松香、松脂中樅酸含量的紫外分析方法研究

劉珈伶，劉雄民，李偉光，馬 麗，沈 芳，張文君

(廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西南寧530004)

松香、松脂中樅酸含量的紫外分析方法研究

劉珈伶，劉雄民*，李偉光，馬 麗，沈 芳，張文君

(廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西南寧530004)

采用紫外分光光度法對(duì)松香、松脂中樅酸含量的快速分析進(jìn)行了研究，考察了松香、松脂和樅酸的紫外吸收特性，測(cè)定了樅酸的工作曲線，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)加入法構(gòu)建復(fù)雜體系松香和松脂的定量分析方法。檢測(cè)結(jié)果表明:采用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)得松香和松脂樣品中樅酸的平均含量為42.23%和21.36%。其回收率為100.87%，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.62%，精密度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.02%。將標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定松香和松脂實(shí)際樣品的結(jié)果與氣相色譜法結(jié)果比較，兩者無(wú)顯著性差異。

紫外標(biāo)準(zhǔn)加入法，樅酸，松脂，松香

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

無(wú)水乙醇、鹽酸、丙酮、二戊胺、乙酸、四甲基氫氧化銨、酚酞 所有試劑均為分析純;特級(jí)松香，工業(yè)品 廣西梧州日成林產(chǎn)化工有限公司;松脂 采自廣西壯族自治區(qū)蒼梧縣，由廣西梧州日成林產(chǎn)化工有限公司提供。

UV-2550型紫外分光光度計(jì)、GC-16A型氣相色譜分析儀 日本島津公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

表2 紫外標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定樅酸含量

1.2.1 樅酸的制備［6］100g松香以濃鹽酸異構(gòu)化，二戊胺作為有機(jī)反應(yīng)胺，丙酮作為溶劑，通過(guò)胺鹽法得到樅酸晶體 42g，氣相色譜檢測(cè)樅酸含量為96.58%。

1.2.2 氣相色譜分析

1.2.2.1 樣品甲酯化 分別稱(chēng)取松香、松脂樣品0.04～0.05g放入5mL的具塞試管中，加入1.5～2.0mL無(wú)水乙醇溶解，以1%酚酞指示劑指示終點(diǎn)，用25%的四甲基氫氧化銨-乙醇溶液滴至紅色，至30s后不褪色表示甲酯化完全。所得溶液直接進(jìn)入氣相色譜儀進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2.2 氣相色譜檢測(cè)條件 色譜柱:SE-54石英毛細(xì)柱(25m×0.25mm，0.25μm);載氣:高純氮?dú)?溫度:汽化室溫度為260℃，氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)檢測(cè)器溫度為260℃;分流比:50∶1;進(jìn)樣量:0.6μL;程序升溫:初始溫度100℃，保持2min，以5℃/min升至200℃，保持2min，再以2℃/min升至250℃，保持5min。

1.2.3 樅酸、松香和松脂的紫外吸收光譜特征 分別稱(chēng)取松香0.1072g、松脂0.0932g、樅酸0.1480g至100mL的棕色容量瓶中以無(wú)水乙醇稀釋定容。以無(wú)水乙醇為參比液，掃描樅酸、松脂和松香在200～400nm間的紫外吸收光譜，如圖1所示。

圖1 樅酸、松香、松脂紫外吸收光譜特性

由圖1可知，樅酸、松香和松脂在241nm處有最大吸收峰，因此在241nm處測(cè)定溶液的吸光度。

1.2.4 紫外定量分析

1.2.4.1 紫外標(biāo)準(zhǔn)曲線法 分別定量配制濃度范圍為0.1480×10-5～1.776×10-5g·mL-1的松香、松脂和樅酸乙醇溶液。以無(wú)水乙醇為參比液，分別測(cè)定溶液在241nm處吸光度。

1.2.4.2 紫外標(biāo)準(zhǔn)加入法 取若干份不同體積的松香、松脂乙醇溶液，分別加入不同已知量0，C1，C2…，Cn的樅酸乙醇溶液配制成10mL樅酸乙醇標(biāo)準(zhǔn)液，以無(wú)水乙醇為參比液，在相同條件下，測(cè)定溶液在241nm處的吸光度值。

2 結(jié)果與討論

2.1 氣相色譜測(cè)定結(jié)果

氣相色譜作為一種高靈敏，高效率的現(xiàn)代分析技術(shù)，一直以來(lái)被視為最能全面檢測(cè)松香、松脂成分的檢測(cè)方法。經(jīng)氣相色譜定量分析松香、松脂樣品中樅酸含量，平行測(cè)定三次。測(cè)定結(jié)果如表1所示。

表1 氣相色譜測(cè)定結(jié)果

由表1可求得松香和松脂中的樅酸平均含量分別為42.54%、22.27%。RSD分別為0.01%、0.01%，均小于2.0%。

2.2 紫外標(biāo)準(zhǔn)曲線法

配制樅酸濃度分別為0.1480×10-5、0.2960× 10-5、0.5920×10-5、0.888×10-5、1.184×10-5、1.480 ×10-5、1.776×10-5g·mL-1的樅酸乙醇溶液，測(cè)定241nm處相應(yīng)的吸光度y。作樅酸濃度x與吸光度y的工作曲線，結(jié)果如圖2所示。

圖2 樅酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

對(duì)圖1進(jìn)行線性回歸，得到樅酸線性回歸方程為:

并求得其相關(guān)系數(shù)為 r=0.9999，其線性關(guān)系良好。

測(cè)定松香、松脂樣品的吸光度y，并利用式(1)求出松香、松脂中樅酸的含量如表2所示。

由表2可求得松香和松脂中的樅酸平均含量分別為26.87%、10.74%。這結(jié)果與氣相色譜測(cè)定結(jié)果相差較大，原因是松脂與松香都是由樹(shù)脂酸、脂肪酸和中性物質(zhì)等組成的復(fù)雜混合物。當(dāng)直接用式(1)計(jì)算時(shí)其他基質(zhì)的影響較大，使計(jì)算出的樅酸的含量有較多誤差。

2.3 紫外標(biāo)準(zhǔn)加入法［17］

為了解決工作曲線直接計(jì)算的誤差，實(shí)驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)加入法。根據(jù)紫外分光光度計(jì)在241nm處測(cè)得不同濃度下樣品的吸光度值A(chǔ)，以A為縱坐標(biāo)，樅酸的加入量為橫坐標(biāo)作其關(guān)系曲線，得到一條直線，并將直線反向延長(zhǎng)與橫坐標(biāo)軸相交。若直線通過(guò)原點(diǎn)，則樣品中不含樅酸;若不通過(guò)原點(diǎn)，將直線在縱軸上的截距延長(zhǎng)與橫軸相交，交點(diǎn)離開(kāi)原點(diǎn)的距離為樣品中樅酸的濃度。

表3 松香樣品曲線方程及樅酸含量的測(cè)定

表4 松脂樣品曲線方程及樅酸含量的測(cè)定

2.3.1 松香中樅酸的定量分析方法 按2.3分析步驟定量分析不同濃度松香溶液加入不同已知量樅酸后樅酸的含量，得到樅酸加入量與吸光度的關(guān)系曲線，并將其外推，如圖3示。

圖3 不同濃度松香溶液的紫外標(biāo)準(zhǔn)加入法外推曲線注:a-1.018×10-5g·mL-1;b-0.9112×10-5g·mL-1; c-0.7504×10-5g·mL-1。

由圖3可見(jiàn)，所加樅酸的濃度與其對(duì)應(yīng)吸光度的關(guān)系為一條直線，且直線不過(guò)原點(diǎn)，說(shuō)明松香中含有樅酸，將直線反向外推，與橫軸相交，交點(diǎn)與原點(diǎn)的距離即為樣品中樅酸的濃度。樅酸的百分含量公式如式(2)所示，樣品的曲線方程、外推體積和樅酸含量的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可見(jiàn)，各工作曲線線性良好(r＞0.995)，斜率基本一致，截距隨樅酸加入量的不同有規(guī)律地按比例增加。說(shuō)明在紫外標(biāo)準(zhǔn)加入法中，松香其余成分因測(cè)定所產(chǎn)生的干擾可以被消除。求出松香中樅酸的平均含量為 42.23%，SD為 0.83%，RSD為0.02%。

2.3.2 松脂中樅酸的定量分析方法 由圖1可知，松脂與松香在在紫外光區(qū)具有相似的紫外光譜特性，因此按2.3分析步驟定量分析松脂中樅酸的含量。得到不同濃度松脂溶液加入不同已知量樅酸后的紫外標(biāo)準(zhǔn)加入法外推曲線，如圖4所示。

圖4 不同濃度松脂溶液的紫外分析法外推曲線注:a-4.194×10-5g·mL-1;b-3.728×10-5g·mL-1; c-2.796×10-5g·mL-1。

由圖4可見(jiàn)，所加樅酸的濃度與其對(duì)應(yīng)吸光度的關(guān)系為一條直線，且直線不過(guò)原點(diǎn)，說(shuō)明松脂中含有樅酸，將直線反向外推，與橫軸相交，交點(diǎn)與原點(diǎn)的距離即為樣品中樅酸的濃度。松脂樣品的曲線方程、外推體積和樅酸含量的測(cè)定結(jié)果如表4所示。

由表4可見(jiàn)，各工作曲線線性良好(r＞0.995)，斜率基本一致，截距隨著標(biāo)準(zhǔn)品加入量的不同有規(guī)律地按比例增加。說(shuō)明在紫外標(biāo)準(zhǔn)加入分析法中，松脂其余成分測(cè)定所產(chǎn)生的干擾可以被消除。得出松脂樣品中樅酸的平均含量為 21.36%，SD為0.63%，RSD為0.03%。

2.4 回收率的測(cè)定

取已知量的樅酸若干份，分別加入已知量的標(biāo)準(zhǔn)品樅酸組成若干份供試液，再按紫外光譜外加入分析法原理加入一系列不同體積的標(biāo)準(zhǔn)品，由紫外分光光度計(jì)在241nm處測(cè)取的A值，作出A-m工作曲線，由外推法計(jì)算樅酸的實(shí)測(cè)值。按公式(3)計(jì)算樣品回收率。結(jié)果如表5所示。

由表5可得，平均回收率為100.4%(在95%～105%范圍內(nèi))，標(biāo)準(zhǔn)偏差SD為0.63%，采用紫外標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定松香、松脂中樅酸含量的回收率較高。說(shuō)明使用紫外標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定松脂、松香中樅酸含量的檢測(cè)結(jié)果可靠。

2.5 精密度實(shí)驗(yàn)

線性濃度范圍內(nèi)，配制一定濃度的樅酸溶液，按標(biāo)準(zhǔn)加入法原理加入一系列不同體積的標(biāo)準(zhǔn)品，進(jìn)行精密度測(cè)定，同一樣品，在241nm處進(jìn)行紫外測(cè)定，平行測(cè)定6次。

表5 回收率實(shí)驗(yàn)

表6 精密度實(shí)驗(yàn)(n=6)

表7 兩種方法所測(cè)及結(jié)果比較(置信度95%)

由表6可知，同一樣品平行測(cè)定6次的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為0.02%，小于2.0%，采用紫外標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定樅酸含量的精密度較高。說(shuō)明使用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定樅酸含量的檢測(cè)結(jié)果可靠。

2.6 方法實(shí)際應(yīng)用

將氣相檢測(cè)法和紫外標(biāo)準(zhǔn)加入法所檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行雙樣本方差分析。結(jié)果如表7所示:

由表可見(jiàn)F表＞F計(jì)算，說(shuō)明兩組方法的方差無(wú)顯著差異，進(jìn)一步用t公式進(jìn)行計(jì)算后得到t表＞t計(jì)算，說(shuō)明兩種方法無(wú)顯著性差異。

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)采用通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)加入法構(gòu)建復(fù)雜體系松香和松脂的定量分析方法，然后把所構(gòu)建的方法應(yīng)用于實(shí)際樣品松香和松脂的測(cè)定。得出如下結(jié)論。

3.1 氣相色譜法可準(zhǔn)確、全面地分析松香、松脂中樹(shù)脂酸含量，但樣品需要進(jìn)行甲酯化等衍生化前處理，且衍生化條件苛刻，所用的分析時(shí)間長(zhǎng)，不能作為快速分析檢測(cè)方法。

3.2 采用紫外標(biāo)準(zhǔn)曲線法，測(cè)得松香和松脂樣品中樅酸含量的結(jié)果與氣相色譜檢測(cè)結(jié)果相距較大，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定樣品中樅酸的含量，不能作為準(zhǔn)確分析檢測(cè)方法。

3.3 采用紫外標(biāo)準(zhǔn)加入法，測(cè)得松香和松脂樣品中樅酸的含量與氣相色譜檢測(cè)結(jié)果相近，測(cè)得松香和松脂樣品中樅酸的平均含量為42.23%和21.36%。且該方法的回收率為100.4%，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.63%，精密度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為0.02%，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度、靈敏度高。該方法使測(cè)量更加簡(jiǎn)便、快速，可作為樅酸快速準(zhǔn)確分析方法。

3.4 采用紫外分析法與氣相色譜法的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行雙樣本方差分析，F(xiàn)檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)結(jié)果顯示兩種方法無(wú)顯著性差異。說(shuō)明采用外加入法的紫外分析方法建立快速的樅酸分析方法是可行的。

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Ultraviolet spectrum analytical method of abietic acid the determination in the rosin and oleoresin

LIU Jia-ling，LIU Xiong-min*，LI Wei-guang，MA Li，SHEN Fang，ZHANG Wen-jun
(College of Chemistry and Chemical Engineering，Guangxi University，Nanning 530004，China)

The method of ultraviolet spectrum to determine the concent of abietic acid in the rosin and oleoresin was adoped.Based on the study of the rosin，oleoresin and abietic’s absorbing ability within UV spectrum，the standard curve method for the determination of abietic acid by ultraviolet spectrum was established.Then，the standard addition method under the ultraviolet spectra was designed to quantitative analysis of the rosin and oleoresin.The results showed that using the standard addition method to determine the concent of abietic acid in the rosin and oleoresin，abietic acid content was 42.23%and 21.36%.Recovery was 100.87%，SD was 0.62%，the precision (RSD)was 0.02%.And compared with GC，the results showed no significant difference in the two methods.

ultraviolet standard addition method;abietic acid;rosin;oleoresin

TS207.3

A

1002-0306(2011)09-0427-05

松脂經(jīng)蒸餾得到松香和松節(jié)油，松香及其改性產(chǎn)品一直以混合樹(shù)脂酸的形式應(yīng)用于涂料工業(yè)、油墨工業(yè)、造紙工業(yè)、粘合劑工業(yè)、食品工業(yè)等行業(yè)，是我國(guó)大宗出口的林化產(chǎn)品。樅酸是松香的主要成分［1］，快速準(zhǔn)確測(cè)定松香、松脂中樅酸的含量是松香產(chǎn)業(yè)重要的研究課題之一。松香和松脂中樅酸含量對(duì)指導(dǎo)松脂原料收購(gòu)中的定價(jià)，松香產(chǎn)品質(zhì)量的評(píng)價(jià)具有重要意義。測(cè)定松香樹(shù)脂酸的方法有氣相色譜法［2-3］、高效液相色譜法［4-5］、紫外分光光度法［6-8］、導(dǎo)數(shù)光譜法［9-10］、核磁共振法［11］、相對(duì)定量法［12］、氣質(zhì)聯(lián)用法［13］等方法。目前，常用的方法是氣相色譜法及紫外分光光度法，氣相色譜法雖然能準(zhǔn)確分析樅酸含量，但樣品需要進(jìn)行甲酯化等衍生化前處理，且衍生化條件苛刻，所用的分析時(shí)間長(zhǎng)，不能作為快速分析檢測(cè)方法。課題組［7］采用紫外分光光度法分析固體樅酸的含量，并應(yīng)用于樅酸氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究［14-15］。但有關(guān)松脂的快速定量方法并未受到重視。目前標(biāo)準(zhǔn)加入法［16］廣泛應(yīng)用于原子吸收分光光度法、分光光度計(jì)與電化學(xué)分析中，是一種為消除基體產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差而設(shè)計(jì)的經(jīng)典定量方法。本文采用紫外分光光度法首先建立樅酸的工作曲線，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建復(fù)雜體系松香和松脂的標(biāo)準(zhǔn)加入法定量分析方法，最后把所構(gòu)建的方法應(yīng)用于實(shí)際樣品松香和松脂的測(cè)定中，為制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。

2010-08-16 *通訊聯(lián)系人

劉珈伶(1985-)，女，碩士，研究方向:天然產(chǎn)物化工。

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2007BAD82B01);廣西科學(xué)基金項(xiàng)目(桂科基0639001);廣西科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃(桂科攻042800421);廣西研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(105931003096)。