缓冲溶液与值测定

五、缓冲溶液与pH值测定

缓冲溶液的正确配制和pH值的准确测定，在生物化学的研究工作中有着极为重要的意义，因为在生物体内进行的各种生物化学反应过程都是在精确的pH值下进行的，而且受到氢离子浓度的严格调控，能够做到这一点是因为生物体内有完善的天然缓冲系统。生物体内细胞的生长和活动需要一定的pH值，体内pH值环境的任何改变都将引起与代谢有关的酸碱电离平衡移动，从而影响生物体内细胞的活性。为了在实验室条件下准确地模拟生物体内的天然环境，就必须保持体外生物化学反应过程有与体内过程完全相同的pH值，此外，各种生物化学样品的分离纯化和分析鉴定，也必须选用合适的pH值，因此，在生物化学的各种研究工作和生物技术的各种开发工作中，深刻地了解各种缓冲试剂的性质，准确、恰当地选择和配制各种缓冲溶液，精确地测定溶液的pH值，是非常重要的基础实验工作。

1.Tris（三羟甲基氨基甲烷）-HCl缓冲液

Tris-HCl缓冲液的优点是：①因为Tris的碱性较强，所以可以只用这一种缓冲体系配制pH值范围由酸性到碱性的大范围pH值的缓冲液；②该缓冲液对生物化学反应过程干扰很小，不与钙离子、镁离子及重金属离子生成沉淀。

Tris-HCl缓冲液的缺点是：①缓冲液的pH值受溶液浓度影响较大，缓冲液稀释10倍，pH值的变化大于0.1；②温度变化对缓冲液pH值的影响很大；③该缓冲液易吸收空气中的CO，所以新配制的缓冲液要密封保存。

2.磷酸盐缓冲液

磷酸盐是生物化学研究中使用最广泛的一种缓冲剂。

磷酸盐缓冲液的优点为：①容易配制成各种浓度的缓冲液；②适用的pH值范围宽；③pH值受温度的影响小；④缓冲液经稀释后pH值变化小，如稀释10倍后pH值的变化小于0.1。

磷酸盐缓冲液的缺点为：①易与常见的钙离子、镁离子以及重金属离子生成沉淀；②会抑制某些生物化学反应过程，如对某些酶的催化作用会产生某种程度的抑制作用。

3.有机酸缓冲液

这一类缓冲液多数是用羧酸与它们的盐配制而成，其pH值范围为酸性，即pH值为3.0～6.0，其中最常用的羧酸是甲酸、乙酸、柠檬酸和琥珀酸等。

有机酸缓冲液的缺点是：①所有这些羧酸都是天然的代谢产物，因而易对生物化学反应过程发生干扰作用；②这类缓冲液易与钙离子结合，所以样品中有钙离子时，不能用这类缓冲液。

4.硼酸盐缓冲液

硼酸盐缓冲液常用的有效pH值范围是8.5～10.0，因而它是碱性范围内最常用的缓冲液。其优点是配制方便，只使用一种试剂；其缺点是能与很多代谢产物形成络合物，尤其是能与糖类发生羟基反应生成稳定的复合物而使缓冲液受到干扰。

5.氨基酸缓冲液

此类缓冲液使用的范围宽，有效pH值范围为2.0～11.0。

此类缓冲体系的优点是：为细胞组分和各种提取液提供更接近天然的环境。其缺点是：①与有机酸缓冲液和磷酸盐缓冲液相似，也会干扰某些生物化学反应过程，如代谢过程等；②试剂的价格较高。

配制常用缓冲液的方法（以Tris-HCl缓冲液为例）：按书后附录中所列该缓冲液配制的方法，分别配制0.1mol／L　Tris和0.1mol／L　HCl溶液，然后按表中所列体积混合。

测定溶液pH值通常有两种方法，最简便但较粗略的方法是应用pH值试纸，pH值试纸分为广泛pH值试纸和精密pH值试纸两种。广泛pH值试纸的变色范围是pH值为1～14或9～14等，只能粗略确定溶液的pH值。另一种是精密pH值试纸，可以较精确地测定溶液的pH值，其变色范围是2～3个pH单位。可根据待测溶液的酸、碱性选用某一范围的试纸。测定的方法是将试纸条剪成小块，用镊子夹一小块试纸（不可用手拿，以免污染试纸），用玻璃棒蘸少许溶液与试纸接触，试纸变色后与色阶板对照，估读出所测pH值。切不可将试纸直接放入溶液中，以免污染样品溶液。精确测定溶液pH值要使用pH值计（酸碱度计），关键是要正确选用和校对pH值电极。过去是使用两个电极，即玻璃电极和参比电极，现在pH值测定都已改用玻璃电极与参比电极合一的复合电极，即将它们共同组装在一根玻璃管或塑料管内，下端玻璃泡处有保护罩，使用十分方便。