手工皂中測(cè)定甘油含量最佳條件的探究*

蔡貝虹，樊永嬋，金智銀，張蓮姬,2

(1 延邊大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系，吉林 延吉 133002；2 延邊大學(xué)化學(xué)國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，吉林 延吉 133002)

皂作為備受人們喜愛的洗滌用品已有數(shù)千年的歷史，在固體洗滌用品中香皂占主流，但市場(chǎng)上的香皂大都添加表面活性劑、起泡劑、增白劑等化學(xué)添加劑[1]。這種香皂缺乏皮膚所需要的營養(yǎng)成分，并且不含有甘油等具有滋潤(rùn)保濕作用的成分，是一種快捷的工業(yè)產(chǎn)品。近幾年天然手工皂備受關(guān)注，特別是添加了對(duì)皮膚具有一定性能的天然植物提取成分的多功能手工皂，越來越受到人們的青睞[2]。手工皂是通過植物油和氫氧化鈉，在較低溫度下進(jìn)行皂化反應(yīng)而制作的，不僅保留植物油自身的營養(yǎng)成分，而且還能完整地保留制作過程中產(chǎn)生的甘油。因甘油具有良好的滋潤(rùn)保濕功能，故其含量可以作為衡量手工皂品質(zhì)的一種重要指標(biāo)，測(cè)定手工皂中的甘油含量對(duì)確保手工皂的品質(zhì)具有重要意義[3]。

目前市場(chǎng)上手工皂的產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)參照中華人民共和國輕工行業(yè)香皂的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，如QB/T 2485-2008，但其標(biāo)準(zhǔn)中缺少對(duì)甘油含量的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定及檢測(cè)方法。因此本文依據(jù)對(duì)甘油合劑中甘油含量的測(cè)定方法[4-5]，測(cè)定了手工皂中的甘油含量，并對(duì)其測(cè)定條件進(jìn)行了優(yōu)化，為檢驗(yàn)手工皂的品質(zhì)提供了一個(gè)可靠的參考[6]。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

堿性溶液中，甘油與Cu(OH)2懸濁液反應(yīng)生成絳藍(lán)色溶液。反應(yīng)方程式如圖1所示[7]。

圖1 甘油和Cu(OH)2的反應(yīng)方程式Fig.1 Reaction equation of glycerol and Cu(OH)2

該溶液在630 nm波長(zhǎng)處有最大吸收峰。根據(jù)朗伯-比爾定律，配制不同濃度的甘油銅標(biāo)準(zhǔn)溶液，在630 nm波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，再將手工皂與Cu(OH)2懸濁液作用測(cè)定其吸光度，代入回歸方程，即可求出手工皂中的甘油含量。

1.2 材料、試劑與儀器

甘油，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；硫酸銅(CuSO4)，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；氫氧化鈉(NaOH)，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司，以上試劑均為分析純。

HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市科析儀器有限公司；80-2臺(tái)式離心機(jī)，金壇市科析儀器有限公司；TU-1901紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；雷磁ZD-2自動(dòng)電位滴定儀，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司。

1.3 手工皂的制備方法

按照棕櫚油18%、椰子油20%、橄欖油62%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱取植物油50 g[8]，準(zhǔn)確稱取7.477 g NaOH固體，溶解于22.431 g去離子水[9]中。在40 ℃條件下，將NaOH溶液緩緩倒入到植物油中，快速攪拌。待攪拌至現(xiàn)粘稠狀，立刻倒入模具中，并放置于保溫箱內(nèi)48 h，然后倒出模具，將成品放置在干燥通風(fēng)處2～3月，待皂成型[10]，即可。

1.4 溶液的配制

1.4.1 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液的配制

準(zhǔn)確稱取5 g NaOH固體，加入95 g去離子水中，溶解后移入試劑瓶備用。

1.4.2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的CuSO4溶液的配制

準(zhǔn)確稱取4.7 g CuSO4·5H2O，加入95.3 g去離子水中，溶解后移入試劑瓶備用。

1.4.3 不同濃度甘油溶液的配制

準(zhǔn)確稱取7 g甘油，加入93 g去離子水，振蕩使其溶解，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%的甘油溶液，以去離子水稀釋。

1.4.4 甘油銅溶液的配制

在離心管中加入6 mL 5%的NaOH溶液、3 mL 3%的CuSO4溶液，3.2 mL不同濃度的甘油溶液，振蕩使其混合均勻。

1.5 手工皂中甘油含量的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取5 g手工皂，切碎放入燒杯中，加入49 g去離子水，放置于70 ℃恒溫水浴鍋中。待皂溶解，取3.2 mL完全溶解的皂液倒入離心試管中，加入6 mL 5%的NaOH溶液，3 mL 3%的CuSO4溶液，離心，取上層清液并測(cè)其吸光度，代入回歸方程中，計(jì)算手工皂中甘油含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 甘油銅溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線

按照步驟1.4.3的方法配制6份質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.00%、0.66%、1.09%、1.97%、3.06%、3.94%的甘油溶液。在6支離心管中依次加入6 mL 5%的NaOH溶液、3 mL 3%的CuSO4溶液、3.2 mL不同濃度的甘油溶液。離心10 min(3000 r/min)，取上層清液，在630 nm處測(cè)定其吸光度。

由圖2可得出，甘油銅溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：Y=0.34372X+0.02355，擬合度R2為0.98944，說明在甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.00%～3.94%范圍內(nèi)，其線性關(guān)系良好。

圖2 甘油銅溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 Standard curve of glycerol copper solution

2.2 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

按照步驟1.4.3的方法配制5份質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.66%、1.09%、1.97%、3.06%、3.94%的甘油溶液，與Cu(OH)2懸濁液反應(yīng)，離心，取上層清液，測(cè)定其吸光度，結(jié)果見表1。由表1可知，實(shí)驗(yàn)的相對(duì)誤差在0.25%～0.45%之間，準(zhǔn)確性良好。

表1 準(zhǔn)確度試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果Table 1 Measurement results of accuracy test

2.3 實(shí)驗(yàn)條件的探究

2.3.1 NaOH溶液pH對(duì)甘油銅溶液吸光度的影響

依次向6支離心管中加入6 mL pH為9.48、10.70、12.00、13.00、13.60、14.00的NaOH溶液，3 mL 3%的CuSO4溶液，3.2 mL 2%的甘油溶液，振蕩使其混合均勻，離心，取上層清液，測(cè)定其吸光度。

由圖3可知，在Cu(OH)2懸濁液的添加體積和Cu(OH)2懸濁液放置時(shí)間全部一致的情況下，隨著NaOH溶液pH的增大，甘油銅溶液的吸光度也隨之增大。在pH為14時(shí)，吸光度直線上升，故由此確定，NaOH溶液pH為14時(shí)是測(cè)定甘油含量的最佳條件。

圖3 NaOH溶液pH對(duì)吸光度的影響Fig.3 Influence of pH of NaOH solution on absorbance

2.3.2 Cu(OH)2懸濁液的添加體積對(duì)甘油銅溶液吸光度的影響

將60 mL 5%的NaOH溶液和30 mL 3%的CuSO4溶液混合后得到Cu(OH)2懸濁液，分別在5支離心管中加入5 mL、7 mL、9 mL、11.25 mL、13.5 mL、15.75 mL、18 mL Cu(OH)2懸濁液和3.2 mL 2%的甘油溶液，離心，取上層清液，測(cè)定其吸光度。

由圖4可知，在pH和Cu(OH)2懸濁液放置時(shí)間全部一致的情況下，隨著Cu(OH)2懸濁液的添加體積的增大，甘油銅溶液的吸光度在逐漸下降。由此確定，Cu(OH)2懸濁液的添加體積為9 mL是測(cè)定甘油含量的最佳條件。

圖4 Cu(OH)2懸濁液的添加體積對(duì)吸光度的影響Fig.4 Influence of addition volume of Cu(OH)2 suspension on absorbance

2.3.3 Cu(OH)2懸濁液的放置時(shí)間對(duì)甘油銅溶液吸光度的影響

將60 mL 5%的NaOH溶液和30 mL 3%的CuSO4溶液混合后得到Cu(OH)2懸濁液，分別放置0 min、15 min、30 min、60 min、120 min后取9 mL與3.2 mL 2%的甘油溶液反應(yīng)，離心，取上層清液，測(cè)定其吸光度。

由圖5可知，在Cu(OH)2懸濁液的添加體積和pH全部一致的情況下，隨著Cu(OH)2懸濁液放置時(shí)間的延長(zhǎng)，甘油銅溶液的吸光度逐漸下降。由此確定，使用放置0 min，即使用新制的Cu(OH)2懸濁液是測(cè)定甘油含量的最佳條件。

圖5 Cu(OH)2懸濁液的放置時(shí)間對(duì)吸光度的影響Fig.5 Influence of placement time of Cu(OH)2 suspension on absorbance

2.4 手工皂中甘油含量的測(cè)定

采用步驟2.3實(shí)驗(yàn)條件的探究中確定的最佳實(shí)驗(yàn)條件，依據(jù)步驟1.5手工皂中甘油含量的測(cè)定中的方法，將得到的吸光度代入甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)-吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線，求得自制手工皂中甘油含量為20.21%。

3 結(jié) 論

本文在堿性條件下，利用甘油與Cu(OH)2懸濁液反應(yīng)生成甘油銅絳藍(lán)色溶液，從而引起溶液吸光度的改變的特點(diǎn)，采用分光光度法，繪制甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)-吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線，以Cu(OH)2懸濁液放置時(shí)間，NaOH溶液的pH，Cu(OH)2懸濁液的添加體積為自變量，吸光度為因變量做了單因素實(shí)驗(yàn)，確定了測(cè)定手工皂中甘油含量的最佳實(shí)驗(yàn)條件：在波長(zhǎng)為630 nm下，即新制的Cu(OH)2懸濁液，pH為14，Cu(OH)2懸濁液的添加體積為9 mL，配制完成立即使用，在此條件下測(cè)定結(jié)果靈敏度高、準(zhǔn)確性好。

本文所確定的測(cè)定手工皂中甘油含量最佳實(shí)驗(yàn)條件，補(bǔ)充了手工皂的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，為檢驗(yàn)手工皂的品質(zhì)提供了一個(gè)可靠的參考。