甜叶菊化学成分分析
一、概况
1.甜菊的起源及引种历史
甜菊为菊科(Composital)斯台比亚属(stevia),种名为Stevia rebaudiana Bertohi。多年生草本植物。甜菊的染色体n=11,2n=22。甜菊原产地在南美巴拉圭东北部与巴西国境相接的阿曼拜山脉中。该地山脉起伏,气象因素局部变化显著。野生条件西北是峡谷沙漠地带、西部安第斯山,东侧是阿曼拜山脉即巴西边境的未开垦森林带。可见甜菊的野生条件及地理隔离条件是良好的。关于甜菊的历史变迁要追朔到数百年前。在西班牙征服南美洲时,移民们就将甜菊做糖料使用。莫尔塞斯(MOLSESS)、伯顿(BERTONI)于1887年在巴拉圭国的东部采到植株标本。后来发现卡瓜苏和均载等地也有甜菊。1889年伯顿把它定名为斯台比亚属,其后许多学者进行了化学等方面研究。甜菊最初栽培生产是巴拉圭国的思赖奎及加斯德里。他们于1964年开始栽培成功,因此说该作物的栽培历史仅有30多年,属于新开发的经济作用。1954~1973年日本学者住田哲也,到原产地考察后曾预言该植物在日本也能广泛种植,是有引种价值的植物资源。1970年引入种子,在温室和田间试种成功,并收到种子。1973年推广到全日本国,1975年开始育种工作。日本明确了它是新兴低热糖源,并在栽培、育种、工业提取、食品加工、医药、毒理试验等方面均做了深入研究。用甜菊提取的甜菊糖甙在食品、饮料、餐桌佐料及酱菜等产品中就达数百种,有关专营和兼营公司达100多家,今后仍将有大的发展。1973年韩国开始引种。其后泰国、菲律宾、印度尼西亚、巴来西亚、新几内亚、斯里兰卡、罗马尼亚、阿富汉、加拿大、法国、德国、瑞士以及保加利亚等国于20世纪80年代先后引种成功。
中国在见到日本大量试种资料报道后才引起重视。1975~1978年中国农业科学院、南京植物园、福建亚热带植物所和北京植物园等单位,先后由日本引入种子和种苗并试种成功。同时分别繁殖了一定数量的种子与幼苗,提供全国许多单位试种推广。1978~1999年累积种植面积150多万亩,亩产干叶由100公斤增加到200~300公斤,高的可达500公斤。含糖甙量7~17%。不论产量还是质量水平均有一定提高。目前中国已成为世界甜菊生产大国。总之,甜菊这一新兴糖料作物,目前已引起世界各国广泛重视,在世界各地逐步传播。甜菊的科学研究与生产开发事业方兴未艾,以不推自广之势,开发利用范围和途径也迅速扩大。
2.甜菊生产在国民经济中的重要意义
甜菊是一种新糖料作物。叶中含有甜菊糖甙,其甜度为蔗糖的150~300倍,是一种高甜度低热能、味质好、且安全无毒的天然低热糖源,可替代糖精或部分替代蔗糖,应用于各种食品、饮料中。甜菊糖甙还有防糖子病、肥胖症及小儿龋齿等疾病,是患者的理想甜味剂,所以甜菊是一种颇有前途的经济作物,已成为继蔗糖、甜菜糖之后的第三种天然糖源。甜菊叶渣含有多种用途的营养成分。如粗蛋白、粗纤维、粗指肪及微量元素等,可提取微晶纤维素,用作饲料、肥料还可作食用菌的培养基等。又如蛋白质、鞣酸、淀粉、叶绿素等。如能深加工综合利用,还会开发出更多新产品。总之,甜菊全身是宝。只要深入开发利用,其利用价值将会不断提高,对人类的贡献也将越来越大。中国开发甜菊生产对利国利民,发展国民经济具有重要意义。
①理想的低热糖源。随着城乡居民生活水平提高,尤其是广大农民生活质量改善,我国食糖用量将有较大的上升。城镇人民生活水平提高后的饮食结构,从温饱型逐渐向保健型发展,其中对低热糖源需求量逐渐增多。甜菊正属于天然无毒的低热糖源。它高甜度、低热能、适应性广较易栽培。发展甜菊生产,可争取食糖逐步自给,取代糖精等合成甜味剂,以及减少食糖进口量和外汇支出,具有现实意义。
②经济效益高。甜菊引种试种结果证明,它在我国适应性广,南自海南,北至黑龙江,东自山东等沿海地区,西至新疆、西藏,均可正常生长。干叶一般亩产量100~200公斤,高则达500公斤。每公斤干叶按5元计算,每亩收入可达750~2500元,比一般作物产值高1~5倍。十几年来,各地出现了不少种植甜菊致富户。工业提取糖甙生产一公斤甜菊糖,120~150元成本,市场销售价则为140~200元。按公斤获利20元计算,年产100吨中等水平工厂年获利200万元。将甜菊糖应用于食品、医药工业,比单用蔗糖又降低成本。如吉林省1986~1990年应用74吨甜菊糖,按甜度代替蔗糖共1.4万多吨,使企业降低成本2000多万元,还增加企业经济效益,是扭亏为盈的一条途经。
③出口创汇。据报道,日本每年需要几千吨干叶,其国内产量很少,大批原料靠进口。此外,欧、美许多国家也对甜菊糖甙产生兴趣,故国际市场需要量很大。我国自引种以来已出口干叶4~5万吨,糖甙数千吨,换取了较多外汇。
④减少粮糖争地矛盾。按甜菊糖甙、甜度换算,种一亩甜菊产150~200公斤干叶,以含甙量10%计算,则一亩地可产15~20公斤糖甙(甜度为蔗糖150~300倍),相当于2250~6000公斤蔗糖。也就是说一亩甜菊产糖量相当于5亩甘蔗或15亩甜菜。全国每年如果种30万亩甜菊,即可省地150万~450万亩。我国发展甜菊生产潜力很大,国内外市场需求量也在逐年增加。开发甜菊生产在解决食糖不足特别是开发低热糖源,增加收入,减少用地,换取外汇和富国富民以及满足国内外市场需要均有重要意义。总之,建立和甜菊生产、加工、流通和利用系统,要抓好以下七个环节:即领导是关键,科研是龙头,种质是基础,基地做保证,厂家是核心,应用是目的,外贸求促进。只有领导重视,并组织协调好上述七个环节,发挥各行业特长,使其互相依靠,互相促进,形成农、工、商一体化,才能进一步推进中国甜菊事业的发展。
二、开发利用
(一)现有开发项目
1.甜菊叶的甜味成分
甜菊中的甜味成分均属甙类。甙(glycoside或heteroside)亦称苷或配糖体杂糖体,是糖或糖的衍生物与另一非糖化合物,通过糖的端基碳原子连接缩合而成的化合物。甙水解后能生成糖和非糖两部分,其非糖部分称为甙元或配基,配糖基(agly-cone,genin)。认为国外研究先后从甜菊叶提取物中分离出8种不同甜味成分:即甜菊糖甙(stevioside);莱包迪甙(renaudiside)A、B、C、D、E;杜尔可甙(dulcoside)A、B。莱包迪甙B是在提取分离过程中,由莱包迪甙A水解生成的次级甙;而杜尔可甙B与莱包迪甙C是同一物质。还有报道,甜菊含有二糖甙(steriolbioside)。日本横山幸雄分析认为,它和莱包迪甙B都不是甜菊叶中的固有成分,而是在贮藏运输中变质产生的副产物,其生成往往表明甜菊原料品质降低。现已确定的甜菊甜味成分有6种:即甜菊甙;莱包迪甙A、D、C、E;杜尔可甙A。它们均属甙类化合物,具有相同甙元——甜菊醇(steviol)。它们之间的区别在于甙键上结合糖的种类数量和构成型式不同。因为它们都是带有甜味的甙类化合物,所以“甜菊糖”(total stevioside)即是甜菊总甙。
商品名称:甜菊糖甙。
2.甜菊糖甙特性
纯度80%以上的甜菊糖为白色结晶或粉末,吸湿性不大。易溶于水、乙醇,与蔗糖、果糖、葡萄糖、麦芽糖等混合使用时,不仅甜菊糖味更纯正,且甜度可得到相乘效果。该糖耐热性差,不易着光,在pH值3~10范围内十分稳定,易存放。溶液稳定性好,在一般饮料食品的pH范围内,进行加热处理仍很稳定。甜菊糖在含有蔗糖的有机酸溶液中存放半年变化不大;在酸碱类介质中不分解可防止发酵,变色和沉淀等;并可降低粘稠度,抑制细菌生长和延长产品保质期。甜菊糖甜味纯正,清凉绵长,味感近似白糖、甜度却为蔗糖的150~300倍。提取的纯莱包迪A糖的甜度为蔗糖的450倍,味感更佳。放甜菊品质育种是首要课题。甜菊糖的溶解温度与甜度味感的关系很大。一般低温溶解甜度高;高温溶解后味感好但甜度低。它与柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乳酸,有杜酸、氨基酸等使用时,对甜菊糖的后味有消杀作用,故与上述物质混合使用可起到矫味作用,提高甜菊糖甜味质量。
3.甜菊糖与蔗糖对比
蔗糖是以果糖和葡萄糖为主要成分的双糖,既是营养源又是热能供应者。甜菊糖是烯帖类配糖体,具有高甜度低热值。甜菊糖用于饮料、食品,人长期食用不易发胖,特别适于肥胖症、糖尿病、高血压、小几龋齿等病症患者食用,安全性高。国内外药理实验证明,甜菊糖为非致癌性食品,无毒、无副作用。经急性、亚急性以及慢畜性试验,均未发现什么问题。原产地居民食用数百年,至今未发现任何毒害。物理化学性稳定,无发酵性,因此比蔗糖制品可延长保质期。甜菊糖甜度高,且持续时间长,无褐变,极利保持饮料、食品的本色。
利用甜菊糖代替部分蔗糖加工食品、饮料等,不仅可以降低成本,同时也符合食品、饮料逐渐向低糖化发展的要求。
4.甜菊糖的生产开发
1982年四川省成都化学制药厂首次提取糖甙并成功投产,获得轻工部奖励。接着西湖农场、南开大学、北京商业机械研究所分别在湖南西湖和镇江糖厂试产成功,1986年获35届布鲁塞尔尤里卡世界发明奖。目前,我国已有26家大中型糖厂(不包括5吨的小厂)总生产能力3500吨。生产规模700吨厂1个、200吨厂7个、150吨厂1个、100吨厂8个、50吨厂9个。1993~1998年全国甜菊糖总销量6300多吨,包括外销5000多吨。同时年出口干叶1000~2000吨,为国家创汇数亿美元。
5.甜菊糖应用产品开发
甜菊糖作为一种新型甜味剂,可以广泛应用于各类食品、饮料、医药、日化工业。可以说凡是用糖产品几乎都可以用甜菊糖替代部分蔗糖或全部替代糖精等化学合成甜味剂。现将开发出数以千计的产品,归纳列举如下:
①茶。用甜菊叶直接制茶或与其它原料茶配合制成的茶,对糖尿病患者降血糖,对健胃促进消化,醒酒和消除疲劳,对肥胖病、高血压及龋齿等病患者均有防治作用。目前,国内市场上的降糖茶如(康宁茶),宁红减肥茶,乌龙戏珠枣茶,红花茶等,均含有甜菊成分,有的已销往国外市场。
②饮料。汽水、桔子汁、健力宝、娃哈哈以及各种果汁、冰淇淋等。
③点心。甜菊益康乐、甜菊月饼、饼干等,成为营养、保健,以及儿童、老年人特殊需要的食品。
④罐头。水果罐头如糖水杨梅、桔子、山楂、龙眼等;水产品以及肉类罐头等如含有甜菊糖既起到调味功能亦发挥防腐延长保质期作用。
⑤淹制品类。用甜菊淹制如萝卜等酱菜以及榨菜,保鲜期长,清腌味美,不腐烂 ⑥水产品。加入甜菊糖可防止水产品蛋白质腐败变质,在改善水产品风味的同时还降低成本。如各种鱼罐头、海带等。
⑦蜜饯、果脯及果糕。如话梅果脯应用甜菊糖后,不仅甜而且爽口好吃。
⑧酒类。用甜菊糖交入如刺梨、沙棘、葡萄等果酒以及白酒中,可减除酒辛辣味改善风味。还可以增加啤酒泡沫、洁白、持久。
⑨肉食品。用甜菊糖加入香肠、火腿肠、蜡肉等食品中,可改善风味,延长保质期。
⑩口香糖及日化产品。用甜菊糖加入口香糖、牙膏中,既可促进产品甜味,又可降低口腔有害细菌增殖,减少龋齿发生。多种牙膏、口香糖以及化桩品中已应用甜菊糖。
(11)医药类。卫生部于1992年批准甜菊糖可以在医药上应用。现已开发出许多产品,如桔味Vc、消渴润喉片、小儿复方新诺明、止咳糖浆、葡萄糖酸锌口服液等。
(12)其它。如多味瓜籽、傻子瓜籽、甜菊、香烟、甜菊奶粉等。
应用甜菊糖的新产品受到消费者好评。其中有些产品还获得了国家发明奖或被评为名、特、优、新产品。许多商品还远销澳大利亚、新加坡、日本及德国等国际市场。中国已成为世界上甜菊生产大国。甜菊种业的发展,为科技应用于农业、工业发挥了良好促进作用,为发展农村经济开辟了新路子。
(二)可望开发项目
1.甜菊叶的化学成分
甜菊主要利用部位是叶子。如能深度开发,它全身都是宝。甜菊叶干物质中主要成分是甜菊糖甙,约占干物质10%。非糖部分主要有蛋白质、脂肪、纤维素、灰分和无氮浸出物等。据台湾大学郑丹枫等研究认为,甜菊叶提取物中甜菊甙占30%,其余70%为有机酸或无机物质。着色物质如叶绿素、叶黄素、叶红素、β-胡萝卜素、树胶提取物(7%~15%)。主要树胶为粘质阿拉伯胶和刺橹桐树胶。无机物占提取物13%,其中无机离子为碱性阳离子,以钾含量最高。有机酸为酒石酸,还有钾酸及柠檬酸等。1986年,中国农业科学院畜牧所对甜菊干叶及废渣分析表明,干叶中含水分10.31%、粗蛋白12.6%、粗纤维11.9%、粗脂肪3.17%、粗灰分7.51%、无氮浸出物54.4%、含硒(Se)0.0022毫克/公斤、VB11.35毫克/公斤、VB2 8.69毫克/公斤、VC50毫克/公斤。在对其蛋白质组份进一步分析后。验证甜菊叶及废渣中均含有大量有用氨基酸,营养价值很高。
2.甜菊糖甙的化学成分
1995年,哈尔滨北方制药厂对3个甜菊糖生产厂家产品抽样分析表明,甜菊糖甙中含有14种氨基酸和9种微量元素。如铁,锌、铜、钴、锰、钼、碘、氟、络及调解平衡元素“溴”。人体必需微量元素有14种和调平机制的4种元素,甜菊糖甙中含有10种。因此,甜菊糖甙不仅供人类作甜味剂,而且还是营养源食物及辅助治疗药物。另外,叶中还含有鞣酸、叶绿素、纤维素等有用成分。从甜菊中还可以开发许多综合利用的产品。
3.甜菊综合利用开发
①甜菊茎秆利用。从甜菊茎稀中提取微晶纤维素已在西安成功。河南新技术开发公司将茎秆粉碎制做猪饲料已初见成效。
②甜菊叶废渣利用。各地甜菊加工厂周围农民用甜菊废渣作肥料既增产又改善土壤理化性质,使土壤疏松,肥力水平提高。由于废渣营养丰富,科学家们进行多方面深入研究。例如施克俭用废渣开发出以下产品:绿色素提取。在不影响甜菊糖甙得率前提下,从中提取出3%~5%的天然绿色素。叶蛋白提取。叶渣用有机溶剂在碱性条件下,萃取、过滤,滤液用酸调节PH值至等电点,再离心,分离得叶蛋白沉清物,然后用水淋洗除盐,80℃下烘干磨碎,即得叶蛋白。它可作为食品或饲料的添加剂。果胶提取。废叶渣用适宜浓度的草酸盐加热、搅拌萃取,在醇中沉淀析出果胶,经洗涤过滤、干燥、粉碎即为成品。果胶可作冻胶剂、增稠剂和稳定剂等,广泛用于食品工业。例如用于制作果酱、果冻、巧克力、糖果、糕点及饮料等,还可以用于医药和化工等原料。食用菌栽培。以甜菊废渣为基本原料,配以其它辅助材料,可栽培多种食用菌。如香菇、金针菇、银耳、黑木耳、灵芝、猴头等。李治平等人提出用废渣生产酒精。左滕直彦、朱钦龙等人提出甜菊叶作天然饲料添加剂,可增进家畜、赛马及宠物的食欲,并能治疗慢性疾病以及不孕症。该项研究引起国内外畜牧、饲料界关注。
③甜菊及其糖甙药用开发价值。经医学家研究认为甜菊属性温。空腹食用达饱肚感,对消食善饥的中消患者尤其有效。另外还有强壮、降血压作用。久服可防止和延缓动脉硬化,所以对治疗糖尿病、高血压病患有显著疗效。另外,阿根廷及日本报道,甜菊可调节胃酸、醒酒促进新陈代谢、消除疲劳等作用。由于甜菊糖结构不同于蔗糖,不易被破坏和吸收,且有抑制有害菌作用,可形成安全罩,消除蔗糖所形成的细菌危害牙齿病痛。由于甜菊糖高甜度、低热质,可作药用甜味剂、矫味剂和辅助治疗剂。它的这些优异特性在药物开发上虽然有一批新药,但还远未开发,须深入研究以扩大甜菊应用途径。
综上所述,甜菊开发必须走综合利用的道路。变单一产品为系列产品,做到物尽其用,降低成本,提高效益。据推测,经科学加工利用每吨废渣可开发价值400~5000元产品。我国年生产2000吨甜菊糖,其糖渣可创造数以千万元的效益。
甜叶菊不但可以食用,而且是一种良好的降血糖剂,用叶煮水饮用,可以治疗糖尿病。据化学分析:叶内含有6%~12%的“糖甙”物质,主要成分是双萜配糖体。试验证明:这种物质对人体有益无害。在原产地人们喜欢把它放在红茶、牛奶和咖啡中,代糖饮用。甜叶菊还具有降血压、促进新陈代谢、强壮身体、调节胃酸的作用。
甜叶菊--最甜的叶
【药 名】:甜叶菊
【拼 音】:tián yè jú
【来 源】:为双子叶植物药菊科植物甜叶菊的叶。
【功 效】:生津止渴。
【主 治】:用于消渴、糖尿病、高血压。
【性味归经】:甘,寒,肺、胃二经。
【用法用量】:内服:煎汤,3一9克。
【动植物资源分布】:分布于北京、河北、陕西、江苏、福建、湖南、云南等27个省区均有引种。
【拉丁名】:植物甜叶菊 Stevia rebaudiana (Bertoni) Hemsl
【考 证】:始载于《中草药》。
【中药化学成分】:叶含甜菊甙(Sievioside)、甜菊双糖甙(Steviolbioside)、甜菊甙A和甜菊甙B (rebaudisides A,B)、甜甙A、甜甙B、甜甙C、D、E、卫矛甙A、6一O一乙酰基澳泽兰素(6一O一acetyl一austroinulin)、泽兰醇(jhanol)、澳泽兰素(austroinulin)。
【药理作用】:
1.对糖代谢的影响甜叶菊成分蛇菊酸等在大鼠肾皮质小管抑制糖的合成和氧的吸收。但甜度成分蛇菊忒等无此效应[1]。志愿者16人服用甜叶菊叶水提物3d后,对葡萄糖的耐受性提高,血糖水平明显下降[2]。蛇菊贰抑制苍术甙atractyloside)对能量代谢的影响,在蛇菊式作用下苍术忒对糖酶解、精元异生、糖原分解和氧的吸收均减少。作用部位在细胞外,可能是影响苞米忒的细胞膜转运[3]。
2.对血管扩张作用 蛇菊式对正常或肾性高血压大鼠引
起血压降低,利尿及尿钠排泄增多,肾血流量及肾小球滤过率增加,这部分是由于小动脉扩张引起的[4,5]。CaCl2可明显减弱这种血管扩张作用,提示蛇菊忒可能是一种钙的粘抗剂[4]。
3.对大鼠肝线粒体酶的影响甜叶菊水提取物抑制下列
酶的活性,如氧化磷酸化酶,ATP酶,还原型辅酶 I( NADH)氧化酶,琥用酸氧化酶,琥珀酰脱氨酶,L-谷氨酸脱氨酶等[6]。
4.体内过程大鼠结扎贲门和幽门,并在总胆管下结扎十二指肠和小肠各7cm,分别注入3H-蛇菊成,结果结扎胃、十二指肠、回肠 30min时吸收率分别为 12%、7.%和 2I%;2h分别为33%、37%和56%;4h分别为上仕%、大止%和仕9%。大鼠口服给药后,Id内尿粪排泄达61.9%,其中粪占42.6%;31d内为69.%;31d内尿粪累积排泄量为给药量的84.7%,其中粪占
60.9%,尿占 23. 8%。胆汁中排泄量为给药量的6.8土0.5%。
浓缩尿、粪和胆汁,经甲醇提取,TLC层析,Rf值与标准的Rf值相近。经TLC板层析,在非标记蛇菊式Rf值处测得放射性,尿中占总放射性的 82. 5%,粪占74. 5%。结果表明大鼠尿、粪、胆汁排泄中以蛇菊式原形排出为主[7]。大鼠血浆加入3H-蛇菊式,经温孵、透析,测血浆蛋白结合率为 43土 .l%。大鼠小鼠分别口服高、中、低剂量及单剂量静往后,血中放射性——时间曲线图形大体相似,经计算机拟会结果呈快慢二相,符合开放型二室动力学模型。胃肠道吸收较慢,且不完全。大小鼠吸收峰时分别为2h、1h。体内消除较慢,小鼠吸收及清除较大鼠为快,大小
鼠口服动力学参数及单次剂量静注动力学参数基本相近。口服tl/2β较静注长,三种剂量下大鼠小鼠平均为6.3h、.2h;静控为58。1h、5h;Vd均在5.g1/kg左右[7]。蛇菊忒对大鼠菊粉肾清除(Cln)无明显影响,但明显提高对氨基马尿酸清除(CPAH),葡萄糖清除(CG),销清除等。甜叶菊本身的清除高于Cln,而低于CPW结果提示甜叶菊由肾小管上皮细胞分泌排泄,从而产生利尿,利钢排泄,抑制葡萄糖的肾小管重吸收[8]。
5.毒性仓鼠20只1个月龄,雌雄各半,分别口服蛇菊式.sg/kg,.og/kg,.sg/kg。在生长发育二性交配生殖等
方面无异常。蛇菊式在上述剂量,对仓鼠生长发育、生殖均无影响〔9〕。雄性大鼠(25~30d龄),喂服甜叶菊叶水提取物60d,结果表明血糖和血中三碘甲状腺氨酸(T3)、甲状腺素(T4)水平、睾丸、前列腺、唾液腺、胰腺中锌含量、体重增长、睾丸重量以及
前列腺、唾液腺及肾上腺等与对照组比较均无明显差异。唯精囊重量下降约础%[10]。蛇菊式无诱变性,但其式元斯替维醇具高诱变性,这种诱变性取决于大鼠肝的 AroCor 1254须处理以及NADPH存在,非代谢性成元无诱变活性[11]。
你要是分析一些小分子的有机成分,而且是简单的有机成分,可以用高效液相色谱(HPLC)
或者是质谱仪。
高效液相色谱法 High Performance Liquid Chromatography(HPLC)
高效液相色谱法又称“高压液相色谱”、“高速液相色谱”、“高分离度液相色谱”、“近代柱色谱”等。高效液相色谱是色谱法的一个重要分支,以液体为流动相,采用高压输液系统。
高效液相色谱用高压输液泵将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱,经进样阀注入待测样品,由流动相带入柱内,在柱内各成分被分离后,依次进入检测器进行检测,从而实现对试样的分析。这种方法已成为化学、生化、医学、工业、农业、环保、商检和法检等学科领域中重要的分离分析技术,是分析化学、生物化学和环境化学工作者手中必不可少的工具。
[编辑本段]历史
1906年俄国植物化学家茨维特(Tswett)首次提出“色谱法”(Chromotography)和“色谱图”(Chromatogram)的概念。他在论文中写到:
“(原文)一植物色素的石油醚溶液从一根主要装有碳酸钙吸附剂的玻璃管上端加入,沿管滤下,后用纯石油醚淋洗,结果按照不同色素的吸附顺序在管内观察到它们相应的色带,就象光谱一样,称之为色谱图。”
1930年以后,相继出现了纸色谱、离子交换色谱和薄层色谱等液相色谱技术。
1952年,英国学者Martin和Synge 基于他们在分配色谱方面的研究工作,提出了关于气-液分配色谱的比较完整的理论和方法,把色谱技术向前推进了一大步,这是气相色谱在此后的十多年间发展十分迅速的原因。
1958年,基于Moore和Stein的工作,离子交换色谱的仪器化导致了氨基酸分析仪的出现,这是近代液相色谱的一个重要尝试,但分离效率尚不理想。
1960年中后期,气相色谱理论和实践的发展,以及机械、光学、电子等技术上的进步,液相色谱又开始活跃。到60年代末期把高压泵和化学键合固定相用于液相色谱就出现了HPLC。
1970年中期以后,微处理机技术用于液相色谱,进一步提高了仪器的自动化水平和分析精度。
1990年以后,生物工程和生命科学在国际和国内的迅速发展,为高效液相色谱技术提出了更多、更新的分离、纯化、制备的课题,如人类基因级计划,蛋白质组学有HPLC作预分离等。
[编辑本段]特点
高效液相色谱法有“三高一广一快”的特点:
①高压:流动相为液体,流经色谱柱时,受到的阻力较大,为了能迅速通过色谱柱,必须对载液加高压。
②高效:分离效能高。可选择固定相和流动相以达到最佳分离效果,比工业精馏塔和气相色谱的分离效能高出许多倍。
③高灵敏度:紫外检测器可达0.01ng,进样量在µL数量级。
④应用范围广:百分之七十以上的有机化合物可用高效液相色谱分析,特别是高沸点、大分子、强极性、热稳定性差化合物的分离分析,显示出优势。
⑤分析速度快、载液流速快:较经典液体色谱法速度快得多,通常分析一个样品在15~30分钟,有些样品甚至在5分钟内即可完成,一般小于1小时。
此外高效液相色谱还有色谱柱可反复使用、样品不被破坏、易回收等优点,但也有缺点,与气相色谱相比各有所长,相互补充。高效液相色谱的缺点是有“柱外效应”。在从进样到检测器之间,除了柱子以外的任何死空间(进样器、柱接头、连接管和检测池等)中,如果流动相的流型有变化,被分离物质的任何扩散和滞留都会显著地导致色谱峰的加宽,柱效率降低。高效液相色谱检测器的灵敏度不及气相色谱。
[编辑本段]结构组成
高效液相色谱仪可分为“高压输液泵”、“色谱柱”、“进样器”、“检测器”、“馏分收集器”以及“数据获取与处理系统”等部分。
高压输液泵
功能
驱动流动相和样品通过色谱分离柱和检测系统;
性能要求
流量稳定(±1),耐高压(30~60Mpa),耐各种流动相:例如:有机溶剂、水和缓冲液;
种类
往复泵和隔膜泵。
色谱柱
功能
分离样品中的各个物质;
尺寸
10~30cm长,2~5mm内经的内壁抛光的不锈钢管柱;
填料粒度
5 ~ 10μm ,高效微粒固定相;
进样器
功能
将待分析样品引入色谱系统;
种类
①注射器,10Mpa以下,1~10μm微量注射器进样
②停流进样
③阀进样,常用、较 理想、体积可变,可固定
④自动进样器,有利于重复操作,实现自动化
检测器
功能
将被分析组在柱流出液中浓度的变化转化为光学或电学信号;
分类
①示差折光化学检测器
②紫外吸收检测器
③紫外一可同分光光度检测器
④二极管阵列紫外检测器
⑤荧光检测器
⑥电化学检测器
馏分收集器
功能
如果所进行的色谱分离不是为了纯粹的色谱分析,而是为了做其它波谱鉴定,或获取少量试验样品的小型制备,馏分收集是必要的;
方法
①手工,少数几个馏分,手续麻烦,易出差错。
②馏分收集器收集,比较理想,微机控制操作准确。
数据获取和处理系统
功能
把检测器检测到的信号显示出来。
[编辑本段]流程
流程流程:如右图所示,溶剂贮器(1)中的流动相被泵(2)吸入,经〔3〕梯度控制器按一写的梯度进行混后然后输出,经(4)测其压力和流量,导入(5进样阀(器)经(6)保护柱、(7)分离柱后到(8)检测器检测,由(10)数据处理设备处理数据或(11)记录仪记录色谱图,(12)馏分收集器收集馏分,(13)为废液。
[编辑本段]使用方法
色谱柱的填料和流动相的组分应按各品种项下的规定.常用的色谱柱填料有硅胶和化学键合硅胶。后者以十八烷基硅烷键合硅胶最为常用,辛基键合硅胶次之,氰基或氨基键合硅胶也有使用;离子交换填料,用于离子交换色谱;凝胶或玻璃微球等,用于分子排阻色谱等。注样量一般为数微升。除另有规定外,柱温为室温,检测器为紫外吸收检测器。
在用紫外吸收检测器时,所用流动相应符合紫外分光光度法项下对溶剂的要求。
正文中各品种项下规定的条件除固定相种类、流动相组分、检测器类型不得任意改变外,其余如色谱柱内径、长度、固定相牌号、载体粒度、流动相流速、混合流动相各组分的比例、柱温、进样量、检测器的灵敏度等,均可适当改变,
以适应具体品种并达到系统适用性试验的要求。一般色谱图约于20分钟内记录完毕。 2.系统适用性试验
按各品种项下要求对仪器进行适用性试验,即用规定的对照品对仪器进行试验和调整,应达到规定的要求;或规定分析状态下色谱柱的最小理论板数、分离度和拖尾因子.
色谱柱的理论板数
在选定的条件下,注入供试品溶液或各品种项下规定的内标物质溶液,记录色谱图,量出供试品主成分或内标物质峰的保留时间t(R)和半高峰宽W(h/2),按n=5.54[t(R)╱W(h/2)]^2计算色谱柱的理论板数,如果测得理论板数低于各品种项下规定的最小理论板数,应改变色谱柱的某些条件(如柱长、载体性能、色谱柱充填的优劣等),使理论板数达到要求。
分离度
定量分析时,为便于准确测量,要求定量峰与其他峰或内标峰之间有较好的分离度。分离度(R)的计算公式为: 2[t(R2)-t(R1)] ,R= -W1+W2 式中 t(R2)为相邻两峰中后一峰的保留时间; t(R1)为相邻两峰中前一峰的保留时间; W1及W2为此相邻两峰的峰宽。 除另外有规定外,分离度应大于1.5。
拖尾因子
为保证测量精度,特别当采用峰高法测量时,应检查待测峰的拖尾因子(T)是否符合各品种项下的规定,或不同浓度进样的校正因子误差是否符合要求。拖尾因子计算公式为:
W(0.05h) T=-2d1 式中 W(0.05h)为0.05峰高处的峰宽;
d1为峰极大至峰前沿之间的距离。 除另有规定外,T应在0.95~1.05间。
也可按各品种校正因子测定项下,配制相当于80%、100%和120%的对照品溶液,加入规定量的内标溶液,配成三种不同浓度的溶液,分别注样3次,计算平均校正因子,其相对标准偏差应不大于2.0%。
[编辑本段]测定方法
定量测定时,可根据样品的具体情况采用峰面积法或峰高法。但用归一法或内标法测定杂质总量时,须采用峰面积法。
面积归一化法
测定供试品(或经衍生化处理的供试品)中各杂质及杂质的总量限度采用不加校正因子的峰面积归一法。计算各杂质峰面积及其总和,并求出占总峰面积的百分率。但溶剂峰不计算在内。色谱图的记录时间应根据各品种所含杂质的保留时间决定,除另有规定外,可为该品种项下主成分保留时间的倍数。
主成分自身对照法
当杂质峰面积与成分峰面积相差悬殊时,采用主成分自身对照法。在测定前,先按各品种项下规定的杂质限度,将供试品稀释成一定浓度的溶液作为对照溶液,进样,调节检测器的灵敏度或进样量,使对照溶液中的主成分色谱峰面积满足准确测量要求。然后取供试品溶液,进样,记录时间,除另有规定外,应为主成分保留时间的倍数。根据测得的供试品溶液的各杂质峰面积及其总和并和对照溶液主成分的峰面积比较,计算杂质限度。
内标法
测定供试品中杂质的总量限度
采用不加校正因子的峰面积法。取供试品,按各品种项下规定的方法配制不含内标物质的供试品溶液,注入仪器,记录色谱图I;再配制含有内标物质的供试品溶液,在同样的条件下注样,记录色谱图Ⅱ。记录的时间除另有规定外,应为该品种项下规定的内标峰保留时间的倍数,色谱图上内标峰高应为记录仪满标度的30%以上,否则应调整注样量或检测器灵敏度。
如果色谱图Ⅰ中没有与色谱图Ⅱ上内标峰保留时间相同的杂质峰,则色谱图Ⅱ中各杂质峰面积之和应小于内标物质峰面积(溶剂峰不计在内)。如果色谱图Ⅰ中有与色谱图Ⅱ上内标物质峰保留时间相同的杂质峰,应将色谱图Ⅱ上的内标物质峰面积减去色谱图Ⅰ中此杂质峰面积,即为内标物质峰的校正面积;色谱图Ⅱ中各杂质峰总面积加色谱图Ⅰ中此杂峰面积,即为各杂质峰的校正总面积,各杂质峰的校正总面积应小于内标物质峰的校正面积。
加校正因子测定供试品中某个杂质或主成分含量
按各品种项下的规定,精密称(量)取对照品和内标物质,分别配成溶液,精密量取各溶液,配成校正因子测定用的对照溶液,取一定量注入仪器,记录色谱图,测量对照品和内标物质的峰面积或峰高,按下式计算校正因子:
As/ms]校正因子f=- Ar/mr 式中 As为内标物质的峰面积或峰高,Ar为对照品的峰面积或峰高; ms为加入内标物质的量,mr为加入对照品的量。 再取各品种项下含有内标物质的供试品溶液,注入仪器,记录色谱图,测量供试品(或其杂质)峰和内标物质的峰面积或峰高,按下式计算含量:Ax 含量(mx)=f×-As/ms 式中 Ax为供试品(或其杂质)峰面积或峰高; mx为供试品(或其杂质)的量。 f、As和ms的意义同上。
当配制校正因子测定用的对照溶液和含有内标物质的供试品溶液使用同一份内标物质溶液时,则配制内标物质溶液不必精密称(量)取。
外标法
测定供试品中某个杂质或主成分含量
按各品种项下的规定,精密称(量)取对照品和供试品,配制成溶液,分别精密取一定量,注入仪器,记录色谱图,测量对照品和供试品待测成分的峰面积(或峰高),按下式计算含量:
A<[x]> 含量(mx)=mr×-Ar式中各符号意义同上
由于微量注射器不易精确控制进样量,当采用外标法测定供试品中某杂质或主成分含量时,以定量环进样为好。
[编辑本段]实例
实例高效液相色谱更适宜于分离、分析高沸点、热稳定性差、有生理活性及相对分子量比较大的物质,因而广泛应用于核酸、肽类、内酯、稠环芳烃、高聚物、药物、人体代谢产物、表面活性剂,抗氧化剂、杀虫剂、除莠剂的分析等物质的分析。
左图示是其用于有机氯农药的测定:
采用液一固色谱法,固定相:薄壳硅胶CorasilⅡ(37~50μm);流动相:正己烷;色谱柱:50cm×2.5mm内径;流速:1.5ml/min;检测器:示差折光
1-艾氏剂、2-p,p’-DDT、3-p,p’-DDD、4-γ-666、5-恩氏剂。
高效液相色谱法适合分析简单的有机物质,并能纯化,一般的药物的物质分析可以用这种方法,如果你要是想真正的做实验可以跟我直接沟通,我做过类似的实验。
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越城区19434908696: 甜菊糖甙是属于“农产品”吗?? - ?
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越城区19434908696: 甜菊糖苷怎么检测? - ?
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