9. Хроматография

Хроматография – один из современных методов разделения и анализа сложных смесей различных веществ. Заслуга в создании хроматогра- фии как нового научного метода анализа принадлежит русскому ученому М.С. Цвету, который в 1903 г. на основании своих экспериментов по разделению растительных пигментов исходя из явления избирательной адсорбции веществ при использовании различных адсорбентов в разных жидких средах, изложил основные принципы и технику метода, назвав его хроматографическим, а столб сорбента с разделившимися компонентами смеси – хроматограммой.

В 1947 г. на Международном конгрессе по общей и прикладной химии была дана следующая оценка методу Цвета: «Ни одно другое открытие не имело такого влияния и не расширило в такой степени область исследования химика-органика, как хроматографический анализ Цвета. Метод Цвета показал, что многие природные вещества, казавшиеся простыми, на самом деле имеют сложный состав. Только благодаря этому методу удалось достигнуть такого быстрого и значительного прогресса в исследовании витаминов, гормонов, каротиноидов и других веществ».

В настоящее время хроматография как непосредственного, так и в сочетании с другими методами находит все более широкое применение. Основное назначение хроматографических методов исследований – количественное разделение сложных смесей веществ неизвестного состава; выделение ценных компонентов; установление индивидуальности веществ, весьма близких по своим свойствам, строению и составу.

По своей природе хроматография является динамическим сорбционным процессом, направленным относительно движения взаимодействующих фаз гетерогенной системы. Процесс взаимодействия заканчивается установлением определенного равновесного распределения веществ между фазами.

Межфазное равновесие в процессе хроматографии достигается в результате одновременного взаимодействия межмолекулярных и химических сил и подчиняется условию сохранения количества вещества. Хроматография характеризуется многократностью повторения процессов сорбции – десорбции, ионного обмена или перераспределения вещества между двумя взаимодействующими фазами гетерогенной системы, протекающими в динамических условиях. При этом процессы адсорбции, ионного обмена или распределения должны протекать с заметной избирательностью, т. е. сопровождаться при повторении заметным изменением концентрации одного вещества по отношению к концентрации другого.

Второй отличительной особенностью хроматографии является наличие сильно развитой поверхности сорбента, или большой емкости поглотителя.

В соответствии с природой действующих сорбционных сил выделяют два основных вида хроматографии: молекулярную и хемосорбционную. К молекулярной хроматографии относят адсорбционную (классический вариант метода Цвета) и распределительную. В адсорбционной и распределительной хроматографии действуют силы межмолекулярной связи, и характер распределения разделяемых веществ между взаимодействующими фазами зависит от энергии этих сил. К хемосорбционной относят ионообменную и осадочную хроматографию, в которой действуют силы химической связи.

Хроматографические методы классифицируют также по способам получения хроматограмм. Различают три основных способа анализа: фронтальный, элютивный и вытеснительный.

Фронтальный анализ заключается в фильтрации исследуемого раствора через колонку с сорбентом. При этом получают так называемую первичную, или фронтальную, хроматограмму.

Элютивный анализ, или метод вымывания, является наиболее распространенным способом хроматографирования. Раствор исследуемой смеси вносят в верхнюю часть сорбента, а затем, пропуская через колонку чистый растворитель, вымывают отдельные компоненты смеси.

Вытеснительный анализ основан на пропускании через колонку раствора, содержащего вещество, сорбируемое сильнее, чем компоненты разделяемой смеси. В результате десорбируемые компоненты смеси выходят из колонки перед фронтом вытеснителя.

Кроме основных, существует еще несколько способов анализа: с образованием нерастворимых комплексов; электрохроматографический, при котором используется постоянное электрическое поле; термохроматографический, основанный на различии в адсорбируемости веществ при изменении температуры, и др.

В литературе по хроматографии широкое распространение получила классификация, в основу которой положен тип сорбента или носителя. При этом различают: бумажную, тонкослойную, газожидкостную хроматографию и метод противоточного распределения.

В практике исследований пищевых продуктов чаще всего используются адсорбционная, распределительная и ионообменная хроматография. Тонкослойная хроматография применяется в распределительной или адсорбционной форме.