植物有效成分的提取用层析硅胶、大孔树脂、活性氧化铝那种最合适

【专家解说】：硅胶最适合！因为硅胶的极性最强，孔结构和比表面可以调整，而且没有有机物污染；相对而言，大孔树脂因为有有机物材料，早被国家药监局列为限制使用产品；而活性氧化铝的极性不如硅胶，选择性吸附这一特点上不如硅胶。（1） 硅胶：层析用硅胶为一多孔性物质，分子中具有硅氧烷的交链结构，同时在颗 　　粒表面又有很多硅醇基。硅胶吸附作用的强弱与硅醇基的含量多少有关。硅醇基能够通过氢键的形成而吸附水分，因此硅胶的吸附力随吸着的水分增加而降低。若吸水量超过17％，吸附力极弱不能用作为吸附剂，但可作为分配层析中的支持剂。对硅胶的活化，当硅胶加热至100～110℃时，硅胶表面因氢键所吸附的水分即能被除去。当温度升高至500℃时，硅胶表面的硅醇基也能脱水缩台转变为硅氧烷键，从而丧失了因氢键吸附水分的活往，就不再有吸附剂的性质，虽用水处理亦不能恢复其吸附活性。所以硅胶的活化不宜在较高温度进行（一般在170cC以上即有少量结合水失去）。 　　硅胶是一种酸性吸附剂，适用于中性或酸性成分的层析。同时硅胶又是一种弱酸性阳离子交换剂，其表面上的硅醇基能释放弱酸性的氢离子，当遇到较强的碱注化台物，则可因离子交换反应而吸附碱性化合物。 　　（2）氧化铝：氧化铝可能带有碱性（因其中可混有碳酸钠等成分），对于分离一些碱性中草药成分，如生物碱类的分离颇为理想。但是碱性氧化铝不宜用于醛、酮、醋、内酯等类型的化合物分离。因为有时碱性氧化铝可与上述成分发生次级反应，如异构化、氧化、消除反应等。除去氧化铝中绚碱性杂质可用水洗至中性，称为中性氧化铝。中性氧化铝仍属于碱性吸附剂的范畴，本适用于酸性成分的分离。用稀硝酸或稀盐酸处理氧化铝，不仅可中和氧化铝中含有的碱性杂质，并可使氧化铝颗粒表面带有NO3一或CI一的阴离子，从而具有离于交换剂的性质，适合于酸性成分的层析，这种氧化铝称为酸性氧化铝。供层析用的氧化铝，用于拄层析的，其粒度要求在100～160目之间。粒度大子100目，分离效果差：小于160目，溶浓流速大慢，易使谱带扩散。样品与氧化铝的用量比，一般在1：20～50之间层析柱的内径与柱长比例在1：10-20之向。 　　在用溶剂冲洗柱时，流速不宜过快，洗脱液的流速一般以每半～1小时内流出液体的毫升数与所用吸附剂的重量（克）相等为合适。 　　（3）活性炭：是使用较多的一种非极性吸附剂。一般需要先用稀盐酸洗涤，其次用乙醇洗，再以水洗净，于80℃干燥后即可供层析用。层析用的活性炭，最好选用颗粒活注炭，若为活性炭细粉，则需加入适量硅藻土作为助滤剂一并装柱，以免流速太慢。活性炭主要且于分离水溶性成分，如氨基酸、糖类及某些甙。活性炭的有为吸附作用，在水溶液中最强，在有机溶剂中则较低弱。故水的洗脱能力最弱，而有机溶剂则较强。例如以醇-水进行洗脱时，则随乙醇浓度的递增而洗脱力增加。活性炭对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物，对大分子化合物的吸附力大于小分子化合物。利用这些吸附性的差别，可将水溶性芳香族物质与脂肪族物质分开，单糖与多糖分开，氨基酸与多肽分开。下边我就硅胶作为分离提纯的介质详细做以描述：硅胶表面结构概述在色谱和工业水处理领域中，无定形硅胶已得到了广泛的应用，它具有多孔的无定形结构，不产生任何x 射线衍射[1,4]。硅胶的表面存在着硅醇基团(si-oh)和暴露的硅氧烷键(si-o-si)。硅醇基团是强吸附的极性基团，而硅氧烷键是疏水基团。硅氧烷键上的δ键被dπ-pπ作用而加强，氧原子上的孤对电子参与π作用，不能参与给体与受体间的相互作用，不能形成氢键。scott和kucera证实硅氧烷基团几乎不吸附极性溶剂分子。然而，由于硅氧烷键的疏水作用性，可以吸附某些非极性溶剂分子。对硅胶改性而言，硅醇基比硅氧烷基重要得多。硅醇基团可以孤立、成对(双生)和缔合(连位)等不同的方式存在于硅胶表面。最近研究表明，不仅两个或两个以上的缔合硅醇基团可以形成键合对，甚至成对硅醇基团也可以形成键合对。硅胶表面的结构可以通过许多方法进行测定。一般情况下，随着比表面积的增加，硅胶表面上硅醇基团的浓度略有降低。通常硅醇含量的测定方法有同位素交换法、滴定法、光谱法和烷基铝法等。nawrock[1]报道了用同位素交换法测定硅胶表面的硅醇基浓度是8.0±1.0μmol/m2，而且这个数值常常被视为硅胶的物理化学常数。硅醇基团具有明显的酸性，测定的pka值是7.1。通过对硅胶表面的结构分析，可知硅胶表面硅醇基的类型、浓度和表面分布都会影响所制备键合相的性能，而硅胶的预处理则可以改变表面硅醇类型的分布，提高表面的缔合硅醇的含量，改善硅胶表面键合相的性能。 柱层析硅胶在生物工程技术中应用的突出优势 （1）具有刚性的骨架结构，机械强度高，可以耐受30MPa以内的压力； （2）优良的吸附性能，对性质、结构相似乃至同分异构体都有理想的分离功能； （3）有良好的热稳定性和化学稳定性； （4）与有机柱填料相比，硅胶为固体以SiO2为基质的胶体，结构致密，在应用中不会发生有机质流失而污染目标产物； （5）能从多组分溶液中有选择地吸附提纯同分异构体组分； （6）在制备柱层析硅胶过程中，可以通过控制不同工艺条件生产出平均孔径20Å-20000Å的一系列产品以适应不同性质、分子量和分子结构的物质的分离纯化。3) 试剂柱层析硅胶及应用 试剂柱层析硅胶是具有固体特性的胶态体系，由形成凝集结构的胶体粒子构成。胶体粒子是水合状态硅胶（多硅酸）的缩聚物，属非晶态物质。胶体粒子的集合体的间隙形成试剂柱层析硅胶颗粒内部的微孔隙结构。因此，它是一种具有丰富微孔结构，高比表面积、高纯度、高活性的优质吸附材料。 试剂柱层析硅胶的主要性能特点--吸附特性，取决于原料硅胶生产过程中所形成的微孔结构和内孔表面。因此，生产过程中首先注重原料--粗孔块状硅胶质量的优选，优选指标应控制：吸附容量80±2%，比表面积约360m2/g，平均孔径要求在9nm（90 Angstrom)左右。在选择原料的基础上，进一步加工。其加工过程主要是：原料粉碎 粒度分级 酸处理 纯水洗涤干燥 包装检验。 试剂柱层析主要控制指标： 氯化物（cl）≤0.004% 铁 (Fe) ≤0.02% PH(10%水悬浮液)5-6 试剂柱层析硅胶的主要用途有以下几个方面： （1） 用于中草药及化学合成药物、生物活性物质的分离提取； （2） 工业上生物发酵过程中用于提取高分子蛋白的多肽等生物活性物质和用于酸工程技术； （3） 通过柱层析硅胶的吸附分离制备高纯物质； （4） 有机物质的脱水精制； （5） 食用植物油脱除有害成分； （6） 用于石油制品的精制，如抽提油（石脑油在600C-900C的食留份）脱除芳烃类杂质的精制等。 柱层析硅胶的分离、提纯、脱水精制机理；柱层析硅胶的微观结构与通用硅胶没有大的差别，构成胶体骨架的SiO2呈硅氧四面体结合，原子间的力场是平衡的。如前所述，硅胶有很高的比表面积，硅胶粒子内部孔隙的表面结构与形成的骨架内部结构不同，表面的硅原子与胶体所含的结构水形成硅醇基，即，这种结构的不平衡性使硅胶的表面产生自由力场，即对水分子或其他极性分 子有吸附能力，被吸附物质因分子极性强弱不同，胶体粒子表面对其表现的吸附力大小有不同程度的差别。由于这方面原因，硅胶对不同物质的混合物的吸附具有选择性。当分子极性较强的物质组份通过硅胶表面时，与硅胶产生的吸附力也较强，该物质组份在硅胶表面的保留时间较长；相反，分子极性较弱的组份，其保留时间较短。故不同物质的混合物因在通过硅胶过程中因保留时间的差别而得到分离。对于分子极性很强的物质，硅胶对其吸附能力很强，如水分子即是。在这种情况下，被吸附的物质分子只有在获得足够的能量（如热能）时才能克服硅胶表面产生的引力场的位垒而脱离硅胶表面。这样，在通常条件下，含有强极性物质组份的混合物在通过硅胶柱层时，其中的强极性物质组份被保留在硅胶孔隙内部，从而表现出硅胶的脱水精制或提纯物质的能力。硅胶柱层析技术硅胶柱层析原理 硅胶层析法的分离原理是根据物质在硅胶上的吸附力不同而得到分离， 一般情况下极性较大的物质易被硅胶吸附，极性较弱的物质不易被硅胶吸附，整个层析过程即是吸附、解吸、再吸附、再解吸过程。 硅胶柱层析流动相 极性小的用乙酸乙酯：石油醚系统；极性较大的用甲醇：氯仿系统；极性大的用甲醇：水：正丁醇：醋酸系统；拖尾可以加入少量氨水或冰醋酸硅胶柱层析惯用方法 1.称量。200-300目硅胶，称30-70倍于上样量；如果极难分，也可以用100倍量的硅胶H。干硅胶的视密度在0.4左右，所以要称40g硅胶，用烧杯量100ml也可以。 2.搅成匀浆。加入干硅胶体积一倍的溶剂用玻璃棒充分搅拌。如果洗脱剂是石油醚/乙酸乙酯/丙酮体系，就用石油醚拌；如果洗脱剂是氯仿/醇体系，就用氯仿拌。如果不能搅成匀浆，说明溶剂中含水量太大，尤其是乙酸乙酯/丙酮，如果不与水配伍走分配色谱的话，必须预先用无水硫酸钠久置干燥。氯仿用无水氯化钙干燥，以除去1%的醇。如果样品对酸敏感，不能用氯仿体系过柱。 3.装柱。将柱底用棉花塞紧，不必用海沙，加入约1/3体积石油醚（氯仿），装上蓄液球，打开柱下活塞，将匀浆一次倾入蓄液球内。随着沉降，会有一些硅胶沾在蓄液球内，用石油醚（氯仿）将其冲入柱中。 4.压实。沉降完成后，加入更多的石油醚，用双联球或气泵加压，直至流速恒定。柱床约被压缩至9/10体积。无论走常压柱或加压柱，都应进行这一步，可使分离度提高很多，且可以避免过柱时由于柱床萎缩产生开裂。 5.上样。干法湿法都可以。海沙是没必要的。上样后，加入一些洗脱剂，再将一团脱脂棉塞至接近硅胶表面。然后就可以放心地加入大量洗脱剂，而不会冲坏硅胶表面。 6.过柱和收集。柱层析实际上是在扩散和分离之间的权衡。太低的洗脱强度并不好，推荐用梯度洗脱。收集的例子：10mg上样量，1g硅胶H，0.5ml收一馏分；1-2g上样量，50g硅胶（200-300目），20-50ml收一馏分。 7.检测。要更多地使用专用喷显剂，如果仅用紫外灯，会损失较多产品，紫外的灵敏度一般比喷显剂底1-2个数量级。 8.送谱。收集的产品旋干，在送谱前通常需要重结晶。如果样品太少或为液体，可过一小凝胶柱，作为送谱前的最后纯化手段。可除去氢谱1.5ppm左右所谓的“硅胶”峰。注意事项 1.先根据TLC方法筛选好洗脱剂，使两相邻物质Rf值之差最大化 2.将柱子必须装平整、均匀 3.考虑有限柱填料的吸附量 4.可考虑用剃度法分开并洗脱