В НАУКЕ, и технике известно много сравнительно простых способов очистки и разделения веществ. На хлебозаводе муку пропускают через магнитное поле, чтобы отделить случайные металлические примеси; вода, прежде чем попасть в городской водопровод, проходит через систему фильтров, и т. д.
Однако вещества, близкие по своему составу и свойствам, не всегда удается разделить даже с помощью сложных химических реакций, не говоря уже о более простых приемах. В таких случаях успешно используется хроматографический метод (от греческих слов хромо — цвет и графо — пишу), созданный выдающимся русским ученым М. С. Цветом.
Метод Цвета основан на следующем явлении. Если через стеклянную трубку, наполненную пористым материалом (углекислый кальций, окись алюминия и т. п.), пропустить смесь веществ, то она начинает адсорбироваться (то есть поглощаться) этим материалом, или адсорбентом. Многократное промывание трубки чистым растворителем приводит к отрыву адсорбированных частичек от адсорбента, и к новому их поглощению на соседнем участке. Но поскольку адсорбционная способность отдельных веществ смеси различна, частички их располагаются в определенной последовательности. Так происходит разделение веществ. Затем столбик пористого материала с адсорбированными веществами выталкивают из трубки и разрезают по слоям, обычно разноокрашенным, или, подобрав соответствующий растворитель, смывают отдельные зоны адсорбента.
Кроме адсорбционной, существуют еще осадочная и распределительная хроматографии. В первой разделение происходит благодаря различной растворимости осадков, во второй вещества распределяются в виде пятен на бумаге.
Метод хроматографии, являясь исключительно тонким и наиболее эффективным, нашел широкое применение в биологии, химии, физике, медицине, технике. Так, с его помощью были разделены каротиноиды - пигменты, имеющие большое значение в питании и развитии животных организмов, а также выделен препарат витамина «А» такой чистоты, что удалось определить его структуру. Хроматографический метод был использован при (исследовании состава гликогена — «животного крахмала», образующегося в печени.
Хроматография применяется для разделения смеси разных антибиотиков. Благодаря этому методу удалось выделить чистые соли стрептомицина, очистить пенициллин от вредных примесей и получить более активные его препараты.
Особенно важна хроматография при изучении белков. Эти сложные вещества, поступая в животный организм, распадаются. под действием пищеварительных соков на составные части - аминокислоты, которые являются исходным «строительным материалом» для; создания белков данного организма. Одной из характерных особенностей белков является их многообразие, зависящее от количества, свойств и способов соединения отдельных аминокислот, входящих в белковую молекулу. Чтобы определить аминокислотный состав растительного или животного белка, требуются долгие месяцы работы. Применение же хроматографического метода делает такой анализ быстрым и легко доступным. Один экспериментатор может с помощью хроматографии произвести от 500 до 1 000 анализов в неделю.
Для разделения аминокислот белка весьма успешно используется метод распределительной хроматографии. Капля гидролизата, представляющая собой смесь аминокислот, наносится на фильтровальную бумагу, конец которой помещается в растворитель. При движении растворителя, впитываемого бумагой, аминокислоты передвигаются, причем каждая из них занимает свое определенное положение. После опрыскивания специальным реактивом (нингидрином) на бумаге появляются окрашенные пятна аминокислот получается так называемая одномерная хроматограмма. При разделении сложных смесей, состоящих из 15-20 аминокислот, применяется двухмерная хроматограмма через бумагу, высушенную после прохождения первого растворителя, пропускается в перпендикулярном направлении второй растворитель. Это способствует более четкому распределению пятен аминокислот.
После хроматографического разделения о количественном содержании аминокислот в белке можно судить сразу же, учитывая размер пятна и интенсивность окраски. Более точно этот вопрос может быть решен химическим путем. Сам по себе хроматографический анализ в отличие от других методов требует ничтожно малых количеств вещества. Для определения, например, 15-18 аминокислот в молоке животных достаточно всего миллионных долей грамма.
Бумажная распределительная хроматография позволила изучить аминокислотный состав грамицидина, различных бактерий, проколлагенов и т. д. В лаборатории биохимии Всесоюзного научно-исследовательского института животноводства, руководимой профессором В. В. Ковальским, этот метод применяется для исследований обмена аминокислот в организме сельскохозяйственных животных. Определяя аминокислотный состав различных видов кормов (сено, силос, комбикорм, картофель, и т. д.), а затем выделений организма, можно установить количество аминокислот, усвоенных животным.
Развитие и совершенствование хроматографии обеспечивают ей все более широкое распространение в науке и в промышленности.
