㈠ 全是干货丨离子交换色谱（IEC）原理、操作要点及应用
离子色谱分为三种类型：离子交换色谱、离子排斥色谱和离子对色谱，本文将深入分析离子交换色谱的基本原理、操作要点及应用。
离子交换色谱（IEC）是基于离子交换剂与周围介质中带电离子间的电荷作用力不同，实现分离的一种柱层析法。IEC所用色谱填料——离子交换剂，通常为人工合成的多聚物，包括基质、电荷基团和反离子三部分。基质多采用琼脂糖或葡聚糖凝胶，通过酯化、醚化或氧化等化学反应引入电荷基团，能与带相反电荷的化学物质进行交换吸附。离子交换剂在水中呈不溶解状态，能释放反离子，与溶液中的其他离子或离子化合物结合吸附。结合后，离子交换剂及被结合物的理化性质不改变。
IEC根据离子交换剂上可电离基团的不同，分为阴离子交换剂和阳离子交换剂。反离子带正电的（如Na+、H+）为阳离子交换剂，反离子带负电的（如Cl-）为阴离子交换剂。溶液中的离子通过离子交换柱时，竞争性结合离子交换剂上的荷电部位，移动速率取决于亲和力、电离程度及溶液中竞争性离子性质和浓度。
离子交换反应是可逆的。以RA代表阳离子交换剂，溶液中的阳离子A*与溶液中的阳离子B+可发生可逆交换反应，平衡遵循质量作用定律。离子交换剂对不同离子的结合力由其选择性决定，选择性可通过平衡常数K表示。K值反映离子交换剂对不同离子的结合力或选择性参数。
离子交换剂对有机碱的选择性随pK增大而增大，对两性化合物的选择性随等电点增大而增大。反之，对有机酸的选择性随pk减小而增大，两性化合物随等电点减小而增大。
溶液中离子与交换剂离子交换，电性越强越易交换。阳离子树脂在稀溶液中，交换量随电价增大而增大。强碱性树脂对负电性基团的结合力次序为CH3COO-，弱碱性阴离子交换树脂结合力次序为F-。蛋白质等电点是离子交换层析进行的重要依据，pH在等电点时分子无电荷，与交换剂间无静电作用。高于等电点时，分子带负电，结合阴离子交换剂；低于等电点时，带正电，结合阳离子交换剂。蛋白质与交换剂结合是可逆的，盐梯度或pH梯度可将吸附蛋白质从柱上洗脱。
离子交换剂应高度不溶，物理化学性质稳定，具有较多交换基团和大表面积或疏松孔状结构。离子交换剂分为疏水性和亲水性两大类。疏水性离子交换剂具有大交换容量、快流速和高机械强度，适用于小分子物质分离和蛋白质、核酸等纯化。亲水性离子交换剂适用于大分子多价电解质分离，具有良好的分辨率。
离子交换剂的选择需根据样品物质的理化性质。阴离子或阳离子交换剂的选择取决于被分离物质的电荷性质。两性电解质蛋白质的分离需根据pH决定。离子交换剂的基质影响分离效果，亲水性基质适用于生命大分子物质分离。交联度影响分离性能，小分子物质选择交联度大的介质。交换容量和交换速度是重要考虑因素。
缓冲液的选择需考虑pH、离子强度和对目标蛋白活性的影响。两性蛋白质的分离需调整缓冲液pH。常用防腐剂包括叠氮钠和乙基汞硫代水杨酸。
离子交换色谱的基本操作包括交换剂预处理、再生、转型、装柱、样品上柱、洗脱和收集。装柱时需均匀分布交换剂，避免气泡产生。洗脱是关键步骤，可通过改变离子强度或pH实现。
IEC广泛应用于蛋白质、多肽、氨基酸和有机酸等生化物质的分析分离，以及样品脱色。分离纯化蛋白质是IEC的主要应用之一。例如，通过凝胶亲和层析、离子交换层析和凝胶色谱等步骤，可有效分离纯化绿豆几丁质酶。蛋白质等电点的测定是IEC的另一重要应用，通过交换剂与蛋白质间的结合力随pH改变的特性实现。
㈡ 简述离子交换色谱法
离子交换色谱法(ion exchange chromatography,IEC)
离子色谱分析法出现在20世纪70年代，80年代迅速发展起来，以无机、特别是无机阴离子混合物为主要分析对象。
离子交换色谱利用被分离组分与固定相之间发生离子交换的能力差异来实现分离。离子交换色谱的固定相一般为离子交换树脂，树脂分子结构中存在许多可以电离的活性中心，待分离组分中的离子会与这些活性中心发生离子交换，形成离子交换平衡，从而在流动相与固定相之间形成分配。固定相的固有离子与待分离组分中的离子之间相互争夺固定相中的离子交换中心，并随着流动相的运动而运动，最终实现分离。
表达式
离子交换色谱的分配系数又叫做选择系数，其表达式为：
K_s=\frac{[RX^+]}{[X^+]}
其中[RX + ]表示与离子交换树脂活性中心结合的离子浓度，[X + ]表示游离于流动相中的离子浓度
分离原理
离子交换色谱（ion exchange chromatography，IEC）以离子交换树脂作为固定相，树脂上具有固定离子基团及可交换的离子基团。当流动相带着组分电离生成的离子通过固定相时，组分离子与树脂上可交换的离子基团进行可逆变换。根据组分离子对树脂亲合力不同而得到分离。
阳离子交换:
阴离子交换:
式中"－－"表示在固定相上，Kxy和Kzm是交换反应的平衡常数，Z+和X-代表被分析的组分离子。M+和Y-表示树脂上可交换的离子团。
离子交换反应的平衡常数分别为：
阳离子交换：
阴离子交换：
平衡常数K值越大，表示组分的离子与离子交换树脂的相互作用越强。由于不同的物质在溶剂中离解后，对离子交换中心具有不同的亲合力，因此具有不同的平衡常数。亲合力大的，在柱中的停留时间长，具有高的保留值。
固定相
离子交换色谱常用的固定相为离子交换树脂。目前常用的离子交换树脂分为三种形式，一是常见的纯离子交换树脂。第二种是玻璃珠等硬芯子表面涂一层树脂薄层构成的表面层离子交换树脂，第三种为大孔径网络型树脂。它们各有特点，例如第二种树脂有很高的柱效，但它的柱容量不大；第三种树脂适用于非水溶液中物质的分离，因为它们的孔径和内表面积大，不需要用水溶胀，便可满意地使用。
典型的离子交换树脂是由苯乙烯和二乙烯基苯交联共聚而成：
其中，二乙烯基苯起了交联和加牢整个构型的作用，其含量决定了树脂交联度大小。交联度一般控制在4％～16％范围内，高度交联的树脂较硬而且脆，也较渗透，但选择性较好。在基体网状结构上引入各种不同酸碱基团作为可交换的离于基团。
按结合的基团不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。阳离子交换树脂上具有与样品中阳离子交换的基团。阳离子交换树脂又可分为强酸性和弱酸性树脂。强酸性阳离子交换树脂所带的基团为磷酸基（一），其中和有机聚合物牢固结合形成固定部分，是可流动的能为其他阳离子所交换的离子。
阴离子交换树脂具有与样品中阴离子交换的基团。阴离子交换树脂也可分为强碱性和弱碱性树脂。
阴离子交换树脂属强碱性，它是由有机聚合物骨架和一季胺碱基团所组成，它带有正电荷。而与相反的是可以移动的部分，它能被其它阴离子所交换
流动相
离子交换色谱的流动相最常使用水缓冲溶液，有时也使用有机溶剂如甲醇，或乙醇同水缓冲溶液混合使用，以提供特殊的选择性，并改善样品的溶解度。
离子交换色谱所用的缓冲液，通常用下列化合物配制：钠、钾、被的柠檬酸盐，磷酸盐，甲酸盐与其相应的酸混合成酸性缓冲液或氢氧化钠混合成碱性缓冲液等。
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