JP3989262B2

JP3989262B2 - フラッシュクロマトグラフィーシステム及びアダプター

Info

Publication number: JP3989262B2
Application number: JP2002050833A
Authority: JP
Inventors: 正彦入道; 末広小野
Original assignee: GL Science Inc
Current assignee: GL Science Inc
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: JP2003247988A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフラッシュクロマトグラフィーシステム及びアダプターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
所謂フラッシュクロマトグラフィーは、分取方法及び精製方法の一つとして普及しているものであり、重力による移動相の移動により試料を分取、精製する所謂オープンクロマトグラフィーを基本とするものである。
この移動相の移動推進手段として、コンブレッサー又はボンベ或はポンプによる加圧と、出口側からのバキュームポンプでの減圧によるものと二方法が提案されている。
【０００３】
この種の装置としては、溶離液瓶とそれに続くカラムを用い、カラムの出口側に設置した検出器を用いて、移動相を通過させ、通常３０分程度で分離させるものである。検出器は、分離ピークをモニターするために用いるが、設置しない場合はフラクションコレクター等を使用し、分離後薄層クロマトグラフィー等により分離を確認する方法が取られる。又、このカラムは適宜のサイズのものを使用するが、そのカラムに対して試料負荷量、充填剤量に対応して過不足のない適宜長さのものを選定して使用することが行われている。
【０００４】
又、固相抽出法は、シリカゲルに代表される固定相を用い、複雑な組成の試料中から特定の目的成分のみを選択的に抽出し、分離精製を行う方法で、充填カートリッジタイプとディスクタイプがある。
前述したオープンカラムクロマトグラフィーも広義の上では固相抽出法の一種であると云えるが、狭義の固相抽出法が目的成分特有の選択性を特に重視する前処理方法であることから区別することができる。つまり固相抽出法は目的成分を固定相に保持させ、必要としない夾雑物を流し去り、その後目的成分を適した溶媒で溶出させる方法か、又は逆に夾雑物を保持させ、目的成分を溶出させる方法が取られ、保持と溶出と云う選択性組合せによる精製が行われる。充填カートリッジタイプは、充填剤量の調節が簡単であること、充填剤の種類が豊富であること、又大量試料の前処理として自動化し易いことなど、試料を１回通すだけの使い捨てにできることなどのメリットのため、比較的安価に多数市販され使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のフラッシュクロマトグラフィーに於いては、種々の方法があるが、オープンクロマトカラム作成が不可欠であった。一例を示せば、始めには充填剤を所定量ビーカーに秤量して移動相を加えて脱気する。次いで、スラリー液を出口側にコックのついたガラスオープンカラムに入れ、或は乾式で粉の充填剤をタッピング充填する場合もある。必要に応じて充填層上部にガラスビーズを敷く。移動相液面を充填層上部に合わせる。試料を充填層上部に注入する。コックを開け試料を充填層に吸着させる。移動相を加え、又リザーバーも移動相で満たす。リザーバー上部を加圧エアーと連結し、コックを開けクロマト展開を開始する。
このように細かい操作を行うため、極めて手数がかかり、面倒であった。
【０００６】
前述したオープン状態のフラッシュクロマトグラフイーに対して移動相を加える側にカラム栓を装着することで、密閉して圧力を更にかけ、展開を速くすると共に、分離精度を上げる方法も実施されている。その際にカラム栓は充填剤面に密着させ、デッドボリュームをなくす必要がある。然し、カラムサイズは多種類あり、又充填剤量も夫々選択して行われる必要があるため、カラム栓も多種類用意する必要があった。
【０００７】
一方、固相抽出用カートリッジカラムは、安価に大量生産が可能である反面、そのカラム（リザーバー）の充填状況にばらつきが生じ、同じ充填剤量であってもその充填高さは夫々異なることがあり、それが前処理の再現性に影響を与えることも指摘されていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明においては、細かい操作を行う従来の手数のかかる充填作業をなくし、既存の固挿抽出用カートリッジをフラッシュクロマトグラフィーに利用できるようにし、更にカラム栓を充填剤面フリットに密着させる動作は、各種の充填剤の充填量に対応して可動式にしたプランジャーを持つアダプターを使用することにより、デッドボリュームを無くすようにしたもので、第１に、シャフトとプランジャーヘッドから成る可動式プランジャーと固相抽出用カートリッジより構成され、該固相抽出用カートリッジは、下端にジョイント、上端外側に鍔を形成し、内部にはフリットと充填剤を設置させる一方、プランジャーヘッドを固相抽出用カートリッジに挿通自在とし、且つプランジャーヘッドをシャフトを介して、移動自在に構成することにより、前記フリットとの押圧、隙間形成を調節自在とすると共に、シャフトに接続させた送液管により送液することを特徴とし、第２に、シャフトに螺入自在としたキャップを固相抽出用カートリッジに係合する際に、固相抽出用カートリッジに設定されたフリットとプランジャーヘッド間の距離を選択できるように調節自在としたことを特徴とし、第３に、シャフト端にプランジャーヘッドを設置する一方、シャフトにキャップを螺入自在となし所望箇所に設置すると共に、キャップをフリットと充填剤が設置された固相抽出用カートリッジに嵌合する際に、プランジャーヘッドが前記フリット全面押圧、隙間形成自在とするように螺合緊締自在としたことを特徴とし、第４に、シャフト端にプランジャーヘッドを螺合自在に設置することを特徴とし、第５に、キャップナットは固相抽出用カートリッジの鍔に端部を係合自在とし、キャップとの螺合時、キャップは固相抽出用カートリッジ開口に緊締されることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す一例について、本発明を詳細に説明する。
１はフラッシュクロマトグラフィーのカラムとして用いられる固相抽出用のリザーバーであって、ガラス、プラスチック等既存の円筒状に形成したものを使用し、上部開口部１１には鍔２を張出させ、下端にはルアーチップオス３を設けてある。リザーバーサイズは各種市販されている物を用いるので特に言及しないが、１ｍｌから１５０ｍｌ位の範囲で試料に応じて選択する。４はキャップナットで、リザーバー１に挿通自在とし、前記鍔２に係止自在の係止部４１を有し、内口に螺子溝４２を設けてある。５はキャップで、リザーバー1の上部開口部１１に嵌合し、且つ外側に螺子溝５２を切り、キャップナット４の螺子溝４２と螺合自在としてある。
【００１０】
６はシャフトで、ステンレスや樹脂等の変形しないパイプを使用し、その外側に設けた螺子溝６１によりキャップ５に設けた螺子孔５１に螺合自在としてある。６２はキャップ止めで、シャフト６上端に螺子固定してある。６３はナットで、シャフト６下部に螺通しプランジャーヘッド８の固定を強固にしている。８はプランジャーヘッドで、シャフト６下端に螺通固定してある。該プランジャーヘッド８はテフロン（登録商標）等の固体材料にて形成してあり、Oリング８１を設けてある。ヘッド８及びＯリング８１は使用する移動相や試料に影響しない材質が推奨される。シャフト６とプランジャーヘッド８を合わせた全体がプランジャーである。７は充填剤で、例えば、オクタデシル基結合シリカゲルや、スチレンジビニルベンゼン共重合体やグラファイトカーボン等が必要な種類と量だけ充填されている。７１は移動相流入側フリット、７２は移動相流出側フリットである。
【００１１】
図３はフラッシュクロマトフロー概略説明図で、リザーバー１を倒立させてスタンド１２にホルダー１３により保持させてある。ルアーチップオス３には連結チューブ２４を介して排出チューブ１４を設け、それより移動相１５を槽１６に排出自在としてある。プランジャーヘッド８にはシャフト６及びフェラル９１とワッシャー９２にてチューブ１７を連結し、インジェクター１８を介し、ポンプ１９を経て移動相２０、槽２１に連通してある。或はインジェクター１８には移動相タンク２２を介してガスボンベ２３に連結してある。
該図に於いて、送液はポンプ１９、インジェクター１８を介して行っているが、ガス圧を利用できるし、必要に応じ、フラクションコレクターを使用し、システムアップすることは可能である。
【００１２】
以下、その作動について説明すれば、先ず試料の種類、量に応じた固相抽出用充填剤７を選定する。
この際、カートリッジタイプの総保持量は、固相充填量の最大５％までと謂われており、その範囲内で適切なサイズを選定する。充填剤７の上部に移動相流入側フリット７１を挿通させた後、プランジャーヘッド８が移動相流入側フリット７１に当るように、プランジャーヘッド８に螺通したシャフト６とキャップ５の間隔を調節する。即ち、キャップ５とシャフト６をその螺子溝５１と螺子孔６１により進退させ、キャップ５のリザーバー１に挿通、載置させたとき、プランジャーヘッド８端面が充填剤７の上部に載置した移動相流入側フリット７１に密着するようにする。このプランジャーヘッド８の挿入の際に、予めOリング８１，８１をメタノール等の溶媒で濡らしておくことは推奨され、そこでリザーバー１内に真直ぐに押し込み、移動相流入側フリット７１に密着させ、デッドボリュームを無くしておくことが必要である。
但し、移動相流入側フリット７１の性能を発揮させるため、中央部には極僅かな隙間８３を作ることは推奨される。
【００１３】
続いてキャップ５の回動により、リザーバー１の開口１１に挿通させ、次にキャップナット４と螺合させて、リザーバー１の鍔２を介してキャップ５を固定する。
この後、送液を行うが、リザーバー１に接続したパイプ又はチューブ１７によりポンプ１９を介して行う。
試料負荷はプランジャーヘッド８をセットする前に充填剤７に載置させて行うことも、インジェクター１８を介してチューブ１７をによって行うことも出来る。又、エア抜きの目的でリザーバー１をスタンド１２に倒立状態に保持することは推奨される。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明システムを使用して実施したフラッシュクロマトグラフィーについて食品色素の分離精製に適用した例を示し説明する。
〔実施例１〕冷凍菓子１００ｇに食用色素各１ｍｇ及びエタノールを約１００ｍｌ加え、撹拌溶解し、水を加えて全体で２００ｍｌに容量合わせを行った。次に窒素を吹付け、溶媒を蒸発させ３ｍｌまで濃縮した後、遠心分離を行った。その上澄液に水を加えて、１０ｍｌに容量合わせを行って測定用試料とした。冷凍菓子には、糖類、アミノ酸、有機酸などの水溶性分とビタミンＥ、脂質などの疎水性成分が混在している。色素は中間の極性になるため、逆相クロマトグラフィーを用いると、色素部分だけを分画できるはずである。
【００１５】
市販品固相カートリッジカラムであるメガボンドエルート（登録商標）Ｃ１８１０ｇ／６０ｍｌに、本発明の可動式アダプターを密着させ、充填相と隙間をなくした状態にし、図３に示したフロー該略図に組込んだ。移動相２０として、初期液１０ｍＭ酢酸アンモニウム水溶液、第２液１０ｍＭ酢酸アンモニウム／アセトニトリル＝１０／９０の２種を用意した。
ポンプ１９の流速は、２０ｍＬ／ｍｉｎに設定し、流速安定後にインジェクター１８より１ｍｌ試料を注入した。そして注入５分後に、吸着している目的成分を溶出するために移動相２０を第２液に入れ替えた。
【００１６】
又、図３には示していないが、排出チューブ１４の下流側に紫外可視吸収検出器を接続し、分離状態を検出波長２１０ｎｍでモニターした。そのクロマトグラムが図４である。
図４から判るように、３ヶ所の分画ピークに分かれた。中央のピーク部分に目的とする色素成分が溶出されているか確認するため、矢印部分（４．５分から６．５分部分）を分画分取し、１ｍｌに濃縮後、ＨＰＬＣ分析を行った。
分析条件

図５のように、試料母体による妨害ピークの影響などもなく精製できることが分かった。
【００１７】
〔実施例２〕次に本発明の可動式アダプターを用いて、意図的に移動相流入側フリット７１とプランジャーヘッド８の間に隙間を約３．６ｃｍ設けて同実験を行った。
条件は全て前実施例と同様に行った。その結果。得られたクロマトグラムは図６に示すように、図４に比べて分離状態が悪くなり、溶出時間も遅くなった。
導入された試料成分が、隙間で拡散し大きな幅を持って固相に入るため、母体と色素の分離が悪くなったと考えられる。溶出時間の遅れは、第２液の切換タイミングが遅くなり、溶出が遅れたものと考えられる。又、最後に溶出するべき脂溶成分が溶出されず、クロマトグラムがベースラインまで戻っていないと考えられる。
【００１８】
隙間容量分約２０ｍｌの遅れ時間を考慮して、前実施例より１分遅れの矢印部分（５．５分から７．５分部分）を分画分取し、分画液を前実施例と同条件でＨＰＬＣ分析を行った。図７
始めに水溶性成分と思われる母体ピークが大きく溶出された。又、色素１は検出されず、２，３のピーク高さも相対的に低くなった。精製時に母体成分と色素１は同時に排出されたと考えられ、溶出の早い成分の一部が固相に吸着されず抜けてしまっていると考えられる。
溶出の遅い色素１０，１１，１２もピーク高さが減少してしまった。これは、分画内に溶出されなかったと考えられる。分画時間を長くすることにより解決できると思われるが、その分精製に時間がかかることになる。
【００１９】
【発明の効果】
上記の如き本発明によれば、シャフトとプランジャーヘッドより成る可動式プランジャーを固相抽出用カートリッジに挿通自在とし、シャフトに螺入自在にしたキャップ移動によりプランジャーヘッドを所望位置に設置すると共に、シャフトに接続させた送液管により送液するので、シャフトにプランジャーヘッドを出入自在とした可動式プランジャーを構成すると共に、該可動式プランジャーを固相抽出のカートリッジに挿通し、前記カートリッジを押圧自在とし、シャフトには送風及び送液管を接続させたので、分離目的成分に対応した充填剤の取扱いが、従来のフラッシュクロマトグラフィーの面倒な操作手順を踏まずに、単にカートリッジのリザーバーへの挿入と云う単純操作により可能となり、操作が簡略化され、作業者の負担を軽減させることが出来た。
【００２０】
又、従来フラッシュクロマトグラフィーにおいて使用されるカラム栓は、夫々対応する充填剤に対応して夫々選択して長さ、径等の異なるものが必要で、その用意の必要があり、且つ又充填剤との間にデッドボリュームを生ずる余地があったのを１又は数少ないプランジャーでプランジャーヘッドの位置を変化させることで対応でき、更にデッドボリュームを完全になくすことが出来る。
このため、カートリッジを使用することと可動式プランジャーの採用により、極めて操作容易で簡単なフラッシュクロマトグラフィーが利用することが出来、その利用範囲は拡大されることになった。
【００２１】
本発明請求項２の発明によれば、シャフト端にプランジャーヘッドを設置する一方、シャフトにキャップを螺入自在となし所望箇所に設置すると共に、キャップを固相抽出用カートリッジに嵌合する際に固相抽出用カートリッジ係止したキャップナットと螺合緊締自在としたので、請求項１の効果の上に、本発明の可動式アダプターを用いることにより、精度の高い短時間の精製が可能であることが判った。
又、可動式であるため、今回の隙間を設けた実施例のように、分離が悪いながらも従来の分離パターンを再現することが可能であることが判った。これは、工業レベルで分離精製を行う場合、１種類の固相カートリッジカラムを用いてルーチン化されている条件を変えずに、その一方で新しい条件を検討することができるなど非常に有用である。
【００２２】
更に本発明請求項３，４によれば、シャフト端にプランジャーヘッドを螺合自在に設置し、キャップナットは固相抽出用カートリッジの鍔に端部を係合自在とし、キャップとの螺合時、キャップは固相抽出用カートリッジ開口に緊締されるので、プランジャーは固相抽出用カートリッジに合わせて所望の寸法、材質を変換、選択して使用できる。然もその使用は極めて簡単であり、固相抽出の簡便さと再現性に改善されたクロマトグラフィーを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施例中央縦断正面図
【図２】本発明他実施例中央縦断正面図
【図３】本発明一使用状態説明図
【図４】本発明実施例１のクロマトグラム
【図５】同上一部分画後のＨＰＬＣクロマトグラム
【図６】本発明実施例２のクロマトグラム
【図７】同上一部分画後のＨＰＬＣクロマトグラム
【符号の説明】
１リザーバー
２鍔
３シリンジジョイント
４キャップナット
５キャップ
６シャフト
７充填剤
８プランジャーヘッド

Claims

シャフトとプランジャーヘッドから成る可動式プランジャーと固相抽出用カートリッジより構成され、該固相抽出用カートリッジは、下端にジョイント、上端外側に鍔を形成し、内部にはフリットと充填剤を設置させる一方、プランジャーヘッドを固相抽出用カートリッジに挿通自在とし、且つプランジャーヘッドをシャフトを介して、移動自在に構成することにより、前記フリットとの押圧、隙間形成を調節自在とすると共に、シャフトに接続させた送液管により送液することを特徴とするフラッシュクロマトグラフィーシステム。
シャフトに螺入自在としたキャップを固相抽出用カートリッジに係合する際に、固相抽出用カートリッジに設定されたフリットとプランジャーヘッド間の距離を選択できるように調節自在としたことを特徴とする請求項１に記載のフラッシュクロマトグラフィーシステム。
シャフト端にプランジャーヘッドを設置する一方、シャフトにキャップを螺入自在となし所望箇所に設置すると共に、キャップをフリットと充填剤が設置された固相抽出用カートリッジに嵌合する際に、プランジャーヘッドが前記フリット全面押圧、隙間形成自在とするように螺合緊締自在としたことを特徴とするフラッシュクロマトグラフィーアダプター。
シャフト端にプランジャーヘッドを螺合自在に設置することを特徴とする請求項１に記載のフラッシュクロマトグラフィーシステム。
キャップナットは固相抽出用カートリッジの鍔に端部を係合自在とし、キャップとの螺合時、キャップは固相抽出用カートリッジ開口に緊締されることを特徴とする請求項１に記載のフラッシュクロマトグラフィーシステム。