毛細管電泳色譜儀簡稱毛細管電泳儀（CE），是以毛細管為分離通道，以電滲流為驅動力，利用帶電粒子之間的電泳淌度差異和分配系數差異進行分離，電泳淌度不同是電泳分離的內因和前提。
一、電泳：
1、電泳現象：
電泳現象是指帶電粒子在電場的作用下，向著與其電性相反的電極方向移動的現象。
2、電泳技術：
電泳技術是指利用電泳現象對混合物進行分離分析的技術。
3、電泳速度vep：
電泳速度vep是指帶電粒子在單位電場強度下泳動的速度。
帶電粒子在電場中遷移時，所受的電場力為FE：
FE = qE
式中：q為帶電粒子的有效電荷，E為電場強度。
帶電粒子在溶液中運動時受到的阻力即摩擦力Ff：
Ff = fvep
式中：f為摩擦系數，其大小與帶電粒子的大小、形狀和電泳介質粘度有關。
對于球形粒子：f = 6πηr
對于棒狀粒子：f = 4πηr
式中：η為電泳介質粘度，r為粒子的動力學半徑。
平衡時，電場力和摩擦力相等，即：
qE = fvep
對于球形粒子：vep =（qE）/f =（qE）/（6πηr）
對于棒狀粒子：vep =（qE）/f =（qE）/（4πηr）
在同一電場中，粒子的電荷性質不同，泳動方向不同；粒子的帶電量不同，泳動速度不同；粒子的分子量不同，泳動速度不同；粒子的形狀不同，泳動速度不同。因此，不同的粒子可相互分離。
4、電泳淌度μep：
帶電粒子在電場中移動的快慢用電泳淌度來表示，一般不用電泳速度表示。
電泳淌度是指帶電粒子在給定的溶液中，在單位電場強度下的電泳速度，又稱電泳遷移率或泳動度。用μep表示。
對于球形粒子：μep = vep/E = q/（6πηr）
對于棒狀粒子：μep = vep/E = q/（4πηr）
帶電粒子的電泳速度等于粒子的電泳淌度和電場強度的乘積，即：
vep =μepE
因此，電泳淌度不同是電泳分離的內因和前提。
電泳淌度有電泳淌度、有效電泳淌度和表觀電泳淌度。
（1）電泳淌度μab：
電泳淌度是指在溶液無限稀釋時，帶電粒子在單位電場強度下的平均電泳速度。它是該帶電粒子在一定溶液中的一個特征物理常數。
（2）有效電泳淌度μef：
CE不可能在無限稀釋而又沒有其它帶電粒子和酸度等條件下進行電泳，有效電泳淌度是帶電粒子的實際電泳淌度。
（3）表觀電泳淌度μap：
在有電滲存在下，帶電粒子的實際電泳淌度稱為表觀電泳淌度或凈淌度，是有效電泳淌度μef和電滲淌度μeo的矢量和。
二、CE中的Zeta電位：
1、毛細管內表面的Zeta電位：
毛細管一般采用石英管，管內表面為硅膠，當內充緩沖液pH＞3時，管內表面的硅醇基（－SiOH）離解成硅醇基陰離子（－SiOˉ），使管內表面帶負電荷，溶液表面帶正電荷，在管內表面和溶液之間形成雙電層。根據Stern雙電層理論可將雙電層分為兩部分，即Stern層和擴散層。
在雙電層中，由于吸附而緊貼在毛細管內表面的陽離子組成的離子層稱為Stern層，可游離的陽離子組成的離子層稱為擴散層。Stern層與擴散層發生相對移動的界面稱為滑動面，滑動面和毛細管內表面的電位差稱為毛細管內表面的Zeta電位（ζ－電位）。毛細管內表面的Zeta電位正比于雙電層厚度和滑動面的有效電荷密度，反比于電泳介質的介電常數。
2、膠體粒子的Zeta電位：
在膠體中，由于分散粒子表面帶電荷而吸引周圍的反離子，這些反離子在兩相界面呈擴散狀態分布而形成雙電層。
在雙電層中，由于吸附而緊貼在分散粒子表面的反離子組成的離子層稱為Stern層。Stern層中的反離子和分散粒子緊緊地結合在一起，在電場作用下，與分散粒子作為一個整體移動。Stern層相對于遠離滑動面的液體中某點的電位稱為Stern電位。
在雙電層中，可游離的反離子組成的離子層稱為擴散層，游離離子的電荷密度隨著與分散粒子表面的距離的增大而急劇減小。擴散層中的反離子不緊密的與分散粒子相互吸附，在電場作用下，向相反的電極方向移動。Stern層與擴散層發生相對移動的界面稱為滑動面，滑動面和遠離該界面的液體中某點的電位差稱為該點的Zeta電位（ζ－電位）。
Zeta電位是表征膠體分散系穩定性的重要指標。
三、電滲：
1、電滲現象：
電滲現象是指在電場作用下，毛細管中液體沿毛細管內表面或或固相多孔物質內液體沿固體表面移動的現象。
毛細管一般采用石英管，管內表面為硅膠，當內充緩沖液pH＞3時，管內表面的硅醇基（－SiOH）離解成硅醇基陰離子（－SiOˉ），使管內表面帶負電荷，溶液表面帶正電荷，在管內表面和溶液之間形成雙電層。在外電場作用下，溶液中溶劑化了的陽離子向負極移動，使毛細管中的溶液整體向負極移動。這就是CE中的電滲現象。
2、電滲流（EOF）：
電滲現象中整體移動著的液體稱為電滲流。
電滲流來源于外電場對毛細管內表面和溶液之間雙電層的作用。擴散層中的陽離子相對于毛細管內表面的負電荷形成一個圓筒形的陽離子鞘，在外電場作用下，溶液中溶劑化了的陽離子沿滑動面作相對運動，攜帶著溶劑一起向負極移動，而形成電滲流。
電滲流是CE的主要驅動力，沿毛細管均勻分布，電滲流的徑向分布幾乎是均勻的，使整個液體象塞子一樣以均勻的速度向前運動，呈平面流（塞式流形）。電滲流速度除在管內表面附近因摩擦力迅速減小到零以外，其余部分幾乎處處相等，引起的譜峰展寬很小。而HPLC流動相的流形為拋物線形的層流，在管內表面處的速度為零，管中心的速度是平均速度的兩倍，引起的譜峰展寬較大。這是CE能獲得比HPLC更高分離效率的主要原因。
電滲流使不同電性的粒子均向負極移動，中性分子也隨電滲流一起移動。
3、電滲流速度veo：
（1）電滲流大小：
電滲流大小用電滲流速度veo表示，其大小決定于電滲淌度μeo和電場強度E。即：
veo =μeoE =（εζ/η）E
veo可通過實驗測定：
veo = Lef/teo
式中：Lef為毛細管有效長度，teo為電滲標記物（中性物質）的遷移時間。
（2）電滲流方向：
電滲流方向取決于毛細管內表面的電荷性質。
石英毛細管內表面帶負電荷，溶液表面帶正電荷，電滲流流向負極。但如果將毛細管內表面改性和加電滲流反向劑，使管內表面帶正電荷，則溶液表面帶負電荷，電滲流流向正極。
1）毛細管內表面改性：在毛細管內表面鍵合或涂漬一層陽離子表面活性劑。
2）加電滲流反向劑：在運行緩沖液中加入大量陽離子表面活性劑，使毛細管內表面帶正電荷，溶液表面帶負電荷，電滲流流向正極。
4、電滲淌度μeo：
μeo =εζ/η
電滲淌度又稱電滲遷移率，取決于毛細管內表面的Zeta電位、電泳介質的介電常數和電泳介質粘度，與E無關。
5、電滲流作用：
電滲流通常流向負極，電滲流速度約是一般離子電泳速度的5～7倍。各種粒子在毛細管中的遷移速度是電滲流速度和電泳速度的矢量和，稱為表觀電泳速度vap。各種粒子在毛細管中的表觀電泳速度vap分別為：
陽離子：vap = veo+ vep，陽離子電泳方向與電滲流方向一致。
陰離子：vap = veo－vep，陰離子電泳方向與電滲流方向相反。
中性粒子：vap = veo，中性粒子運動方向與電滲流方向一致。
當樣品從正極端注入毛細管中時，不同粒子將以不同速度向負極遷移，從負極端先后流出毛細管，出峰順序依次是陽離子、中性粒子和陰離子。中性粒子無電泳現象，隨電滲流同行，在陽離子后流出，但不同結構的中性粒子無法相互分離。
電滲流在CE中起著極其重要的作用：
（1）電滲流具有象HPLC中泵一樣的作用，驅動粒子前進，加上不同粒子電泳速度和方向的差異，完成陽離子、陰離子和中性粒子的分離。
（2）改變電滲流的大小和方向，可改變分離效率和選擇性。這是CE優化分離的重要因素。
（3）電滲流的微小變化影響分離結果的重現性（遷移時間和峰面積）。
6、控制電滲流的三個重要手段：
（1）毛細管內表面改性：
在毛細管內表面鍵合或涂漬一層陽離子表面活性劑，消除電滲流的影響。
（2）加添加劑：
1）有機溶劑可降低電滲流的大小，增加分離的有效距離。
2）表面活性劑可徹底改變電滲流方向和大小。主要是在陰離子分析時使用。
（3）改變pH：
可調整電滲流大小。
1）當pH＜3時，電滲流很小。
2）當pH＞10時，電滲流基本不增加。
四、影響電泳遷移速度的因素：
影響電泳遷移速度的因素有粒子所帶凈電荷量、粒子大小及形狀、毛細管材質、載體、電場強度、緩溶液pH值、緩沖液離子強度、添加劑、溫度和電滲流等。
1、粒子所帶凈電荷量：
粒子的遷移速度與粒子所帶凈電荷量成正比。
2、粒子大小及形狀：
粒子直徑小，接近于球形，遷移速度快。
一般來說，遷移速度為超螺旋環狀DNA＞線狀DNA＞單鏈開環DNA。
3、毛細管材質：
不同材料毛細管內表面的電荷特性不同，產生的電滲流大小不同。
4、載體：
（1）載體孔徑：
載體孔徑越小，粒子在移動的過程中受到的阻力越大。
小孔徑載體具有分子篩作用。
（2）載體粘性：
阻礙泳動并有吸附作用。
載體的吸附作用要小，否則電場強度不均勻，影響區帶分離。
（3）載體純度：
載體純度影響聚焦效果。
酸度影響毛細管內表面Si－OH基的電離。特別是在pH = 4～7范圍內影響更顯著，此時溶液pH值與電滲速度近似成線性關系。
5、電場強度：
一般來說，電場強度越大，粒子的遷移速度越大。
6、緩溶液pH值：
緩沖液pH值是影響粒子電泳淌度的zui主要因素。
（1）緩沖液pH值決定粒子的解離程度，也決定粒子的帶電性質和所帶凈電荷量。
（2）緩沖液pH值影響毛細管內表面電荷多少，影響電滲流大小和遷移速度。
緩沖液pH值增大時，毛細管內表面解離增多，電荷密度增加，Zeta電位增大，電滲流速度增大，當pH = 7時達到zui大。當pH＜3時，完全被氫離子中和，管內表面呈電中性，電滲流速度為零。
7、緩沖液離子強度：
緩沖液離子強度越大，粒子的遷移率越小，電泳區帶窄而清晰。原因是緩沖液離子強度增大，帶電離子會吸引相反符號的離子聚集在其周圍，形成一個與該離子符號相反的離子氛，使該離子向相反的方向運動，從而降低該離子的遷移率。緩沖液離子強度過大，電流過大，產生的熱量過多，會使電泳區帶變寬，蛋白質變性。
緩沖液離子強度越小，粒子的遷移率越大，電泳區帶寬而邊緣模糊。緩沖液離子強度過小，會降低緩沖液的總濃度和緩沖容量，不易維持緩沖液pH值，影響粒子的帶電量；蛋白質分子之間有時會發生靜電作用，形成更大的分子團，影響遷移率。
8、添加劑：
添加劑有中性鹽、表面活性劑和有機溶劑等。
（1）加入濃度較大的中性鹽如K2SO4，溶液離子強度增大，電滲流速度減小。
（2）加入表面活性劑，可改變電滲流大小和方向。
1）某些陽離子表面活性劑使電滲流減小。
2）某些陰離子表面活性劑如十二烷基硫酸鈉（SDS），可使管內表面負電荷增加，電滲流增大。
（3）加入有機溶劑如甲醇和乙腈，使溶液粘度減小，電滲流增大。
（4）加入添加劑，增加疏水組分的溶解度，擴大分離對象。
9、溫度：
電泳過程中，由于通電會產生焦耳熱，焦耳熱對電泳影響很大。溫度每變化1℃，將引起背景電解質溶液的粘度變化2%～3%，遷移率增加約2.4%。為了降低熱效應對電泳的影響，可控制電壓、電流和在電泳系統中安裝冷卻散熱裝置。
10、電滲流：
（1）改變電滲流大小和方向可改變分離效率和選擇性。
（2）電滲流的微小變化會影響分離結果的重現性。