甲醇含量测定条件的优化

杨潇，周唯

（合肥师范学院化学与化学工程学院，安徽合肥230601）

发酵过程往往伴有醇类的产生，如乙醇，同时也可能为甲醇。甲醇对人体伤害很大，口服8～36 h后可产生头痛、头晕、乏力等症状，甚至痉挛、昏迷、死亡等[1]。即使少量甲醇也能引起慢性中毒等[2-4]。因此，在研究发酵过程时，往往需要测定甲醇的含量。

甲醇的检测方法有很多，比如分光光度法、色谱法等[5]。其中分光光度法测量准确，然而，分光光度法在甲醇含量测定过程中易受如氧化时间等的影响而导致偏差。

基于此，我们通过改变显色时间、氧化时间[6]和吸收波长，对以品红-亚硫酸法[5]测定甲醇含量的分光光度法[7]进行优化，以提高该方法的灵敏度和准确度。

1 实验部分

1.1 实验材料与仪器

1.1.1 实验试剂（表1）

表1 实验试剂

1.1.2 仪器与设备（表2）

表2 实验仪器与设备

1.2 实验方法

（1）溶液的配制

高锰酸钾—磷酸溶液：准确称取3 g高锰酸钾，加入15 mL、85%磷酸溶液及70 mL水的混合液中，待高锰酸钾充分溶解后用水定容至100 mL。

草酸—硫酸溶液：准确称取5 g无水草酸（H2C2O4），按照1∶1的比例溶于硫酸中，定容至100 mL。

品红—亚硫酸溶液：称取0.1 g碱性品红，仔细研磨后加水（80℃）60 mL，边加水边研磨使其溶解，待其充分溶解后吸取上清液滤于100 mL容量瓶中，冷却后加10 mL（10%）亚硫酸钠溶液，1 mL盐酸，定容至100 mL，放置过夜。

甲醇标准溶液：准确称取1.000 g甲醇（相当于1.27 mL）置于预先装有少量蒸馏水的100 mL容量瓶中，定容至100 mL。此溶液甲醇浓度为10 g/L。

甲醇标准溶液：吸取10 mL甲醇标准溶液置于100 mL容量瓶中，定容。此溶液甲醇含量为1 g/L。

60%无甲醇无甲醛的乙醇：取300 mL无水乙醇，加高锰酸钾少许，振摇后放置24 h，蒸馏，最初和最后的1／10蒸馏液弃去，收集中间的蒸馏部分即可。

10%亚硫酸钠溶液：称取10 g亚硫酸钠固体，溶于90 mL的蒸馏水中。

（2）最佳波长的确定

取5份1 mL的甲醇标准溶液分别置于25 mL具塞比色管中，各加入0.5 mL 60%无甲醇无甲醛的乙醇。然后各加入蒸馏水至5 mL，混匀，各管依次加入2 mL高锰酸钾—磷酸溶液，混匀，放置10 min。各管加入2 mL草酸-硫酸溶液，混匀后静置，使溶液褪色，放置15 min。然后依次加入5 mL品红亚硫酸溶液，混匀，于20℃静置30 min。移取适量于比色皿中，然后分别在550 nm、570 nm、610 nm、630 nm、650 nm处测吸光度值，得出测定最佳吸收波长。

（3）最佳氧化时间的确定

取5份1 mL的甲醇标准溶液分别置于25 mL具塞比色管中，各加入0.5 mL 60%无甲醇无甲醛的乙醇。然后各加入蒸馏水至5 mL，混匀，各管依次加入2 mL高锰酸钾—磷酸溶液，混匀，分别放置5 min、10 min、15 min、20 min、25 min后加入2mL草酸-硫酸溶液，混匀后静置，使溶液褪色，放置15 min。然后依次加入5 mL品红亚硫酸溶液，混匀，于20℃静置30 min。在上述实验所得的波长处测吸光度值，得出最适宜的氧化时间。

（4）最佳显色时间的确定

取5份1 mL的甲醇标准溶液分别置于25 mL具塞比色管中，各加入0.5 mL 60%无甲醇无甲醛的乙醇。然后各加入蒸馏水至5 mL，混匀，各管依次加入2 mL高锰酸钾—磷酸溶液，混匀，放置时间由上述实验确定。各管加入2 mL草酸-硫酸溶液，混匀后静置，使溶液褪色，放置15 min。然后依次加入5 mL品红亚硫酸溶液，混匀，于20℃以上分别静置20 min、25 min、30 min、35 min、40 min。然后在前述确定波长下测定吸光度值，得出最适宜的显色时间。

2 结果与分析

为提高甲醇含量测定的准确度，我们进行了甲醇含量测定方法的条件优化。为得到测定甲醇含量的优化条件，我们选取了不同变量的不同条件进行分析，具体变量如表3。

表3 测定甲醇含量的不同变量的条件设定

2.1 吸收波长的确定

由实验1.2（2），甲醇标准应用液的吸光度与对应波长的关系如表4所示。

表4 甲醇标准液的吸光度A与对应波长λ的关系

图1 甲醇标准溶液吸光度A与波长λ的关系

由表4可知，甲醇标准溶液的吸光度与对应波长的关系如图1，对于含有相同甲醇含量的标准样品，吸光度从550 nm处随波长的增加先增大后减小，在590 nm波长下，其吸光度最大。因此，590 nm波长适宜用于甲醇含量的测定。

2.2 氧化时间的确定

由实验1.2（3），甲醇标准溶液的吸光度与氧化时间的关系如表5所示。

表5 甲醇标准溶液的吸光度A与氧化时间的关系

由表5可知，甲醇标准溶液的吸光度与氧化时间的关系如图2所示，对于甲醇含量相等的标准溶液，吸光度随氧化时间的增加先增大后减小。在其他条件不变的前提下，氧化时间为10 min时，吸光度最大。这主要是由于采用品红-亚硫酸法测定甲醇含量，有赖于测定过程中产生的甲醛显色。发酵液中的甲醇在磷酸溶液中被高锰酸钾氧化成甲醛，过量的高锰酸钾及反应中产生的二氧化锰用硫酸草酸溶液除去。氧化产生的甲醛与品红亚硫酸作用生成蓝紫色醌型色素，显色。当氧化时间小于10 min时，反应不够充分，高锰酸钾溶液还不足以将甲醇氧化成甲醛，溶液颜色较浅，吸光度较小。而过长的氧化时间，甲醛会被过量的高锰酸钾进一步氧化，从而干扰甲醛的显色。

图2 甲醇标准溶液吸光度A与氧化时间t的关系

因此，甲醇含量测定的氧化时间设定为10 min。

2.3 显色时间的确定

由实验1.2（4），甲醇标准溶液的吸光度与对应显色时间的关系如表6。

表6 甲醇标准溶液的吸光度A与显色时间的关系

由表6可知，甲醇标准溶液的吸光度与显色时间的关系如图3。20 min以后，吸光度增大。25 min时吸光度最大。之后吸光度随显色时间增加有所下降。氧化产生的甲醛与品红亚硫酸溶液反应需要一定的时间，生成蓝紫色物质并显色。当显色时间延长后，色素在溶剂中的显色随时间延长有所减弱。

图3 甲醇标准溶液吸光度A与显色时间t的关系

因此，本实验中，甲醇含量测定的显色时间定为25 min。

综上所述，采用品红-亚硫酸法测定甲醇含量的优化条件为吸收波长590 nm，氧化时间为10 min，20℃以上显色时间为25 min。

3 结论

本研究利用分光光度法对以品红-亚硫酸法测定甲醇含量进行条件优化，得出测定甲醇含量的优化条件为最佳吸收波长为590 nm，最佳氧化时间为10 min及最佳显色时间为25 min。甲醇含量的测定可以在此条件下进行。

（致谢：感谢合肥师范学院给予的相关研究支持）