分光光度法測定紡織品中多酚含量方法的建立

賀志鵬,劉 亮,王楷艷

(1.中國紡織信息中心,北京 100020; 2.中聯品檢(北京)技術集團有限公司,北京 100025;3.蘇州中紡聯檢驗技術服務有限公司,江蘇 蘇州 215200)

多酚類物質在自然界中普遍存在,是植物及其果實、花朵中的一種主要的化學物質,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,研究表明多酚具有抗氧化、抗菌等作用[1-2]。目前,測定植物及其果實、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,即通過標準樣品鑒別已提取的測試樣品中多酚物質后對峰高、峰面積計算獲得[3-4];另一種為采用福林酚試劑進行羥基顯色反應后,測定吸光度值并對照標準曲線計算獲得。后者并不需要獲知所含多酚物質種類,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方法》。

而將多酚類物質應用于紡織產品開發的案例并不多見,常以提取天然色素如茶黃素等進行染色的研究較多。因此目前尚未有可直接用于紡織品中多酚含量測定的方法標準。隨著功能性紡織產品的興起,抗氧化紡織產品作為其中重要的一類功能性產品,逐漸進入消費者的視野。研發人員通過提取花卉、植物中的物質并應用于織物處理,依托提取物中含有的多酚類物質來發揮功效,開發了多品類抗氧化紡織產品[5-8]。多酚類物質含量將直接影響到抗氧化功能的發揮,需要對紡織品中的多酚類物質含量進行定量檢測。針對現有紡織標準體系中并無相關測試方法可尋的現狀,本文以福林酚法為基礎,探討了紡織品多酚含量測試中各因素對測試結果的影響,并最終確定了最優測試條件,以期建立科學合理的方法對紡織品中多酚含量進行測定。

1 試 驗

1.1 試驗原理

堿性條件下,福林酚試劑氧化多酚中的羥基發生顯色反應而呈藍色,藍色的深淺與多酚的含量成正相關,在顯色后的最大吸收波長處測量其吸光度值,用沒食子酸標準工作溶液做校正標準來測定多酚總量。

1.2 試劑和儀器

1.2.1 試 劑

甲醇(色譜級,天津市科密歐化學試劑有限公司);三級水(符合GB/T 6682—2008《分析實驗室用水規格和試驗方法》要求);福林酚試劑(1.0 mol/L,北京北方偉業計量技術研究院有限公司);質量分數10%碳酸鈉溶液(自行配置,室溫下保存時間不超過1個月);沒食子酸標準品(北京北方偉業計量技術研究院有限公司);沒食子酸標準儲備溶液(1.0 mg/mL,溶劑為甲醇);沒食子酸標準工作溶液(50 μg/mL,準確移取1.25 mL標準儲備溶液,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,美國奧豪斯公司);恒溫水浴鍋(精確度±1 ℃,廈門瑞比精密機械有限公司);Cary 5000紫外-可見-近紅外分光光度計(安捷倫公司)。

1.3 測試樣品

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濾獲得測試樣液。

1.5 多酚含量測試波長的確定

在試管中加入沒食子酸標準工作溶液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 質量分數10%的碳酸鈉溶液,最后加三級水定容至10 mL,50 ℃避光加熱反應10 min,以三級水做空白對照,使用分光光度計在400～800 nm波長范圍內掃描,最終確定測定紡織品多酚含量的最大吸收波長為766 nm。

2 結果與分析

2.1 福林酚試劑用量的影響

8支試管中各加入0.1 mL沒食子酸標準工作液后,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 質量分數10%的碳酸鈉溶液,加三級水定容至10.0 mL。在50 ℃水浴條件下避光反應10 min后,以三級水做空白對照,在波長766 nm處測定吸光度值,測試結果見表1。

表1 福林酚試劑用量對測試結果的影響Tab.1 Effect of dosage of folin reagent on test results

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

2.2 福林酚試劑與質量分數10%碳酸鈉體積比的影響

6支試管中各加入0.1 mL沒食子酸標準工作液后,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 質量分數10%的碳酸鈉溶液,加三級水定容至10.0 mL,在50 ℃水浴條件下避光反應10 min后,以三級水做空白對照,在波長766 nm處測定吸光度值,測試結果見表2。

表2 福林酚試劑與質量分數10%碳酸鈉體積比對測試結果的影響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 質量分數10%的碳酸鈉溶液時,反應后溶液的吸光度值最大,表明在規定的福林酚試劑和碳酸鈉質量濃度下,按照體積比1∶2加入福林酚試劑和質量分數10%碳酸鈉即可顯色完全。

2.3 顯色反應時間的影響

9支試管中各加入0.1 mL沒食子酸標準工作液后,加入1.2 mL福林酚試劑,混勻靜置5 min后,加入2.4 mL質量分數10%的碳酸鈉溶液,加三級水定容至10.0 mL。在50 ℃水浴條件下分別避光反應10、15、20、25、30、35、40、45、50和60 min,以三級水做對照,在波長766 nm處測定吸光度值,測試結果見表3。

表3 反應時間對測試結果的影響Tab.3 Influence of reaction time on test results

由表3可知,在上述試驗條件下顯色反應50 min時,反應后溶液的吸光度值最大,顯色反應最完全。但實際試驗中發現30 min后,隨著顯色時間的延長吸光度值變化趨于緩和,從成本角度考慮,選擇30 min作為顯色反應時間。

2.4 顯色溫度的影響

6支試管中各加入0.1 mL沒食子酸標準工作液后,加入1.2 mL福林酚試劑,混勻靜置5 min后,加入2.4 mL質量分數10%的碳酸鈉溶液,加三級水定容至10.0 mL。分別在25、40、45、50、55和60 ℃水浴條件下避光反應30 min,以三級水做空白對照,在波長766 nm處測定吸光度值,測試結果見表4。

表4 顯色溫度對測試結果的影響Tab.4 Influence of color developing temperature on test results

由表4可知,顯色溫度對測試結果影響不大,但實驗過程中發現溫度升高顯色加快,同時考慮不同地區不同季節時的室溫差異,為保證試驗條件的一致性和試驗可重復性等,選擇50 ℃為顯色溫度。

2.5 標準曲線的繪制

用移液槍分別移取0.04、0.08、0.12、0.16、0.20、0.40和0.80 mL沒食子酸標準工作溶液于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質量分數10%的碳酸鈉溶液,加三級水定容至10.0 mL,在50 ℃水浴條件下避光反應30 min,以三級水做空白對照,在波長766 nm處測定吸光度值,以吸光度值為橫坐標,沒食子酸質量濃度為縱坐標繪制標準曲線,進行線性擬合獲得標準工作曲線,見圖1,相關系數R2=0.999 7,線性關系良好。

圖1 標準工作曲線Fig.1 Standard working curve

2.6 樣品提取試劑的影響

分別使用三級水和色譜級甲醇按照1.4節步驟對1.3節中2塊樣品進行多酚物質提取,制備測試樣液。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質量分數10%的碳酸鈉溶液,加三級水定容至10.0 mL。在50 ℃水浴條件下避光反應30 min,以三級水做空白對照,在波長766 nm處測定吸光度值,測2個平行樣,測試結果見表5。

表5 萃取試劑對測試結果的影響Tab.5 Influence of extraction reagent on test results

由表5可知,使用甲醇(色譜級)作為提取試劑對面料樣品進行萃取后多酚含量的測試結果遠大于使用三級水作為提取劑的結果,達10倍以上的數量級,可知萃取試劑對測試結果產生了非常顯著的影響,分析認為甲醇在提取多酚物質的同時,將部分染料同時萃取到了試劑中,染料中存在的羥基、酚羥基、羧基被同時測定,對試驗結果產生了至關重要的影響,提取液存在較深顏色也驗證了這一點,因此應使用三級水作為提取液,以避免樣品上的染料在提取過程中進入測試樣液中。由此可見,對于嚴重掉色的產品(如洗滌前后,溶液變色≤3級),因染料容易被洗脫進入提取液,不適用本方法進行多酚含量的測定,而應選用其他方法。

此外,應適時調整加入樣液的體積以使顯色充分,同時還需降低儀器光度噪聲或信噪比等的干擾,因為光度噪聲會影響信噪比,會影響基線的平直度,是造成測試誤差的來源之一。同時建議使用本方法時最低吸光度值不應低于儀器精度的3倍,否則將可能影響測試結果的真實性。

3 結束語

隨著我國紡織工業科技強度投入的逐漸增加,越來越多的新型、功能性產品不斷涌現,出現了許多產品與質量表征方法無法有效匹配甚至缺失的現象。本文以食品領域通用羥基顯色原理為基礎,為紡織產品中多酚含量的測定建立了相適應的方法,即5.0 g試樣,在100 mL三級水中微沸浸提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質量分數10%的碳酸鈉溶液,在50 ℃水浴條件下顯色反應30 min后進行多酚含量測定。

但每一種方法的建立都需要經過實踐的長期檢驗并進行不斷的完善和調整,針對方法的不適用性,尚需尋求其他解決方法,比如掉色嚴重產品可使用液相色譜法,但需要鑒別每一種多酚類物質,多酚提取物受原料生長階段以及提取工藝等的影響,多酚物質含量、種類也會發生變化,這也為紡織標準化工作者提出了新的挑戰。