液相色谱仪详细介绍与应用

液相色谱仪（Liquid Chromatograph, LC 或 High-Performance Liquid Chromatograph, HPLC）是一种基于液相色谱分离原理的分析仪器，主要用于高沸点、热不稳定及大分子化合物的分离与检测。相较于气相色谱（GC），HPLC 适用于更广泛的样品类型，尤其在生物医药、环境监测和食品分析等领域具有不可替代的作用。  

一、液相色谱仪的基本组成

1. 流动相（载液）系统

作用：输送样品通过色谱柱。  

组成：  

 储液瓶：存放高纯度溶剂（如水、甲醇、乙腈）。  

脱气机：去除流动相中的气泡（避免基线噪声）。  

高压泵：提供稳定流速（0.1-10 mL/min），确保重现性。  

2. 进样系统

手动进样阀：六通阀结构，定量环控制进样量（1-100 μL）。  

自动进样器（ALS）：提高通量，适用于大批量样品。  

3. 色谱柱

类型：  

反相色谱柱（RP-HPLC）（常用）：C18、C8 键合相，适用于非极性/弱极性化合物。  

正相色谱柱（NP-HPLC）：硅胶柱，用于极性化合物分离。  

离子交换柱（IEC）：分离带电分子（如蛋白质、核酸）。  

尺寸排阻柱（SEC/GPC）：按分子大小分离（如聚合物分析）。  

柱温箱：维持恒定温度（±0.1°C），提高保留时间重现性。  

4. 检测器

紫外-可见检测器（UV-Vis）：常用，适用于有紫外吸收的化合物（如芳香族、共轭体系）。  

二极管阵列检测器（DAD/PDA）：可获取全波长光谱，用于峰纯度分析。  

荧光检测器（FLD）：高灵敏度（比UV高100-1000倍），适用于荧光物质（如多环芳烃、氨基酸）。  

示差折光检测器（RID）：通用型，但灵敏度较低（如糖类分析）。  

蒸发光散射检测器（ELSD）：适用于无紫外吸收的化合物（如脂类、碳水化合物）。  

质谱检测器（LC-MS）：高灵敏度、高选择性，用于复杂样品鉴定（如代谢组学、药物分析）。  

5. 数据处理系统

记录色谱图，进行定性（保留时间）和定量（峰面积/峰高）分析。  

二、工作原理

1. 样品溶解：样品溶于流动相（或兼容溶剂）。  

2.进样：通过高压泵推动流动相，样品被带入色谱柱。  

3. 分离：组分因在固定相和流动相间的分配系数不同而分离。  

4.检测：流出色谱柱的组分被检测器捕获，生成信号。  

三、主要技术参数

| 参数 | 说明 |  

| 分辨率（R） | R ≥ 1.5 表示基线分离 |  

| 理论塔板数（N）| 衡量柱效，N 越高分离越好 |  

|灵敏度 | 低检测限（如 UV 可达 ng/mL） |  

|线性范围 | 检测器响应与浓度的线性关系 |  

| 重现性 | 保留时间和峰面积的相对标准偏差（RSD < 2%） |  

四、操作流程

1. 样品前处理：过滤（0.22/0.45 μm 滤膜）、萃取、衍生化（如提高 UV 吸收）。  

2. 方法开发：  

   选择色谱柱（反相/正相/离子交换）。  

   优化流动相（水/有机相比例、pH、缓冲盐）。  

   调整流速、柱温、检测波长。  

3. 校准与定量：外标法、内标法或标准曲线法。  

五、应用领域

1. 制药行业

原料药纯度检查、杂质分析（如《中国药典》HPLC 方法）。  

药物代谢研究（LC-MS）。  

2. 食品安全

农药残留（如有机磷、氨基甲酸酯）。  

食品添加剂（防腐剂、色素）。  

3. 环境监测

水中有机污染物（多环芳烃、酚类）。  

土壤/废水中的抗生素、激素。  

4. 生命科学  

蛋白质/多肽分析（反相 HPLC）。  

核酸分离（离子交换 HPLC）。  

5. 化工与材料

聚合物分子量分布（GPC/SEC）。  

表面活性剂分析。  

六、优缺点

优点

适用范围广（高沸点、热不稳定、大分子物质）。  

高分离效率（超高效液相色谱 UHPLC 柱效更高）。  

可与多种检测器联用（如 LC-MS）。  

缺点

溶剂消耗大（绿色 HPLC 研究减少有机溶剂使用）。  

色谱柱成本较高（尤其是手性柱）。  

七、维护要点

1. 流动相过滤：避免颗粒堵塞色谱柱。  

2. 色谱柱清洗：反相柱用高比例有机相冲洗，离子交换柱用缓冲液平衡。  

3.泵密封圈更换：防止漏液。  

八、前沿发展

超高效液相色谱（UHPLC）：使用亚 2 μm 填料，提高分离速度和分辨率。  

二维液相色谱（LC×LC）：增强复杂样品分析能力（如蛋白质组学）。  

绿色 HPLC：减少有机溶剂，采用水相或超临界流体色谱（SFC）。  

总结

液相色谱仪是分析化学的核心工具之一，尤其适用于 GC 无法分析的化合物。随着联用技术（如 LC-MS）和新型色谱柱的发展，其应用范围仍在不断扩展。