液相色譜發展簡史

過去

普目早在1903年，俄國植物學家 Tswee發表了一篇題為“一種新型吸附現象及其在生化分析上的應用”的論文，提出了應用吸附原理分離植物色素的新方法，并被其命名為色譜法（chromatographyTsweet將碳酸鈣裝入豎立的玻璃管中，并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，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植物色素溶液以及色譜圖——顯示著彩色環帶的柱管。

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 Tsweet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。這一工作的意義不僅僅在于證明了蛋黃內葉黃素是氧化類胡蘿卜素的混合物，更重要的是證實了色譜法可以用于制備分離。此后，色譜分離方法逐步為人們所認識，并被應用于不同物質的分離研究。

1941年，Martin等采用水飽和的硅膠顆粒為固定相，以含有乙醇的氯仿溶液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，為從理論上詮釋色譜過程奠定了基礎。

最初的液相色譜柱多采用碳酸鈣、硅膠、氧化鋁等填充的玻璃柱管，流動相加在柱管上端，靠重力作用向下遷移，而對分離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。20世紀60年代，隨著氣相色譜相關知識的積累，人們將在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，研制成功了細粒度高效填充色譜柱，極大地提高了液相色譜的分離效能，也標志著高效液相色譜（HPLC）時代的開始。采用高壓泵輸送流動相替代重力驅動，不僅使柱效率更高也極大地加快了液相色譜的分析速度。液相色譜與光學檢測技術的結合更使得同時完成分離分析任務成為可能。

穩定高效的色譜柱是建立適用范圍廣、重現性理想的分離分析方法的基礎，其作為HPLC分離過程的核心，在過去30年中，色譜固定相的發展主要經歷了以下幾個階段:20世紀60年代，薄殼型填料被引入HPLC，結合低流速往復泵和在線檢測器，使得分離效率提高了一個數量級；70年代，穩定化學鍵合硅膠代替傳統的液液色譜固定相，同時10μm以下微球固定相高壓勻漿填充技術的發展，極大地促進了HPLC方法的廣泛應用，使其成為高速、高效分離分析的最主要手段；80年代，生物色譜填料的開發為HPLC在生命科學研究領域的地位奠定了堅實基礎；隨著90年代生物醫藥研究與開發的迅猛發展，各種類型的高通量及手性色譜柱紛紛出現，同時針對環境、化學及其他特殊問題的專用色譜柱也使得HPLC幾乎能夠應用于所有領域。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。近年來，為了滿足復樣品分離分析的需要，采用亞微米粒徑固定相的超高壓力的液相色譜儀（UPLC）的問世，極大地提高了分離效率，也使得液相色譜可以應用的領域進一步拓寬。

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，其結構如圖1所示。1975年，美國道（Dow）化學品公司研制成功采用電導檢測器的新型離子交換色譜儀，用抑制柱扣除高本底電導，進而檢測無機離子和有機離子，這種方法被稱為離子色譜法（IC）。離子色譜法使高效液相色譜法的分析范圍擴展到分析常見的大多數無機陰離子、有機陰離子及60余種金屬陽離子。

20世紀80年代，許多分析儀器廠家開始投入大量的資金及技術力量研究開發高效液相色譜產品。美國的 Waters 、P?E、Varian、HP、SP、Bekman，日本的島津、日立，法國的吉爾森等公司大量推出自己的HPLC產品，而且產品的更新換代迅速，性能不斷提高，功能日益增強。以日本島津公司為例，在不到十年中就推出了十代產品，可見其發展勢頭之迅猛。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，使液相色譜提供的信息量大幅度增加，也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。1990年以后HPLC?MS、HPLC?FTIR等色譜-光譜聯用技術逐漸成熟，為解決HPLC的定性問題提供了多種實用、有效的手段。

20世紀90年代，以電驅動替代高壓的毛細管電泳、毛細管電色譜技術得到較快的發展。電滲流的特殊形成機制，使得更小粒徑的固定相以及整體柱技術得到更好的應用。將其與微流控芯片技術結合，綜合了多種現代科學技術的特點，在儀器的微型化、快速分析、現場分析等方面具有極大的發展潛力。

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。基于天然產物分離制備、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、逆流色譜技術等得到發展，成為液相色譜法理論與應用研究的另一個重要分支。

在數據采集與處理方面，20世紀60年代初期，機械式色譜積分器的應用極大地提高了色譜峰面積測定的準確度。20世紀70年代初期帶小型微處理機的色譜儀的問世，標志著色譜儀的發展進入了一個新的時代。隨著計算機應用的普及，高效液相色譜專家系統10被成功研發，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的必備組件。

現在未來

今天，色譜儀器、色譜技術仍在繼續向前飛速發展，各種類型的自動化、智能化、專屬化的液相色譜儀不斷涌現；液相色譜-質譜聯用、液相色譜-核磁聯用等聯用儀的應用與普及；多維液相色譜儀器系統的產業化，“整體柱”、亞微米固定相的應用，新型固定相基質的合成以及特異的高選擇性固定相研究的不斷推進，使液相色譜技術有了日新月異的變化。

科技和經濟的競爭在某種意義上表現為科技條件，特別是科學儀器的裝備、數量、水平及其附屬條件的競爭。凡是科學技術上的重大發現、發明，重大突破和成就，皆是以全新的實驗手段和方法的突破為先導。正因為科學儀器在科學研究、國民經濟和社會的各領域中所發揮的巨大作用，世界各國，尤其是發達國家不惜投入大量人力、財力進行相關的研究與開發。色譜分析技術與儀器作為一種重要的科學手段，其研發與生產已經達到非常高的水平，不但儀器功能多、性能指標高，而且品種齊全、性能穩定，可極大地滿足不同領域的研究與應用需求。