聚合物和多糖的物理性质和行为基于其分子的性质。分子量，分子量分布，分子结构和尺寸都会影响材料的行为。凝胶渗透色谱（GPC），也称为尺寸排阻色谱（SEC），是用于评估这些参数的最常用的工具。
GPC原理涉及样品在通过惰性但多孔柱基质中分离样品。较大的分子被排除在一起，而较小的分子更深入地穿透毛孔。结果是基于流体动力学体积的分离，但是需要了解样品的分子量。
通过将样品的洗脱时间与已知分子量标准的洗脱时间进行比较来确定分子量。然而，目前，光散射检测器是允许聚合物分子量的常用工具，与保留时间无关。
使用多角度光散射和固有速度同时测量Rg提供了对天然和合成聚合物分子的结构及其分子量的极好的洞察力。
Viscotek Sec-MALS 20
这Viscotek Sec-MALS 20如图1所示是一个20°角的光散射装置，可以测量Rg和分子量。它可以作为多检测器GPC系统的一部分，该系统集成了光散射和其他检测器，如折射率(RI)，紫外线(UV)和特性粘度(IV)，从而同时产生关于样品的大量信息。
在本文中，来自Viscotek Sec-MALS 20的分子量数据与RG和IV的测量相结合，以研究不同多糖的结构，包括胰蛋白酶，葡聚糖，羟丙基纤维素（HPC），果胶和阿拉伯胶。还研究了构象和标记 - Houwink图之间的差异。
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图1。粘粘tek SEC-MALS 20系统SEC-MALS 20应用笔记- MRK1929-01
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SEC-MALS 20检测器与维世克GPCmax和维世克TDA系统连接。样品采用2 ×粘胶科A6000M柱(葡聚糖、果胶、阿拉伯胶)或1柱(普鲁兰、羟丙基纤维素)分离。流动相为磷酸盐缓冲盐水。SEC-MALS 20系统采用19kDa PEO标准进行校准。柱和检测器都保持在35°C，以确保良好的分离和最大限度的基线稳定性。
所有样品在流动相中溶解，浓度为0.5 ~ 3mg /ml，注射量为100µl。右旋糖酐样品有一个已知的分子量，并用于检查校准。所有样品均允许溶解过夜，以确保充分溶解。
结果
所有样品在系统上成功分离。将覆盖RI色谱图显示为果胶，阿拉伯树胶和葡聚糖（图2a）和蛋白酶和HPC（图2b）。
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图2。覆盖的RI色谱图是果胶，葡聚糖和阿拉伯胶。B.覆盖的RI色谱图或普鲁兰和HPC。
作为更全面的例子，果胶的色谱图如图3A所示，示出I，LS（90°）和IV探测器。图3B示出了来自SEC-MALS 20检测器的角度数据。可以在允许该样品测量RG的不同角度横跨不同角度观察到微小的角度依赖性。图3C显示了具有测量的分子量，Rg，IV和RH的RI峰。
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图3。A.色谱显示RI(红色)，LS(90°)(橙色)和IV(蓝色)检测器对果胶的响应。B. MALS数据图。C.导出数据显示RI峰值覆盖Rg(栗色)，分子量(黑色)，IV(绿松石色)，Rh(蓝绿色)。
表1。测量不同多糖样品的分子量分布，IV，RH和RG值。
| 样本ID. |
右旋糖酐 |
果胶 |
阿拉伯树胶 |
普林兰 |
HPC. |
| 注射 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
| Mn - （KDA） |
51.42 |
51.56. |
51.07 |
52.40 |
292.81 |
291.42 |
185.77 |
187.28 |
61.86. |
58.06 |
| MW - （KDA） |
63.18 |
63.34 |
115.07 |
115.89 |
515.13 |
519.06 |
196.57 |
197.49 |
83.03 |
81.86. |
| MZ - （KDA） |
77.84 |
78.29 |
249.56 |
252.81 |
974.47 |
1,000.00 |
210.70 |
210.47 |
118.79 |
125.51 |
| iv - （dl / g） |
0.256 |
0.256 |
3.671 |
3.689 |
0.158 |
0.156 |
0.674 |
0.678 |
1.050 |
1.066 |
| RH - （NM） |
6.06 |
6.07 |
16.97 |
17.06 |
10.26 |
10.21 |
16.63 |
16.70 |
13.98 |
13.93 |
| (Rg) -纳米 |
7.55 |
7.09 |
25.83 |
25.98 |
8.08 |
8.55 |
16.42 |
16.58 |
22.48 |
20.03 |
表1总结了不同示例的结果。重复的注射已经完成，可以看到注射之间的重复性在所有的测量中都很好。虽然对数值结果的研究是比较样本的一种极好的定量方法，但在Mark-Houwink和构象图上绘制数据是从视觉角度快速比较样本的理想方法。
标记 - Houwink图显示了作为分子量的函数的特性粘度，而构象图显示RG作为分子量的函数。因此，这两者都是可视化尺寸随着分子量增加而增加的方式。它们允许立即比较不同样品相对于彼此的，并且理想地适用于分支和其他结构变化的研究。但是，在这种情况下，我们对看到不同多糖落在地块上的地方感兴趣。
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图4。A.覆盖多糖的标记 - Houwink图。B.覆盖多糖的构象图。实线表示真实数据和虚线表示推断数据。
讨论
在研究Mark-Houwink和构象图中，在结果中包含的信息变得非常清楚。虽然胶阿拉伯语是最高的分子量样品，但这也是表明其质量的两个图中的“最低”，它是所研究的分子的最小（构象图）或最致密的（Mark-houwink图）。虽然阿拉伯语主要是多糖，但它与蛋白质组分相关，该蛋白质组分增加了尺寸的小幅增加，因为这是预期的。另一方面，果胶在两个图中具有最长的线，表明这是研究的最多的多分子分子。
这是符合在色谱图中具有最宽峰的事实。这在标记上更清晰，而不是在构象图上。构象曲线限于大约10nm半径的分子，其中由样品散射的光是各向异性的。果胶分布包括低于阈值Rg的某些材料不能测量。IV不受尺寸的限制，因此可以测量整个分子量分布。作为两种图中的“最高”分子，果胶将其自身识别为在调查中的最大构象图和最致密的标记-Houwink分子。
HPC，Pullulan和葡聚糖均落入果胶和阿拉伯语样本之间，表明它们的结构在这两个极端之间的某个地方。虽然这两个地块提供类似的信息，但值得理解，每个都有缺点和优势，将取决于他们的适当性。如上所述的构象曲线不能用于较小的分子。然而，由于直尺寸测量，它不依赖于任何形状模型。如果要将IV转换为尺寸值，则必须假设某些形状模型，如表1中Rh的计算。
结论
总之，在本申请说明中，使用Viscotek TDA测定选择多糖的分子量，尺寸和固有粘度SEC-MALS 20系统。然后绘制构象和标记 - Houwink图，其两者都清楚地展示了不同样品之间的不同结构。不同多糖之间的分子结构的差异非常清晰，可以从数据中容易地观察。通过单检测器GPC系统，此表征级别以前无法使用单检测器GPC系统。
结合GPC的光散射和内在粘度探测器的使用允许详细表征天然和合成聚合物样品。
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