紙層析法分離鑒定檸檬酸

路 敏

（晉中學院 化學化工學院，山西 晉中 030600）

檸檬酸因其無毒、安全、酸味可口等特點，作為酸味劑和抗氧化劑廣泛應用于食品與飲料工業.70年代以后，檸檬酸在其他工業領域也得到了廣泛應用，特別是在洗滌劑中代替磷酸鹽作為增效助劑[1]，在生產無磷洗滌劑中擔任了重要角色.

在發酵法生產檸檬酸的研究工作中，檸檬酸的定性、定量測定方法有很多，如紙層析法、薄層層析法、酸堿滴定法、光化學法、分光光度法、色譜法等.酸堿滴定法雖操作簡便，但選擇性差，有機酸干擾嚴重；分光光度法需要生物堿分解樣品，十分繁瑣；色譜法具有較高的靈敏度和選擇性，但設備昂貴、測樣成本高.本文中采用紙層析法進行定性測定檸檬酸.

1 儀器與試劑

1.1 實驗儀器

實驗所需主要儀器有：AB104-N型電子分析天平，15cm×30cm層析缸，101-3型干燥箱，79-1型磁力加熱攪拌器.

1.2 實驗試劑

實驗所需主要試劑有：95%乙醇（A.R.）、冰醋酸（A.R.）、甲酸（A.R.）、正丁醇（A.R.）、氫氧化鈉（A.R.）、檸檬酸（A.R.）、草酸（A.R.）、蘋果酸（A.R.）、溴甲酚綠（A.R.）.

1.3 樣品的制備

準確稱取0.3g分析純的檸檬酸，溶解后定容至100mL，即得3g/L的檸檬酸溶液，同樣方法配制3g/L的蘋果酸、草酸溶液，作為標準溶液.檸檬酸發酵液預處理后所得濾液濃度約為100g/L，將其稀釋30倍使用.

2 方法與結果

2.1 濾紙的準備、點樣及展開方式

2.1.1 展開濾紙的準備

新華3號層析濾紙，裁成30cm×20cm備用，注意使短邊的方向和濾紙的纖維方向一致.在距濾紙的長邊一側2cm處用鉛筆劃一直線，在該直線上均勻分布各點樣點.

2.1.2 點樣及展開方式

用鉛筆在距濾紙邊線2cm左右劃一直線（稱為原線），線上每隔2cm劃一圓點（稱為原點）.然后用毛細管吸取樣品液點在原點，樣品點的直徑約為0.3cm～0.5cm，點樣量約為 5μg～30μg[2].點樣采取少量多次點樣，每次點樣的位置應完全重合，以免出現斑點畸形現象.

濾紙的展開方式有上行展開法、下行展開法、多向展開法[2]等，論文中采用最常用的上行展開法.

點樣后、展開前，先將濾紙與層析缸用配好的展開溶液的蒸汽來飽和，以免造成展開體系的組分發生改變，影響層析效果.

平衡結束后，將濾紙靠近點樣點的一端浸入展開劑，展開液面距離原線距離約1cm，開始展開.當展開液到達距離濾紙的另一端1cm～2cm處時，展開結束.

2.2 展開劑配比的確定

據文獻報道，用于檸檬酸發酵液分離的展開體系多為正丁醇、甲酸、水按一定比例組成[3].論文中也采用該體系，通過大量的對比實驗，逐步調整各物質在體系中的比例，最終確定的展開體系為正丁醇﹕甲酸﹕水﹕冰醋酸＝4﹕1﹕4﹕1（體積比），所得到的紙圖譜見圖1.

2.3 展開溫度的影響

有機相中的含水量改變，溶質的Rf值也相應改變.水在有機相中的溶解度是隨溫度的變化而變化，所以展層溫度的改變會使Rf值有所改變.分別在10℃、20℃與30℃下用同一展開體系進行展開，所得展開效果見圖2，圖3，圖4.

圖1 紙層析法分析圖譜

圖2 10℃下展開紙色譜效果圖

圖3 20℃下展開紙色譜效果圖

圖4 30℃下展開紙色譜效果圖

通過實驗，在10℃下展開耗時4h，展開速度較慢，由圖2可以看出，樣品斑點位置普遍較低，沒有很好地將各物質區分開；相反，在30℃下展開僅需1.5h，展開速度較快，由圖4可知，樣品斑點位置普遍較高，也沒有很好將各物質區分開；在20℃下展開需2h，從圖3可得，各樣品斑點能夠被很好地分離開.

2.4 顯色

展開結束后，取出濾紙，自然晾干.用2g/L的溴甲酚綠-乙醇溶液作為顯色劑，顯色劑中加入0.1mol/L的NaOH調成藍綠色，用噴霧法進行顯色.在噴顯色劑時，必須在整張濾紙上噴灑均勻，而且用量要適度，然后在100℃下烘干即可.由于溴甲酚綠遇酸呈黃色、遇堿呈深藍色，所以得到的紙色譜為藍色（或綠色）背景下的黃色斑點.

實驗中發現該體系并不是十分理想，雖然可以分離各種有機酸，但草酸的拖尾現象比較嚴重.經過多次試驗摸索，最終發現在體系中加入10%（V/V）的冰醋酸后，展開效果得以改善，實驗結果見圖5.

由圖5可以看出，在紙層析圖譜中，發酵液中除檸檬酸外，其他雜酸并未出現.但用醋酸鈣-醋酸溶液檢測，有白色沉淀生成，說明發酵液中有草酸存在.之所以在紙圖譜中未發現草酸，究其原因為草酸含量較低，發酵液經過稀釋后點樣，其中草酸的濃度遠遠低于紙層析法所能檢測的范圍，因此未能檢測到.

圖5 檸檬酸發酵液紙層析法分析圖譜

3 結論

通過上述實驗可得，對檸檬酸發酵液中所含的主要有機酸可通過紙色譜法進行定性分析.通過多次點樣，以配比(體積比)為：正丁醇﹕甲酸﹕水﹕冰醋酸＝4﹕1﹕4﹕1為展開體系，在 20℃下，采用上行展開法展開.然后用2g/L的溴甲酚綠-乙醇溶液顯色，100℃下烘干.通過測定樣品與標準品的Rf值，可以定性判斷樣品及其純度.同時，若樣品中含有其它與標準樣濃度相近的雜酸，紙層析法可以將各種酸分離開來.

〔1〕彭奇均，孫培東.檸檬酸鈉在洗滌劑中的應用及發展前景[J].日用化學工業，1996(4):27-30.

〔2〕周同惠.紙色譜和薄層色譜[M].北京：科學出版社，1989.56-125.

〔3〕陳騊聲，徐定邦，沙曼云，等.有機酸發酵生產技術[M].北京：化學工業出版社，1993.1-142.