烷基糖苷中殘余葡萄糖含量測定方法研究

邢 捷 葉丹妮 車國勇 張豫紅 姚永毅，2

(1.成都科宏達(dá)化學(xué)有限責(zé)任公司，四川成都，610000；2.四川大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院，四川成都，610065)

隨著人們環(huán)保理念的增強，新型綠色環(huán)保型表面活性劑受到越來越多科研工作者的重視。烷基糖苷(Alkyl Polyglycoside，簡稱APG)作為一種植物源性綠色表面活性劑[1]，因其性能溫和且具有極好的環(huán)境友好性而被廣泛應(yīng)用于化妝品、洗滌劑、涂料和食品工業(yè)等多個領(lǐng)域。但初步合成的烷基糖苷體系中殘余葡萄糖的存在不僅會降低糖利用率造成APG生產(chǎn)成本增高、產(chǎn)品色澤加深，還會由于自身的聚合或降解導(dǎo)致在脫醇過程中引入副產(chǎn)物[2-3]，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的溶液性能。因此，建立一套快捷準(zhǔn)確的殘?zhí)欠治龇椒ㄊ呛苡斜匾摹?/p>

目前在制定的烷基糖苷國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19464-2004(烷基糖苷)[4]中并未涉及殘?zhí)欠治龇椒ㄟ@一內(nèi)容，但殘余葡萄糖含量這一產(chǎn)品指標(biāo)卻對產(chǎn)品性能起著重要影響。有不少工作者通過創(chuàng)新或方法嫁接仍在探尋一種便捷的殘?zhí)欠治龇椒?。近年來，一般采用高效液相色譜法[5]、DNS比色法[6]以及滴定法等方法對烷基糖苷中的殘余葡萄糖含量進(jìn)行分析。但前兩種檢測方法所使用的儀器造價高，增加了生產(chǎn)成本，一般工廠也不具備這種條件，而滴定技術(shù)則成本低廉，對操作人員的素質(zhì)要求也相對較低，極大地節(jié)約了測試成本。因此尋找一種簡便快捷、低成本且準(zhǔn)確的分析方法對烷基糖苷產(chǎn)品走向工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)有著重要意義。食品中還原糖直接滴定法GB5009.7-2016(食品中還原糖的測定)[7]中的第一法，即直接滴定法，多被用于還原糖的測定。因烷基糖苷樣品中含具有還原性的葡萄糖，而將其應(yīng)用到烷基糖苷體系的殘?zhí)呛縖8-9]測定中。碘量法[10]是測定葡萄糖含量的常規(guī)分析方法，基于其氧化還原滴定的原理，也將其引入烷基糖苷殘?zhí)呛康臏y定中。

本文通過烷基糖苷樣品對兩種測定方法進(jìn)行了精密度及準(zhǔn)確度試驗，驗證了檢測方法的可靠性，并對還原糖直接滴定法的測定條件進(jìn)行了探討，指出了影響測定結(jié)果的關(guān)鍵因素，使測試結(jié)果更具備可比性，可為采用本文涉及方法進(jìn)行烷基糖苷體系中殘余葡萄糖含量分析測定的人員提供參考。

1 實驗

1.1 主要儀器與試劑

儀器：全自動電位滴定儀(T960型，海能未來技術(shù)集團(tuán)股份有限公司)；電熱鼓風(fēng)干燥箱(DHG-9240A型，上海一恒科學(xué)儀器有限公司)；實驗室可調(diào)電爐(DLL-1型，上海雷韻試驗儀器制造有限公司)。

試劑：硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.1007mol / L，成都科宏達(dá)科技有限公司)；五水硫酸銅(純度為99%，四川西隴科學(xué)有限公司)；亞甲基藍(lán)(純度為98.5%，四川西隴科學(xué)有限公司)；酒石酸鉀鈉(純度為99%，四川西隴科學(xué)有限公司)；氫氧化鈉(純度為96%，四川西隴科學(xué)有限公司)；正癸醇(純度為98%，阿拉丁試劑有限公司)；亞鐵氰化鉀(純度為98.5%，成都科隆化學(xué)品有限公司)；無水葡萄糖(純度為99%，四川西隴科學(xué)有限公司)；碘(純度為99.5%，四川西隴科學(xué)有限公司)；碘化鉀(純度為99%，四川西隴科學(xué)有限公司)。

實驗中所涉及的試劑均采用分析純試劑，實驗用水為去離子水且符合3級實驗用水規(guī)格。

1.2 溶液配制

(1)堿性酒石酸銅甲液：稱取15.0002g 五水硫酸銅和0.0507g亞甲基藍(lán)，用水溶解后定容至1000mL。

(2)堿性酒石酸銅乙液：稱取50.0005g 酒石酸鉀鈉和75.0000g 氫氧化鈉，加適量水待完全溶解后，再加入4.0003g亞鐵氰化鉀，定容至1000mL。

(3)葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液(1mg / mL)：準(zhǔn)確稱取1.0000g經(jīng)100℃烘箱干燥2h的無水葡萄糖樣品，溶解后加入5mL 鹽酸溶液并用水定容至1000mL。

(4)碘標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取13.0002g碘及35.0001g KI，加水溶解后移入棕色試劑瓶中，定容至1000mL。

(5)葡萄糖水溶液(4.95%)：使用萬分天平準(zhǔn)確稱取5.0000g經(jīng)干燥至恒重且含量為99%的無水葡萄糖樣品，加水至100.0001g后，分散溶解后備用。

1.3 實驗方法

1.3.1 還原糖直接滴定法

堿性酒石酸銅溶液的標(biāo)定：吸取堿性酒石酸銅甲液及乙液各5mL，加水10mL，兩粒玻璃珠，作為實驗空白。加入約9mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，兩分鐘內(nèi)加熱至沸后，趁熱以2秒/滴的速度進(jìn)行滴定，藍(lán)色消失即為滴定終點，記錄消耗葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的總體積V1。

試樣溶液測定：首先進(jìn)行試樣溶液的預(yù)滴定，稱取m克樣品，加水定容至100mL，此為用于滴定的樣品溶液。按上述配制實驗空白，加熱至沸后以先快后慢的速度滴加樣品溶液，記錄到達(dá)滴定終點時消耗樣品溶液的體積。正式進(jìn)行試樣溶液測定時，預(yù)先滴加比預(yù)測體積少1mL的樣品溶液，兩分鐘內(nèi)加熱至沸后以2秒/滴的速度滴定樣品溶液，記錄所消耗的體積V2。平行測定三次，按下列公式進(jìn)行葡萄糖含量計算：

(1)

式中：

V1——標(biāo)定10mL堿性酒石酸銅溶液消耗的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，單位為毫升(mL)；

V2——測定時平均消耗試樣溶液體積，單位為毫升(mL)；

m樣——樣品的稱樣質(zhì)量，單位為克(g)。

1.3.2 碘量法

準(zhǔn)確稱取約4g樣品于250mL碘量瓶中，加入25mL碘標(biāo)準(zhǔn)溶液，邊搖動邊逐滴加入10mL 1mol/L的氫氧化鈉溶液至溶液呈淺黃色，蓋好瓶塞封水后置于暗處放置20分鐘。再加入5mL 3mol/L的鹽酸溶液，立即用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈淺黃色，加入3mL淀粉指示試劑，繼續(xù)滴定至溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色。平行測定三次，按下列公式進(jìn)行葡萄糖含量計算：

(2)

式中：

C1——碘標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，單位為摩爾每升(mol/L)；

C2——硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，單位為摩爾每升(mol/L)；

V1——加入碘標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，單位為毫升(mL)；

V2——消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，單位為毫升(mL)；

M——無水葡萄糖的摩爾質(zhì)量，單位為克每摩爾(g/mol)；

m樣——樣品的稱樣質(zhì)量，單位為克(g)。

2 結(jié)果與討論

2.1 兩種檢測方法的實驗結(jié)果

如表1所示，分別采取還原糖直接滴定法和碘量法兩種方法對本公司自行合成的烷基糖苷樣品(A1)及產(chǎn)于上海發(fā)凱化工有限公司的烷基糖苷樣品(A2)進(jìn)行了殘余葡萄糖含量的檢測，兩種檢測結(jié)果存在較大差異，碘量法的實驗測定值要遠(yuǎn)高于還原糖直接滴定法的測定結(jié)果，且其平行測定三次的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差也較高。

表1 烷基糖苷樣品殘?zhí)菧y定方法的精密度試驗結(jié)果

為進(jìn)一步驗證兩種檢測方法的準(zhǔn)確性及適用性，以A1作為樣品，分別對兩種檢測方法進(jìn)行了加標(biāo)回收試驗，實驗結(jié)果如表2所示，直接滴定法的回收率高達(dá)97.06%且操作計算簡便，適用于烷基糖苷樣品殘?zhí)呛康臏y定，碘量法則回收率差，說明碘量法并不適用于烷基糖苷樣品中的殘余葡萄糖含量的分析。

表2 烷基糖苷樣品殘?zhí)菧y定加標(biāo)回收試驗結(jié)果

2.2 還原糖直接滴定法在APG殘?zhí)呛繙y定中的關(guān)鍵因素分析

2.2.1 消耗試樣溶液體積對測定結(jié)果的影響

圖1a展現(xiàn)了葡萄糖測定含量隨還原糖直接滴定法中消耗樣液體積的變化過程。本實驗樣品采用4.95%的葡萄糖溶液，標(biāo)定堿性酒石酸銅溶液(空白)消耗的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為10.6mL。從圖中可以看出，消耗樣液的體積與標(biāo)定空白實驗體積相差越大，結(jié)果越不準(zhǔn)確，當(dāng)兩者體積差控制在1mL以內(nèi)時，檢測數(shù)據(jù)更為精準(zhǔn)。這是由于樣品溶液濃度對實驗測定結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，當(dāng)溶液濃度過小時，樣液沸騰時間隨滴定時間的延長而增大，從而導(dǎo)致耗樣量增大，且不斷揮發(fā)的溶劑也會使結(jié)果誤差增大；而當(dāng)溶液濃度過大時，樣液消耗量偏大，進(jìn)而使測定結(jié)果偏小。因此，當(dāng)消耗樣液體積與標(biāo)定堿性酒石酸銅溶液所消耗的葡萄糖標(biāo)液體積相近時，才能更好地控制滴定時間對測定結(jié)果的影響。

2.2.2 分散溶劑對測定結(jié)果的影響

對于未除去長鏈醇的烷基糖苷樣品，其水溶性差，故不能用樣品溶液直接滴定。而其溶于無水乙醇，因此考察了不同比例下的無水乙醇-水溶液作為分散溶劑時對葡萄糖含量測定的影響。如圖1b所示，分散溶劑的變換對使用直接滴定法進(jìn)行葡萄糖含量的測定并無影響。

圖1 葡萄糖測定含量隨不同消耗樣液體積及分散溶劑的變化曲線

2.2.3 殘醇含量對測定結(jié)果的影響

本實驗采取在4.95%的葡萄糖溶液樣品中添加不同比例的正癸醇進(jìn)而模擬具有不同殘醇含量的烷基糖苷體系。從圖2中可以看出還原糖直接滴定法的測定結(jié)果隨殘醇含量的增加基本呈一條平穩(wěn)的直線，這表明樣品中的殘醇含量變化對還原糖直接滴定法基本不存在影響。這可能是由于還原糖直接滴定法以次甲基藍(lán)為指示劑，指示劑顏色呈無色或亮黃色時為滴定終點，通過觀察指示劑顏色變化即可判斷滴定終點，因此正癸醇的存在對還原糖直接滴定法影響不大。

圖2 還原糖滴定法測定結(jié)果隨樣品體系中殘醇含量的變化過程

2.2.4 其他因素對測定結(jié)果的影響

為避免實驗過程中次甲基藍(lán)被空氣氧化，整個實驗必須在沸騰狀態(tài)下進(jìn)行且滴定過程中勿搖晃錐形瓶或使錐形瓶離開熱源從而引入空氣，使測定結(jié)果偏小。另外由于沸騰時間不同，反應(yīng)液蒸發(fā)的速度也不同，樣品測定的平行性會受到影響，所以須控制在2min內(nèi)將錐形瓶內(nèi)液體加熱至沸騰。

3 結(jié)論

本文將食品中還原糖直接滴定法和碘量法兩種方法引入烷基糖苷樣品的殘余葡萄糖含量測定中，通過相同的烷基糖苷樣品驗證了兩種檢測方法的差異性，并對還原糖直接滴定法在烷基糖苷樣品中的檢測條件進(jìn)行了探討。經(jīng)上述分析與討論，碘量法操作步驟繁多，更易產(chǎn)生測定誤差且回收率差，并不適用于烷基糖苷樣品中的殘?zhí)菧y定。還原糖直接滴定法則操作簡便且容易控制操作過程對結(jié)果準(zhǔn)確性的影響，更適用于烷基糖苷樣品中殘?zhí)呛康姆治?。本論文的研究對于烷基糖苷體系中殘余葡萄糖含量的快速分析測定方面具有一定的參考價值。