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學習重點 分清電泳淌度與移動速度：v＝μe × E。增加電壓會提高電場強度與移動速度，但不會改變分析物本身的電泳淌度。 掌握淌度的決定因素：電荷量越大、離子半徑越小、溶液黏滯度越低，電泳淌度越大；CZE 的主要分離依據是電荷、大小與控制解離的 pH，親脂性不是主要因素。 利用pH 與 pKa判斷弱酸、弱鹼的帶電比例；兩個 pKa 相近的分析物，選在兩者 pKa 之間（附近）的 pH，淌度差異最大。 利用pH 與等電點 pI判斷蛋白質淨電荷；分子量相同的兩蛋白質，選介於兩者 pI 之間的 pH，使其帶相反電荷而分離。 實際遷移速度還要加上電滲流（EOF），才能判讀到達偵測器的先後順序。 核心觀念 一、淌度是移動能力，速度還要乘上電場 電泳淌度（electrophoretic mobility, μe）是指分析物在毛細管電泳系統中、單位電場強度下的移動能力，是分析物在特定介質中的性質。離子的移動速度與電場的關係為： v＝μe × E；E＝V／L其中 v 為離子移動速度，μe 為電泳淌度，E 為電場強度，V 為施加電壓，L 為毛細管總長度。 由此可知：移動速度與電場強度成正比；提高電壓可使速度加快，但淌度本身不因電壓而改變。因此，題目問「移動速度」時，電場強度是影響因素；問「電泳淌度」時，電壓（電場強度）沒有影響、不能用來提高淌度。 二、電荷、大小與黏滯度決定淌度 以球形粒子的簡化模型表示：μe＝q／（6πηr）。q 為離子電荷，η 為溶液（電泳液）黏滯度，r 為有效離子半徑。判斷移動能力大小時，比較淌度的絕對值；正、負號用來表示方向。 條件改變電泳淌度移動速度（固定其他條件） 離子電荷數增加增加增加 離子半徑減少增加增加 電泳液黏滯度減少增加增加 調整緩衝液 pH（改變解離程度）可改變可改變 添加有機溶劑可改變可改變 增加電壓（電場強度）不變增加 添加有機溶劑可改變黏滯度、溶劑化程度及酸鹼解離平衡，因此可以改變電泳淌度（方向不一定是增加）。調整緩衝液 pH 會改變分析物帶電比例，同樣可改變淌度。有效半徑包含分子形狀與溶劑化的影響，不能只用分子量代替。 區帶式毛細管電泳（CZE）的主要分離因素是粒子電荷、分子大小與 pH；親脂性不是主要因素。若加入界面活性劑形成微胞（MEKC）或其他添加劑，才需考慮分配、結合等作用。 三、pH 與 pKa：先算帶電比例，再看有效淌度 可解離分析物會在帶電型與中性型之間分布。中性型的電泳淌度約為零，有效電泳淌度約等於「帶電型淌度 × 帶電比例」，因此改變 pH 就能改變有效淌度。 分析物主要平衡pH 上升的影響 弱酸HA ⇌ H+＋A−陰離子比例增加，朝陽極的淌度增加 弱鹼BH+ ⇌ B＋H+陽離子比例降低，朝陰極的淌度減少 弱鹼的陽離子比例＝1／［1＋10(pH－pKa)］。pH＝pKa 時，帶正電型與中性型各占一半；pH 低於 pKa 時偏向帶正電；pH 高於 pKa 時偏向中性。 以 morphine（pKa 7.9）與 codeine（pKa 8.2）為例，計算兩者陽離子比例： pHmorphinecodeine差異 6.0約 99%約 99%約 1% 7.0約 89%約 94%約 5% 7.5約 72%約 83%約 12% 8.0約 44%約 61%約 17%（最大） 8.5約 20%約 33%約 13% 9.0約 7%約 14%約 7% pH 太低時兩者幾乎完全質子化，pH 太高時兩者幾乎都是中性，帶電比例差異都很小；在兩者 pKa 之間的 pH 8.0，帶電比例差異最大，電泳淌度差異最大、分離效果最好。判題原則：pKa 相近的兩分析物，選最接近兩 pKa 平均值的 pH。 四、pH 與 pI：蛋白質先判斷淨電荷 條件蛋白質淨電荷自身電泳方向 pH＜pI正電朝陰極 pH＝pI淨電荷為零自身電泳速度約為零 pH＞pI負電朝陽極 判題原則：結構、大小相近的蛋白質（胜肽）中，緩衝液 pH 與 pI 相差越大，淨電荷越多，移動越快；越接近 pI，淨電荷越少，移動越慢。 例如 ACTH 與其類似物的 pI 為 9.24、11.69、10.05、7.55，在 pH 3.8 時全部帶正電、朝陰極移動；pI 最低（7.55）的類似物 C，與 pH 3.8 最接近，正電荷最少，移動速度最慢；pI 最高（11.69）者正電荷最多，移動最快。 兩種分子量皆為 20,000、pI 分別為 5.5 與 7.1 的蛋白質，大小相同，只能靠電荷差異分離，應選介於兩者 pI 之間的 pH 6.5 磷酸緩衝液：pI 5.5 者帶負電，pI 7.1 者帶正電，兩者電泳方向相反，差異最明顯。其他條件的問題： pH 7.5、8.0 或 9.5：都高於兩者 pI，兩者皆帶負電，電荷差異較小。 加 SDS：SDS 與蛋白質結合後使其帶大量負電、電荷／質量比趨於一致，分離改依分子大小；兩者分子量相同，反而難以分離。 加 β-cyclodextrin：用於包覆錯合或掌性分離，對此兩蛋白質的電荷差異分離沒有幫助。 五、實際遷移還要加上電滲流 分析物相對於毛細管的實際速度為：vobs＝（μe＋μEOF）E，兩項需按方向帶入正負號。未塗層熔融石英毛細管在一般緩衝條件與正常極性下，電滲流朝陰極；pH 越高，管壁矽醇基解離越多，電滲流越強。 若偵測器在陰極端，通常依序為陽離子 → 中性物 → 陰離子：陽離子的電泳與電滲流同向；中性物只隨電滲流移動、彼此無法分離；陰離子的電泳與電滲流反向。同類離子仍需比較淌度（電荷／大小）決定先後。 常考陷阱 「電泳淌度可依施加電壓改變」「增加電壓可提高離子淌度」：錯。電壓改變的是電場強度與移動速度，淌度不受電壓影響。 「電泳淌度可透過添加有機溶劑或調整 pH 改變」：正確，兩者會改變黏滯度、溶劑化或解離程度。 公式寫成 E＝μe×v 或 v＝μe÷E：錯，正確為 v＝μe×E。 「移動速度不受黏度、電荷影響」「與離子半徑成正比」：錯。速度隨電荷增加而增加，隨半徑及黏滯度增加而降低；與電場強度成正比才正確。 「親脂性是 CZE 主要分離因素」：錯。CZE 靠電荷、大小與 pH；親脂性是層析或 MEKC 才考慮的作用。 弱鹼分離選很低或很高的 pH：兩者同時幾乎全帶電或全中性，差異小；應選兩 pKa 之間（morphine／codeine 選 pH 8.0）。 蛋白質分離選加 SDS 的條件：SDS 使分離依大小進行，分子量相同的蛋白質無法分開；應選兩 pI 之間的 pH。 「pI 最低者跑得最慢」要看 pH：當 pH 遠低於所有 pI 時，pI 最低者最接近 pH、正電最少才最慢；若 pH 高於 pI，則判斷方向相反。 「pH＝pI，蛋白質完全不移動」：自身電泳約為零，但仍可能被電滲流帶動。 記憶口訣 「速等淌乘場；荷大跑得快，體大黏大慢；電壓只加速，淌度不會變。」 「兩 pKa 夾中間，兩 pI 夾中間。」（pKa 相近選其間的 pH；蛋白質選兩 pI 之間的 pH） 「pH 低於 pI 帶正電，離 pI 越遠跑越快。」 「看淌度先看荷與阻，看到達再加電滲流：正、中、負依序到。」