液相色譜儀發展歷史/發展過程詳細介紹

本文主要介紹液相色譜儀的發展歷史。

    早在古代羅馬時期，人們已知道將一滴含有混合色素的溶液滴在一塊布或一片紙上，通過觀察溶液展開產生的同心圓環來分析染料與色素。實際上，這種簡單操作已經采用了現代色譜學的基本原理。

    19世紀中葉，德國化學家Runge對古羅馬人的這種方法作了重要的改進，使其具有良好的重現性與定量能力，使鹽溶液可在紙上分離;另外，化學家Goppalsr-oeder也在長條紙上分離了染料和動植物色素，這些研究標志著紙色譜法建立，并逐步發展成為現代色譜技術。

    俄國植物學家Tswett在1903年的華沙自然科學學會生物學會會議上發表了題為“一種新型吸附現象及其在生化分析上的應用”的論文中提出了應用吸附原理分離植物色素的新方法，這一工作標志著現代色譜學的開始。他將碳酸鈣裝入豎直的玻璃柱中，從頂端倒入植物色素的石油醚浸取液，進一步采用溶劑沖洗，使溶質在柱的不同部位形成色帶，第一次向人們公開展示了采用色譜法提純的棺物色素溶液以及色譜圖顯示著彩色環帶的柱管。Tswett將這種方法命名為色譜，管內填充物被稱之為固定相，沖洗劑被稱之為流動相。

    20多年后，Kuhn等為了證實蛋黃內的葉黃素系植物葉黃素與玉米黃質的混合物，參考Tswett的方法，以粉碎的碳酸鈣裝填色譜柱，成功地從蛋黃中分離出植物葉黃素。他們工作的重要意義不僅僅在于證明了蛋黃葉黃素是試化類胡蘿卜素的混合物，更重要的是證實色譜法可以用于制備分離。此后，色譜分離方法逐步為各國科學工作者所關注，并應用于各種天然有機化合物的分離分析。

    1941年，Martin等采用水分飽和的硅膠為固定相，以含有乙醇的氯仿為流動相，分離乙酰基氨基酸的工作是分配色譜的首次應用。他們也在總結其研究成果的基礎上提出了著名的色譜塔板理論。

    液固色譜是最先創立的色譜方法，最初液相色譜柱多是采用碳酸鈣、硅膠、氧化鋁填充的玻璃柱管，流動相加在柱管±端，靠重力作用向下遷移，而組分的檢測則依靠肉眼的觀察或將吸附劑從柱管中取出后進一步分析。自液固色譜被創立后的50多年時間里，液固色譜裝置并無實質性的改進。直到20世紀60年代，隨著在氣相色譜知識的積累，人們把氣相色譜中獲得的系統理論與實踐經驗應用于液相色譜研究，研制成功細粒度高效填充色譜柱，大大提髙了液相色譜的分離能力。采用高壓泵輸送流動相替代重力作用，使柱效率更高，并加快了液相色譜的分析速度。液相色譜與光學檢測器相結合也使得其由最初的以分離為主要目的，發展成為可以同時完成分離分析任務的重要分析手段。

    隨著高效固定相的研制以及裝柱技術的不斷改進，液相色譜柱效得到不斷提高。髙壓的應用，也使得采用細粒徑固定相的高效液相色譜得以普及。

    1975年，美國Dow Chemical公司Small等研制成功采用電導檢測器的新型離子交換色譜儀，用抑制器扣除高本底電導，進而檢測無機、有機離子，這種方法稱為離子色譜法(IC)。離子色譜法使高效液相色譜法的分析領域擴展到分析常見的大多數無機、有機陰離子及60余種金屬陽離子。近年來，為了滿足復雜樣品對分離柱效的需要，采用更細粒徑固定相的超高壓力的液相色譜(UPLC)問世，極大地提高了分離效率，也使得液相色譜可以應用于更加廣泛的領域。高效液相色譜儀主要由進樣系統、輸液系統、在線檢測系統、數據處理系統等部分組成。

    20世紀80年代，國外許多著名的分析儀器廠家開始投入大量的資金及技術力量去研究開發高效液相色譜產品。美國、日本、法國等大批著名的HPLC儀器生產企業，如美國Waters、HP、SP、Beckman，日本的島津、日立、JASCO，法國的吉爾森等公司都大量地推出自己的產品，而且產品的更新換代非常迅速，性能不斷提高，功能不斷增強。以日本島津公司為例，在不到十年中就推出了LC-3A、LC-4A、LC-5A、LC-6A、LC-7A、LC-8A、LC-9A、LC-10A、LC-20A等十代產品，可見其發展勢頭迅猛。伴隨著液相色譜儀器性能的不斷改善，新型分離模式也不斷出現，使液相色譜無論是在技術上還是在儀器上，都產生了一個又一個的飛躍。

    高效液相色譜與光譜技術聯用方法的研究也一直是色譜學科的研究熱點。20世紀80年代，可同時得到每個組分HPLC-UV三維譜圖的二極管陣列檢測器(DAD)問世，對紫外-可見光譜的快速掃描檢測，使液相色譜能提供的信息大幅度增加，為模式識別等化學計量學中的許多手段提供了重要的應用領域。90年代以后，HPLC-MS、HPLC-FTIR等色譜-光譜聯用技術逐漸成熟，為解決HPLC定性問題提供了多種實用、有效的手段。

    為適應生命科學的發展，以制備色譜為主要對象的非線性色譜獲得了長足的發展，人們運用色譜法已能夠制備微量而貴重的生物活性化合物。而為了滿足天然產物分離制備、生物制藥等方面的需要，大規模的工業色譜技術、模擬移動床色譜技術得到發展，目前，日處理量達到千克級的液相色譜系統已經隨處可見。

    在數據處理方面，在20世紀60年代初期，人們已經制成了機械式的色譜積分器，從而有可能比較準確地測定色譜峰面積。此后，新式的電子數字式積分儀代替了傳統的模擬積分器，色譜圖的數據處理精度得到了進一步提高。在20世紀70年代初期，已生產出帶小型微處理機的色譜儀，標志著色譜儀的制造又進入了新的時代。隨著計算機的應用普及，液相色譜數據處理系統的發展已經達到除可以進行數據采集、數據處理外，還可以用來控制、優化色譜操作條件的水平。具有數據處理、儀器控制等功能的色譜工作站已經成為目前液相色譜儀必備的組件。

    今天，色譜儀器、色譜技術還在繼續向前飛速發展，新的色譜方法不斷出現，各種類型的自動化、智能化、細內經柱的高效液相色譜儀及制備型液相色譜儀競相問世，液相色譜-質譜聯用，液相色譜-核磁共振聯用儀的產業化，第三代色譜柱“整體柱”概念的出現及其商品化、多維液相色譜儀器系統的產業化等，使液相色譜技術有了日新月異的變化。所有這些為色譜方法的應用開拓了更廣、更新的應用領域。事實上，液相色譜方法已經成了化學家、生物學家等分析分離復雜混合物不可缺少的工具。