分光光度法測(cè)定紡織品中多酚含量方法的建立

賀志鵬,劉 亮,王楷艷

(1.中國(guó)紡織信息中心,北京 100020; 2.中聯(lián)品檢(北京)技術(shù)集團(tuán)有限公司,北京 100025;3.蘇州中紡聯(lián)檢驗(yàn)技術(shù)服務(wù)有限公司,江蘇 蘇州 215200)

多酚類物質(zhì)在自然界中普遍存在,是植物及其果實(shí)、花朵中的一種主要的化學(xué)物質(zhì),如梨和梨葉、石榴皮、紫蘇葉、芍藥花、茶葉等均含有豐富的多酚類物質(zhì),研究表明多酚具有抗氧化、抗菌等作用[1-2]。目前,測(cè)定植物及其果實(shí)、花朵中多酚含量的方法主要有2種:一種為高效液相色譜法,即通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品鑒別已提取的測(cè)試樣品中多酚物質(zhì)后對(duì)峰高、峰面積計(jì)算獲得[3-4];另一種為采用福林酚試劑進(jìn)行羥基顯色反應(yīng)后,測(cè)定吸光度值并對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算獲得。后者并不需要獲知所含多酚物質(zhì)種類,因此各方面成本均較前者有極大的降低,最具代表性的方法有GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測(cè)方法》。

而將多酚類物質(zhì)應(yīng)用于紡織產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的案例并不多見(jiàn),常以提取天然色素如茶黃素等進(jìn)行染色的研究較多。因此目前尚未有可直接用于紡織品中多酚含量測(cè)定的方法標(biāo)準(zhǔn)。隨著功能性紡織產(chǎn)品的興起,抗氧化紡織產(chǎn)品作為其中重要的一類功能性產(chǎn)品,逐漸進(jìn)入消費(fèi)者的視野。研發(fā)人員通過(guò)提取花卉、植物中的物質(zhì)并應(yīng)用于織物處理,依托提取物中含有的多酚類物質(zhì)來(lái)發(fā)揮功效,開(kāi)發(fā)了多品類抗氧化紡織產(chǎn)品[5-8]。多酚類物質(zhì)含量將直接影響到抗氧化功能的發(fā)揮,需要對(duì)紡織品中的多酚類物質(zhì)含量進(jìn)行定量檢測(cè)。針對(duì)現(xiàn)有紡織標(biāo)準(zhǔn)體系中并無(wú)相關(guān)測(cè)試方法可尋的現(xiàn)狀,本文以福林酚法為基礎(chǔ),探討了紡織品多酚含量測(cè)試中各因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響,并最終確定了最優(yōu)測(cè)試條件,以期建立科學(xué)合理的方法對(duì)紡織品中多酚含量進(jìn)行測(cè)定。

1 試 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原理

堿性條件下,福林酚試劑氧化多酚中的羥基發(fā)生顯色反應(yīng)而呈藍(lán)色,藍(lán)色的深淺與多酚的含量成正相關(guān),在顯色后的最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)量其吸光度值,用沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)工作溶液做校正標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)定多酚總量。

1.2 試劑和儀器

1.2.1 試 劑

甲醇(色譜級(jí),天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司);三級(jí)水(符合GB/T 6682—2008《分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法》要求);福林酚試劑(1.0 mol/L,北京北方偉業(yè)計(jì)量技術(shù)研究院有限公司);質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%碳酸鈉溶液(自行配置,室溫下保存時(shí)間不超過(guò)1個(gè)月);沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)品(北京北方偉業(yè)計(jì)量技術(shù)研究院有限公司);沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1.0 mg/mL,溶劑為甲醇);沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)工作溶液(50 μg/mL,準(zhǔn)確移取1.25 mL標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液,用甲醇定容至25 mL)。

1.2.2 儀 器

PX224ZH型電子天平(精度0.000 1 g,美國(guó)奧豪斯公司);恒溫水浴鍋(精確度±1 ℃,廈門瑞比精密機(jī)械有限公司);Cary 5000紫外-可見(jiàn)-近紅外分光光度計(jì)(安捷倫公司)。

1.3 測(cè)試樣品

樣品1:面密度280 g/m2黑色面料;樣品2:面密度260 g/m2藏青色面料。

1.4 樣液的制備

準(zhǔn)確稱取5.0 g樣品,置于250 mL錐形瓶中,加入100 mL萃取試劑(三級(jí)水或甲醇),并使用多層保鮮膜密封瓶口,置于水浴鍋中微沸狀態(tài)保持30 min。隨后取出錐形瓶冷卻至室溫后使用中速定性濾紙過(guò)濾獲得測(cè)試樣液。

1.5 多酚含量測(cè)試波長(zhǎng)的確定

在試管中加入沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)工作溶液0.1 mL,隨后加入 1.0 mL福林酚試劑,混勻靜置5 min后,加入2.0 mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的碳酸鈉溶液,最后加三級(jí)水定容至10 mL,50 ℃避光加熱反應(yīng)10 min,以三級(jí)水做空白對(duì)照,使用分光光度計(jì)在400～800 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)掃描,最終確定測(cè)定紡織品多酚含量的最大吸收波長(zhǎng)為766 nm。

2 結(jié)果與分析

2.1 福林酚試劑用量的影響

8支試管中各加入0.1 mL沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)工作液后,分別加入0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4和1.6 mL福林酚試劑,混勻靜置5 min后,分別加入2.0 mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的碳酸鈉溶液,加三級(jí)水定容至10.0 mL。在50 ℃水浴條件下避光反應(yīng)10 min后,以三級(jí)水做空白對(duì)照,在波長(zhǎng)766 nm處測(cè)定吸光度值,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 福林酚試劑用量對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響Tab.1 Effect of dosage of folin reagent on test results

由表1可知,在上述試驗(yàn)條件下,加入1.2 mL福林酚試劑時(shí),顯色情況最好,獲得的吸光度值最大。

2.2 福林酚試劑與質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%碳酸鈉體積比的影響

6支試管中各加入0.1 mL沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)工作液后,加入1.2 mL福林酚試劑,混勻靜置5 min后,分別加入1.0、1.5、2.0、2.5、3.0和3.5 mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的碳酸鈉溶液,加三級(jí)水定容至10.0 mL,在50 ℃水浴條件下避光反應(yīng)10 min后,以三級(jí)水做空白對(duì)照,在波長(zhǎng)766 nm處測(cè)定吸光度值,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 福林酚試劑與質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%碳酸鈉體積比對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響Tab.2 Influence of the ratio of folin reagent to 10% Na2CO3 solution on test results

由表2可知,加入1.0 mL福林酚,加入2.4 mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的碳酸鈉溶液時(shí),反應(yīng)后溶液的吸光度值最大,表明在規(guī)定的福林酚試劑和碳酸鈉質(zhì)量濃度下,按照體積比1∶2加入福林酚試劑和質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%碳酸鈉即可顯色完全。

2.3 顯色反應(yīng)時(shí)間的影響

9支試管中各加入0.1 mL沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)工作液后,加入1.2 mL福林酚試劑,混勻靜置5 min后,加入2.4 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的碳酸鈉溶液,加三級(jí)水定容至10.0 mL。在50 ℃水浴條件下分別避光反應(yīng)10、15、20、25、30、35、40、45、50和60 min,以三級(jí)水做對(duì)照,在波長(zhǎng)766 nm處測(cè)定吸光度值,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響Tab.3 Influence of reaction time on test results

由表3可知,在上述試驗(yàn)條件下顯色反應(yīng)50 min時(shí),反應(yīng)后溶液的吸光度值最大,顯色反應(yīng)最完全。但實(shí)際試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)30 min后,隨著顯色時(shí)間的延長(zhǎng)吸光度值變化趨于緩和,從成本角度考慮,選擇30 min作為顯色反應(yīng)時(shí)間。

2.4 顯色溫度的影響

6支試管中各加入0.1 mL沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)工作液后,加入1.2 mL福林酚試劑,混勻靜置5 min后,加入2.4 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的碳酸鈉溶液,加三級(jí)水定容至10.0 mL。分別在25、40、45、50、55和60 ℃水浴條件下避光反應(yīng)30 min,以三級(jí)水做空白對(duì)照,在波長(zhǎng)766 nm處測(cè)定吸光度值,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 顯色溫度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響Tab.4 Influence of color developing temperature on test results

由表4可知,顯色溫度對(duì)測(cè)試結(jié)果影響不大,但實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)溫度升高顯色加快,同時(shí)考慮不同地區(qū)不同季節(jié)時(shí)的室溫差異,為保證試驗(yàn)條件的一致性和試驗(yàn)可重復(fù)性等,選擇50 ℃為顯色溫度。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

用移液槍分別移取0.04、0.08、0.12、0.16、0.20、0.40和0.80 mL沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)工作溶液于10.0 mL試管中,加入1.2 mL福林酚試劑,混勻靜置5 min后,加入2.4 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的碳酸鈉溶液,加三級(jí)水定容至10.0 mL,在50 ℃水浴條件下避光反應(yīng)30 min,以三級(jí)水做空白對(duì)照,在波長(zhǎng)766 nm處測(cè)定吸光度值,以吸光度值為橫坐標(biāo),沒(méi)食子酸質(zhì)量濃度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,進(jìn)行線性擬合獲得標(biāo)準(zhǔn)工作曲線,見(jiàn)圖1,相關(guān)系數(shù)R2=0.999 7,線性關(guān)系良好。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線Fig.1 Standard working curve

2.6 樣品提取試劑的影響

分別使用三級(jí)水和色譜級(jí)甲醇按照1.4節(jié)步驟對(duì)1.3節(jié)中2塊樣品進(jìn)行多酚物質(zhì)提取,制備測(cè)試樣液。試管中加入1.0 mL樣液后,加入1.2 mL福林酚試劑,混勻靜置5 min后,加入2.4 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的碳酸鈉溶液,加三級(jí)水定容至10.0 mL。在50 ℃水浴條件下避光反應(yīng)30 min,以三級(jí)水做空白對(duì)照,在波長(zhǎng)766 nm處測(cè)定吸光度值,測(cè)2個(gè)平行樣,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 萃取試劑對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響Tab.5 Influence of extraction reagent on test results

由表5可知,使用甲醇(色譜級(jí))作為提取試劑對(duì)面料樣品進(jìn)行萃取后多酚含量的測(cè)試結(jié)果遠(yuǎn)大于使用三級(jí)水作為提取劑的結(jié)果,達(dá)10倍以上的數(shù)量級(jí),可知萃取試劑對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生了非常顯著的影響,分析認(rèn)為甲醇在提取多酚物質(zhì)的同時(shí),將部分染料同時(shí)萃取到了試劑中,染料中存在的羥基、酚羥基、羧基被同時(shí)測(cè)定,對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生了至關(guān)重要的影響,提取液存在較深顏色也驗(yàn)證了這一點(diǎn),因此應(yīng)使用三級(jí)水作為提取液,以避免樣品上的染料在提取過(guò)程中進(jìn)入測(cè)試樣液中。由此可見(jiàn),對(duì)于嚴(yán)重掉色的產(chǎn)品(如洗滌前后,溶液變色≤3級(jí)),因染料容易被洗脫進(jìn)入提取液,不適用本方法進(jìn)行多酚含量的測(cè)定,而應(yīng)選用其他方法。

此外,應(yīng)適時(shí)調(diào)整加入樣液的體積以使顯色充分,同時(shí)還需降低儀器光度噪聲或信噪比等的干擾,因?yàn)楣舛仍肼晻?huì)影響信噪比,會(huì)影響基線的平直度,是造成測(cè)試誤差的來(lái)源之一。同時(shí)建議使用本方法時(shí)最低吸光度值不應(yīng)低于儀器精度的3倍,否則將可能影響測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)紡織工業(yè)科技強(qiáng)度投入的逐漸增加,越來(lái)越多的新型、功能性產(chǎn)品不斷涌現(xiàn),出現(xiàn)了許多產(chǎn)品與質(zhì)量表征方法無(wú)法有效匹配甚至缺失的現(xiàn)象。本文以食品領(lǐng)域通用羥基顯色原理為基礎(chǔ),為紡織產(chǎn)品中多酚含量的測(cè)定建立了相適應(yīng)的方法,即5.0 g試樣,在100 mL三級(jí)水中微沸浸提30 min獲得樣液,每毫升樣液中加入1.2 mL福林酚試劑與2.4 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的碳酸鈉溶液,在50 ℃水浴條件下顯色反應(yīng)30 min后進(jìn)行多酚含量測(cè)定。

但每一種方法的建立都需要經(jīng)過(guò)實(shí)踐的長(zhǎng)期檢驗(yàn)并進(jìn)行不斷的完善和調(diào)整,針對(duì)方法的不適用性,尚需尋求其他解決方法,比如掉色嚴(yán)重產(chǎn)品可使用液相色譜法,但需要鑒別每一種多酚類物質(zhì),多酚提取物受原料生長(zhǎng)階段以及提取工藝等的影響,多酚物質(zhì)含量、種類也會(huì)發(fā)生變化,這也為紡織標(biāo)準(zhǔn)化工作者提出了新的挑戰(zhàn)。