1991年,Jorgenson等在常规毛细管电泳(CE)系统的基础上建立了高速毛细管电泳(High speed capillary electrophoresis, HSCE)系统,即采用细内径和较短的毛细管来实现高速分离。与微芯片HSCE系统相比,短毛细管HSCE系统无需繁琐的微芯片制作过程和复杂的操作步骤,具有结构简单,使用方便,成本低廉等优点,便于分析系统的微型化和集成化,已经在各个领域,特别是生命科学领域得到了广泛的应用。但是由于分离距离的缩短,如何能有效提高其分离效率成为高速毛细管电泳研究的主要课题之一。本论文围绕HSCE分离效率的提高及其在氨基酸分析中的应用,开展了以下研究工作。一.反压辅助的短毛细管HSCE的研究。提出了一种简单而有效的新型电渗流调控方法,以提高HSCE的分离效率。通过将短毛细管的出口端拉细,在不需要施加任何外力的作用下就可以产生一个与电渗流方向相反的压力流,有效地提高了其分离效率。该方法制备的毛细管尖端长度可控,可以方便地通过调节尖端长度来实现电渗流的调控。研究表明该方法具有很好的稳定性和重现性,基于同一根拉伸毛细管以及不同根拉伸毛细管测定了样品,其迁移时间和峰高的相对标准偏差(RSD)值均小于1.50%。利用有效分离距离为5 cm拉伸毛细管(内径为25 μm,尖端长度为1.6 cm),四种氨基酸的混合物和两组同分异构体的混合物得到有效分离。相比于未拉伸的毛细管,分离效率大大提高。二.氨基酸的毛细管电泳分离分析。提出了一种基于离子液体作为毛细管电泳缓冲溶液的氨基酸在线衍生-高效分离分析方法。一方面,我们利用邻苯二甲醛(OPA)作为衍生试剂,采用夹心进样法实现了氨基酸的在线衍生；另一方面,我们考察了多种添加剂,包括离子液体、十二烷基硫酸钠(SDS)、α-环糊精(α-CD)、β-环糊精(β-CD)和乙腈,以及溶液pH值和分离电压对氨基酸衍生物分离效率的影响。在最佳分析条件下,实现了17种氨基酸的高效分离,除了两对氨基酸苯丙氨酸/亮氨酸(Phe/Leu)和组氨酸/谷氨酰胺(His/Gln)分离度分别为1.20和1.10,其余氨基酸均实现了基线分离。氨基酸衍生物的线性范围为50 μmol/L～3.0 mmol/L,检出限是10 μmol/L。该方法成功测定了七种啤酒中的氨基酸,其回收率均在82.8～111.6%之间,证明了该方法的准确性和可靠性,也表明了其在食品分析中具有很大的应用潜力。三.在线衍生/光漂白进样-激光诱导荧光检测(OGCE-LIF)的HSCE技术。建立了一种结合在线衍生和光漂白进样-激光诱导荧光检测(OGCE-LIF)的HSCE装置。采用邻苯二甲醛/2-巯基乙醇(OPA/β-ME)与样品溶液中的氨基酸快速发生反应,生成具有荧光的衍生产物,实现氨基酸的在线衍生；光漂白进样通过控制光快门实现连续在线进样,进样量小且准确性高,结合高灵敏的激光诱导荧光检测,大大提高了HSCE的分离效率和灵敏度。研究结果表明,该装置实现了13种氨基酸衍生物的高效分离。连续20次的进样和CE分离,13种氨基酸衍生物的迁移时间和峰高的RSD分别在0.81%～1.50%和1.55%～3.28%范围内,表明了该装置具有很好的重现性和稳定性。四、基于HSCE的多肽羧基端的在线自动测序。利用建立的OGCE-LIF的短毛细管HSCE装置,实现羧基端的多肽在线自动测序。采用羧肽酶Y水解法,通过对水解多肽产生的多种氨基酸进行在线序列分析,获得氨基酸的释放顺序,从而得到多肽的C-端序列。测得的结果与两条合成多肽的已知序列一致,在多肽在线测序研究中展示了很好的应用前景。该方法作为常用的Edman降解和生物质谱技术的补充,进一步拓展了HSCE在酶反应、氨基酸、多肽和蛋白质分析中的应用。