色谱仪的发展史：从实验室技术到现代分析革命

一、萌芽期（20 世纪初：色谱概念的诞生）

1. 雏形：植物色素的柱分离（1903 年）

(1) 关键人物：俄罗斯植物学家米哈伊尔・茨维特（Mikhail Tswett）。

(2) 实验突破：将植物色素（如叶绿素、类胡萝卜素）的石油醚提取液通过填充碳酸钙粉末的玻璃柱，流动相洗脱后在柱中形成不同颜色的条带，首次实现混合物的柱色谱分离，“色谱”（Chromatography）一词由此得名（希腊语 “Chroma” 意为颜色，“Graphos” 意为书写）。

2. 理论奠基（1930-1940 年代）

(1) 马丁（A.J.P. Martin）和辛格（R.L.M. Synge）提出 “分配色谱” 理论，阐明组分在固定相和流动相中的分配行为，为色谱分离奠定热力学基础，两人因此获得 1952 年诺贝尔化学奖。

二、发展期（1940-1960 年代：气相色谱的崛起）

1. 气相色谱（GC）的诞生与技术突破

(1) 1941 年，马丁和辛格首次提出气相色谱的概念，但受限于技术条件未实现。

(2) 1952 年，詹姆斯（A.T. James）和马丁成功开发***台实用气相色谱仪，以氮气为载气，固定相为涂覆在惰性载体上的高沸点油脂，用于分离脂肪酸混合物。

(3) 技术革新：

①　1956 年，范德姆特（J.J. van Deemter）提出色谱柱效方程（范德姆特方程），指导色谱柱优化设计。

②　1958 年，惠普（HP）推出首台商业化气相色谱仪（HP 5890），配备热导检测器（TCD），推动 GC 在石油化工、环境分析中的应用。

2. 检测器的初步发展

(1) 1957 年，氢火焰离子化检测器（FID）问世，对有机化合物具有高灵敏度，成为 GC ***常用的检测器之一。

三、爆发期（1960-1980 年代：液相色谱与联用技术突破）

1. 高效液相色谱（HPLC）的革命性升级

(1) 传统液相色谱的局限：1960 年前的液相色谱采用重力洗脱，柱效低、分离时间长，应用受限。

(2) 高压泵与微粒固定相的引入（1960 年代末）：

(3) 1969 年，沃特世（Waters）公司推出首台高压液相色谱仪，使用高压泵（压力达 100-300 bar）推动流动相，搭配粒径 5-10μm 的微粒固定相（如硅胶、化学键合相），分离效率显著提升，“高效液相色谱”（HPLC）概念确立。

(4) 检测器创新：1970 年代，紫外检测器（UV）、荧光检测器（FLD）应用于 HPLC，1975 年蒸发光散射检测器（ELSD）问世，解决了无紫外吸收样品的检测难题。

2. 色谱 - 质谱联用技术（GC-MS）的突破（1950-1970 年代）

(1) 1957 年，霍姆斯（J.C. Holmes）和莫雷尔（F.A. Morrell）首次实现 GC 与质谱（MS）的联用，开创 “色谱 - 质谱” 联用技术，成为复杂混合物定性分析的关键工具。

四、成熟期（1980-2000 年代：技术细分与联用技术普及）

1. 色谱技术的多元化发展

(1) 离子交换色谱（IEC）与尺寸排阻色谱（SEC）的商业化：1980 年代，IEC 和 SEC 技术成熟，用于分离离子型化合物和大分子（如蛋白质、聚合物），拓展色谱在生物医学领域的应用。

(2) 超临界流体色谱（SFC）的兴起：以超临界流体（如 CO₂）为流动相，结合 GC 和 HPLC 的优势，适用于热不稳定和极性化合物分离，1980 年代末实现商业化。

2. 联用技术的深化（HPLC-MS、CE-MS 等）

(1) 1980 年代，电喷雾离子化（ESI）和基质辅助激光解吸离子化（MALDI）技术突破，解决了液相色谱与质谱的接口难题，HPLC-MS 联用技术迅速普及，成为药物分析、蛋白质组学的核心工具。

(2) 1990 年代，毛细管电泳（CE）与质谱联用（CE-MS），用于分离分析氨基酸、核酸等微量样品。

3. 色谱柱技术的革新

(1) 1989 年，亚微米级固定相（如 3.5μm C18）推出，进一步提升柱效，为 “超高效液相色谱”（UHPLC）奠定基础。

五、现代期（2000 年代至今：微型化、智能化与应用拓展）

1. 超高效液相色谱（UHPLC）的普及

(1) 2004 年，沃特世推出 ACQUITY UPLC 系统，使用 1.7μm 固定相，柱压达 1000 bar，分离速度和灵敏度比传统 HPLC 提升 3-10 倍，推动药物研发、代谢组学等领域的高通量分析。

2. 便携式与微型色谱仪的发展

(1) 微流控芯片色谱（Chip-based LC）技术将色谱分离集成到毫米级芯片上，实现微量样品（纳升至皮升）的快速分析，适用于现场检测和即时诊断（POCT）。

(2) 便携式气相色谱仪（如微型 GC-MS）在环境监测、爆炸物检测中得到应用，可通过电池供电实现现场分析。

3. 二维色谱（2D-LC、GC×GC）与高分辨检测

(1) 二维色谱通过两根不同分离机制的色谱柱串联，显著提高复杂样品（如蛋白质消化液、原油）的分离能力，2010 年后广泛应用于组学研究。

(2) 高分辨质谱（如 Orbitrap、飞行时间质谱）与色谱联用，实现化合物的精确质量测定和结构解析。

4. 智能化与自动化技术

(1) 色谱仪集成人工智能（AI）算法，自动优化分离条件、识别未知峰，如安捷伦的 “智能实验室” 系统；自动化样品前处理与色谱分析联用，提升高通量分析效率。