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總體策略 → 樣品前處理 → 分離手段選擇 → 色譜條件開發 → 分級/制備放大 → 鑒定與定量 → 方法驗證與質量控制 → 常見問題與解決”來組織,便于在實際實驗室中操作與決策。 一、總體策略(先明確目標) 明確研究目的:定性(成分鑒定)、定量(指標成分含量)、指紋圖譜、分離純化(制備)或活性導向分離。 明確目標化合物類別(生物堿、黃酮、皂苷、苷類、揮發油、多糖等)及其理化特性:極性、酸堿性、揮發性、熱穩定性、紫外吸收/電離能力。 依據目標和樣品基質制定分離路線:先“粗分級(溶劑分配/液液分配/SPE)→ 中間分離(柱色譜/開柱、CC)→ 精制(制備HPLC/CCC)→ 鑒定(LC-MS, NMR)”。 二、樣品前處理(關鍵,影響后續分離) 原料粉碎并過篩,記錄批次;控制水分避免發霉。 提取選擇:依據目標化合物極性選溶劑(揮發油:蒸餾或有機溶劑/SPME;中等極性成分:70%MeOH、EtOH;極極性:水或水提);可先做小規模單因素試驗比較提取率。 粗提/分級:經常使用溶劑漸進提取或溶劑分配(如水提后用石油醚/乙酸乙酯/n-BuOH分層)把樣物按極性分級,簡化后續工作量。 去除脂溶雜質:若含蠟/脂多,先用石油醚或正己烷脫脂。 固相萃取(SPE):用于濃縮、去鹽或去色素,選擇C18、Si、PS-DVB、SCX/SAX等吸附劑按需。 過濾與稀釋:進樣前0.22–0.45 μm膜過濾,溶劑與流動相匹配(避免溶劑強度過高導致峰形差)。 三、分離手段選擇(按目標物理化學性質) 非揮發性小分子(黃酮、苷類、生物堿、皂苷等):首選反相HPLC/UPLC(C18/C8);對高度極性者可選HILIC;對強極性或高分子選離子色譜或尺寸排阻(SEC/HPGPC)。 揮發性成分(揮發油、萜類):GC 或 GC-MS(前處理:蒸餾、SPME、溶劑萃取)。 強極性/無紫外吸收(多糖、極性寡糖):HPGPC、離子交換或衍生化后用RP-HPLC;多糖用酶或色譜-化學法。 制備分離:中試/制備HPLC、逆流色譜(CPC/HPCCC)、硅膠柱色譜、Flash色譜等。逆流色譜對極性差異小的天然產物非常有效。 四、分析條件開發(以HPLC/UPLC為主) 固定相選擇 C18(通用首選),C8(較少保留)、Phenyl(芳香相互作用)、CN/Amide(弱極性或極性互補)、HILIC(強極性)。 流動相與pH控制 常用:乙腈-水或甲醇-水。為改善峰形、提高離子化或穩定性,加入揮發性酸/鹽(0.1%甲酸或乙酸、10 mM 甲酸銨/乙酸銨、5–20 mM 乙酸銨/碳酸銨);用于堿性生物堿可加少量堿(0.01–0.05%三乙胺或碳酸氨),但對MS需選揮發性緩沖。pH對離子化化合物影響大,pH調節能顯著改變保留。 起始條件建議(常用分析柱 4.6×150 mm,5 μm) 黃酮/苷類:ACN/水 + 0.1%甲酸,梯度 5% → 60% ACN(30 min),流速 1.0 mL/min,λ 254/280 nm。 生物堿(堿性): ACN/10 mM NH4HCO3 (pH ~9) 或 ACN/0.05% TEA(調整使堿性化合物呈中性或弱離子化),梯度 5%→60%(30 min),用UV或MS檢測。 皂苷(無強紫外):MeOH/H2O 或 ACN/H2O,檢測用ELSD/CAD或MS;梯度 20%→90% ACN/MeOH(視樣品)。 多糖/極性小分子:HILIC(ACN高比例)或衍生后RP-HPLC。 檢測器 紫外/二極管陣列(DAD):適合含共軛系統的化合物。 ELSD/CAD:適合無或弱UV吸收的皂苷、三萜類。 LC-MS/MS:用于跟蹤、鑒定和痕量定量(選擇正/負離子模式)。 方法開發流程(快速迭代) 先做試劑/溶劑相容性與柱選擇的 scouting(小樣色譜圖比較不同柱)。 選一兩種候選柱(C18、Phenyl、HILIC),用梯度掃描(短梯度如5→95% ACN 0–20 min)觀察成分分布。 優化梯度坡度、起始/終止有機相、流速、柱溫與pH以改善關鍵峰分離。 小心樣品溶劑強度對峰形的影響,必要時換溶劑或降低注入體積。 系統適用性指標(SST) 理論板數、尾峰因子、重復進樣RSD、分辨率(關鍵組分Rs>1.5)作為放行標準。 五、分級與制備放大策略 先用溶劑分配/液-liquid提取減低復雜度(可按極性連續分配:石油醚→乙酸乙酯→n-BuOH)。 對中等純度制備:硅膠柱/ODS開柱分離 → 收集粗分餾(按薄層/分析HPLC監測)。 需要較高純度:用制備HPLC或CPC/HPCCC(避免固定相吸附,適合洋蔥式分離)。 放大注意:放大不是線性按體積縮放(需按填料質量、表面積、線速度和載樣量重建條件);對放大建議做中等放大試驗再全放大。 六、鑒定與定量 鑒定:LC-MS/MS(分子量、片段)、NMR(結構確認)、UV/IR 輔助。對未知峰,盡量獲得高分辨率MS與MS/MS。 定量:用外標法或內標法;對復雜基質建議用基質匹配標準曲線或標準加入法校正矩陣效應。 指紋/多成分定量:建立指紋圖譜并挑選若干指示峰作為質量控制(符合連續批次相似度)。 七、方法驗證(參照ICH與藥典) 必須評估:特異性/選擇性、線性、準確度(回收率)、精密度(重復性/中間精密)、LOD/LOQ、穩定性、魯棒性/范圍。對LC-MS還需評估基質效應與離子抑制。給出典型閾值:回收率 90–110%(可根據目標調整),RSD ≤2–5%(含量測定通常 ≤2%)。 八、常見問題與解決 峰拖尾:檢查pH(弱酸/堿被吸附)、使用競爭性洗脫劑、改用端胺化或低殘留硅膠柱、減少硅膠上羥基暴露(用TEA微堿或甲酸銨)。 峰分裂/寬峰:樣品溶劑太強、注入體積過大、體系外體積大(窄徑柱注意最小死體積)、柱污染。 分辨率不足:改變梯度斜率、降低流速提高理論板、換柱(更高效或不同選擇性)。 基線噪聲/漂移(ELSD/CAD):流動相揮發性不一致或泵不穩定;對LC-MS基線噪聲檢查溶劑純度與脫氣。 含鹽/基質抑制LC-MS:用SPE或稀釋、改用其他離子化模式(APCI)、優化洗脫梯度減少基質共洗脫。 目標峰無UV吸收:改用ELSD/CAD或MS檢測,或化學衍生化賦予紫外/熒光性質。 九、質量控制與記錄 建立樣品前處理 SOP、色譜方法 SOP、系統適用性測試 SOP。 保存原始色譜數據、樣品制備記錄、對照品批次與純度證明。 對于常規質量控制可建立快速指紋或多指標準測定流程。 十、實用模板(示例起始條件) 黃酮/苷類分析(分析柱 4.6×150 mm, 5 μm): 流動相 A:水 + 0.1% 甲酸;B:乙腈 梯度:5% B(0–2 min)→ 40% B(2–25 min)→ 95% B(25–28 min)→ 5% B 回平衡(28–35 min) 流速:1.0 mL/min;柱溫:30℃;檢測:DAD 254/280 nm。 生物堿分析(堿性): A:10 mM NH4HCO3 (pH ~9);B:乙腈 梯度 5→60% B(0–30 min),流速 1.0 mL/min,檢測 UV 或 MS(正離子模式)。 皂苷制備(ELSD/制備HPLC): A:水;B:甲醇/乙腈混合(1:1)或純MeOH 梯度 20→90% B(0–40 min),檢測 ELSD,制備柱按填料放大。 |
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