实验 8 毛细管电泳仪分离测定雪碧、芬达中苯甲酸钠一、实验目的（1）了解毛细管电泳仪（安捷伦 7100）的结构及基本操作;（2）了解毛细管电泳分离的基本原理;（3）掌握色谱的基本定性、外标法的定量方法。二、实验原理苯甲酸钠是苯甲酸的钠盐，无味或略带安息香气味，在空气中十分稳定，易 溶于水，由于比苯甲酸更易溶于水，比苯甲酸更常用与工业生产。但有研究显示， 苯甲酸类具有叠加毒性作用，普遍已改用山梨酸盐作为防腐剂。电泳指带电粒子在电场作用下作定向运动的现象。电泳有自由电泳和区带电 泳两类，区带电泳是将样品加于载体上，并加一个电场。在电场作用下，各种性 质不同的组分以不同的速率向极性相反的两极迁移。利用样品与载体之间的作用 力的不同，并与电泳过程结合起来，以期得到良好的分离。因此，电泳又称电色 谱。本实验通过使用毛细管电泳法对饮料中苯甲酸钠含量进行定性定量测量，得 出了饮料中苯甲酸钠的含量。电泳与电渗电泳是在电场作用下带电粒子在缓冲溶液中的定向移动。电渗是一种液体相对于带电的管壁移动的现象。由于毛细管材料通常为熔融 硅胶，其中的硅醇基团，是构成氢键吸附并使毛细管内电介质产生电渗流的重要 原因。在常用缓冲液pH值下，毛细管壁带负电，于是在贴近管壁的液体表面形成 了一个和管壁电荷异号的偶电层。在毛细管电泳中，电渗是指高电场作用下，偶 电层中水和阳离子或质子引起流体朝负极方向运动。电渗是毛细管电泳中最重要 和最有趣的性质之一。既然同时存在着泳流和渗流，故粒子在毛细管电介质中的运动速度应当是这 两种速度的矢量和，其迁移速率是电泳和电渗力的函数：正离子的运动方向和电 渗一致，故它应当最先流出，中性离子的泳流速度为“零”，将随电渗而行。负 离子因其运动方向和电渗相反，在电渗速度大于电泳速度时，它将在中性离子之 后流出。电渗流的值是缓冲液pH值的函数，一般随该值的增加而增大。另外，电渗流还和缓冲液的浓度及其添加剂，管子表面的修饰程度有关。+ 十 4+ 厂+ + + + + + +苗+Q一二+ 十 + 土一.+ + + + + + +检测 电泳毛细管的直径极小，产生的溶质谱带体积也极小。通常采用的检测方 法是电泳的柱上检测。此时峰宽对迁移时间将有一定的依赖性。移动较快的组分 通过检测窗所需的时间较短，反之则较长。毛细管电泳的紫外检测属柱上检测，检测点靠近管子的末端。毛细管的外壁 通常有一层几微米的聚酰亚胺涂层。使用时需要将一小段管子（小于1cm ）的聚 酰亚胺涂层去掉，以形成观察池。毛细管电泳的特色在于其电泳过程在散热效率 极高的毛细管内进行，能够引入高的电场强度，从而全面改善分离质量。细柱子 的最大优点有两个，一是减小电流，因此减少自热。二是增大散热面积（侧面积 与截面积之比），加快散热。但也带来了进样和检测等技术方面的困难。三、仪器与试剂1. 仪器Agilent 7100型液相色谱仪2. 试剂1.0 mol/L氢氧化钠溶液；20 mmol/L pH=9.3硼酸钠溶液；雪碧滤液（脱气后 经0.45 pm滤膜过滤）；芬达滤液（脱气后经0.45 pm滤膜过滤）。四、实验步骤1. 样品制备 将雪碧、芬达倒入烧杯后放在超声波仪中超声脱气，去除饮料中溶解的空气 以及大量二氧化碳气体。脱气后的雪碧、芬达溶液通过0.45 pm的滤膜过滤后， 转移至进样瓶中备用。称量0.2 g的苯甲酸钠，用20 g/L的NaHCO溶液加热溶解于10 ml的容量 瓶中，再从中移取2.5 mL溶液至50 ml容量管中定容作为母液。再分别从母液 中移取2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL溶液至25 mL容量瓶中定容。2. 确定实验条件打开计算机，等计算机启动完毕后，打开毛细管电泳仪电源开关。通讯完毕后，设定操作条件：分别在进样盘中放入相应的溶液：1、NaOH溶液；2、纯水；3、空； 4、 5、 6、硼酸钠溶液； 7、空； 8、废液。CE 平衡步骤：第一步，设定 inlet 为 1 号位置， outlet 为 8 号位置冲洗 300 秒。 第二步，设定 inlet 为 2 号位置， outlet 为 8 号位置冲洗 300 秒。 第三步，设定 inlet 为 6 号位置， outlet 为 8 号位置冲洗 300 秒。3. 毛细管电泳仪测试参数设定具体 CE 仪器测定参数如下：VialsCassetteTemperatureHigh VoltageSystemEnablehighvoltageStop timePosttimeReplenishmentCEConditioningCEInjectionTimetableInlet home20.0 CVoltage 0.0V10.0OFFReplenisFlushInject byChangevial 4Current 300pAminuteshmentinlet 6pressure,50voltageandVial,mbar,40.2precondioutlet 8secondsminutes,30tioning parallel processi ngVial for minuteskVOutlet5ome vialPower 6.0 WLowcurrentlimit OFFNo replenish ment used4. 样品测定（1）把苯甲酸钠标准液放置于进样盘11、12、13、14、15 位置处测试，并获得 保留时间及峰面积。（2）将未知浓度雪碧滤液、芬达滤液放置于进样盘 17、18 处测试，以获得此 溶液中苯甲酸钠的保留时间及峰面积。5. 关机 用纯水冲毛细管约半小时，观察基线平稳后，可在工作站上关闭电泳仪及检 测器，然后关闭工作站，再依次关闭仪器电源及计算机电源。五、数据处理由步骤 3 获得的各标准溶液的实验结果，绘制峰面积-浓度标准曲线，再根据步 骤4 测得的值，从曲线上查出雪碧、芬达中苯甲酸钠溶液的实际浓度。六、思考题（1）毛细管电泳分离原理是什么？ （2）色谱的定性依据是什么？还可以用什么其他方式定性？（3）外标法属于什么定量方法，其优缺点是什么？