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  • 發布時間:2020-09-07 19:09 原文鏈接: 離子交換層析(IonExchangeChromatography,IEC)(4)

    (2)平衡緩沖液
    離子交換層析的基本反應過程就是離子交換劑平衡離子與待分離物質、緩沖液中離子間的交換,所以在離子交換層析中平衡緩沖液和洗脫緩沖液的離子強度和pH 的選擇對于分離效果有很大的影響。平衡緩沖液是指裝柱后及上樣后用于平衡離子交換柱的緩沖液。平衡緩沖液的離子強度和pH 的選擇首先要保證各個待分離物質如蛋白質的穩定。其次是要使各個待分離物質與離子交換劑有適當的結合,并盡量使待分離樣品和雜質與離子交換劑的結合有較大的差別。一般是使待分離樣品與離子交換劑有較穩定的結合。而盡量使雜質不與離子交換劑結合或結合不穩定。在一些情況下(如污水處理)可以使雜質與離子交換劑有牢固的結合,而樣品與離子交換劑結合不穩定,也可以達到分離的目的。
    另外注意平衡緩沖液中不能有與離子交換劑結合力強的離子,否則會大大降低交換容量,影響分離效果。選擇合適的平衡緩沖液,直接就可以去除大量的雜質。并使得后面的洗脫有很好的效果。如果平衡緩沖液選擇不合適,可能會對后面的洗脫帶來困難,無法得到好的分離效果。
    (3)上樣
    離子交換層析的上樣時應注意樣品液的離子強度和pH 值,上樣量也不宜過大,一般為柱床體積的1-5%為宜,以使樣品能吸附在層析柱的上層,得到較好的分離效果。
    (4)洗脫緩沖液
    在離子交換層析中一般常用梯度洗脫,通常有改變離子強度和改變pH 兩種方式。改變離子強度通常是在洗脫過程中逐步增大離子強度,從而使與離子交換劑結合的各個組分被洗脫下來;而改變pH 的洗脫,對于陽離子交換劑一般是pH 從低到高洗脫,陰離子交換劑一般是pH 從高到低。由于pH可能對蛋白的穩定性有較大的影響,故一般通常采用改變離子強度的梯度洗脫。梯度洗脫的裝置前面已經介紹了,可以有線性梯度、凹形梯度、凸形梯度以及分級梯度等洗脫方式。一般線性梯度洗脫分離效果較好,故通常采用線性梯度進行洗脫。
    洗脫液的選擇首先也是要保證在整個洗脫液梯度范圍內,所有待分離組分都是穩定的。其次是要使結合在離子交換劑上的所有待分離組分在洗脫液梯度范圍內都能夠被洗脫下來。另外可以使梯度范圍盡量小一些,以提高分辨率。
    (5)洗脫速度
    洗脫液的流速也會影響離子交換層析分離效果,洗脫速度通常要保持恒定。一般來說洗脫速度慢比快的分辨率要好,但洗脫速度過慢會造成分離時間長、樣品擴散、譜峰變寬、分辨率降低等副作用,所以要根據實際情況選擇合適的洗脫速度。如果洗脫峰相對集中某個區域造成重疊,則應適當縮小梯度范圍或降低洗脫速度來提高分辨率;如果分辨率較好,但洗脫峰過寬,則可適當提高洗脫速度。
    (6)樣品的濃縮、脫鹽
    離子交換層析得到的樣品往往鹽濃度較高,而且體積較大,樣品濃度較低。所以一般離子交換層析得到的樣品要進行濃縮、脫鹽處理。
    離子交換層析的應用
    離子交換層析的應用范圍很廣,主要有以下幾個方面。
    (1)水處理
    離子交換層析是一種簡單而有效的去除水中的雜質及各種離子的方法,聚苯乙烯樹脂廣泛的應用于高純水的制備、硬水軟化以及污水處理等方面。純水的制備可以用蒸餾的方法,但要消耗大量的能源,而且制備量小、速度慢,也得不到高純度。用離子交換層析方法可以大量、快速制備高純水。一般是將水依次通過H+ 型強陽離子交換劑,去除各種陽離子及與陽離子交換劑吸附的雜質;再通過OH- 型強陰離子交換劑,去除各種陰離子及與陰離子交換劑吸附的雜質,即可得到純水。再通過弱型陽離子和陰離子交換劑進一步純化,就可以得到純度較高的純水。離子交換劑使用一段時間后可以通過再生處理重復使用。
    (2) 分離純化小分子物質
    離子交換層析也廣泛的應用于無機離子、有機酸、核苷酸、氨基酸、抗生素等小分子物質的分離純化。例如對氨基酸的分析,使用強酸性陽離子聚苯乙烯樹脂,將氨基酸混合液在pH 2~3上柱。這時氨基酸都結合在樹脂上,再逐步提高洗脫液的的離子強度和pH,這樣各種氨基酸將以不同的速度被洗脫下來,可以進行分離鑒定。目前已有全部自動的氨基酸分析儀。
    (3)分離純化生物大分子物質
    離子交換層析是依據物質的帶電性質的不同來進行分離純化的,是分離純化蛋白質等生物大分子的一種重要手段。由于生物樣品中蛋白的復雜性,一般很難只經過一次離子交換層析就達到高純度,往往要與其它分離方法配合使用。使用離子交換層析分離樣品要充分利用其按帶電性質來分離的特性,只要選擇合適的條件,通過離子交換層析可以得到較滿意的分離效果。

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