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pH和温度对色谱峰的影响

理化检验 色谱分析 反相色谱pH缓冲液pKa柱温保留时间
本文介绍了反相色谱中pH和温度对色谱峰的影响,包括pH对酸性/碱性化合物保留时间的影响、缓冲液的选择原则(pKa和浓度范围),以及温度对保留时间重现性、柱效和色谱柱寿命的影响。

📋 核心要点

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在反相色谱中随着pH的增加,酸性化合物保留时间缩短,而碱性化合物延长;

缓冲液可以缓冲溶液pH的改变,缓冲液的定义是加入少量的酸或碱时能缓冲pH,就是说添加酸或碱时pH的变化很小。这个保持pH的能力就叫做缓冲能力,它是由缓冲液的浓度和缓冲盐的pKa决定的,缓冲盐在pKa附近的缓冲能力最大。表1列出的是液相中一些常用的缓冲盐的pKa。注意这是在水中测的,没有加有机溶剂。当加入有机溶剂时,pKa会有所变化,但是通常所有化合物的pKa,包括你的分析物的pKa都会有一样的变化。

对于液相常用浓度来说,缓冲液应维持在缓冲盐的pKa的1.5个pH单位左右,当浓度特别稀的时候,如低于5mM,就要把范围缩小,大概+/-1个pH单位。

表1:常用缓冲盐的pKa值(25℃)

2-(N-吗啉代)乙磺酸(MES)

三羟甲基氨基甲烷(Tris)

建议在开发方法的时候首先要选择缓冲盐和 pH范围,然后用溶液的选择性微调分离。这个策略快速而高效,而且可以让你避免陷入缓冲液pH的泥潭。

1)建议温度设置在25℃-40℃,适当的柱温保持良好的保留时间的重现性,一定程度上提高柱效,增加分离度。

2)柱温过低,流动相的粘度下降,色谱柱的背压降低。

3)柱温太高,与检测器之间温差太大,使峰变形,加快离子对试剂或缓冲盐对硅胶基质的攻击,硅胶溶解,缩短色谱柱的寿命;柱温太低,使得需要制冷的柱温箱,硬件要求太高,不利于方法的推广。

4)温度的改变会导致保留时间漂移,如果仪器自动进样过夜或过周末,就会发现保留时间随着实验室温度的改变而产生漂移,显然这种问题用柱温箱就可以避免。

❓ 常见问题

Q: 反相色谱中,pH变化如何影响酸性化合物和碱性化合物的保留时间?
A: 在反相色谱中,随着pH增加,酸性化合物的保留时间缩短,而碱性化合物的保留时间延长。这是因为pH改变影响化合物的电离状态,从而改变其与固定相的相互作用。
Q: 液相色谱中缓冲液的最佳pH范围如何确定?
A: 缓冲液应维持在缓冲盐pKa的1.5个pH单位左右(常用浓度下)。当浓度低于5mM时,范围应缩小至±1个pH单位。缓冲盐在pKa附近缓冲能力最大,可有效稳定pH。
Q: 柱温对色谱分析有哪些影响?
A: 建议柱温设置在25-40℃。柱温过低会增加流动相粘度、降低背压;柱温过高会与检测器温差大导致峰变形,并加速硅胶溶解缩短柱寿命。温度变化还会导致保留时间漂移,使用柱温箱可提高重现性。