烷基糖苷含量测定方法研究进展

司西强，王中华

(中国石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院，河南濮阳 457001)

烷基糖苷(APG)是一种新型高性能非离子表面活性剂，由葡萄糖、淀粉等糖类化合物的半缩醛羟基与脂肪醇苷元脱水生成[1]，具有优良的表面活性和去污能力，无毒，无刺激，能够彻底生物降解，对环境无污染，易溶于水。烷基糖苷被广泛应用于日用化学品、造纸助剂、纺织助剂、皮革助剂、钻井液处理剂等，应用前景广阔[2-5]。目前国内测定烷基糖苷含量的主要方法有气相色谱法、高效液相色谱法、蒽酮比色法、薄层色谱法、核磁共振法、红外光谱法、毛细超临界流体色谱法、液相色谱-质谱联用技术等。笔者对烷基糖苷含量的现有测定方法进行了综述，并简要介绍了本研究团队开发的钻井液中烷基糖苷含量的测定方法，以期对从事相关研究的科研人员具有一定的启发作用。

1　烷基糖苷含量现有测定方法

1.1　气相色谱法

采用气相色谱法分析烷基糖苷的含量时，结果准确性较高。GB/T 19464—2004《烷基糖苷》附录B中推荐使用气相色谱法测定烷基糖苷的组成。烷基糖苷样品经硅烷化处理后进入色谱柱进行分离，由于各组分沸点不同，按脂肪醇、丙基糖苷、丁基糖苷、长链烷基单糖苷、长链烷基二糖苷、长链烷基三糖苷、长链烷基四糖苷的顺序流出，对色谱图进行分析，用面积归一化法求出长链烷基糖苷各组分的含量[6-7]。

有研究人员采用气相色谱法判断烷基糖苷中主要苷类的出峰位置，并准确测定出烷基糖苷的平均聚合度。被测样品是转糖苷法合成的十二烷基多苷，采用30 m长的毛细管柱，柱温为340 ℃。采用气相色谱法分析烷基糖苷的组分，具有很高的灵敏度和分辨率，是测定烷基糖苷含量的较为准确的方法，但样品分析前需进行硅烷化处理。

1.2　高效液相色谱(HPLC)法

用反相高效液相色谱法分析烷基糖苷产品时，色谱峰按亲油性的大小先后出峰，出峰顺序为：多糖、烷基多苷、烷基单苷。采用HPLC法分析烷基糖苷产品时，示差折光检测器的灵敏度不高，蒸发光散射检测器效果较好。用HPLC法分析烷基葡萄糖苷产品时，通常采用疏水化硅胶作为分离物料的反相系统，保留时间取决于各组分的亲脂性，极性最大的碳水化物首先洗提出来，亲油性最强的葡糖苷最后流出。此方法的优点是无需进行前期样品制备，可直接测试[8]。

大量文献中提出将高效液相色谱法与其他方法联用，取得了很好的效果。但是用此方法测定烷基多苷含量时，单苷和多苷分离不完全，因此HPLC法主要用于鉴别各类表面活性剂，或无需测定所有组分的烷基聚葡糖苷的比较分析。常将HPLC法与核磁共振、电喷雾-质谱(ES-MS)等方法相结合，可更准确地测定烷基糖苷的含量。

1.3　蒽酮比色法

烷基糖苷在酸性溶液中水解成糖和脂肪醇，糖和蒽酮缩合形成绿色化合物，该绿色化合物的最大吸收波长是620 nm，吸光度与溶液中烷基糖苷的浓度呈线性关系。该方法操作简便、快速，但是测定范围窄，蒽酮试剂反应灵敏，方法难以掌握，且此法用于烷基糖苷总量的测定时，不能排除其他糖类的干扰。蒽酮比色法[9-10]多用于植物或药材中总糖的测定。研究结果表明，烷基糖苷标准溶液的质量浓度为30～150 mg/L时，其质量浓度与吸光度值呈线性关系。对质量浓度为48.5 mg/L的烷基糖苷标准溶液，重复测定6次时，相对标准偏差为1.0%，标准曲线较稳定，使用几个月都能保持较好的准确性。纤维素衍生物的存在对该方法的测定结果干扰较大。

1.4　薄层色谱法

薄层色谱法[11]的分离原理与高效液相色谱法相似，根据固定相的性质，分为正相薄层色谱法和反相薄层色谱法，前者用于分析烷基糖苷不同聚合度组分的分布，后者主要用于分析烷基糖苷的烷链长度分布。普通薄层色谱法的灵敏度较低，高效薄层色谱法具有较高的分辨率，与自动多级展开技术和薄层扫描技术结合时，可对配方组分进行准确的定量分析。推荐在薄层色谱RP18反相板上分离工业烷基糖苷混合物，烷基糖苷可按不同烷链长度分离，用稀硫酸喷雾并加热后即可观察到炭化后的斑点，检出极限为600 mg，分离后的样品由薄层色谱仪与二次离子质谱仪联机鉴定。薄层色谱法对仪器分析手段方面要求较低，但对现场钻井液技术人员来说操作较繁琐。

1.5　核磁共振法

采用1H NMR和13C NMR技术判断烷基糖苷中主要苷类的出峰位置，并测定烷基糖苷的平均聚合度[1，12]，测定样品是转糖苷法合成的十二烷基糖苷。采用1H NMR法测定更简单省时，因APG是单苷、多苷、低聚糖等的混合物，1H NMR谱无法分清各组分的特征峰，尤其无法分清残余醇上的CH2O和糖、苷上的CHnO，所以计算平均聚合度时省略了CH2O的1H NMR谱积分值，如果样品中残醇含量<1%，此项误差可忽略不计。1H NMR谱面积积分法是一种快速测定平均聚合度的方法。采用13C NMR技术可很方便地测定α-糖苷和β-糖苷异构体的含量，这是其他分析方法不能达到的，该分析方法灵敏度较高，无需扣除核间奥化(NOE)效应，但是该方法对仪器要求较高，测样时间较长。

1.6　红外光谱法

可以根据烷基糖苷的红外谱图定性判断糖苷类物质是否存在。有学者采用傅里叶变换红外光谱法测定洗发液和液体香皂中烷基糖苷的含量。测定在红外区(800～1 600 cm-1，1 900～3 000 cm-1)进行[13]。该方法较简单快捷，但结果准确度有待验证。

1.7　毛细超临界流体色谱法

烷基糖苷的相对分子质量较高，不易挥发，通过毛细超临界流体色谱法能很好地分离，但样品在分析前需进行硅烷化处理[1]。硅烷化处理步骤限制了该方法的应用范围。

1.8　液相色谱-质谱联用技术

该方法可用于烷基糖苷组分的定性分析和结构分析，快速给出烷基糖苷的碳链长度及单苷、双苷、多苷的分布，同时还可以提供有关烷基糖苷的合成方法和采用的催化剂等信息[14]。采用该方法时无需对样品进行预处理，直接将样品注射于离子喷射源，对烷基糖苷各组分的定性分析准确快速，灵敏度高，但不能进行定量分析。

此外分析烷基糖苷的方法还有酶催化法和电位滴定法。酶催化法是指烷基糖苷在糖酶的存在下苷键断裂，用酶电极测定葡萄糖的量，从而计算烷基糖苷的总含量[15]。有研究者试用衍生化的方法将烷基糖苷转化为阴离子化合物，然后进行电位滴定[16]，确定烷基糖苷的含量。

2　钻井液中烷基糖苷的含量测定

上述测定方法对仪器设备要求高，操作过程较为繁琐，不适用于钻井施工现场，笔者对钻井液中烷基糖苷含量的测定方法进行了研究，确定分离称重法为首选方法。该方法步骤如下：将钻井液用中压滤失仪压滤后得到滤液，在滤液中加入乙醇和辅助溶剂，则高分子聚合物因为不溶于乙醇和辅助溶剂而析出，过滤除去聚合物，将过滤得到的清液减压蒸馏、烘干、称重，即可计算出钻井液中烷基糖苷的含量。绘制烷基糖苷称重质量与钻井液中烷基糖苷含量的标准曲线，线性关系较好，R2=0.999。该方法操作简单，结果准确性高，适用于现场钻井液中烷基糖苷含量的测定，对现场钻井液中烷基糖苷的含量控制具有较好的指导作用。

3　结论

1)现有的烷基糖苷含量测定方法各有优缺点，适用范围或多或少受到限制，其中高效液相色谱法准确度较高，可直接进样分析，与其他分析方法联用时可分析产品及配方中烷基糖苷的含量。

2)称重法适用于现场钻井液中烷基糖苷含量的测定，对现场钻井液中烷基糖苷的含量控制具有较好的指导作用。

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