㈠ 全是干貨丨離子交換色譜（IEC）原理、操作要點及應用
離子色譜分為三種類型：離子交換色譜、離子排斥色譜和離子對色譜，本文將深入分析離子交換色譜的基本原理、操作要點及應用。
離子交換色譜（IEC）是基於離子交換劑與周圍介質中帶電離子間的電荷作用力不同，實現分離的一種柱層析法。IEC所用色譜填料——離子交換劑，通常為人工合成的多聚物，包括基質、電荷基團和反離子三部分。基質多採用瓊脂糖或葡聚糖凝膠，通過酯化、醚化或氧化等化學反應引入電荷基團，能與帶相反電荷的化學物質進行交換吸附。離子交換劑在水中呈不溶解狀態，能釋放反離子，與溶液中的其他離子或離子化合物結合吸附。結合後，離子交換劑及被結合物的理化性質不改變。
IEC根據離子交換劑上可電離基團的不同，分為陰離子交換劑和陽離子交換劑。反離子帶正電的（如Na+、H+）為陽離子交換劑，反離子帶負電的（如Cl-）為陰離子交換劑。溶液中的離子通過離子交換柱時，競爭性結合離子交換劑上的荷電部位，移動速率取決於親和力、電離程度及溶液中競爭性離子性質和濃度。
離子交換反應是可逆的。以RA代表陽離子交換劑，溶液中的陽離子A*與溶液中的陽離子B+可發生可逆交換反應，平衡遵循質量作用定律。離子交換劑對不同離子的結合力由其選擇性決定，選擇性可通過平衡常數K表示。K值反映離子交換劑對不同離子的結合力或選擇性參數。
離子交換劑對有機鹼的選擇性隨pK增大而增大，對兩性化合物的選擇性隨等電點增大而增大。反之，對有機酸的選擇性隨pk減小而增大，兩性化合物隨等電點減小而增大。
溶液中離子與交換劑離子交換，電性越強越易交換。陽離子樹脂在稀溶液中，交換量隨電價增大而增大。強鹼性樹脂對負電性基團的結合力次序為CH3COO-，弱鹼性陰離子交換樹脂結合力次序為F-。蛋白質等電點是離子交換層析進行的重要依據，pH在等電點時分子無電荷，與交換劑間無靜電作用。高於等電點時，分子帶負電，結合陰離子交換劑；低於等電點時，帶正電，結合陽離子交換劑。蛋白質與交換劑結合是可逆的，鹽梯度或pH梯度可將吸附蛋白質從柱上洗脫。
離子交換劑應高度不溶，物理化學性質穩定，具有較多交換基團和大表面積或疏鬆孔狀結構。離子交換劑分為疏水性和親水性兩大類。疏水性離子交換劑具有大交換容量、快流速和高機械強度，適用於小分子物質分離和蛋白質、核酸等純化。親水性離子交換劑適用於大分子多價電解質分離，具有良好的解析度。
離子交換劑的選擇需根據樣品物質的理化性質。陰離子或陽離子交換劑的選擇取決於被分離物質的電荷性質。兩性電解質蛋白質的分離需根據pH決定。離子交換劑的基質影響分離效果，親水性基質適用於生命大分子物質分離。交聯度影響分離性能，小分子物質選擇交聯度大的介質。交換容量和交換速度是重要考慮因素。
緩沖液的選擇需考慮pH、離子強度和對目標蛋白活性的影響。兩性蛋白質的分離需調整緩沖液pH。常用防腐劑包括疊氮鈉和乙基汞硫代水楊酸。
離子交換色譜的基本操作包括交換劑預處理、再生、轉型、裝柱、樣品上柱、洗脫和收集。裝柱時需均勻分布交換劑，避免氣泡產生。洗脫是關鍵步驟，可通過改變離子強度或pH實現。
IEC廣泛應用於蛋白質、多肽、氨基酸和有機酸等生化物質的分析分離，以及樣品脫色。分離純化蛋白質是IEC的主要應用之一。例如，通過凝膠親和層析、離子交換層析和凝膠色譜等步驟，可有效分離純化綠豆幾丁質酶。蛋白質等電點的測定是IEC的另一重要應用，通過交換劑與蛋白質間的結合力隨pH改變的特性實現。
㈡ 簡述離子交換色譜法
離子交換色譜法(ion exchange chromatography,IEC)
離子色譜分析法出現在20世紀70年代，80年代迅速發展起來，以無機、特別是無機陰離子混合物為主要分析對象。
離子交換色譜利用被分離組分與固定相之間發生離子交換的能力差異來實現分離。離子交換色譜的固定相一般為離子交換樹脂，樹脂分子結構中存在許多可以電離的活性中心，待分離組分中的離子會與這些活性中心發生離子交換，形成離子交換平衡，從而在流動相與固定相之間形成分配。固定相的固有離子與待分離組分中的離子之間相互爭奪固定相中的離子交換中心，並隨著流動相的運動而運動，最終實現分離。
表達式
離子交換色譜的分配系數又叫做選擇系數，其表達式為：
K_s=\frac{[RX^+]}{[X^+]}
其中[RX + ]表示與離子交換樹脂活性中心結合的離子濃度，[X + ]表示游離於流動相中的離子濃度
分離原理
離子交換色譜（ion exchange chromatography，IEC）以離子交換樹脂作為固定相，樹脂上具有固定離子基團及可交換的離子基團。當流動相帶著組分電離生成的離子通過固定相時，組分離子與樹脂上可交換的離子基團進行可逆變換。根據組分離子對樹脂親合力不同而得到分離。
陽離子交換:
陰離子交換:
式中"－－"表示在固定相上，Kxy和Kzm是交換反應的平衡常數，Z+和X-代表被分析的組分離子。M+和Y-表示樹脂上可交換的離子團。
離子交換反應的平衡常數分別為：
陽離子交換：
陰離子交換：
平衡常數K值越大，表示組分的離子與離子交換樹脂的相互作用越強。由於不同的物質在溶劑中離解後，對離子交換中心具有不同的親合力，因此具有不同的平衡常數。親合力大的，在柱中的停留時間長，具有高的保留值。
固定相
離子交換色譜常用的固定相為離子交換樹脂。目前常用的離子交換樹脂分為三種形式，一是常見的純離子交換樹脂。第二種是玻璃珠等硬芯子表面塗一層樹脂薄層構成的表面層離子交換樹脂，第三種為大孔徑網路型樹脂。它們各有特點，例如第二種樹脂有很高的柱效，但它的柱容量不大；第三種樹脂適用於非水溶液中物質的分離，因為它們的孔徑和內表面積大，不需要用水溶脹，便可滿意地使用。
典型的離子交換樹脂是由苯乙烯和二乙烯基苯交聯共聚而成：
其中，二乙烯基苯起了交聯和加牢整個構型的作用，其含量決定了樹脂交聯度大小。交聯度一般控制在4％～16％范圍內，高度交聯的樹脂較硬而且脆，也較滲透，但選擇性較好。在基體網狀結構上引入各種不同酸鹼基團作為可交換的離於基團。
按結合的基團不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。陽離子交換樹脂上具有與樣品中陽離子交換的基團。陽離子交換樹脂又可分為強酸性和弱酸性樹脂。強酸性陽離子交換樹脂所帶的基團為磷酸基（一），其中和有機聚合物牢固結合形成固定部分，是可流動的能為其他陽離子所交換的離子。
陰離子交換樹脂具有與樣品中陰離子交換的基團。陰離子交換樹脂也可分為強鹼性和弱鹼性樹脂。
陰離子交換樹脂屬強鹼性，它是由有機聚合物骨架和一季胺鹼基團所組成，它帶有正電荷。而與相反的是可以移動的部分，它能被其它陰離子所交換
流動相
離子交換色譜的流動相最常使用水緩沖溶液，有時也使用有機溶劑如甲醇，或乙醇同水緩沖溶液混合使用，以提供特殊的選擇性，並改善樣品的溶解度。
離子交換色譜所用的緩沖液，通常用下列化合物配製：鈉、鉀、被的檸檬酸鹽，磷酸鹽，甲酸鹽與其相應的酸混合成酸性緩沖液或氫氧化鈉混合成鹼性緩沖液等。
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