CN106568869A - 一种生物柴油中10种脂肪酸甲酯质量含量的同步检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物柴油中10种脂肪酸甲酯质量含量的同步检测方法。经简单前处理后，可在35 min内完成一次高效液相色谱分析，被测定的10种脂肪酸甲酯色谱峰均具有良好的分离。本发明方法操作简便、灵敏度高、重复性好，各种脂肪酸甲酯检测的回收率在82.1%到106%之间，相对标准偏差在1%到8.08%之间，可用于生物柴油产品质量监控及综合评价。

Description

一种生物柴油中10种脂肪酸甲酯质量含量的同步检测方法

技术领域

本发明涉及生物柴油中脂肪酸甲酯含量检测方法领域，尤其涉及一种生物柴油中10种脂肪酸甲酯质量含量的同步检测方法。

技术背景

生物柴油(biodiesel)是一种生物液体燃料，一般指通过对油料作物(如大豆、花生、芝麻、向日葵、棉籽、蓖麻棉、棕榈等)，野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮废油(地沟油)等为原料进行酯化或酯交换工艺制成的脂肪酸甲酯。生物柴油的主要特点包括：具有可再生性和可降解性，燃烧性能和安全性能良好，具有良好的发动机低温启动性能和润滑性能，具有稳定性，适于长期的存储，含硫量低，二氧化硫和硫化物的排放量相对于柴油显著降低，不含芳香族烷烃，环境污染很小，废气排放指标甚至可以达到欧洲III号排放标准。因此，生物柴油是一种真正的绿色柴油。

生物柴油成分非常复杂，这是制备工艺和原料来源差异再加上纯化技术的不同造成的。单就脂肪酸甲酯的种类就有10种，包括油酸甲酯、亚麻酸甲酯、硬脂酸甲酯、棕榈酸甲酯、亚油酸甲酯等，其化学组成决定了生物柴油的物理性质同时也会对其品质带来巨大影响。如亚麻酸酯具有3个不饱和双键，极不稳定，在生物柴油中存在过多会造成生物柴油氧化稳定性降低。其他一些关键参数如辛烷值、碘值、冷滤点也与脂肪酸甲酯组成息息相关。

生物柴油中脂肪酸甲酯含量的测定，目前主要有气相色谱法。对热不稳定和不易挥发的物质不适宜采用气相色谱进行分析，并且针对不同原料制备的生物柴油需要采用不同的条件和方法进行测定。其他方法如超高效液相色谱法、核磁共振法成本较高，傅立叶变换红外光谱法定量困难，近红外光谱法精确性不够理想。因此，建立一种快速定量分析生物柴油中10种脂肪酸甲酯质量含量的方法，对于鉴定生物柴油产品的品质和性能具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种生物柴油中10种脂肪酸甲酯质量含量的同步检测方法，可以通过一次进样得到各脂肪酸甲酯质量含量，大大提高检测效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种生物柴油中10种脂肪酸甲酯质量含量的同步检测方法，所述的脂肪酸甲酯为肉豆蔻酸甲酯、肉豆蔻烯酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯、亚麻酸甲酯、花生酸甲酯、山俞酸甲酯、芥酸甲酯，检测方法为高效液相色谱法。所述方法包括以下步骤：

步骤1：称取1g生物柴油样品，用1-5mL超纯水萃取洗脱，取有机相用甲醇定容至10mL，用0.22-0.45μm有机滤膜过滤除去不溶颗粒。

步骤2：取滤液上机检测。

设置高效液相色谱仪条件如下：色谱柱：C18柱；柱温：25～35℃；进样体积：1～20μL；流动相：甲醇、乙腈或其混合溶液；流速：0.1～2mL/min，进行高效液相色谱分离；高效液相色谱分离后用二极管阵列检测器或蒸发光散射检测器检测，进行方法学研究，并以内标法计算样品中10种脂肪酸甲酯质量含量。

进一步地，所述步骤1中，有机滤膜为聚四氟乙烯滤膜、聚偏氟乙烯、尼龙滤膜或再生纤维素滤膜。

进一步地，所述步骤2中，色谱柱长度100-250mm，内径2.1～10mm，填料为硅胶，粒径2.7～7μm。

进一步地，所述步骤2中，甲醇和乙腈可以任意比例混合。

进一步地，所述步骤2中，二极管阵列检测器设定波长200～230nm，蒸发光散射检测器设定温度35～65℃，设定流动相流速0.2～2.5mL/min。

进一步地，所述步骤2中，脂肪酸甲酯检测的方法学研究使用混合标准溶液色谱图。其制备方法如下：分别精密称/量取适量肉豆蔻酸甲酯、肉豆蔻烯酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯、亚麻酸甲酯、花生酸甲酯、山俞酸甲酯、芥酸甲酯标准品，加甲醇溶解并定容，制得质量浓度分别为：肉豆蔻酸甲酯500μg/mL、肉豆蔻烯酸甲酯500μg/mL、棕榈酸甲酯500μg/mL、硬脂酸甲酯500μg/mL、油酸甲酯500μg/mL、亚油酸甲酯500μg/mL、亚麻酸甲酯500μg/mL、花生酸甲酯500μg/mL、山俞酸甲酯500μg/mL、芥酸甲酯500μg/mL的混合标准溶液母液；用甲醇稀释2-10倍后进行高效液相色谱检测，得到混合标准溶液色谱图。

进一步地，所述步骤2中，内标物为十五酸甲酯、十七酸甲酯或十九酸甲酯，质量浓度25-125μg/mL。

本发明的有益效果是：

本发明的生物柴油中10种脂肪酸甲酯质量含量的同步检测方法，无需复杂的前处理过程及梯度洗脱程序，整个测试过程不超过35min；且洗脱分离效果好，灵敏度、精密度高，重现性好，可用于生物柴油产品稳定性和质量控制的日常分析，全面评价并改善生物柴油质量。

附图说明

图1为根据本发明所述方法进行高效液相色谱检测所得到的混合标准溶液色谱图；

图2为流动相为乙腈和水的混合溶液所得到的混合标准溶液色谱图；

图3为流动相为乙酸乙酯所得到的混合标准溶液色谱图；

图4为色谱柱长度为50mm所得到的混合标准溶液色谱图；

图5为硅胶粒径为10μm所得到的混合标准溶液色谱图；

图6为柱温为40℃所得到的混合标准溶液色谱图；

图7为蒸发光散射检测器设定温度30℃，流动相流速0.1mL/min所得到的混合标准溶液色谱图；

图8为蒸发光散射检测器设定温度70℃，流动相流速3mL/min所得到的混合标准溶液色谱图。

具体实施方式

下面根据实施例对本发明作进一步的详述，本发明的目的和效果将变得更加明显。

实施例1

精密称取1g生物柴油样品，用1mL超纯水萃取洗脱，取有机相用甲醇定容至10mL，用0.22μm聚四氟乙烯滤膜过滤除去不溶颗粒。

经前处理样品上机检测。设置高效液相色谱仪条件如下：

色谱柱：C18柱，长度100mm，内径2.1mm，填料为硅胶，粒径2.7μm；

柱温：25℃；

进样体积：1μL；

流动相：甲醇；

流速：0.1mL/min。

高效液相色谱分离后用二极管阵列检测器检测，设定波长200nm。

混合标准溶液母液用甲醇稀释2倍后进行高效液相色谱检测。以十五酸甲酯为内标物采用内标法计算样品中10种脂肪酸甲酯质量含量，十五酸甲酯质量浓度125μg/mL。

10种脂肪酸甲酯可以达到良好的分离，各物质回收率及相对标准偏差如下：

某生物柴油中各物质质量含量如下：

脂肪酸甲酯名称	质量含量(％)
		肉豆蔻酸甲酯	3.7642
肉豆蔻烯酸甲酯	3.6702
		棕榈酸甲酯	0.7328
硬脂酸甲酯	0.4846
		油酸甲酯	3.2535
亚麻酸甲酯	85.657

实施例2

精密称取1g生物柴油样品，用5mL超纯水萃取洗脱，取有机相用甲醇定容至10mL，用0.45μm聚偏氟乙烯滤膜过滤除去不溶颗粒。

经前处理样品上机检测。设置高效液相色谱仪条件如下：

色谱柱：C18柱，长度250mm，内径10mm，填料为硅胶，粒径7μm；

柱温：35℃；

进样体积：20μL；

流动相：乙腈；

流速：2mL/min。

高效液相色谱分离后用二极管阵列检测器检测，设定波长230nm。

混合标准溶液母液用甲醇稀释10倍后进行高效液相色谱检测。以十九酸甲酯为内标物采用内标法计算样品中10种脂肪酸甲酯质量含量，十九酸甲酯质量浓度25μg/mL。

10种脂肪酸甲酯可以达到良好的分离，各物质回收率及相对标准偏差如下：

脂肪酸甲酯名称	回收率(％)	相对标准偏差(％)
			肉豆蔻酸甲酯	105.3	3.94
肉豆蔻烯酸甲酯	82.2	8.06
			棕榈酸甲酯	92.5	5.03
硬脂酸甲酯	105.9	5.31
			油酸甲酯	91.3	3.47
亚油酸甲酯	92.1	3.79
			亚麻酸甲酯	83.3	1.12
花生酸甲酯	91.4	2.34
			山俞酸甲酯	87.5	2.11
芥酸甲酯	85.6	2.15

实施例3

精密称取1g生物柴油样品，用5mL超纯水萃取洗脱，取有机相用甲醇定容至10mL，用0.45μm再生纤维素滤膜过滤除去不溶颗粒。

经前处理样品上机检测。设置高效液相色谱仪条件如下：

色谱柱：C18柱，长度250mm，内径4.6mm，填料为硅胶，粒径5μm；

柱温：35℃；

进样体积：10μL；

流动相：甲醇和乙腈的混合溶液，体积比为(80：20)；

流速：1mL/min。

高效液相色谱分离后用蒸发光散射检测器检测，设定温度35℃，设定流动相流速0.2mL/min。

混合标准溶液母液用甲醇稀释5倍后进行高效液相色谱检测。以十七酸甲酯为内标物采用内标法计算样品中10种脂肪酸甲酯质量含量，十七酸甲酯质量浓度50μg/mL。

10种脂肪酸甲酯可以达到良好的分离，各物质回收率及相对标准偏差如下：

实施例4

精密称取1g生物柴油样品，用2mL超纯水萃取洗脱，取有机相用甲醇定容至10mL，用0.22μm尼龙滤膜过滤除去不溶颗粒。

经前处理样品上机检测。设置高效液相色谱仪条件如下：

色谱柱：C18柱，长度150mm，内径10mm，填料为硅胶，粒径3.6μm；

柱温：30℃；

进样体积：20μL；

流动相：甲醇和乙腈的混合溶液，体积比为(50：50)；

流速：1.2mL/min。

高效液相色谱分离后用蒸发光散射检测器检测，设定温度65℃，设定流动相流速2.5mL/min。

混合标准溶液母液用甲醇稀释10倍后进行高效液相色谱检测。以十七酸甲酯为内标物采用内标法计算样品中10种脂肪酸甲酯质量含量，十七酸甲酯质量浓度25μg/mL。

10种脂肪酸甲酯可以达到良好的分离，各物质回收率及相对标准偏差如下：

实施例5

本实施例将实施例1中的流动相分别替换为乙腈和水的混合溶液、乙酸乙酯，对稀释后的混合标准溶液母液进行高效液相色谱检测，分别得到色谱图如图2和3所示。从图中可以看出，高极性的流动相或低极性的流动相均难以实现生物柴油中10种脂肪酸甲酯的完全分离。

实施例6

本实施例将实施例1中的色谱柱长度改为50mm，对稀释后的混合标准溶液母液进行高效液相色谱检测，色谱检测结果如图4所示，该色谱柱长度下，难以分离复杂基质。通过大量试验表明，长度大于250mm的长柱，尽管分离度、柱效高，但分析时间长。长度小于100mm的短柱，则难以分离复杂基质。

实施例7

本实施例将实施例1中的硅胶粒径修改为10μm，对稀释后的混合标准溶液母液进行高效液相色谱检测，色谱检测结果如图5所示，该粒径条件下复杂基质分离效果欠佳；通过大量试验表明，粒径小于2.7μm的色谱柱柱效高，常用于快速液相色谱，但是耐污染性较差，柱压高。粒径大于7μm的色谱柱对于复杂基质分离效果欠佳。

实施例8

本实施例将实施例1中的柱温修改为40℃，对稀释后的混合标准溶液母液进行高效液相色谱检测，色谱检测结果如图6所示，从图中可以看出，选择性差。通过大量试验表明：当柱温低于25℃时，部分脂肪酸甲酯如山俞酸甲酯、芥酸甲酯会因溶解性不佳而析出影响分离效果。当柱温高于35℃时，选择性降低，不利于分离。

实施例9

本实施例将实施例3中的蒸发光散射检测器的设定参数作了变动，对稀释后的混合标准溶液母液进行高效液相色谱检测，图7为蒸发光散射检测器的设定温度30℃，流动相流速0.1mL/min得到的色谱图，图8为蒸发光散射检测器的设定温度70℃，流动相流速3mL/min得到的色谱图。由此可知，在低温、低流速或高温、高流速情况下，均无法使10种脂肪酸甲酯全部出峰。

实施例10

作为内标物，必须与生物柴油中各脂肪酸甲酯具有类似化学性质，保留时间相近但又在色谱图上能完全分开。经多次尝试，十五酸甲酯、十七酸甲酯或十九酸甲酯满足以上要求。其保留时间(单位：min)如下表所示：

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种生物柴油中10种脂肪酸甲酯质量含量的同步检测方法，其特征在于，所述的脂肪酸甲酯为肉豆蔻酸甲酯、肉豆蔻烯酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯、亚麻酸甲酯、花生酸甲酯、山俞酸甲酯、芥酸甲酯，检测方法为高效液相色谱法；所述方法包括以下步骤：

步骤1：称取1 g生物柴油样品，用1-5 mL超纯水萃取洗脱，取有机相用甲醇定容至10mL，用0.22-0.45μm有机滤膜过滤除去不溶颗粒；

步骤2：取滤液上机检测；

设置高效液相色谱仪条件如下：色谱柱：C18柱；柱温：25~35 ^oC；进样体积：1~20μL；流动相：甲醇、乙腈或其混合溶液；流速：0.1~2 mL/min，进行高效液相色谱分离；高效液相色谱分离后用二极管阵列检测器或蒸发光散射检测器检测，进行方法学研究，并以内标法计算样品中10种脂肪酸甲酯质量含量。

2.根据权利要求1所述的同步检测方法，其特征在于，所述步骤1中，有机滤膜可以为聚四氟乙烯滤膜、聚偏氟乙烯、尼龙滤膜或再生纤维素滤膜。

3.根据权利要求1所述的同步检测方法，其特征在于，所述步骤2中，色谱柱长度100-250 mm，内径2.1~10 mm，填料为硅胶，粒径2.7~7 μm。

4.根据权利要求1所述的同步检测方法，其特征在于，所述步骤2中，甲醇和乙腈可以任意比例混合。

5.根据权利要求1所述的同步检测方法，其特征在于，所述步骤2中，二极管阵列检测器设定波长200~230 nm，蒸发光散射检测器设定温度35~65 ^oC，设定流动相流速0.2~2.5 mL/min。

6.根据权利要求1所述的同步检测方法，其特征在于，所述步骤2中，脂肪酸甲酯检测的方法学研究使用混合标准溶液色谱图；其制备方法如下：分别精密称/量取适量肉豆蔻酸甲酯、肉豆蔻烯酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯、亚麻酸甲酯、花生酸甲酯、山俞酸甲酯、芥酸甲酯标准品，加甲醇溶解并定容，制得质量浓度分别为：肉豆蔻酸甲酯500 μg/mL、肉豆蔻烯酸甲酯500 μg/mL、棕榈酸甲酯500μg/mL、硬脂酸甲酯500μg/mL、油酸甲酯500μg/mL、亚油酸甲酯500μg/mL、亚麻酸甲酯500μg/mL、花生酸甲酯500μg/mL、山俞酸甲酯500μg/mL、芥酸甲酯500μg/mL的混合标准溶液母液；用甲醇稀释2-10倍后进行高效液相色谱检测，得到混合标准溶液色谱图。

7.根据权利要求1所述的同步检测方法，其特征在于，所述步骤2中，内标物为十五酸甲酯、十七酸甲酯或十九酸甲酯，质量浓度25-125μg/mL。