凝胶色谱法是一种以多孔凝胶为固定相的液相色谱分离方法，依据溶质分子尺寸的差异实现分离，样品组分与固定相之间原则上不发生相互作用。[1] 洗脱时体积较大的分子被孔道排阻而先流出，体积较小的分子能进入孔道内部、流程更长而较晚流出。[2] 用有机溶剂作流动相时称凝胶渗透色谱，用水溶液作流动相时称凝胶过滤色谱。[2] 它常用于测定高聚物的相对分子质量及其分布，也用于蛋白质、核酸等生物大分子的分离与脱盐。[3]
定义
溶质分子在多孔填料表面所受到的排斥作用称为排阻，产生排阻的原因包括带电粒子的电荷、分子的大小和空间结构等；据此把溶质按分子大小加以分离的色谱过程，称为排阻色谱。[1] 凝胶色谱是液相色谱中的一类，其固定相为带有不同孔径的多孔凝胶；分子的临界直径若大于孔口开度便无法进入，只有比孔口更小的分子才能进入并保留，而溶剂分子可以自由进出。[1]
柱床内流动相的体积可分为填料颗粒之间与颗粒内部两个部分。洗脱体积 $V_e$ 与二者以及分配系数 $K_d$ 之间的关系为 $V_e = V_0 + K_d V_i$，其中 $V_0$ 是颗粒之间的空隙体积即外水体积，$V_i$ 是颗粒内部的孔体积即内水体积。[4] 当 $K_d=0$ 时分子完全不能进入孔内，$V_e=V_0$，称为全排阻；$K_d=1$ 时分子可完全渗入孔道，$V_e=V_0+V_i$；介于 0 与 1 之间则属部分渗入。[4]
背景
在凝胶色谱出现之前，高聚物的相对分子质量可用端基测定、渗透压、粘度等经典方法测定，但这些方法各有局限，也难以同时给出分子量分布。[5] 凝胶色谱改善了测试条件，能够同时测得相对分子质量及其分布，逐渐成为该领域常用且快速的表征手段。[5]
排阻现象本身为人所知已久，但受填料条件限制，直到 20 世纪 60 年代初填料实现商品化之后，这一方法才真正发展起来，并在分子量测定、溶质扩散与相互作用研究、材料孔径和孔体积测定等方面获得应用。[1]
内容
分离在填装有凝胶的柱中完成。填料表面分布着孔径受控的孔道，分子直径大于孔径者无法进入，只能沿颗粒之间的空隙随流动相快速通过，因而最先流出；分子直径小于孔径者可以进入孔内，流出速度减慢。[1] 在能够进入孔道的分子之间，较小的分子可占据更多的孔体积，流出最慢；较大的分子占有的孔体积较少，先于小分子流出，洗脱顺序大体按分子尺寸由大到小排列。[1]
凝胶色谱所用填料习惯上称为凝胶，按机械强度可分为软性、刚性、半刚性，按材料则可分为有机胶与无机胶。[1] 相关介质的研究自 1955 年的淀粉起步，其后陆续出现葡聚糖、琼脂糖、交联聚丙烯酰胺等适合水相的凝胶；交联聚苯乙烯属于半刚性凝胶，渗透性好，适用的分子量范围宽，是使用较多的填料之一。[1] 流动相的主要作用是溶解样品，通常不决定分离度，选择时要求黏度较低且不损害柱填料。[1]
按照流动相和分离对象的不同，凝胶色谱分为两类：以水或缓冲液为流动相的凝胶过滤色谱，多用于蛋白质、核酸、多糖等水溶性大分子，代表性介质为葡聚糖系列；以有机溶剂为流动相的凝胶渗透色谱，多用于可溶于有机溶剂的高聚物，常用交联聚苯乙烯凝胶。[6][2] 两者的分离原理相同，但所用固定相、分离对象与操作技术并不相同。[6]
1959 年，Porath 与 Flodin 用交联葡聚糖凝胶作柱填料，分离水溶液中分子量不同的样品，把这一方法称为凝胶过滤，成果发表于《自然》。[7] 随后 Sephadex 系列凝胶介质实现商品化，该方法在数年内迅速推广。[7][8] 1964 年，Moore 以交联聚苯乙烯凝胶在有机溶剂中完成分离，并提出凝胶渗透色谱的名称。[7][9]
凝胶渗透色谱通常借助标定曲线由淋洗体积推算聚合物的相对分子质量。间接法依据淋洗体积与相对分子质量对数的关系，包括窄分布标样校正法、普适校正法等；直接法则有粘度法和光散射法。[5] 浓度型检测器常用示差折光、紫外吸收和红外吸收检测器，用于测定相对分子质量的检测器有激光光散射检测器和自动粘度计。[5]
影响与争议
Porath 在回顾中提及，论文发表之初反响不大，他还遇到过来自同行的质疑，认为一种分离区间仅在 0.5 至 1.0 左右的方法难有前途。[10] 但凝胶过滤很快在生物化学领域获得应用，并直接促成了非极性物质在聚苯乙烯凝胶上的凝胶渗透色谱。[10]
在名称上，国际纯粹与应用化学联合会只采用体积排阻色谱这一称谓，不承认凝胶渗透色谱的提法。[11] 早期以不规则颗粒填充的凝胶渗透色谱柱分离效率不高，为取得可接受的分离效果，柱长往往需要达到数米。[11]
以体积排阻色谱配合示差折光检测器测定相对分子质量的方法操作简便、成本较低，但它通过流体力学体积进行估算，不能直接给出绝对分子量，结果的准确性取决于校正用聚合物与待测样品的相似程度，所用处理软件与溶剂不同也会造成差异。[12] 引入多角度激光光散射检测器后可测定绝对分子量；有研究分别用联用光散射与单用示差折光两种方式测定丙交酯乙交酯共聚物的相对分子质量，前者所得数值偏小。[12]
现代凝胶渗透色谱系统已由单一示差折光检测器发展为紫外、光散射、粘度等多种检测器联用的平台，在给出分子量分布的同时还可获得支化度、特性粘度等结构信息。[3] 相关标准方法包括 GB/T 21863、ISO 16014 等。[3]
参见
参考资料
- 体积排阻色谱 . baidu.com [引用日期2026-09-27]
- 凝胶色谱使用的注意事项 - 您当前的位置：检测资讯 > 科研开发 . anytesting.com [引用日期2026-09-27]
- GPC分子量分布分析 . bjfxcs.cn [引用日期2026-09-27]
- suse.edu.cn 上的网页 . suse.edu.cn [引用日期2026-09-27]
- 凝胶色谱仪知识 - 您当前的位置：检测资讯 > 实验管理 . anytesting.com [引用日期2026-09-27]
- 我拿什么分析你，大分子样品！ . yuexukeji.cn [引用日期2026-09-27]
- 凝胶过滤层析_百度百科 . baidu.com [引用日期2026-09-27]
- Gel Filtration Chromatography . springerprofessional.de [引用日期2026-09-27]
- Access Agilent 电子期刊（2014 年 2 月） . agilent.com.cn [引用日期2026-09-27]
- This Week's Citation Classic . upenn.edu [引用日期2026-09-27]
- chemicke-listy.cz 上的文件 . chemicke-listy.cz [引用日期2026-09-27]
- 中国药品标准 Drug Standards of China 2025, 26(1) . cnjournals.com [引用日期2026-09-27]
浏览次数：0 次
阅读量：0 次 · 阅读完成量：0 次
最近更新：2026-09-27T15:08:33Z
完成率 = 阅读完成量 ÷ 阅读量，分母是阅读量不是浏览次数 —— 关了 JS 的、秒退的都在浏览次数里、不在阅读量里。 详细口径在后台的「数据统计」页。