实验六纸层析法分离氨基酸ppt课件

纸层析法分离氨基酸纸层析法分离氨基酸 纸层析法分离氨基酸 1实验目的实验目的 1、掌握分配层析的原理，学习氨基酸纸层析法的操作技术(包括点样、平衡、展层、显色、鉴定及定量)。2、学习未知样品的氨基酸成分(水解、层析及鉴定)分析的方法。实验目的 1、掌握分配层析的原理，学习氨基酸纸层析法的操作技2实验原理实验原理 层析法又叫色层分离法、色谱分析法或色谱法。层析法又叫色层分离法、色谱分析法或色谱法。1903年俄国化学年俄国化学家茨维特家茨维特(HBeT)发现用挥发油冲洗菊粉柱时，各种颜色的色素在吸附柱发现用挥发油冲洗菊粉柱时，各种颜色的色素在吸附柱上从上到下排列成色谱，故称上从上到下排列成色谱，故称“色层分离法色层分离法”。1931年有人用氧化铝柱年有人用氧化铝柱分离了胡萝卜素的两种同分异构体，显示了这一分离技术的高度分辩力，分离了胡萝卜素的两种同分异构体，显示了这一分离技术的高度分辩力，从此引起了人们的广泛注意。自从此引起了人们的广泛注意。自1944年应用滤纸作为固定支持物的年应用滤纸作为固定支持物的“纸纸层析层析”诞生以来，层析技术的发展越来越快，五十年代开始，相继出现诞生以来，层析技术的发展越来越快，五十年代开始，相继出现了气相色谱和高压液相层析，其它如薄层层析、亲合层析、凝胶层析等了气相色谱和高压液相层析，其它如薄层层析、亲合层析、凝胶层析等也迅猛发展。层析分离技术操作简便，样品用量可大可小，既可用于实也迅猛发展。层析分离技术操作简便，样品用量可大可小，既可用于实验室分离分析，又适用于工业生产中产品的分析制备。现已成为生物化验室分离分析，又适用于工业生产中产品的分析制备。现已成为生物化学、分子生物学、生物工程等学科广泛应用而又必不可少的分析工具之学、分子生物学、生物工程等学科广泛应用而又必不可少的分析工具之一。一。实验原理 层析法又叫色层分离法、色3 根据所用的支持物及其理化性质不同可将层析根据所用的支持物及其理化性质不同可将层析法分成三类：法分成三类：吸附层析吸附层析：用固体吸附剂做支持物的称吸附层析；：用固体吸附剂做支持物的称吸附层析；分配层析分配层析：用吸附了某种溶剂的固体物质：用吸附了某种溶剂的固体物质(如滤纸如滤纸)做支持物的称为分配层析；做支持物的称为分配层析；离子交换层析离子交换层析：用其表面所含离子能与溶液中的离：用其表面所含离子能与溶液中的离子进行交换的固体物质做支持物的称为离子交换层子进行交换的固体物质做支持物的称为离子交换层析。析。纸层析纸层析所依据的原理是分配层析，故属于分配层析所依据的原理是分配层析，故属于分配层析的范畴。的范畴。根据所用的支持物及其理化性质不同可将层析4分配层析分配层析 分配层析法是利用不同的物质在两个互不相溶的溶剂中的分配情况不同而分配层析法是利用不同的物质在两个互不相溶的溶剂中的分配情况不同而使之得到分离的方法。将分配层析法中的一种溶剂设法固定在一个柱内，再用另使之得到分离的方法。将分配层析法中的一种溶剂设法固定在一个柱内，再用另外一种溶剂来冲洗这个固定柱，同样可达到将不同物质分离的目的。我们把固定外一种溶剂来冲洗这个固定柱，同样可达到将不同物质分离的目的。我们把固定在柱内的液体称为固定相，把用作冲洗的液体叫做流动相。为了使固定相固定在在柱内的液体称为固定相，把用作冲洗的液体叫做流动相。为了使固定相固定在柱内，需要有一种固体物质把它吸牢，这种固体物质本身对分离不起什么作用，柱内，需要有一种固体物质把它吸牢，这种固体物质本身对分离不起什么作用，对溶质也几乎没有吸附能力，称为支持物。进行分离时由于被分离物质的组分在对溶质也几乎没有吸附能力，称为支持物。进行分离时由于被分离物质的组分在两相中的分布不同，因此当流动相移动时，不同组分移动的速度也不相同。易溶两相中的分布不同，因此当流动相移动时，不同组分移动的速度也不相同。易溶于流动相中的组分移动快，在固定相中溶解度大的组分移动就慢，于是得到分离。于流动相中的组分移动快，在固定相中溶解度大的组分移动就慢，于是得到分离。分配层析 分配层析法是利用不同的物5 分配层析法中不同溶质的分离取决于其在两相分配层析法中不同溶质的分离取决于其在两相(固定相和流动相固定相和流动相)间间分配系数的不同。分配系数分配系数的不同。分配系数()的定义是：的定义是：=溶质在固定相的浓度溶质在固定相的浓度(CS)/溶质在流动相的浓度溶质在流动相的浓度(CL)滤纸层析法是以滤纸作为惰性支持物的分配层析。滤纸的成份是纤滤纸层析法是以滤纸作为惰性支持物的分配层析。滤纸的成份是纤维素，纤维素的维素，纤维素的 OH基为亲水性基团，因此可吸附一层水或其它溶剂基为亲水性基团，因此可吸附一层水或其它溶剂作为固定相。通常把有机溶剂作为流动相。当将溶质样品作为固定相。通常把有机溶剂作为流动相。当将溶质样品(被分离物被分离物)点点在滤纸的一端后，该物质溶解在吸附于支持物上的水分子或其它溶剂分在滤纸的一端后，该物质溶解在吸附于支持物上的水分子或其它溶剂分子的固定相中，有机溶剂作为流动相自上而下移动，称为下行层析；反子的固定相中，有机溶剂作为流动相自上而下移动，称为下行层析；反之，使有机溶剂自下而上移动，称为上行层析。流动相流经支持物时与之，使有机溶剂自下而上移动，称为上行层析。流动相流经支持物时与固定相对溶质进行连续的抽提，物质在两相间不断分配的结果即得到分固定相对溶质进行连续的抽提，物质在两相间不断分配的结果即得到分离。离。分配层析法中不同溶质的分离取决于其6滤纸层析原理滤纸层析原理 把滤纸看成一个层析柱，又可把柱看成由许许多多连续的板层构成。把滤纸看成一个层析柱，又可把柱看成由许许多多连续的板层构成。如果有如果有A、B两物质，两物质，A的分配系数的分配系数=1，B的分配系数的分配系数=1/3，又设固定，又设固定相为相为S，流动相为，流动相为M，两相互相接触而不相混溶，则当第一层流动相中加，两相互相接触而不相混溶，则当第一层流动相中加入单位量入单位量A、B两物质后，溶质根据一定分配系数在第一层的两相中分配两物质后，溶质根据一定分配系数在第一层的两相中分配。流动相继续向下层移动，固定相与新流下的流动相之间进行第二次分。流动相继续向下层移动，固定相与新流下的流动相之间进行第二次分配，原来第一层流动相与第二层固定相间进行分配如此类推，经三次分配，原来第一层流动相与第二层固定相间进行分配如此类推，经三次分配即可看出配即可看出A、B最浓部分已经分开，最浓部分已经分开，A物质在第二层最浓，而物质在第二层最浓，而B物质则物质则在第三层最浓。如此继续抽提下去、再经若干次后，在第三层最浓。如此继续抽提下去、再经若干次后，A和和B两物质就可以两物质就可以完全分开。显然，完全分开。显然，A、B两物质分配系数相差越大，则越易分开。两物质分配系数相差越大，则越易分开。滤纸层析原理 把滤纸看成一个层析柱，又可把7 物质分离后在图谱上的位置，可用比移值物质分离后在图谱上的位置，可用比移值 Rf来表示，来表示，Rf值的定义值的定义是：从溶质层析的起点是：从溶质层析的起点(原点原点)到层析斑点中心的垂直距离与从原点到到层析斑点中心的垂直距离与从原点到溶剂流动的前沿的垂直距离的比值：溶剂流动的前沿的垂直距离的比值：Rf=原点到层析点中心的距离原点到层析点中心的距离/原点到溶剂前沿的距离原点到溶剂前沿的距离 两相体积比在同一实验情况下是不变的，所以两相体积比在同一实验情况下是不变的，所以 Rf值的主要决定因值的主要决定因素是分配系数素是分配系数()。对于每一物质在一定条件下。对于每一物质在一定条件下值是固定的，因此值是固定的，因此Rf值为其特征常数，可做为定性鉴定的参考数值。值为其特征常数，可做为定性鉴定的参考数值。物质分离后在图谱上的位置，可用比移值8 无色物质的层析图谱可用光谱法无色物质的层析图谱可用光谱法(如核苷酸类物质用紫外光照射如核苷酸类物质用紫外光照射)或显色法鉴定。氨基酸纸上层析图谱常用的显色剂有茚三酮、吲哚醌。或显色法鉴定。氨基酸纸上层析图谱常用的显色剂有茚三酮、吲哚醌。本实验采用茚三酮为显色剂。茚三酮显色反应受温度、本实验采用茚三酮为显色剂。茚三酮显色反应受温度、pH，时间影响，时间影响较大。如果要使结果重复，必须严格控制上述条件。样品中如含有大较大。如果要使结果重复，必须严格控制上述条件。样品中如含有大量盐酸会使氨基酸不显出颜色。样品中含大量盐时显色点上会出现白量盐酸会使氨基酸不显出颜色。样品中含大量盐时显色点上会出现白斑，空气中其它的杂质如氨，硫化氢或酚等皆会影响显色结果。铜离斑，空气中其它的杂质如氨，硫化氢或酚等皆会影响显色结果。铜离子可以与氨基酸子可以与氨基酸-茚三酮显色物形成络合物，颜色较稳定，用硫酸铜乙茚三酮显色物形成络合物，颜色较稳定，用硫酸铜乙醇溶液洗脱层析后的显色斑点，可以通过比色法定量测定氨基酸含量。醇溶液洗脱层析后的显色斑点，可以通过比色法定量测定氨基酸含量。无色物质的层析图谱可用光谱法(如核苷酸类物9实验材料与试剂实验材料与试剂 实验试剂实验试剂1、氨基酸标准液、氨基酸标准液(1mg/mL)四种氨基酸是丙氨酸、甘氨酸、谷氨酸四种氨基酸是丙氨酸、甘氨酸、谷氨酸,脯氨酸分别配制成一定浓度脯氨酸分别配制成一定浓度的溶液。的溶液。2、80%甲醇甲醇(稀释前需测比重稀释前需测比重)。3、0.1%茚三酮丙酮溶液。茚三酮丙酮溶液。4、0.5%茚三酮丙酮溶液。茚三酮丙酮溶液。5、氨基酸混合液、氨基酸混合液(每种氨基酸每种氨基酸500mg/mL)。6、正丁醇、正丁醇(需重蒸，沸程：需重蒸，沸程：116120)。实验材料与试剂 实验试剂10实验器材实验器材1、新华滤纸。、新华滤纸。2、培养皿、培养皿(直径直径115mm)。3、电热鼓风干燥箱。、电热鼓风干燥箱。4、喷雾器及吹风机。、喷雾器及吹风机。5、点样管及点样架。、点样管及点样架。6、针、线、尺。、针、线、尺。7、烧杯、烧杯(50mL)。8、钟罩、钟罩(高约高约430mm,直径约直径约290mm，具磨口塞，具磨口塞)。实验器材11实验操作实验操作（一）、标准氨基酸纸上层析（一）、标准氨基酸纸上层析1、单向上行层析、单向上行层析(1)、氨基酸、氨基酸Rf值的测定值的测定A、滤纸滤纸：选用国产新华：选用国产新华 1号滤纸，号滤纸，28cm28cm，在距纸边，在距纸边2cm处，用铅笔轻轻划一条线，于线上每隔处，用铅笔轻轻划一条线，于线上每隔3cm处画一小圆处画一小圆圈作为点样处，圈直径不超过圈作为点样处，圈直径不超过0.5cm。实验操作（一）、标准氨基酸纸上层析12B、点样点样：点样要合适，样品点的太浓，斑点易扩散或拉长，以致分离不清，：点样要合适，样品点的太浓，斑点易扩散或拉长，以致分离不清，氨基酸的点样量以每种氨基酸含氨基酸的点样量以每种氨基酸含 520g为宜，将准备好的滤纸悬挂在为宜，将准备好的滤纸悬挂在点样架上，滤纸垂直桌面，用点样管点样架上，滤纸垂直桌面，用点样管(也可用血色素管代替也可用血色素管代替)吸取氨基酸吸取氨基酸样品样品10g(1g/L)，与滤纸垂直方向轻轻碰触点样处的中心，这时样品，与滤纸垂直方向轻轻碰触点样处的中心，这时样品就自动流出。点样的扩散直径控制在就自动流出。点样的扩散直径控制在0.5cm之内，点样过程中必须在第之内，点样过程中必须在第一滴样品干后再点第二滴，为使样品加速干燥，可用一加热装置一滴样品干后再点第二滴，为使样品加速干燥，可用一加热装置(如吹风如吹风机或灯泡机或灯泡)，但要注意温度不可过高，以免氨基酸破坏，特别是谷氨酰胺，但要注意温度不可过高，以免氨基酸破坏，特别是谷氨酰胺破坏，影响定量结果。破坏，影响定量结果。将点好样品的滤纸两侧比齐，用线缝好，揉成筒状。注意缝线处纸将点好样品的滤纸两侧比齐，用线缝好，揉成筒状。注意缝线处纸的两边不要接触。避免由于毛细管现象使溶剂沿两边移动特别快而造成的两边不要接触。避免由于毛细管现象使溶剂沿两边移动特别快而造成溶剂前沿不齐，影响溶剂前沿不齐，影响Rf值。值。B、点样：点样要合适，样品点的太浓，斑点易扩散或拉长，以致分13C、展层展层：将揉成圆筒状的滤纸放入培养皿内：将揉成圆筒状的滤纸放入培养皿内(注意滤纸不要注意滤纸不要碰皿壁碰皿壁)，当溶剂展层至距离纸的上沿约，当溶剂展层至距离纸的上沿约1cm时，取出滤时，取出滤纸，立即用铅笔标出溶剂前沿位置，挂在绳上或点样架上纸，立即用铅笔标出溶剂前沿位置，挂在绳上或点样架上晾干，使纸上溶剂自然挥发，直至除净溶剂。晾干，使纸上溶剂自然挥发，直至除净溶剂。酸溶剂系统酸溶剂系统：正丁醇：正丁醇：80%甲酸：水甲酸：水=15:3:2(体积比体积比)，茚，茚三酮三酮5ml。温度。温度25，时间，时间1h。注意注意：使用的溶剂系统需新鲜配制，并要摇匀。展层溶剂每：使用的溶剂系统需新鲜配制，并要摇匀。展层溶剂每张约需张约需25mL。C、展层：将揉成圆筒状的滤纸放入培养皿内(注意滤纸不要碰皿14D、显色显色：待展层基本结束后：待展层基本结束后,，置，置65鼓风鼓风箱中箱中10-20min，鼓风保温，滤纸上即显出，鼓风保温，滤纸上即显出紫红色紫红色/黄色斑点。黄色斑点。D、显色：待展层基本结束后,，置65鼓风箱中10-20m15E、Rf值的计算值的计算：用尺测量显色斑点的中心与：用尺测量显色斑点的中心与原点原点(点样中心点样中心)之间的距离和原点到溶剂前之间的距离和原点到溶剂前沿的距离，求出此值，即得氨基酸的沿的距离，求出此值，即得氨基酸的Rf值。值。计算出计算出 4种氨基酸在酸系统中的种氨基酸在酸系统中的Rf值值。E、Rf值的计算：用尺测量显色斑点的中心与原点(点样中心)之16注意注意 使用茚三酮显色法，必须在整个层析操作中避免手直使用茚三酮显色法，必须在整个层析操作中避免手直接接触层析纸，因为手上常常有少量含氮物质。显色时它也接接触层析纸，因为手上常常有少量含氮物质。显色时它也呈现紫色斑点。污染了层析结果，因此操作时应戴橡皮手套呈现紫色斑点。污染了层析结果，因此操作时应戴橡皮手套或指套。同时也要防止空气中的氨。或指套。同时也要防止空气中的氨。注意 使用茚三酮显色法，必须在整个层析操17思考题思考题 1、为什么在展层时有时用一种溶剂系统，而有时用两种溶剂系统、为什么在展层时有时用一种溶剂系统，而有时用两种溶剂系统?2、酸性溶剂系统、酸性溶剂系统(或碱性溶剂系统或碱性溶剂系统)对氨基酸极性基团的解离有何影响对氨基酸极性基团的解离有何影响?3、酸性溶剂系统、酸性溶剂系统(或碱性溶剂系统或碱性溶剂系统)对碱性氨基酸对碱性氨基酸(赖、精、组赖、精、组)和酸性和酸性氨基酸氨基酸(天冬、谷天冬、谷)的的Rf值有什么影响值有什么影响?4、滤纸上点上、滤纸上点上 1 L l0.02mol/L 的甘氨酸的甘氨酸(分子量分子量=75)溶液，请问实溶液，请问实际上点了多少微克的氨基酸际上点了多少微克的氨基酸?5、什么是分配系数？、什么是分配系数？思考题 1、为什么在展层时有时用一种溶剂系统，而有时用两种溶18