顶加入流经吸附柱时，即被吸附在柱的上端，然后从柱顶加入洗脱溶剂冲洗。由于固定相对各组分吸附能力不同，以不同速度沿柱下移，形成若干色带。再用溶剂洗脱，吸附能力最弱的组分随溶剂首先流出，分别收集各组分，再逐个鉴定。 1.吸附剂：常用的吸附剂有：氧化铝、硅胶、氧化镁、碳酸钙和活性炭等。吸附剂一般 要经过纯化和活性处理。选择吸附剂的首要条件是与被吸附物及展开剂均无化学作用。吸 附能力与颗粒大小有关。颗粒太粗，流速快分离效果不好。颗粒小，表面积大，吸附能力 就高，但流速慢，因此应根据实际分离需要而定。色谱用的氧化铝可分酸性、中性和碱性 三种。 2.溶质的结构与吸附能力的关系：化合物的吸附能力与分子极性有关。分子极性越强，

常见色谱仪的色谱分离原理

常见色谱仪的色谱分离原理 高效液相色谱法按分离机制的不同分为液固吸附色谱法、液液分配色谱法(正相与反相)、离子交换色谱法、离子对色谱法及分子排阻色谱法。 1.液固色谱法：使用固体吸附剂，被分离组分在色谱柱上分离原理是根据固定相对组分吸附力大小不同而分离。分离过程是一个吸附-解吸附的平衡过程。常用的吸附剂为硅胶或氧化铝，粒度5~10μm。适用于分离分子量200~1000的组分，大多数用于非离子型化合物，离子型化合物易产生拖尾。常用于分离同分异构体。 2.液液色谱法：使用将特定的液态物质涂于担体表面，或化学键合于担体表面而形成的固定相，分离原理是根据被分离的组分在流动相和固定相中溶解度不同而分离。分离过程是一个分配平衡过程。 涂布式固定相应具有良好的惰性;流动相必须预先用固定相饱和，以减少固定相从担体表面流失;温度的变化和不同批号流动相的区别常引起柱子的变化;另外在流动相中存在的固定相也使样品的分离和收集复杂化。由于涂布式固定相很难避免固定液流失，现在已很少采用。现在多采用的是化学键合固定相，如C18、 C8、氨基柱、氰基柱和苯基柱。 液液色谱法按固定相和流动相的极性不同可分为正相色谱法(NPC)和反相色谱法(RPC)。 正相色谱法：采用极性固定相(如聚乙二醇、氨基与腈基键合相);流动相为相对非极性的疏水性溶剂(烷烃类如正已烷、环已烷)，常加入乙醇、异丙醇、四氢呋喃、三氯甲烷等以调节组分的保留时间。常用于分离中等极性和极性较强的化合物(如酚类、胺类、羰基类及氨基酸类等)。 反相色谱法：一般用非极性固定相(如C18、C8);流动相为水或缓冲液，常加入甲醇、乙腈、异丙醇、丙酮、四氢呋喃等与水互溶的有机溶剂以调节保留时间。适用于分离非极性和极性较弱的化合物。RPC在现代液相色谱中应用最为广泛，据统计，它占整个HPLC应用的80%左右。 随着柱填料的快速发展，反相色谱法的应用范围逐渐扩大，现已应用于某些无机样品或易解离样品的分析。为控制样品在分析过程的解离，常用缓冲液控制流动相的pH值。但需要注意的是，C18和C8使用的pH值通常为2.5~7.5(2~8)，太高的pH

叶绿素的提取和分离实验报告

陕西师范大学远程教育学院生物学实验报告 报告题目叶绿素的提取和分离 姓名刘伟 学号 专业生物科学 批次/层次 指导教师 学习中心

叶绿素的提取和分离 一、实验目的 1. 学习叶绿体色素的提取、分离方法。 2. 通过叶绿体色素提取、分离方法的学习了解叶绿体色素的相关理化性质。 3. 为进一步研究各叶绿体色素性质、功能等奠定基础。 二、原理 叶绿体中含有绿色素（包括叶绿素a和叶绿素b）和黄色素（包括胡萝卜素和叶黄素）两大类。它们与类囊体膜蛋白相结合成为色素蛋白复合体。它们的化学结构不同，所以它们的物化性质（如极性、吸收光谱）和在光合作用中的地位和作用也不一样。这两类色素是酯类化合物，都不溶于水，而溶于有机溶剂，故可用乙醇、丙醇等有机溶剂提取。提取液可用色谱分析的原理加以分离。因吸附剂对不同物质的吸附力不同，当用适当的溶剂推动时，混合物中各种成分在两相（固定相和流动相）间具有不同的分配系数，所以移动速度不同，经过一定时间后，可将各种色素分开。 三、材料、仪器设备和试剂 1. 绿色植物如菠菜等的叶片。 2. 研钵、漏斗、三角瓶、剪刀、滴管、康维皿、圆形滤纸（直径11cm）。 3. 试剂：95%乙醇，石英砂，碳酸钙粉，推动剂:按石油醚:丙酮:苯=10:2:1比例配制（v/v） 四、试验步骤 1. 叶绿体色素的提取 （1）取菠菜或其他植物新鲜叶片4-5片（4g左右），洗净，擦干，去掉中脉剪碎，放入研钵中。 （2）研钵中加入少量石英砂及碳酸钙粉，加2-3ml 95%乙醇，研磨至糊状，再加10ml 95%乙醇，然后以漏斗过滤之，残渣用10ml 95%乙醇冲洗，一同过滤于三角瓶中。 2. 叶绿体色素的分离 (1)将11cm的滤纸的一端剪去二侧，中间留一长约1.5cm、宽约0.5cm窄条。 (2)用毛细管取叶绿体色素浓溶液点于窄条上端，用电吹风吹干，如一次点样量不足可反复在色点处点样数次，使色点上有较多的叶绿体色素。 (3)在大试管中加入四氯化碳3-5ml及少许无水硫酸钠。然后将滤纸条固定于软木塞上，插入试管内，使窄端浸入溶剂中，而色点略高于液面，滤纸条边缘不可碰到试管壁，软木塞盖紧，直立于阴暗处层析。 0.5-1小时后，观察色素带分布：最上端橙黄色(胡萝卜素)，其次黄色(叶黄素)，再崐次 蓝绿素(叶绿素a)，最后是黄绿色(叶绿素b)。（4）当展层剂前沿接近滤纸边缘时便可结束实 验，此时可看到不同色素的同心圆环，各色素由内往外的顺序为：叶绿素b（黄绿色）、叶 绿素a（蓝绿色）、叶黄素（鲜黄色）、胡萝卜素（橙黄色），再用铅笔标出各种色素的位置 和名称。

色谱分离技术

亲和色谱 亲和色谱是专门用于纯化生物大分子的色谱分离技术，它是基于固定相的配基与生物分子间的特殊生物亲和能力的不同来进行相互分离的。亲和色谱的显著特点： 具有其他分离技术所不能比拟的高选择性，且色谱过程操作条件温和，能有效地保持生物大分子高级结构的稳定性，活性样品的回收率也比较高。 所以亲和色谱被广泛用于酶、治疗蛋白、抗体、核酸、辅助因子等生物大分子以及细胞、细胞器、病毒等超分子物质的分离与纯化。 特别是对分离含量极少而又不稳定的活性物质最有效，经一步亲和色谱即可提纯几百至几千倍。 亲和色谱的基本过程： 把具有特异亲和力的一对分子的任何一方作为配基，在不伤害其生物功能情况下，与不溶性载体结合，使之固定化，装入色谱柱，然后把含有目的物质的混合液作为流动相，在有利于固定相配基和目的物质形成络合物的条件下进入色谱柱。目的物质被吸附，杂质直接流出。变换过柱溶液，使配基与其亲和物分离，获纯化的目的产物。 亲和色谱分离中经常采用的生物亲和关系 ①酶：底物、底物类似物、抑制剂、辅酶、金属离子； ②抗体：抗原、病毒、细胞； ③激素、维生素：受体蛋白、载体蛋白； ④外源凝集素：多糖、糖蛋白、细胞表面受体蛋白、细胞； ⑤核酸：互补碱基链段、组蛋白、核酸聚合酶、核酸结合蛋白； ⑥细胞：细胞表面特异蛋白、外源凝集素。 亲和色谱操作中的洗脱方法 在亲和色谱洗脱操作中，洗脱方法有两类，即普通洗脱法和专一性洗脱法。 普通洗脱法：与其他色谱分离方法一样，可以通过改变溶剂或缓冲液的类型，改变缓冲液的pH和离子强度，改变洗脱温度，以及添加促溶剂等措施进行洗脱。 专一性洗脱法：是指溶液中的配基、抑制剂或半抗原等物质与亲和层析剂上的配基，同时对生物活性物质产生竞争性的结合，从而达到洗脱的目的。一般说来，专一性洗脱可以获得很高的分辨能力。 但是，专一性洗脱剂的价格都比较昂贵，所以常与普通洗脱条件配合作用。 离子交换色谱 离子交换色谱利用被分离组分与固定相之间发生离子交换的能力差异来实现分离。离子交换色谱的固定相一般为离子交换树脂，树脂分子结构中存在许多可以电离的活性中心，待分离组分中的离子会与这些活性中心发生离子交换，形成离子交换平衡，从而在流动相与固定相之间形成分配。固定相的固有离子与待分离组分中的离子之间相互争夺固定相中的离子交换中心，并随着流动相的运动而运动，最终实现分离。

柱色谱分离的操作和注意事项

特别注意：有机溶剂对身体特有害别是心肺；肝脏等所有过柱操作都要在通风橱里进行！！！柱色谱是以硅胶或氧化铝作固定相的吸附柱。下面我就几年来过柱的体会写些心得，希望对大家能有所帮助。 1、柱子可以分为：加压，常压，减压压力可以增加淋洗剂的流动速度，减少产品收集的时间，但是会减低柱子的塔板数。所以其他条件相同的时候，常压柱是效率最高的，但是时间也最长，比如天然化合物的分离，一个柱子几个月也是有的。减压柱能够减少硅胶的使用量，感觉能够节省一半甚至更多，但是由于大量的空气通过硅胶会使溶剂挥发（有时在柱子外面有水汽凝结），以及有些比较易分解的东西可能得不到，而且还必须同时使用水泵抽气（很大的噪音，而且时间长）。以前曾经大量的过减压柱，对它有比较深厚的感情，但是自从尝试了加压后，就几乎再也没动过减压的念头了。加压柱是一种比较好的方法，与常压柱类似，只不过外加压力使淋洗剂走的快些。压力的提供可以是压缩空气，双连球或者小气泵（给鱼缸供气的就行）。特别是在容易分解的样品的分离中适用。压力不可过大，不然溶剂走的太快就会减低分离效果。个人觉得加压柱在普通的有机化合物的分离中是比较适用的。 2、关于柱子的尺寸，应该是粗长的最好柱子长了，相应的塔板数就高。柱子粗了，上样后样品的原点就小（反映在柱子上就是样品层比较薄），这样相对的减小了分离的难度。试想如果柱子十厘米，而样品就有二厘米，那么分离的难度可想而知，恐怕要用很低极性的溶剂慢慢冲了。而如果样品层只有0.5厘米，那么各组分就比较容易得到完全分离了。当然采用粗大的柱子要牺牲比较多的硅胶和溶剂了，不过这些成本相对于产品来说也许就不算什么了（有些不环保的说，不过溶剂回收重蒸后也就减小了部分浪费）。现在见到的柱子径高比一般在1：5～10，书中写硅胶量是样品量的30～40倍，具体的选择要具体分析。如果所需组分和杂质分的比较开（是指在所需组分rf在0.2～0.4，杂质相差0.1以上），就可以少用硅胶，用小柱子（例如200毫克的样品，用2cm×20cm的柱子）；如果相差不到0.1，就要加大柱子，我觉得可以增加柱子的直径，比如用3cm的，也可以减小淋洗剂的极性等等。 3、关于无水无氧柱，适用于对氧，水敏感，易分解的产品可以湿柱，也可以干柱。不过在样品之前至少要用溶剂把柱子饱和一次，因为溶剂和硅胶饱和时放出的热量有可能是产品分解，毕竟要分离的是敏感的东东，小心不为过。这个我分离的次数很少，一般都是通过紫外灯查看的。 4、关于湿法、干法上样 湿法省事，一般用淋洗剂溶解样品，也可以用二氯甲烷、乙酸乙酯等，但溶剂越少越好，不然溶剂就成了淋洗剂了。有的上样后在硅胶上又会析出，这一般都是比较大量的样品才会出现，是因为硅胶对样品的吸附饱和这就应该先重结晶，得到大部分的产品后再柱分，如果不能重结晶那就不管它了，直接过就是了，样品随着淋洗剂流动会溶解的。有些样品溶解性差，能溶解的溶剂又不能上柱（比如DMF,DMSO等，会随着溶剂一起走，显色是一个很长的脱尾），这时就必须用干法上柱了。样品和硅胶的量有一种说法是1：1，我觉得是越少越好，但是要保证在旋干后，不能看到明显的固体颗粒（那说明有的样品没有吸附在硅胶上）。溶剂的选择。当然是最便宜，最安全，最环保的了。所以大多选用石油醚，乙酸乙酯。文献中有写用正己烷的，太贵了。二氯甲烷也有用的，但是要知道，它和硅胶的吸附是一个放热过程，所以夏天的时候经常会在柱子里产生气泡，天气冷的时候会好一些。甲醇，据说能溶解部分的硅胶，所以产品如果想过元素分析的话要留神，应该经过后继处理，比如说重结晶等。其他的溶剂用的相对较少，要依个人的不同需要选择了。由于某些原因，用到的淋洗剂多是大包装的（便宜嘛），我们这里是用2.5 L的塑料桶装的。另外溶剂在过柱子后最好也回收使用，一方面环保，另一方面也能节省部分经费，当然比较忙的时候我是不回收的，太费事了。这里要注意的是，一般在过柱同时进行的是减压旋蒸，石油醚和乙酸乙酯的比例由于挥发度的不同会导致极性的变化，一般会使得极性变大，在梯度淋洗时比较合适，正好极性越

色谱法的分类及其原理

色谱法的分类及其原理 （一）按两相状态 气相色谱法:1、气固色谱法 2、气液色谱法 液相色谱法:1、液固色谱法 2、液液色谱法 （二）按固定相的几何形式 1、柱色谱法(column chromatography) ：柱色谱法是将固定相装在一金属或玻璃柱中或是将固定相附着在毛细管内壁上做成色谱柱，试样从柱头到柱尾沿一个方向移动而进行分离的色谱法 2、纸色谱法（paper chromatography）：纸色谱法是利用滤纸作固定液的载体，把试样点在滤纸上，然后用溶剂展开，各组分在滤纸的不同位置以斑点形式显现，根据滤纸上斑点位置及大小进行定性和定量分析。 3、薄层色谱法(thin-layer chromatography, TLC) ：薄层色谱法是将适当粒度的吸附剂作为固定相涂布在平板上形成薄层，然后用与纸色谱法类似的方法操作以达到分离目的。 （三）按分离原理 按色谱法分离所依据的物理或物理化学性质的不同，又可将其分为：

1、吸附色谱法：利用吸附剂表面对不同组分物理吸附性能的差别而使之分离的色谱法称为吸附色谱法。适于分离不同种类的化合物（例如，分离醇类与芳香烃）。 2、分配色谱法：利用固定液对不同组分分配性能的差别而使之分离的色谱法称为分配色谱法。 3、离子交换色谱法：利用离子交换原理和液相色谱技术的结合来测定溶液中阳离子和阴离子的一种分离分析方法，利用被分离组分与固定相之间发生离子交换的能力差异来实现分离。离子交换色谱主要是用来分离离子或可离解的化合物。它不仅广泛地应用于无机离子的分离，而且广泛地应用于有机和生物物质，如氨基酸、核酸、蛋白质等的分离。 4、尺寸排阻色谱法：是按分子大小顺序进行分离的一种色谱方法，体积大的分子不能渗透到凝胶孔穴中去而被排阻，较早的淋洗出来；中等体积的分子部分渗透；小分子可完全渗透入内，最后洗出色谱柱。这样，样品分子基本按其分子大小先后排阻，从柱中流出。被广泛应用于大分子分级，即用来分析大分子物质相对分子质量的分布。 5、亲和色谱法：相互间具有高度特异亲和性的二种物质之一作为固定相，利用与固定相不同程度的亲和性，使成分与杂质分离的色谱法。例如利用酶与基质（或抑制剂）、抗原与抗体，激素与受体、外源凝集素与多糖类及核酸的碱基对等之间的专一的相互作用，使相互作用物质之一方与不溶性担体形成共价结合化合物，

色谱分析分离方法概述

色谱分析分离方法概述 本书是色谱世界《色谱技术丛书》的第一分册。全书共四章，主要说明了色谱法的发展及其在分析化学中的地位和作用，色谱法的特点、分类及性能比较，色谱法的原理，色谱模型理论等方面的内容。 第一章色谱法的发展及其在分析化学中的地位和作用 第一节色谱法发展简史 一、色谱法的出现 二、色谱法的发展 三、色谱法的现状和未来 第二节色谱法在工业生产和科学研究中的作用 一、色谱法在经济建设和科学研究中的作用 二、色谱法在分析化学中的地位和作用 第三节色谱法与其他方法的比较和配合 一、色谱法的特点和优点 二、色谱法和其他方法的配合 第二章色谱法的特点、分类及性能比较 第一节色谱法的定义与分类 一、按流动相和固定相的状态分类 二、按使用领域不同对色谱仪的分类 第二节现代色谱法的应用领域和性能比较 一、色谱法的应用领域

二、各种色谱方法的性能比较 第三章色谱法的原理 第一节色谱分析的基本原理 一、色谱分离的本质 二、色谱分离的塔板理论 第二节色谱法中常用的术语和参数 一、气相色谱中常用的术语和参数 二、液相色谱中常用的术语和参数 第三节色谱的速率理论 一、气相色谱速率理论 二、液相色谱速率理论 第四章色谱模型理论 第一节色谱模型概述 一、色谱模型理论的意义 二、色谱模型的建立 三、色谱模型的求解 第二节线性色谱 一、理想过程 二、反应色谱 三、扩散的影响 四、相间传质阻力的影响 五、同时含扩散与相同传质阻力的情形

第三节单组分理想非线性色谱 一、理想非线性色谱数学模型分析 二、谱带发展与流出曲线 三、理想非线性色谱间断解的数学意义———弱解 四、非线性反应色谱 第四节双组分理想非线性色谱 一、数学模型分析 二、情形 三、简单波的传播 四、激波 五、谱带的发展与保留值的计算 第一节色谱法发展简史 俄国植物学家茨维特于1903年在波兰华沙大学研究植物叶子的组成时，用碳酸钙作吸附剂，分离植物干燥叶子的石油醚萃取物。他把干燥的碳酸钙粉末装到一根细长的玻璃管中，然后把植物叶子的石油醚萃取液倒到管中的碳酸钙上，萃取液中的色素就吸附在管内上部的碳酸钙里，再用纯净的石油醚洗脱被吸附的色素，于是在管内的碳酸钙上形成三种颜色的6个色带。当时茨维特把这种色带叫作“色谱”.茨维特于1906年发表在德国植物学杂志上用此名，在这一方法中把玻璃管叫作“色谱柱”，碳酸钙叫作“固定相”，纯净的石油醚叫作“流动相”。把茨

普通高中叶绿素提取和分离实验

植物叶绿体中色素的提取与分离实验报告 用具：剪刀一把、干燥的定性滤纸、50ml的烧杯及100ml的烧杯各3个、白纸3张、试管架一个、研钵一个、玻璃漏斗一个、尼龙布或纱布、毛细血管一只、药勺一个、10ml 量筒一只，天平一只，试管3支、纸板一块、棉塞3个、培养皿3个、刻度尺、注射器一只、盖玻片 试剂：丙酮、无水乙醇、层吸液（20份石油醚、2份丙酮、1份苯配置而成）、白沙（二氧化硅）、碳酸钙、碳酸钠 材料：新鲜的紫茎泽兰叶、其他野生植物叶片 背景资料： 1、叶绿素等是脂溶性的有机分子，根据相似相溶的原理，叶绿素等色素分子溶于有机溶剂而不溶于有极性的水。故在研磨和收集叶绿色素时要用丙酮或乙醇等有机溶剂而不用水。 2、叶绿素分布于基粒的片层薄膜上，加入少许二氧化硅是为了磨碎细胞壁、质膜、叶绿体被膜和光合片成，使色素溶解于丙酮中。 3、破碎的细胞中含有草酸等有机酸，叶绿素分子中含有的Mg元素处于不稳定化合太，镁离子与有机酸结合将导致色素分子破坏。加入少许碳酸钙使得钙离子与有机酸结合，减少镁离子的转移，防止研磨时叶绿体色素的破坏。所以在研磨时加入适量的碳酸钙，同时加入碳酸钠的道理亦如此。 4、在过滤时选用脱脂棉或纱布，而不用滤纸。原因主要有下：（1）色素分子比较大，不容易透过滤纸；（2）滤纸有较强的吸附性而使色素吸附在滤纸上，从而降低色素浓度，影响实验效果；（3）叶绿素是脂溶性，根据相似相容的原理，脱脂棉可以减少实验过程中色素的流失，增强实验效果。 5、根据物理学中的毛细现象，画滤纸细线前滤纸必须经过干燥处理，是为了阻止水分子堵塞滤纸中的毛细管而影响层析液的扩散。但如果用火烤的话，会使滤纸纤维变形同时破坏啦毛细管，而影响层析液的扩散。 6、由于液面的不同位置表面张力不同，纸条接近液面时，其边缘的表面的张力较大，层析液沿滤纸边缘扩散过快，而导致色素带分离不整齐的现象。故而，在插入层析液的滤纸条一端剪去两个角。 7、为了防止滤纸条倒入层析液中而使层析实验失败。同时，防止因液体表面张力引起层析液沿滤纸条向上的“壁流”而导致色素溶解。 8、色素分离的原理：纸层析是用滤纸作为载体的一种色层分析法，其原理主要是利用混合物中各组分在；流动相和固定相的分配比（溶解度）的不同而使之分离。滤纸上吸附的水为固定相（滤纸纤维常能吸20%左右的水），有机溶剂如乙醇等为流动相，色素提取液为层析试样。把试样点在滤纸的滤液细线位置上，当流动相溶剂在滤纸的毛细管的作用下，连续不断地沿着滤纸前进通过滤液细线时，试样中各组份便随着流动相溶剂向前移动，并在流动相和固定相溶剂之间连续一次有一次的分配。结果分配比比较大的物质移动速度较快，移动距离较远；分配比较小的物质移动较慢，移动距离较近，试样中各组分分别聚集在滤纸的不同的位置上，从而达到分离的目的。符合我国的资源友好型社会。 操作步骤 1．称取新鲜叶子2g，放入研钵中加丙酮5ml，少许碳酸钙(防止叶绿素被破坏）和石英砂（帮助研磨），研磨成匀浆，再加丙酮5ml，然后以漏斗过滤之，即为色素提取液。

叶绿素的提取和分离实验报告

叶绿素的提取和分离实 验报告 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

陕西师范大学远程教育学院 生物学实验报告 报告题目叶绿素的提取和分离 姓名刘伟 学号 专业生物科学 批次/层次 指导教师 学习中心 叶绿素的提取和分离 一、实验目的 1. 学习叶绿体色素的提取、分离方法。 2. 通过叶绿体色素提取、分离方法的学习了解叶绿体色素的相关理化性质。 3. 为进一步研究各叶绿体色素性质、功能等奠定基础。 二、原理 叶绿体中含有绿色素（包括叶绿素a和叶绿素b）和黄色素（包括胡萝卜素和叶黄素）两大类。它们与类囊体膜蛋白相结合成为色素蛋白复合体。它们的化学结构不同，所以它们的物化性质（如极性、吸收光谱）和在光合作用中的地位和作用也不一样。这两类色素是酯类化合物，都不溶于水，而溶于有机溶剂，故可用乙醇、丙醇等有机溶剂提取。提取液可用色谱分析的原理加以分离。因吸附剂对不同物质的吸附力不同，当用适当的溶剂推动时，混合物中各种成分在两相（固定相和流动相）间具有不同的分配系数，所以移动速度不同，经过一定时间后，可将各种色素分开。 三、材料、仪器设备和试剂 1. 绿色植物如菠菜等的叶片。 2. 研钵、漏斗、三角瓶、剪刀、滴管、康维皿、圆形滤纸（直径11cm）。 3. 试剂：95%乙醇，石英砂，碳酸钙粉，推动剂:按石油醚:丙酮:苯=10:2:1比例配制（v/v） 四、试验步骤 1. 叶绿体色素的提取 （1）取菠菜或其他植物新鲜叶片4-5片（4g左右），洗净，擦干，去掉中脉剪碎，放入研钵中。 （2）研钵中加入少量石英砂及碳酸钙粉，加2-3ml 95%乙醇，研磨至糊状，再加10ml 95%乙醇，然后以漏斗过滤之，残渣用10ml 95%乙醇冲洗，一同过滤于三角瓶中。

实验_柱色谱

实验 10 柱色谱分离实验报告 --亚甲基蓝与荧光黄的分离 一实验目的 学习并掌握色谱法的原理及其应用。 学习并掌握柱色谱的实验操作技能。 二实验原理 色谱法亦称色层法，层析法等，是分离，纯化和鉴定有机化合物的重要方法之一。色谱法的基本原理是利用混合物各组分在某一物质中的吸附或溶解性能（即分配）的不同，或其它亲和作用性能的差异，混合物的溶液流经该种物质，进行反复的吸附或分配等作用，从而将各组分分开。 色谱分离法的分类 （按操作条件的不同）

色谱分离法的分类 （按组分在固定相中的作用原理不同） 色谱法的应用 色谱法在有机化学中的应用主要包括以下几个方面： （1）分离混合物 （2）精致提纯化合物 （3）利用比移值（Rf）鉴定化合物 (4)跟踪反应进程 柱色谱常用的有吸附色谱和分配色谱两类。前者常用氧化铝或硅胶为吸附剂。后者以硅胶，硅藻土和纤维素为支持剂，以吸收大量的液体为固定相。 当加入的洗脱剂流下时，由于不同化合物吸附能力不同，因而以不同的速度沿柱向下流动，继续洗脱时，吸附能力弱的组分随溶剂首先流出。在连续洗脱过程中，不同组分或不同色带就能分别收集，从而达到分离纯化的目的。

1 吸附剂 常用的吸附剂：氧化铝，硅胶，氧化镁，碳酸钙，活性炭或纤维素粉。选择吸附剂的首要条件：不与被分离物或展开剂发生化学反应。 吸附能力与以下几点有关： （1）吸附剂颗粒大小 （2）吸附剂含水量 柱色谱 2 溶剂 通常根据被分离物中各组分的极性、溶解度和吸附活性等来考虑。先将带分离的样品溶于尽量少的非极性溶剂中，从柱顶流入柱中，依次增大溶剂的极性，将不同化合物依次洗脱。 常用洗脱剂的极性： 石油醚＜环己烷＜四氯化碳＜甲苯＜苯＜二氯甲烷＜氯仿＜乙醚＜乙酸乙酯＜丙酮＜乙醇＜甲醇＜水＜乙酸 三实验步骤及注意事项 （1）取一支色谱柱，在柱子的收缩部塞一小团脱脂棉花，注意松紧要适度。然后在棉花上铺一层粗硅胶或石英砂。 （2）将色谱柱垂直固定在铁架台上，往柱内加适量70%乙醇溶液，打开活塞，赶走气泡。 （3）再向柱中倒入适量70%乙醇溶液，打开活塞，控制滴速为1滴／秒，用小锥型瓶承接，同时通过漏斗慢慢装入5gAl2O3，使其逐渐沉入底部。 【在装吸附剂的过程中，应用质软的物体如试管夹、吸耳球等轻轻敲击柱身，促使吸附剂装填紧密，排除气泡。最终应使吸附剂的上端平整，无凹凸面。】（4）加完吸附剂后，在吸附剂上再盖一张直径大小合适的小滤纸。 （5）当溶剂的液面刚好流至滤纸面时关闭二通活塞，立即用移液管加入1mL亚甲基蓝和荧光黄的乙醇混合液，尽量免待分离混合液粘附在柱的内壁上。 （6）打开二通活塞，等柱内的溶剂恰好流到滤纸面时，关闭二通活塞，向柱内加入70%乙醇，打开二通活塞进行洗脱。 （7）用锥形瓶收集蓝色的亚甲基蓝溶液。【洗脱时切勿使溶剂流干！】 （8）当蓝色溶液收集完后，等柱内的70%乙醇溶液恰好流到滤纸面时，关闭二通活塞，加入适量2%氨水作为洗脱剂。打开二通活塞收集黄绿色的荧光黄溶液，直到其完全被洗出。 （9）用量筒分别量取所分离出来的亚甲基蓝和荧光黄溶液的体积后，倒入指定的回收瓶中。 （10）分离结束后，应先让溶剂尽量流干，然后倒置，用吸耳球从活塞口向管内挤压空气，将吸附剂从柱顶挤压出。使用过的吸附剂倒入垃圾桶里，切勿倒入水槽，以免堵塞水槽。 四操作注意事项 特别注意：有机溶剂对身体特有害别是心肺；肝脏等所有过柱操作都要在通风橱里进行！！！柱色谱是以硅胶或氧化铝作固定相的吸附柱。下面我就几年来过柱的体会写些心得，希望对大家能有所帮助。 1、柱子可以分为：加压，常压，减压压力可以增加淋洗剂的流动速度，减少产品收集的时间，但是会减低柱子的塔板数。所以其他条件相同的时候，常压柱是效率最高的，但是时间

普通高中叶绿素提取和分离实验

普通高中相关实验 植物叶绿体中色素的提取与分离 用具：剪刀一把、干燥的定性滤纸、50ml的烧杯及100ml的烧杯各3个、白纸3张、试管架一个、研钵一个、玻璃漏斗一个、尼龙布或纱布、毛细血管一只、药勺一个、10ml量筒一只，天平一只，试管3支、纸板一块、棉塞3个、培养皿3个、刻度尺、注射器一只、盖玻片 试剂：丙酮、无水乙醇、层吸液（20份石油醚、2份丙酮、1份苯配置而成）、二氧化硅、碳酸钙、碳酸钠 材料：新鲜的菠菜叶、青菜叶、大叶黄杨叶片 背景资料： 1、叶绿素等是脂溶性的有机分子，根据相似相溶的原理，叶绿素等色素分子溶于有机溶剂而不溶于有极性的水。故在研磨和收集叶绿色素时要用丙酮或乙醇等有机溶剂而不用水。 2、叶绿素分布于基粒的片层薄膜上，加入少许二氧化硅是为了磨碎细胞壁、质膜、叶绿体被膜和光合片成，使色素溶解于丙酮中。 3、破碎的细胞中含有草酸等有机酸，叶绿素分子中含有的Mg元素处于不稳定化合太，镁离子与有机酸结合将导致色素分子破坏。加入少许碳酸钙使得钙离子与有机酸结合，减少镁离子的转移，防止研磨时叶绿体色素的破坏。所以在研磨时加入适量的碳酸钙，同时加入碳酸钠的道理亦如此。 4、在过滤时选用脱脂棉或纱布，而不用滤纸。原因主要有下：（1）色素分子比较大，不容易透过滤纸；（2）滤纸有较强的吸附性而使色素吸附在滤纸上，从而降低色素浓度，影响实验效果；（3）叶绿素是脂溶性，根据相似相容的原理，脱脂棉可以减少实验过程中色素的流失，增强实验效果。 5、根据物理学中的毛细现象，画滤纸细线前滤纸必须经过干燥处理，是为了阻止水分子堵塞滤纸中的毛细管而影响层析液的扩散。但如果用火烤的话，会使滤纸纤维变形同时破坏啦毛细管，而影响层析液的扩散。 6、由于液面的不同位置表面张力不同，纸条接近液面时，其边缘的表面的张力较大，层析液沿滤纸边缘扩散过快，而导致色素带分离不整齐的现象。故而，在插入层析液的滤纸条一端剪去两个角。 7、为了防止滤纸条倒入层析液中而使层析实验失败。同时，防止因液体表面张力引起层析液沿滤纸条向上的“壁流”而导致色素溶解。 8、色素分离的原理：纸层析是用滤纸作为载体的一种色层分析法，其原理主要是利用混合物中各组分在；流动相和固定相的分配比（溶解度）的不同而使之分离。滤纸上吸附的水为固定相（滤纸纤维常能吸20%左右的水），有机溶剂如乙醇等为流动相，色素提取液为层析试样。把试样点在滤纸的滤液细线位置上，当流动相溶剂在滤纸的毛细管的作用下，连续不断地沿着滤纸前进通过滤液细线时，试样中各组份便随着流动相溶剂向前移动，并在流动相和固定相溶剂之间连续一次有一次的分配。结果分配比比较大的物质移动速度较快，移动距离较远；分配比较小的物质移动较慢，移动距离较近，试样中各组分分别聚集在滤纸的不同的位置上，从而达到分离的目的。符合我国的资源友好型社会。 操作步骤

柱色谱实验操作方法

一、液-固色谱原理 液-固色谱是基于吸附和溶解性质的分离技术，柱色谱属于液-固吸附色谱。 当混合物溶液加在固定相上，固体表面借各种分子间力（包括范德华力和氢键）作用于混合物中各组分，以不同的作用强度被吸附在固体表面。 由于吸附剂对各组分的吸附能力不同，当流动相流过固体表面时，混合物各组分在液-固两相间分配。吸附牢固的组分在流动相分配少，吸附弱的组分在流动相分配多。流动相流过时各组分会以不同的速率向下移动，吸附弱的组分以较快的速率向下移动。随着流动相的移动，在新接触的固定相表面上又依这种吸附-溶解过程进行新的分配，新鲜流动相流过已趋平衡的固定相表面时也重复这一过程，结果是吸附弱的组分随着流动相移动在前面，吸附强的组分移动在后面，吸附特别强的组分甚至会不随流动相移动，各种化合物在色谱柱中形成带状分布，实现混合物的分离。 二、柱色谱分离条件 （1）固定相选择 柱色谱使用的固定相材料又称吸附剂。

吸附剂对有机物的吸附作用有多种形式。以氧化铝作为固定相时，非极性或弱极性有机物只有范德华力与固定相作用，吸附较弱；极性有机物同固定相之间可能有偶极力或氢键作用，有时还有成盐作用。这些作用的强度依次为： 成盐作用> 配位作用> 氢键作用> 偶极作用> 范德华力作用。有机物的极性越强，在氧化铝上的吸附越强。 常用吸附剂有氧化铝、硅胶、活性炭等（表1）。 色谱用的氧化铝可分酸性、中性和碱性三种。酸性氧化铝pH约为4～4.5，用于分离羧酸、氨基酸等酸性物质；中性氧化铝pH值为7.5，用于分离中性物质，应用最广；碱性氧化铝pH为9～10，用于分离生物碱、胺和其它碱性化合物等。

吸附剂的活性与其含水量有关。含水量越低，活性越高。脱水的中性氧化铝称为活性氧化铝。 硅胶是中性的吸附剂，可用于分离各种有机物，是应用最为广泛的固定相材料之一。 活性炭常用于分离极性较弱或非极性有机物。 吸附剂的粒度越小，比表面越大，分离效果越明显，但流动相流过越慢，有时会产生分离带的在重叠，适得其反。 （2）流动相选择 色谱分离使用的流动相又称展开剂。 展开剂对于选定了固定相的色谱分离有重要的影响。 在色谱分离过程中混合物中各组分在吸附剂和展开剂之间发生吸附-溶解分配，强极性展开剂对极性大的有机物溶解的多，弱极性或非极性展开剂对极性小的有机物溶解的多，随展开剂的流过不同极性的有机物以不同的次序形成分离带。 在氧化铝柱中，选择适当极性的展开剂能使各种有机物按先弱后强的极性顺序形成分离带，流出色谱柱。 当一种溶剂不能实现很好的分离时，选择使用不同极性的溶剂分级洗脱。如一种溶剂作为展开剂只洗脱了混合物中一种化合物，对其它组分不能展开洗脱，需换一种极性更大的溶剂进行第二次洗脱。这样分次用不同的展开剂可以将各组分分离。 三、柱色谱分离操作

柱色谱分离技术

实训操作规程 柱色谱分离技术操作规程 1．装柱 装柱的好坏直接影响分离效率。装柱之前，先将空柱洗净干燥，然后将柱垂直固定在铁架台上。如果色谱柱下端没有砂芯横隔，就取一小团脱脂棉，用玻璃棒将其推至柱底，再在上面铺上一层厚0.5~1cm的石英砂，然后进行装柱。 装柱的方法有湿法和干法两种。 ①湿法装柱：将吸附剂用洗脱剂中极性最低的洗脱剂调成糊状，在柱内先加入约3/4柱高的洗脱剂，再将调好的吸附剂边敲打柱身边倒入柱中，同时打开柱子的下端活塞，在色谱柱下面放一个干净并干燥的锥形瓶，接收洗脱剂。当装入的吸附剂有一定的高度时，洗脱剂流下速度变慢，待所用吸附剂全部装完后，用流下来的洗脱剂转移残留的吸附剂，并将柱内壁残留的吸附剂淋洗下来。在此过程中，应不断敲打色谱柱，以使色谱柱填充均匀并没有气泡。柱子填充完后，在吸附剂上端覆盖一层约0.5cm厚的石英砂或覆盖 一片比柱内径略小的圆形滤纸。 ②干法装柱：在色谱柱上端放一个干燥的漏斗，将吸附剂倒入漏斗中，使其成为细流连 续地装入柱中，并轻轻敲打色谱柱柱身，使其填充均匀，再加入洗脱剂湿润。 2．加样 液体样品可以直接加入到色谱柱中，如浓度低可浓缩后再进行分离。固体样品应先用少量的溶剂溶解后再加入到柱中。在加入样品时，应先将柱内洗脱剂排至稍低于石英砂表面后停止排液，用滴管沿柱内壁把样品一次加完。在加入样品时，应注意滴管尽量向下靠近石英砂表面。样品加完后，打开下旋塞，使液体样品进入石英砂层后，再加入少量的洗脱剂将壁上的样品洗脱下来，待这部分液体的液面和吸附剂表面相齐时，即可打开安置在柱上装有洗脱剂的滴液漏斗的活塞，加入洗脱剂，进行洗脱。 3．洗脱 在洗脱过程中，样品在柱内的下移速度不能太快，如果溶剂流速较慢，则样品在柱中保留的时间长，各组分在固定相和流动相之间能得到充分的吸附或分配作用，从而使混合物，尤其是结构、性质相似的组分得以分离。但样品在柱内的下移速度也不能太慢(甚至过夜)， 因为吸附剂表面活性较大，时间太长有时可能造成某些成分被破坏，使色谱带扩散，影响分离效果。因此，层析时洗脱速度要适中。通常洗脱剂流出速度为每分钟5~10滴，若洗脱剂下移速度太慢可适当加压或用水泵减压，以加快洗脱速度，直至所有色带被分开。 4．收集 如果样品中各组分都有颜色时，可根据不同的色带用锥形瓶分别进行收集，然后分别将洗脱剂蒸除得到纯组分。如果没有颜色的，只能分段收集洗脱液，再用薄层色谱或其他方法鉴定各段洗脱液的成分，成分相同者可以合并。 1.吸附剂的选择及处理 吸附剂分为无机吸附剂如硅胶、氧化铝、活性炭、氧化镁、碳酸钙、磷酸钙，有机吸附剂如纤维素、淀粉、蔗糖、聚酰胺等。一般来说，所选择吸附剂应有较大的比表面积和足够的吸附能力：对欲分离的不同物质应有不同的吸附能力，即有足够的分辨力；与洗脱剂、溶剂及样品组分不会发生化学反应；吸附剂颗粒均匀。 吸附剂一般先经过筛获得均匀的颗粒（100-200目），对含有杂质的吸附剂可用有机

实验六叶绿素的提取、分离

叶绿素的提取、分离一、实验目的 1. 掌握从植物叶中提取叶绿素的方法。 2. 了解纸层层析的原理，掌握纸层析的一般操作和定性鉴定方法。 二、实验原理 1. 叶绿素提取原理：叶绿素等是脂溶性的有机分子，根据相似相溶的原理，叶绿体中含有叶绿体色素（叶绿素a和b、胡萝卜素及叶黄素）等色素分子溶于有机溶剂而不溶于有极性的水。故在研磨和收集叶绿色素时要用丙酮或乙醇等有机溶剂提取而不用水。 2. 色素分离的原理：纸层析是用滤纸作为载体的一种色层分析法，其原理主要是利用混合物中各组分在；流动相和固定相的分配比（溶解度）的不同而使之分离。滤纸上吸附的水为固定相（滤纸纤维常能吸20%左右的水），有机溶剂如乙醇等为流动相，色素提取液为层析试样。把试样点在滤纸的滤液细线位置上，当流动相溶剂在滤纸的毛细管的作用下，连续不断地沿着滤纸前进通过滤液细线时，试样中各组份便随着流动相溶剂向前移动，并在流动相和固定相溶剂之间连续一次有一次的分配。结果分配比比较大的物质移动速度较快，移动距离较远；分配比较小的物质移动较慢，移动距离较近，试样中各组分分别聚集在滤纸的不同的位置上，从而达到分离的目的。 毛细管点样薄层色谱展开 三、仪器和药品 剪纸形状 滤液基线

研钵、毛细管、漏斗、纱布、小烧杯、试管、培养皿等 95%酒精、丙酮、石油醚 碳酸钙，石英砂 四、实验步骤 （1）取菠菜或其他植物新鲜叶片20g左右，洗净，用滤纸擦干，去掉叶柄和中脉剪碎，放入研钵。 （2）研钵中加入少量碳酸钙和石英砂，加4-5ml 无水乙醇，研磨至糊状，再加10ml 无水乙醇充分混匀以提取叶片匀浆中的色素，15-20分钟后，过滤入50ml锥形瓶中加塞待用。 分离：（1）取圆形定性滤纸一张（直径15cm），将其剪成滤纸条（15cm×2cm），将其2cm一端剪去两侧，中间留一长约，宽约的窄条，并在滤纸剪口上方用铅笔画一条直线，作为画滤液细线的基准线（注意：滤液线必须距底边）。用毛细管吸取乙醇叶绿体色素提取液，沿纸条的滤液线涂，等风干后，再重复操作数2-3次。（用滤液涂圆点状类似） （2）在层析缸中加入适量（约2ml）的丙酮作为推动剂，将滤纸条带有色素的一端轻轻插入层析缸中，使滤纸条下端浸入推动剂中。迅速盖好层析缸盖，静置40-60min。此时，推动剂借毛细管引力顺滤纸条向上扩散，并把叶绿体色素向上推动，不久即可看到各种色素的条带。 （3）当推动剂前沿接近滤纸边缘时，取出滤纸，风干，即可看到分离的各种色素，从上到下为：胡萝卜素为橙黄色、叶黄素为鲜黄色、叶绿素a为蓝绿色，叶绿素b为黄绿色，用铅笔标出各种色素的位置和名称。 五、数据记录

胡萝卜素的柱层析分离

胡萝卜素的柱层析法测定 Determination of carotene by column chromatography 摘要：胡萝卜素存在于辣椒、胡萝卜、菠菜等绿色植物中，由于各种胡萝卜素的化学结构不同，它们被氧化铝吸附的强度以及有机溶剂中溶解度都不相同，同植物其他色素比较，胡萝卜素的吸附最差，故最先被洗脱下来。层析法是近代生物学中应用较为广泛的物理化学分析方法之一，为了胡萝卜素分离试验的结果较好，生物化学课中也开设了柱层析法分离胡萝卜素的试验。 关键词：胡萝卜素菠菜柱层析法 胡萝卜素存在于辣椒和胡萝卜等黄绿色植物中，因其在动物体内可转变成维生素A，故称为维生素A原。胡萝卜素可用酒精、石油醚和丙酮等有机溶剂从食 物中提取出来，且能被氧化铝（Al 2O 3 ）所吸附，先用高温处理氧化铝以除去水分， 提高氧化铝的吸附力。由于胡萝卜素与其它植物色素的化学结构不同，它们被氧化铝吸附的强度以及在有机溶剂中的溶解度都不相同，故将提取液利用氧化铝层析，再用石油醚等冲洗层析柱，即可分离成不同的色带。同植物其它色素比较，胡萝卜素吸附最差，跑在最前面，故最先被洗脱下来. 层析法（Chromatography）是近代生物化学中应用较为广泛的物理化学分析方法之一。1906年俄国植物学家米哈伊尔·茨维特将此法用于植物色素的分离，故又称色层分析法，最初命名采用Chromatography这一词来描述这一技术（源于希腊文Chromatos，颜色）[1]。该法是利用混合物中各组分分子结构互不相同，理化性质（溶解度、吸附力、分子大小形状及分子极性等）各异，因而在支持物（吸附剂）上分布于不同的区带，以达到分离的目的。层析法一般利用两个相，一个称固定相，一个称流动相。目前常用的层析法根据分离原理不同而分为吸附层析、分配层析、离子交换层析、凝胶层析和亲和层析法等。其中吸附层析法又可根据操作形式的不同分为柱层析法和薄板层析法等。[2]柱层析法是用一根玻璃 柱（1cm×16cm）内装吸附剂粉末（MgO、Al 2O 3 、硅胶等），在柱顶部加入要分离 的样品溶液，再加入一定的有机溶剂（流动相）以洗脱样品中各组分，由于吸附剂对各组分的吸附力不同及各组分在洗脱剂中的溶解度不同，因而在洗脱过程中各组分随洗脱剂向下流动时，层析柱中连续不断地产生吸附、溶解（解吸附），再吸附、再解吸附的现象。经过一段时间的吸附、解吸附后，样品中各组分即以不同的速度向下移动，逐渐分离，在柱上形成不同的区带，先后从柱下端流出，分步收集，可供进一步鉴定[3]。丙酮提取直接比色法及柱层析法在胡萝卜素的测定上存在极显著差异。经分析可知, 柱层析法所得到的数据体现了β胡萝卜素的含量, 而丙酮法所测出的除β胡萝卜素外, 还有α、γ等胡萝卜素的异构体, 另外可能还含有类胡萝卜素、叶黄素及硫化物等分子结构与β胡萝卜素相似的物质, 经相关性分析可知,丙酮法在测定胡萝卜素中取代柱层析法不合适。[4] 材料为菠菜叶时，各条色带清晰，经过几次重复实验后，结果也很稳定，每次均能看出4 条清晰色带，尤其是胡萝卜素远远地被分离开；材料为胡萝卜和红辣椒时，经过重复实验发现虽然胡萝卜素含量很高，也能清晰地看到，但由于其他红色的色素过多，与胡萝卜素混在一起，影响了实验结果，不能使学生一目了然，同时其他色素含量较少，也不能清晰地看到。由实验结果可以看出，菠菜叶