薄层色谱法

薄层色谱技术概要

辛航航

（生命科学学院 生物化学与分子生物学专业 201400370013）

摘要：本文扼要的介绍了薄层色谱法的含义、有关原理、操作方法、各个环节的影响因素

和注意事项，讨论了常用的吸附剂、载体与薄层板的制备，、点样、各种展开方法。也简单介绍了几种近年发展起来的色谱技术，薄层色谱是中药分析中广泛应用的经典方法，随着薄层板、点样技术、展开技术、检测技术等方面的发展，加之其简单、便捷、经济、灵敏、高效的优点，薄层色谱法必将在中药及其制剂质量控制及其检验中发挥越来越大的作用。

关键词：薄层色谱 中药 铺板 点样 展开

薄层色谱自1938年发明以来，自身的理论和技术都得到长足的发展，其应用范围及其广泛，成为现代实验室不可或缺的一种技术手段。薄层色谱法是在一定尺寸的表面平整的玻璃、铝板或者塑料板上，把硅胶、纤维素、氧化铝、聚酰胺或化学键合硅胶等吸附剂铺成薄层（通常厚度为0.10~0.25mm）作为固定相，用展开剂（流动相）把被测样品展开，从而进行色谱分离和分析的方法。薄层色谱具有能够提供图像用以直接观测并传达色谱结果，速度快，灵敏度高，溶剂消耗少，制备量大，成本低，操作简单方便等优点。[4]

薄层色谱鉴别在我国各版药典中的应用增幅较大，如2005年版药典共收载1507项，2010版药典仅新增就达2494项，且除矿物药外均有专属性强的薄层色谱鉴别方法。薄层色谱在药用植物研究中的应用主要有药用植物活性成分提取分离及含量测定，中药材品种真伪鉴定及其代用品寻找，探索柱色谱分离条件，精制和制备纯品的药物等。

1 基本原理

薄层色谱鉴别时，将样品溶液用毛细管点于薄层板的一端，置于密闭的槽中，加入适宜的溶剂作为流动相，由于毛细管原理，溶剂被吸上、沿板移动，并带动样品中各组份向前移动这个过程称为展开。由于各组分物理化学性质不同，移动距离不同，展开一定距离后，可得到互相分离的组分斑点。可用适当方法使各组分在板上显示其位置，若组分本身有颜色，即可直接观察，否则可喷显色试剂或在紫外灯下观察荧光灯方法确定斑点的位置。其分离原理是利用各成分对同一吸附剂的吸附能力不同，使在移动相（溶剂）流过固定相（吸附剂）的过程中。连续地产生吸附、解吸附、再吸附、再解吸附，从而使各成分互相分离。[5]

2 操作环节及方法

2.1 吸附剂、载体

薄层色谱法的分离在薄层板上进行，因此薄层板的质量对分离有很大的影响。现在国内外均已有制好的薄层版出售。一般来说，各种预制板的质量较一致，结果可以重复，如工作量不大，可以购买这些预制板使用，但如果工作量大，需板较多，则自己铺制更为经济。铺板前应选用适宜的吸附剂，然后加入适当的粘合剂，涂铺制板。常用的吸附剂与载体（以下统称吸附剂）有以下几种。[1] 2.1.1硅胶

薄层色谱法一直以吸附方式为主，而硅胶有是薄层色谱法中最常用的吸附剂。它具有多孔结构，其吸附性是由表面的硅醇基引起的，可与极性化合物等形成氢键而吸附。用硅胶也可以进行分配色谱分离。即在硅胶表面涂布一层其他物质作为固定相，分离过程为利用试样组分在流动相与此固定相之间的不同分配而完成。此时硅胶仅作为固定相的载体，对分离不起作用。硅胶内常含有微量金属盐如铁等为杂质，如认为铁会对薄层分离与鉴定定量等产生干扰，可事先将硅胶用盐酸处理洗去，再以水洗净，干燥后使用。硅胶的吸附能力与含水量有关，含水量越少，吸附力越强。因此要有干燥活化步骤。[1]

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目前实验室已普遍采用市售高效薄层板，以硅胶G型板 v最为常见，相对于自制薄层板来说分离效果更好。由于硅胶表面的pH值约为5，比较合适与酸性和中性物质的分离，如有机酸、酚类、醛类等。碱性物质能与硅胶作用，展开时易被吸附于原点不动或出现斑点拖尾现象。在自制薄层板时可用稀碱溶液制备薄层使其变为碱性，或用碱性展开剂展开，从而得到理想的图谱。 2.1.2氧化铝

氧化铝也是一种较常用的吸附剂，根据制备和处理方法不同，分为酸性、中性、碱性三种，适用于不同类型化合物的分离。它们的吸附能力也与含水量有关，无水者吸附力强，在早期的薄层色谱工作中，氧化铝应用很多，现在则不如硅胶使用得广泛。[1] 2.1.3 聚酰胺

用作薄层吸附剂的聚酰胺是局己内酰胺的粉末，其分子中的酰胺基可与酚基、羧基等形成氢键产生吸附，因此适用于含有这些基团的化合物的分离。[1] 2.1.4 纤维素

纤维素主要是用于分配色谱，其机理与纸色谱相同。纤维素上有结合的水分，作为固定相。纤维素本身其载体作用，固定相水与有机溶剂组成的流动相相对不同化合物有不同的分配而使之分离。[1] 2.1.5 硅藻土

硅藻土本身的吸附能力不强，主要也是作为分配色谱中的载体使用。可先用硅藻土制成薄层板，然后用喷雾或者浸渍的办法在此载体表面涂上一层其他物质为固定相进行分离。硅藻土有时在使用之前也需要精制处理以出去某些干扰杂质。[1] 2.1.6葡聚糖凝胶

这是由葡聚糖与交联剂聚合后形成的凝胶，要在充分吸水的状态下使用，主要用于大分子物质的分离。凝胶中形成的网状结构有一定的孔径，具有不同尺寸大小的分子渗透入凝胶孔径内的程度有差别，小分子容易进入，大分子则较难，甚至完全不能进入，因此在分离过程中，形成按分子大小顺序排列的分离，大分子移动在前面。[1] 2.1.7 离子交换剂

离子交换剂也常用于制备薄层板，作为薄层色谱的固定相。利用离子交换剂与不同离子交换能力的差别，使不同离子受到不同程度的滞留而得分离。这种方式在无机离子和能呈离子状态存在的有机化合物的分离中常有应用。常用的离子交换包括各种离子交换树脂、连接上不同交换基团的各种离子交换纤维素和离子交换葡聚糖凝胶等，如羧甲基、磺丙基为阳离子交换基团，氨乙基、二乙胺基为阴离子交换基团。[1]

2.2 粘合剂的配制：常用的粘合剂为羧甲基纤维素钠，在溶解过程中，应将其少量地撒于水的表面，自然沉降、充分浸润，溶胀之后可加热溶解，若不急于使用则可以直接浸泡至溶解。需要注意的是，粘合剂使用前一定要过滤，所铺的板子才会均匀。[5] 2.3 铺板：将粘合剂与固定相用的吸附剂按一定比例混合，向一个方向研磨，速度不宜过快，要顺着研钵的边缘研磨并仔细观察，一定要把气泡排除，稠度以用研棒粘取呈连珠状而不呈线状下滴为好。研匀后，采用手铺或者铺板器铺制薄层板。对薄层板的质量要求是厚度均匀一致，表面光滑平整、无麻点气泡，无破损污染。要控制好铺板用的匀浆稠度；过稠则板面容易出现层纹，过稀则干后表面粗糙；使用前一般应于110℃活化30分钟，活化后置于干燥器中备用。[5]

2.4 点样：进行试样分离时，需将试样配制成一定浓度的溶液，用毛细管点在距薄层一端约1~2厘米左右处。如要进行定量分析，则试样称量与点样量都要精确。一块板上可以点几个试样点，但要在同一起始线上，点间距离以1~2厘米左右为宜，原点不宜过大，否则展开后斑点扩散不集中，使检出灵敏度减低。原点直径最好不要超过0.5厘米。如点样量较大，可

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分数次点上，待溶剂挥发后再点下一次试样溶液。进行制备式分离时，也可将试样溶液点成横线形式，这样可以处理较大的试样。待溶剂挥发后，即可进行展开。[5] 2.4.1点样注意的问题

点样量：原点位置对样品容积的负荷量有限，体积不一太大，一般为0.5~10微升，样品的浓度通常为0.5~2mg，太浓时展开剂从原点外围绕行而不是通过整个原点把它带动向前，使斑点拖尾或重叠，降低分离效率。点样量太小，不能检出清晰的斑点，影响判断。点样量太多，展开剂不能全部负载，容易产生拖尾现象。[2]

当点样量适合时，可采用点状点样，当点样量过大，原点无法负载时，可采用条带状点样，得到更好的分离效果，提高分辨率。

样品的溶剂：样品在溶剂中溶解度很大，原点将变成空心圆，影响随后的线性展开，所以原则上应选择对被测成分可以溶解但溶解度不是很大的溶剂。 供试液的溶剂在原点残留会改变展开剂的选择性，亲水性溶剂残留在原点吸收大气中的水分（特别在高湿度环境）对色谱质量也会产生影响，因此出去原点残存溶剂是必要的，但对遇热不稳定和易挥发的成分，应避免高温加热，以免成分被破坏或损失。[2] 点样手法：接触式点样直径通常在3mm以内，采用边点样边用吹风机吹干溶剂的方式。在同一原点进行多次点样时，要尽可能使每次的点样环中心重合，直径大小一致，以免形成多个环状，在原点的不均匀分布将使展开后的色谱图带不够清晰和整齐。[2]

2.5 展开[1]：展开是分离的过程，是在密闭的容器内进行的，为了得到较好的分离效果，有时可以将点好的试样的薄层板与展开剂同时放入展开槽内，但不使薄层板接触展开溶剂，仅使其受溶剂蒸汽饱和，然后再进行展开，展开可有一下几种方式。 2.5.1 上行展开

又分倾斜上行与垂直上行二法，溶剂放在槽的底部，薄层点有试样的一端向下，使溶剂因毛细管作用被动向上吸动，移动薄层。要注意不使试样浸入流动相溶剂中。倾斜上行法最为常用，薄层板上部垫高，使板与水平面约呈20~30度。垂直上行法仅适用于含粘合剂的薄层板，板与槽底成直角或接近直角。当溶剂移动规定的距离或行至板的上端即为展开完毕。取出挥干试剂，进行定位观察。 2.5.2 下行展开

也有倾斜下行与垂直下行两种。点有试样的一端在上，并用滤纸吸引流动相溶剂自板上端向下移动。这种展开方式对移动距离小的组分分离有利。可不受展开距离限制，可使溶剂不断自板向端流出，以加大组分移动距离。 2.5.3 双向展开

又称二维展开，即在两个不同方向展开两次。试样点在方形薄层板的一角，按正常展开一次之后，将试样取出，挥干溶剂，转动90度，再用同一溶剂或者另一溶剂系统沿另一方向展开，如此可得较好的分离。但一块板上只能点一个试样点。此法一般仅用于难分离或者组分复杂试样的分离。 2.5.4 其他方法

除上述展开方法外，还有一些其他展开方式，如圆心展开法，试样点在圆心附近，流动相自圆心处加入，向圆周移动；径向展开法，将试样点两边的吸附剂刮去一部分你，使展开剂在向上移动经过原点时受到限制，然后再向前移动，得到与圆心展开剂相似的效果；三角形展开法为将薄层板上吸附剂划成三角形，试样点在三角形底边部分，溶液向上移动时，由于顶部尖窄，组分斑点比较集中，对于移动距离大的组分较为有利，可以提高检测灵敏度；向心展开法将试样点在圆形薄层的圆周，溶剂自圆周向圆心移动，效果与三角形展开剂相仿，使用这种展开方式，需有专门设备，一般只用于高效薄层色谱。

此外，对于不易分离的混合物，还有多次展开或程序多次展开方式，展开一次后，待溶剂挥

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干，再用同一溶剂或者另一系统沿同方向展开，如此重复多次，展开距离可以逐次递增，也可以保持恒定，可得到较好的效果。 2.6 展开剂[6]

展开所用溶剂可为单一溶剂，也可以为几种溶剂的混合液。展开剂的选择还是经验式的，主要根据被吸附分离组分的性质（如极性、溶解度）及吸附剂性质而定。在正相色谱法中，使用极性小的有机溶剂为展开剂，吸附剂或亲水性物质（分配色谱）为固定相。极性大的溶剂能使组分移动较大的距离，因此可以用不同极性溶剂（如三氯甲烷、己烷与乙酸乙酯）按不同的比例配制几种展开剂，比较分离效果。也可再加入第三或者第四种溶剂，进而选出比较好的展开系统。在反相色谱法中，固定相为极性小的或者非极性物质，如烃类或烷基键合等，而亲水性的极性大的溶剂为流动相。此时情况恰与以上相反，极性大的组分移动在前。常用不同比例的水-甲醇或者水-乙腈为展开剂，有时再加入一些其他物质以改进分离。在离子交换色谱法中，流动相多为不同pH的各种盐溶液或者缓冲溶液。凝胶色谱也常用盐的水溶液分离大分子水溶性物质，如蛋白质、多糖等。展开剂的选择还可以参考文献中较成熟的用于分离此类物质的一些展开系统，必要时加以改进以适用自己的分离。

2.6.1 展开剂的配制：配制展开剂时，应严格控制其比例准确度，如遇到比例很小的溶剂时，应尽量满足其精确度要求，而不是为了图方便省事直接用滴管加入。展开剂配好后如浑浊不清不能立即使用。应转移入分液漏斗中，待其静置分层澄清后再取其上层（或者下层）液进行展开。[2]

展开剂要求新鲜配制，不要多次反复使用，若需分层，则应按照要求放置分层后取所需要的一相备用。选择展开剂的依据是溶剂极性的大小，极性大的化合物需用极性大的展开剂，极性小的化合物需用极性小的展开剂。在实际工作中，常用两种或三种溶剂的混合物作展开剂，这样更有利于调整展开剂的极性，以改善分离的效果。Rf值应在0.2~0.7范围内。展开剂根据其极性大小可分为3种，弱极性溶剂体系的基本相由正己烷和水组成，在根据需要加入甲醇、乙醇、乙酸乙酯来调节溶剂体系的极性，适用于生物碱、黄酮、萜类成分的分离；中等极性溶剂体系的基本相由氯仿和水组成，以甲醇、乙醇、乙酸乙酯来调节溶剂体系的极性，适用于蒽醌、香豆素以及一些极性较大的木脂素和萜类成分的分离；强极性溶剂体系由正丁醇和水组成组成，也是以甲醇、乙醇、乙酸乙酯来调节溶剂体系的极性，适用于极性很大的生物碱类成分的分离。 2.6.2展开剂的用量：展开剂的用量以薄层板放入的深度为距原点5mm为宜，切勿倒入过多，将原点浸入展开剂，成分将被展开剂溶解而不随展开剂在板上分离。[2]

2.6.3溶剂蒸汽的作用 溶剂蒸汽在薄层色谱中起着重要作用，它和液相（展开剂）、固定相（吸附剂）一起构成了一个作用机制复杂的三维层析过程。实际工作中有时会遇到这两种情况：第一种情况是边缘效用，原因是混合溶剂在薄层版上爬行时，沸点较低和与吸附剂亲和力弱的溶剂，在薄层板两个边缘较易挥发，因此在边缘的浓度比在中部的浓度小。往往产生边缘斑点走得快，形成一个弧。第二种情况是两个溶剂前沿，原因是两种极性相差很大的溶剂组成展开剂时，吸附剂对不同极性溶剂产生吸附作用不同。这两种情况的克服办法，可将点好样的薄层板在展开剂的蒸汽中预饱和15~30min，再进行展开。[2]

2.6.4溶剂的质量 展开剂中溶剂的质量直接影响薄层色谱分离能力。如果含有杂质超标、水分超标以及吸收空气中干扰气体等，均可影响分离效果，如甲酸乙酯遇水容易水解，如用多次开瓶的残存溶剂，因逐渐被大气中的水分而不同程度的水解，所得的色谱与用新鲜溶剂所得色谱有明显的差别。展开剂展开后，溶剂比例发生变化，勿重复使用。[2] 2.7 Rf值：展开后组分的移动程度常用比较移值Rf表示，其定义为：

Rf=自原点至组分点中心的距离/自原点至溶剂前缘的距离

2.7.1影响Rf的因素有：吸附剂的活度、酸碱度、粒度、薄层厚度、展开剂的纯度、展开蒸

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汽对薄层的展开程度，环境温度，湿度等，因此单独使用Rf值进行鉴定时，要严格控制操作条件，才能得到较好的效果。

条件固定时，每一组分的Rf值应是恒定的，因此可用它进行定性鉴别，但因影响Rf值的因素较多，所以最好能同时在板上点上对照标准，这样更有把握些。在进行鉴定时，还可以使用不同组成，极性差别较大的几种不同展开系统进行分离，如果试样组分与某一对照物的Rf值在这些情况下都完全相同时，一般可以认为此二物质为同一化合物。 2.8 定位

试样经展开分离后，形成一系列斑点，沿溶剂移动方向顺序排列。如各组分均有颜色，则可以容易看出，对于无颜色的组分，需用一些方法使斑点显现。 2.8.1显色[2]

用一种能与组分发生显色反应的试剂均匀喷雾于薄层板上，组分即可显出色点。显色剂有专属性，即只与某一个或者某一类化合物显色，如磷酸指示剂用于酸或者碱类的显色，茚三酮试剂用于氨基酸类化合物等；也有通用性的显色剂，如高锰酸钾溶液、硫酸-醇溶液可与有机化合物反应显出颜色；在密闭的缸内碘蒸汽可以使有机化合物呈现棕色斑点等。 喷雾显色操作时要尽可能控制液滴细微，同时使板各部分的喷雾密度尽可能一致。显色剂的量要适当，太多则烘干时间延长，使斑点显色时间延长，多余显色剂流向板下方，容易产生斑点变形，太少则斑点反应不完全。 浸渍显色是将显色剂倒入容器内，将整个板放入其中显色。浸渍显色对于定量分析来说，可以得到更加均匀的背景。浸渍显色要注意动作的细致和快速，防止显色溶液溶解样品所造成的样品损失、色谱斑点变形及其面板的破损。

显色后的薄层如需进行扫描，为使其隔绝空气，避免水分或者氧气等进一步参与反应，可在板上覆盖一个大小相等的洁净玻璃板，周围用胶布密封。 2.8.2 荧光

有些化合物在紫外光照射下可产生荧光，故可在暗室内紫外灯下观察薄层板，有些化合物可与一些试剂反应后产生荧光物质，这些方法现在都可用。也可以在制作薄层板时在吸附剂内加入荧光物质，展开后在紫外灯下薄层板呈现荧光，而组分斑点为暗点，故可认出。常用的荧光物质有桑色素、荧光素、硅酸锌盐等。

对含有放射性元素或者有生物活性的组分也可分别用放射性测量与生物检验方法进行定位。

2.9 检视与记录

2.9.1 复核检验：按照标准操作即可。常有两种方法，日光下直接检视或喷显色剂后日光下检视，如含有皂苷、三萜皂苷、生物碱类成分的药材等；紫外光（254nm或365nm）下检视或喷显色剂后在紫外（254nm或365nm）下检视，如含有香豆素类、蒽醌类、黄酮类成分的药材。[6]

2.9.2 摸索试验或预实验：其结果检视也有一定的技巧可循。一般检视的顺序为，先在日光或紫外光（254nm或365nm）下检视；再喷以不破坏化学成分的显色剂（如氨熏、碘熏等），日光下检视后，再于紫外光（254nm或365nm）下检视；喷以可破坏化学成分的显色剂（茚三酮试液、香草醛试液等），日光下检视后，再于紫外光（254nm或365nm）下检视。这样，一块薄层板就可以得到9种不同条件下的色谱信息。这些大量的薄层斑点，多表示了性质不同的化学成分，虽有重叠，但是在各自的检视条件下却互补干扰，呈现出各自的斑点特征。[6]

薄层图谱应及时进行检视与记录，以避免图谱因环境因素发生变化。尽可能用摄像设备拍摄，以光学照片或电子图像的形式保存。紫外光下拍摄图谱时，应使用滤光片滤除紫外光以免图谱与肉眼观察之间存在色差，确保记录的真实完整。

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