分光光度法测定纺织品中多酚含量方法的建立

贺志鹏,刘 亮,王楷艳

(1.中国纺织信息中心,北京 100020; 2.中联品检(北京)技术集团有限公司,北京 100025;3.苏州中纺联检验技术服务有限公司,江苏 苏州 215200)

多酚类物质在自然界中普遍存在,是植物及其果实、花朵中的一种主要的化学物质,如梨和梨叶、石榴皮、紫苏叶、芍药花、茶叶等均含有丰富的多酚类物质,研究表明多酚具有抗氧化、抗菌等作用[1-2]。目前,测定植物及其果实、花朵中多酚含量的方法主要有2种:一种为高效液相色谱法,即通过标准样品鉴别已提取的测试样品中多酚物质后对峰高、峰面积计算获得[3-4];另一种为采用福林酚试剂进行羟基显色反应后,测定吸光度值并对照标准曲线计算获得。后者并不需要获知所含多酚物质种类,因此各方面成本均较前者有极大的降低,最具代表性的方法有GB/T 8313—2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》。

而将多酚类物质应用于纺织产品开发的案例并不多见,常以提取天然色素如茶黄素等进行染色的研究较多。因此目前尚未有可直接用于纺织品中多酚含量测定的方法标准。随着功能性纺织产品的兴起,抗氧化纺织产品作为其中重要的一类功能性产品,逐渐进入消费者的视野。研发人员通过提取花卉、植物中的物质并应用于织物处理,依托提取物中含有的多酚类物质来发挥功效,开发了多品类抗氧化纺织产品[5-8]。多酚类物质含量将直接影响到抗氧化功能的发挥,需要对纺织品中的多酚类物质含量进行定量检测。针对现有纺织标准体系中并无相关测试方法可寻的现状,本文以福林酚法为基础,探讨了纺织品多酚含量测试中各因素对测试结果的影响,并最终确定了最优测试条件,以期建立科学合理的方法对纺织品中多酚含量进行测定。

1 试 验

1.1 试验原理

碱性条件下,福林酚试剂氧化多酚中的羟基发生显色反应而呈蓝色,蓝色的深浅与多酚的含量成正相关,在显色后的最大吸收波长处测量其吸光度值,用没食子酸标准工作溶液做校正标准来测定多酚总量。

1.2 试剂和仪器

1.2.1 试 剂

甲醇(色谱级,天津市科密欧化学试剂有限公司);三级水(符合GB/T 6682—2008《分析实验室用水规格和试验方法》要求);福林酚试剂(1.0 mol/L,北京北方伟业计量技术研究院有限公司);质量分数10%碳酸钠溶液(自行配置,室温下保存时间不超过1个月);没食子酸标准品(北京北方伟业计量技术研究院有限公司);没食子酸标准储备溶液(1.0 mg/mL,溶剂为甲醇);没食子酸标准工作溶液(50 μg/mL,准确移取1.25 mL标准储备溶液,用甲醇定容至25 mL)。

1.2.2 仪 器

PX224ZH型电子天平(精度0.000 1 g,美国奥豪斯公司);恒温水浴锅(精确度±1 ℃,厦门瑞比精密机械有限公司);Cary 5000紫外-可见-近红外分光光度计(安捷伦公司)。

1.3 测试样品

样品1:面密度280 g/m2黑色面料;样品2:面密度260 g/m2藏青色面料。

1.4 样液的制备

准确称取5.0 g样品,置于250 mL锥形瓶中,加入100 mL萃取试剂(三级水或甲醇),并使用多层保鲜膜密封瓶口,置于水浴锅中微沸状态保持30 min。随后取出锥形瓶冷却至室温后使用中速定性滤纸过滤获得测试样液。

1.5 多酚含量测试波长的确定

在试管中加入没食子酸标准工作溶液0.1 mL,随后加入 1.0 mL福林酚试剂,混匀静置5 min后,加入2.0 mL 质量分数10%的碳酸钠溶液,最后加三级水定容至10 mL,50 ℃避光加热反应10 min,以三级水做空白对照,使用分光光度计在400～800 nm波长范围内扫描,最终确定测定纺织品多酚含量的最大吸收波长为766 nm。

2 结果与分析

2.1 福林酚试剂用量的影响

8支试管中各加入0.1 mL没食子酸标准工作液后,分别加入0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4和1.6 mL福林酚试剂,混匀静置5 min后,分别加入2.0 mL 质量分数10%的碳酸钠溶液,加三级水定容至10.0 mL。在50 ℃水浴条件下避光反应10 min后,以三级水做空白对照,在波长766 nm处测定吸光度值,测试结果见表1。

表1 福林酚试剂用量对测试结果的影响Tab.1 Effect of dosage of folin reagent on test results

由表1可知,在上述试验条件下,加入1.2 mL福林酚试剂时,显色情况最好,获得的吸光度值最大。

2.2 福林酚试剂与质量分数10%碳酸钠体积比的影响

6支试管中各加入0.1 mL没食子酸标准工作液后,加入1.2 mL福林酚试剂,混匀静置5 min后,分别加入1.0、1.5、2.0、2.5、3.0和3.5 mL 质量分数10%的碳酸钠溶液,加三级水定容至10.0 mL,在50 ℃水浴条件下避光反应10 min后,以三级水做空白对照,在波长766 nm处测定吸光度值,测试结果见表2。

表2 福林酚试剂与质量分数10%碳酸钠体积比对测试结果的影响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 质量分数10%的碳酸钠溶液时,反应后溶液的吸光度值最大,表明在规定的福林酚试剂和碳酸钠质量浓度下,按照体积比1∶2加入福林酚试剂和质量分数10%碳酸钠即可显色完全。

2.3 显色反应时间的影响

9支试管中各加入0.1 mL没食子酸标准工作液后,加入1.2 mL福林酚试剂,混匀静置5 min后,加入2.4 mL质量分数10%的碳酸钠溶液,加三级水定容至10.0 mL。在50 ℃水浴条件下分别避光反应10、15、20、25、30、35、40、45、50和60 min,以三级水做对照,在波长766 nm处测定吸光度值,测试结果见表3。

表3 反应时间对测试结果的影响Tab.3 Influence of reaction time on test results

由表3可知,在上述试验条件下显色反应50 min时,反应后溶液的吸光度值最大,显色反应最完全。但实际试验中发现30 min后,随着显色时间的延长吸光度值变化趋于缓和,从成本角度考虑,选择30 min作为显色反应时间。

2.4 显色温度的影响

6支试管中各加入0.1 mL没食子酸标准工作液后,加入1.2 mL福林酚试剂,混匀静置5 min后,加入2.4 mL质量分数10%的碳酸钠溶液,加三级水定容至10.0 mL。分别在25、40、45、50、55和60 ℃水浴条件下避光反应30 min,以三级水做空白对照,在波长766 nm处测定吸光度值,测试结果见表4。

表4 显色温度对测试结果的影响Tab.4 Influence of color developing temperature on test results

由表4可知,显色温度对测试结果影响不大,但实验过程中发现温度升高显色加快,同时考虑不同地区不同季节时的室温差异,为保证试验条件的一致性和试验可重复性等,选择50 ℃为显色温度。

2.5 标准曲线的绘制

用移液枪分别移取0.04、0.08、0.12、0.16、0.20、0.40和0.80 mL没食子酸标准工作溶液于10.0 mL试管中,加入1.2 mL福林酚试剂,混匀静置5 min后,加入2.4 mL质量分数10%的碳酸钠溶液,加三级水定容至10.0 mL,在50 ℃水浴条件下避光反应30 min,以三级水做空白对照,在波长766 nm处测定吸光度值,以吸光度值为横坐标,没食子酸质量浓度为纵坐标绘制标准曲线,进行线性拟合获得标准工作曲线,见图1,相关系数R2=0.999 7,线性关系良好。

图1 标准工作曲线Fig.1 Standard working curve

2.6 样品提取试剂的影响

分别使用三级水和色谱级甲醇按照1.4节步骤对1.3节中2块样品进行多酚物质提取,制备测试样液。试管中加入1.0 mL样液后,加入1.2 mL福林酚试剂,混匀静置5 min后,加入2.4 mL质量分数10%的碳酸钠溶液,加三级水定容至10.0 mL。在50 ℃水浴条件下避光反应30 min,以三级水做空白对照,在波长766 nm处测定吸光度值,测2个平行样,测试结果见表5。

表5 萃取试剂对测试结果的影响Tab.5 Influence of extraction reagent on test results

由表5可知,使用甲醇(色谱级)作为提取试剂对面料样品进行萃取后多酚含量的测试结果远大于使用三级水作为提取剂的结果,达10倍以上的数量级,可知萃取试剂对测试结果产生了非常显著的影响,分析认为甲醇在提取多酚物质的同时,将部分染料同时萃取到了试剂中,染料中存在的羟基、酚羟基、羧基被同时测定,对试验结果产生了至关重要的影响,提取液存在较深颜色也验证了这一点,因此应使用三级水作为提取液,以避免样品上的染料在提取过程中进入测试样液中。由此可见,对于严重掉色的产品(如洗涤前后,溶液变色≤3级),因染料容易被洗脱进入提取液,不适用本方法进行多酚含量的测定,而应选用其他方法。

此外,应适时调整加入样液的体积以使显色充分,同时还需降低仪器光度噪声或信噪比等的干扰,因为光度噪声会影响信噪比,会影响基线的平直度,是造成测试误差的来源之一。同时建议使用本方法时最低吸光度值不应低于仪器精度的3倍,否则将可能影响测试结果的真实性。

3 结束语

随着我国纺织工业科技强度投入的逐渐增加,越来越多的新型、功能性产品不断涌现,出现了许多产品与质量表征方法无法有效匹配甚至缺失的现象。本文以食品领域通用羟基显色原理为基础,为纺织产品中多酚含量的测定建立了相适应的方法,即5.0 g试样,在100 mL三级水中微沸浸提30 min获得样液,每毫升样液中加入1.2 mL福林酚试剂与2.4 mL质量分数10%的碳酸钠溶液,在50 ℃水浴条件下显色反应30 min后进行多酚含量测定。

但每一种方法的建立都需要经过实践的长期检验并进行不断的完善和调整,针对方法的不适用性,尚需寻求其他解决方法,比如掉色严重产品可使用液相色谱法,但需要鉴别每一种多酚类物质,多酚提取物受原料生长阶段以及提取工艺等的影响,多酚物质含量、种类也会发生变化,这也为纺织标准化工作者提出了新的挑战。