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改性纤维中总多酚含量的测定

2025-04-22     来源:本站     点击次数:130

引言
多酚是一类广泛存在于植物中的化合物,其物质种类丰富,如茶多酚、水果多酚、可可多酚、姜黄素、花卉及其衍生食品等,根据其结构可分为黄酮类、酚酸类、单宁类以及其他多酚类。由于多酚物质含有多个酚羟基的,而羟基可以参与多种化学反应,如氧化还原反应、金属离子络合等,从而使多酚表现出抗氧化、抗菌、抗炎等多种生物活性。多酚的结构特性以及多种多功能活性,使其广泛应用于化学、材料、生物、医学等诸多领域。随着纺织行业中母粒拉丝、微胶囊等改性技术的发展,近年来,多酚被广泛应用于纤维的改性。改性后的纤维不仅具有更好的吸湿透气性,还兼具多酚的抗菌、抗氧化等保健功能,深受消费者以及企业青睐。
目前,对物质中多酚含量的检测方法主要有两种:一种为高效液相色谱法,其原理是利用不同物质在色谱柱中保留时间和分离效果不同,对多酚进行分离和定量分析,但由于多酚是多种物质的混合物,用高效液相色谱法不仅需购买大批量的多酚标准物质,成本高,同时很难实现分离,不适用实验室测试用;另一种为分光光度法,利用福林酚与多酚中的酚羟基在碱性条件下发生的氧化反应,显蓝色,且在765nm处有最大吸收,通过测试反应溶液的吸光度和溶液浓度的关系,可以测试出样液中总多酚的含量。该方法成本低,适用实验室总多酚含量的测定。
目前多酚的分光光度法主要用于测定茶叶、天然植物原料、植物油等多酚的测定。对于改性纤维中多酚含量的测定,国内暂时没有测试方法,文献也未见报道。为了满足测试需求,本文开发了多酚改性纤维中多酚含量的测试方法。

1.实验部分
1.1仪器
分析天平:精确到0.01g和0.1mg;超声波清洗器:(60±1)℃,超声频率:99kHz。离心机:转速3500r/min;分光光度计,20mm比色皿;真空平行浓缩仪。
1.2试剂
没食子酸标准品(GA),纯度≥98%;甲醇,色谱纯;70%甲醇水溶液,移取30mL的水与70mL的甲醇混匀;碳酸钠(Na2CO3),分析纯;7.5%Na2CO3溶液(质量浓度):称37.50g碳酸钠(Na2CO3),加适量水溶解,转移至500mL容量瓶中定容至刻度,摇匀(室温下可保存一个月)。福林酚试剂:2mol/L。
1.3没食子酸标准储备液
称取9.5mg(精确到0.1mg)没食子酸标准品,于10mL容量瓶中,用甲醇溶解,并定容至刻度线。
1.4没食子酸工作液
用移液管分别移取0mL、0.1mL、0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL的没食子酸标准储备溶液于10mL容量瓶中,用水定容至刻度,摇匀,浓度分别为0mg/L、9.5mg/L、19.0mg/L、28.5mg/L、47.5mg/L、66.5mg/L中间工作液。
1.5样品处理步骤
取代表性样品,称取1.0g(精确到0.01g)剪碎的试样,加入150mL的70%甲醇水溶液,摇匀湿润,超声提取一定时间后,过滤提取液,于一定的温度低真空下浓缩,浓缩至提取液少于5mL,转移全部的提取液,待显色。
1.6总多酚测定
用移液管分别移取1mL提取试剂(70%甲醇溶液,作空白对照用)、待用测试液(1.5),分别置于15mL的离心管中,加超纯水,使样液在5mL左右,于每个试管分别加入0.25mL的福林酚试剂,摇匀。反应3min后,加入2.5mL的7.5%Na2CO3溶液,加水定容至10mL,摇匀。室温下放置显色60min。显色液经0.45µm滤膜过滤后,用20mm比色皿,在765nm波长条件下用分光光度计测定吸光度。根据没食子酸工作液的吸光度与对应工作溶液的没食子酸浓度,制作标准曲线,用没食子酸的工作曲线作为标准定量样液中总多酚的含量。

2.结果和讨论
2.1萃取溶剂的选择
本试验方法选取2份不同颜色(粉色、紫色)的阳性样品为研究对象,分别考察甲醇、70%甲醇溶液、乙腈、70%乙腈溶液、乙醇、70%乙醇溶液、丙酮等7种提取溶剂对多酚的提取效果。取5g样品,分别用50mL以上试剂超声萃取60min,萃取液经滤膜过滤后,移取5mL样液至透明玻璃管内,氮吹至低于1mL,加入5mL的福林酚和4mL的碳酸钠溶液,用蒸馏水定容至10mL刻度,避光显色60min,测定其吸光度。图1为7种提取溶剂对粉色样品的试验结果。其中1~7分别为甲醇、70%甲醇溶液、乙腈、70%乙腈溶液、乙醇、70%乙醇溶液、丙酮。

图1  7种提取溶剂对粉色样品的试验结果
 
由图1可知,乙腈(3号管)和乙腈水溶液(4号管)提取能力过强,很容易把样品中各种色素提取出来。因分光光度法中,颜色的变化与浓度相关,可以直观地反映出多酚的浓度水平。超强的提取力会干扰分光的测试结果,因此不适合作为本试验的萃取溶剂。通过对剩下5种提取液显色结果测试发现,丙酮(7号管)做试剂空白时,显色颜色与多酚目标物一致,吸光值很大,干扰测试结果。
因此本方法比较了甲醇、70%甲醇溶液以及乙醇和70%乙醇溶液4种溶剂对2种阳性样品的测试影响,图2为测试结果。

从图2可知,通过对比甲醇、70%甲醇溶液、乙醇、70%乙醇溶液4种溶剂对样品的提取效益,发现70%甲醇溶液对样品提取效果较好,因此选择70%甲醇溶液作为本方法的提取溶剂。

2.2显色剂的用量
配制50mg/L的没食子酸工作液,取1mL分别放入8组不同的比色管中,用水稀释约5mL,分别加入福林酚(2mol/L)0.05mL、0.10mL、0.15mL、0.20mL、0.25mL、0.30mL、0.35mL、0.40mL后,反应3min,然后再加入4mL的7.5%碳酸钠溶液,用蒸馏水定容至10mL刻度,避光显色60min,测定其吸光度。试验结果见图3。

由图3可知:随着福林酚用量的增加,吸光度逐渐升高,当福林酚用量为0.25mL时,吸光度最大。但进一步增加福林酚,吸光度有下降的趋势,因此确定本方法2mol/L福林酚溶液的加入量为0.25mL。

2.3碳酸钠的用量
配制50mg/L的没食子酸工作液,分别取1mL放入11组比色管中,加入福林酚试剂0.25mL后,用水稀释约2mL,反应3min,然后分别再加入0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL、3.0mL、3.5mL、4.0mL、4.5mL、5.0mL、5.5mL的7.5%碳酸钠溶液,用蒸馏水定容至10mL刻度,避光显色60min,测定其吸光度。试验结果见图4。

由图4可知:随着Na2CO3用量的增加,吸光度逐渐升高,当Na2CO3用量为2.5mL时,吸光度增加到最大。但进一步增加Na2CO3溶液用量时,吸光度变化幅度不大,最终确定本方法7.5%的Na2CO3溶液的加入量为2.5mL。

2.4显色温度的确定
配制50mg/L的没食子酸工作液,分别取1mL于6种不同的比色管中,加入福林酚试剂0.25mL后,用水稀释约2mL,反应3min,加入2.5mL的Na2CO3溶液,用水定容至刻度后,分别放在6种不同条件中显色,即常温(约25℃)、水浴30℃、水浴40℃、水浴50℃、水浴60℃、水浴70℃。显色结果见图5。

从图5中可看出:在温度范围为25℃到40℃范围内,随着显色温度的升高,相同含量的溶液其吸光度无明显差异,当温度高于40℃时,随着温度逐渐升高,吸光度相应降低;说明温度升高,不利于反应体系的稳定。因此,本方法最终选择常温(约25℃)作为显色条件。

2.5萃取温度的确定
选取4份阳性样品,剪碎后精确取1.0g样品置于反应管中,加入70mL甲醇,拧紧,摇匀后,分别在30℃、40℃、60℃、70℃常用的超声温度下超声。冷却后,转移萃取液于浓缩管中,用减压平行浓缩方式浓缩净干,用1mL甲醇复溶,取样液显色后,用分光光度计测试。结果见图6。

由图6可知:随着萃取温度的升高,4份样品的提取效率均呈现不同程度的增强,且在超声温度为60℃时,提取量最大,因此最终确定本方法萃取温度为60℃。

3.方法学验证
3.1标准工作曲线
分别移取1mL中间工作液于离心管中,加入0.25mL的福林酚,摇匀反应3min,再加2.5mL的碳酸钠溶液,然后用水定容,此时显色液中多酚的浓度分别为0mg/L、0.95mg/L、1.90mg/L、2.85mg/L、4.75mg/L、6.65mg/L,分光光度法测试其吸光度,用线性对浓度和对应的吸光度进行线性拟合,其R2为0.9973,大于0.99,说明方法的线性良好。结果见图7。

3.2检出限
取2个空白样品,按照优化的试验条件进行处理,并对空白样品进行20次测定后,按照标准方程的适用范围评估检出限和定量限,检出限(LOD)可按LOD=3×标准偏差,检出限结果见表1。
从表1可知:计算出来的理论定量限都低于1mg/L,因考虑到在仪器性能以及分析方法的选择上受干扰物质的影响,把1mg/L作为检出限符合方法的要求,本方法最低检出限为10mg/kg。


3.3回收率和精密度
取样品,剪成5mm×5mm试样,称取1.0g(精确到0.01g)剪碎的试样,加入80mL的70%甲醇水溶液,加入一定体积的没食子酸储备液,制得3个不同水平含量(10mg/kg、20mg/kg、50mg/kg)的目标物,每个水平平行制备7个试样,摇匀湿润,超声提取一定时间后,过滤提取液于60℃左右的温度低真空下浓缩提取液少于5mL,转移提取液至带刻度的离心管中,加入一定量的水,使样液在5mL左右,分别加入0.25mL的福林酚试剂,摇匀。反应3min,加入2.5mL的7.5%碳酸钠溶液,加水定容至10mL、摇匀。室温下放置60min。0.45µm膜过滤显液后,用20mm比色皿、在765nm波长条件下用分光光度计测定吸光度。回收率结果见表2。


4.总结
本文建立了分光光度法测量改性纤维中总多酚含量的方法,通过单因素试验,分别对方法的提取条件、显色条件进行了优化,并对方法进行了验证。结果表明,本文测量改性纤维中总多酚含量的方法可以得到良好的测试结果,线性范围良好,R2为0.9973,回收率在83.94%~88.74%,精密度在0.4%~2.4%之间,满足方法学的要求,可用于测定改性纤维中总多酚的含量。但是本方法也有一定的局限性,如本方法测试的是总多酚含量,无 法鉴别物质来源。
文章来源:[1]蔡妙莹,钟雪莲,胡新涛,等.改性纤维中总多酚含量的测定[J].中国纤检,2025,(03):66-69.DOI:10.14162/j.cnki.11-4772/t.2025.03.004。
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