离子色谱法测定葡萄糖水解液中5- 羟甲基糠醛的含量
仪器网 · 2012-07-15 08:50 · 55585 次点击
5–羟甲基糠醛(又名5-HMF)是一种重要的化工原料,可以通过加氢、氧化脱氢、酯化、卤化、聚合、水解以及其它化学反应,用于合成许多有用化合物和新型高分子材料,包括医药、树脂类塑料、柴油燃料添加物等。其制备方法主要是生物质水解法,原料来源丰富,价格低廉,从5-HMF出发可以合成一系列具有很大市场和高附加值的产品。因此5-HMF有望成为基于生物质资源的新型平台化合物。5-HMF的检测方法通常有紫外分光光度法、HPLC法、GC法、比色法等。本文采用离子色谱法同时测定葡萄糖和5-HMF的含量,结果表明其具有良好的通用性,分离效果及重复性好,准确、可靠,可作为各种水溶液中葡萄糖和5-HMF含量的测定方法。
1实验部分
1.1试剂与材料无水葡萄糖(分析纯);5–羟甲基糠醛(分析纯,上海晶纯试剂有限公司);固体超强酸(曲阜市圣泉催化应用科技有限公司);0.22μm有机滤膜(上海兴亚净化材料厂);超纯水。
1.2仪器设备
DionexICS-3000型离子色谱仪(美国Dionex公司);四元梯度脱气泵系统,Chromeleon6.80色谱工作站;积分安培电化学检测器(Au为工作电极,Ag/AgCl为参比电极),CarboPacTMPA1糖分析柱(i.d.2×250mm),CarboPacTMPA1糖保护柱(i.d.2×50mm);AS40自动进样器,样品瓶为10mL的聚苯乙烯广口瓶。电子天平(梅特勒—托利多仪器有限公司);磁力搅拌反应釜(威海自控反应釜有限公司)。
1.3标准溶液的配制
分别称取0.5004g葡萄糖、0.3212g5–羟甲基糠醛于100mL容量瓶中,用超纯水定容,配成一定浓度的单一标准储备液。
1.4葡萄糖的水解
称取3g(精确到0.0001g)葡萄糖,溶于50mL去离子水中,将葡萄糖水溶液和1g固体超强酸催化剂加入磁力搅拌反应釜中,在温度180℃、转速200r/min的条件下反应1h。
反应后的葡萄糖水解液先经滤纸过滤,再经0.22μm有机滤膜过滤,稀释一定倍数后进行离子色谱分析。
2结果与讨论
2.1色谱分析条件的优化
以初始色谱条件,即NaOH浓度120mmoL/L、流速0.15mL/min、柱温30℃,对葡萄糖水解液进行分析(见图1)。从图1中可看出,样品中含有3种物质,分别是5-HMF、葡萄糖、果糖。但是三者的分离效果很差,5-HMF和葡萄糖的色谱峰几乎连在一起,为准确定量分析,有必要对淋洗液浓度、流速和柱温进行优化,以找出最佳的色谱条件。
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2.1.1淋洗液浓度的优化在流速0.35mL/min、柱温30℃条件下,选择50mmol/L、70mmol/L、90mmol/L三个不同NaOH浓度考察对色谱峰的影响。
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从图2可以看出,不同淋洗液浓度下5-HMF的出峰时间相差不大,但是葡萄糖和果糖的出峰时间很不相同。淋洗液浓度越高,出峰时间越快,但两相邻色谱峰的分离度越小。NaOH浓度为50mmol/L时,三者分离效果太差;70mmol/L时,三者已完全分开;90mmol/L时,分离度更大,但是分析时间太长。所以选择NaOH的浓度为70mmol/L。
2.1.2流速的优化在NaOH浓度为70mmoL/L、柱温30℃条件下,选择0.20mL/min、0.35mL/min、0.50mL/min3个不同的流速考察对色谱峰的影响。
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从图3可以看出,流速越大,峰型更加尖锐,出峰时间也越快,但两相邻色谱峰的分离度越小。流速为0.20mL/min时,分离效果很好,但是分析时间最长;流速为0.35mL/min时,三者完全分开,分析时间较短;流速为0.50mL/min时,葡萄糖和果糖的分离效果很差。所以选择流速为0.35mL/min为最佳流速。
2.1.3柱温的优化在NaOH浓度为70mmoL/L、流速为0.35mL/min条件下,选择柱温为30℃、40℃、50℃来考察对色谱峰的影响。
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从图4可以看出,柱温越高,出峰时间也越快。但是随柱温升高,葡萄糖和果糖之间的峰谷越来越远离基线,使得对色谱峰面积的积分产生影响,可能造成定量不准确。所以选择30℃为最佳柱温。在优化的色谱条件下,即淋洗液为75mmol/L的NaOH,流速为0.35mL/min,柱温为30℃,对混合标准溶液进行检测(见图5)
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2.2检出限、线性和重现性
根据单一标准溶液的浓度和色谱峰的面积,采用外标法进行定量,求线性回归方程。以某样品的10次平行测定结果计算相对标准偏差,得到方法的精密度。以信噪比为3时的待测组分浓度作为最小检测浓度。按公式Cmin=CS(3HN/H)。式中,CS为样品浓度;HN为噪音峰高;H为样品峰高。计算出其相应的最小检出限。回归方程、检出限、相对标准偏差(见表1)。
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结果表明,方法的检出限较低,在所测定的范围内线性关系良好,精密度较高。
2.3回收率测定
为考察方法的准确度,采用标准加入法试验该方法的回收率(见表2)。结果表明这两种物质的测定均具有良好的准确度,也说明该方法的系统误差较小。
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3结论
本文提出一种用离子色谱法同时测定葡萄糖和5–羟甲基糠醛的分析方法。该方法前处理简单、快速,重现性好,加标回收率也表明较为准确,并不受其它杂质干扰,非常适合于水溶液中葡萄糖和5–羟甲基糠醛的同时快速测定。
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