CN109030459B - 一种基于拉曼光谱快速检测薄荷醇含量的方法 - Google Patents

一种基于拉曼光谱快速检测薄荷醇含量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于拉曼光谱快速检测薄荷醇含量的方法，本发明利用乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的积分面积比值与薄荷醇浓度进行非线性拟合，得到薄荷醇的含量。实施例结果表明，本发明提供的方法测定的薄荷醇浓度与常规气相色谱测定的薄荷醇浓度的相对偏差<5％，说明本发明提供的方法具有较高的准确度。

Description

一种基于拉曼光谱快速检测薄荷醇含量的方法
技术领域
本发明涉及薄荷醇含量检测技术领域，尤其涉及一种基于拉曼光谱快速检测薄荷醇含量的方法。
背景技术
薄荷醇(5-甲基-2-异丙基-环己醇)，又名薄荷脑，是一种类环己烷单萜衍生物，通常以游离的状态和薄荷醇酯的状态存在于薄荷油中，分子式为C10H20O，结晶成品的外形呈无色针状或粒状。经研究发现，薄荷醇存在8种异构体，且呈香性质各不相同。其中，左旋薄荷醇和消旋薄荷醇具有清凉作用，可以散发薄荷香气，对人体有良好的药效和生理作用，是极为重要的凉味剂产品，大量用于香烟、化妆品、牙膏、口香糖、涂擦剂等中，可发挥局部清凉、辅助消化、止痒及轻微局麻等作用。
薄荷醇因其独特的作用，应用广泛，其分析检测手段也非常丰富，常见的方法有气相色谱法、气质联用法、旋光度法、液相色谱法和近红外光谱法等。但上述方法的样品前处理复杂或需要一定的样品量。而拉曼光谱则可以克服上述缺陷。但是，根据现有技术中关于拉曼光谱对溶液中溶质定量的检测的记载可知，溶质的拉曼谱峰的峰强与溶液浓度之间并不存在简单的线性关系。因此，拉曼光谱的检测很难应用到物质的定量检测中。
发明内容
本发明的目的在于一种基于拉曼光谱快速检测薄荷醇含量的方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种基于拉曼光谱快速检测薄荷醇含量的方法，包括以下步骤：
(1)将薄荷醇和乙酸混合，配制系列浓度的薄荷醇乙酸溶液；
将所述系列浓度的薄荷醇乙酸溶液作为标准样品进行激光拉曼光谱测定，得到标准样品的拉曼光谱图；
根据所述标准样品的拉曼光谱图，计算得到标准样品中乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值，以所述峰面积比值为纵坐标、标准样品中薄荷醇浓度为横坐标进行非线性拟合，得到非线性拟合曲线；
(2)按照所述步骤(1)的方法对待测样品进行激光拉曼光谱测定，得到待测样品的拉曼光谱图；
根据所述待测样品的拉曼光谱图，计算得到待测样品中乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值，根据所述峰面积比值和所述步骤(1)中的非线性拟合曲线得到待测样品中薄荷醇的含量。
优选的，所述系列浓度的薄荷醇乙酸溶液的浓度分别为0.45～0.55mg/mL，1.8～2.2mg/mL，9～11mg/mL，19～21mg/mL，29～31mg/mL，39～41mg/mL和49～51mg/mL。
优选的，所述激光拉曼光谱测定的激发光源为532nm激光器，物镜为5×，光谱扫描范围为0～4000cm-1。
优选的，所述激光拉曼光谱测定的激光功率为0.5％～50％；激光曝光时间为10～12s；光谱扫描次数为1～5次。
优选的，所述薄荷醇特征吸收峰为769cm-1处吸收峰或1049m-1处吸收峰。
优选的，所述乙酸特征吸收峰为894m-1处吸收峰。
本发明提供了一种基于拉曼光谱快速检测薄荷醇含量的方法，包括以下步骤：(1)将薄荷醇和乙酸混合，配制系列浓度的薄荷醇乙酸溶液；将所述系列浓度的薄荷醇乙酸溶液作为标准样品进行激光拉曼光谱测定，得到标准样品的拉曼光谱图；根据所述标准样品的拉曼光谱图，计算得到标准样品中乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值，以所述峰面积比值为纵坐标、标准样品中薄荷醇浓度为横坐标进行非线性拟合，得到非线性拟合曲线；(2)按照所述步骤(1)的方法对待测样品进行激光拉曼光谱测定，得到待测样品的拉曼光谱图；根据所述待测样品的拉曼光谱图，计算得到待测样品中乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值，根据所述峰面积比值和所述步骤(1)中的非线性拟合曲线得到待测样品中薄荷醇的含量。本发明利用乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的积分面积比值与薄荷醇浓度进行非线性拟合，得到待测样品中薄荷醇的含量。实施例结果表明，本发明提供的方法测定的薄荷醇浓度与常规气相色谱测定的薄荷醇浓度的相对偏差<5％，说明本发明提供的方法具有较高的准确度。
附图说明
图1为浓度为50mg/mL的薄荷醇乙酸标准溶液的激光拉曼光谱图；
图2为利用实施例1所述方法得到的非线性拟合曲线；
图3为利用对比例1所述方法得到的标准工作曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种基于拉曼光谱快速检测薄荷醇含量的方法，包括以下步骤：
(1)将薄荷醇和乙酸混合，配制系列浓度的薄荷醇乙酸溶液；
将所述系列浓度的薄荷醇乙酸溶液作为标准样品进行激光拉曼光谱测定，得到标准样品的拉曼光谱图；
根据所述标准样品的拉曼光谱图，计算得到标准样品中乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值，以所述峰面积比值为纵坐标、标准样品中薄荷醇浓度为横坐标进行非线性拟合，得到非线性拟合曲线；
(2)按照所述步骤(1)的方法对待测样品进行激光拉曼光谱测定，得到待测样品的拉曼光谱图；
根据所述待测样品的拉曼光谱图，计算得到待测样品中乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值，根据所述峰面积比值和所述步骤(1)中的非线性拟合曲线得到待测样品中薄荷醇的含量。
本发明将薄荷醇和乙酸混合，配制系列浓度的薄荷醇乙酸溶液。在本发明中，所述系列浓度的薄荷醇乙酸溶液的浓度分别优选为0.45～0.55mg/mL，1.8～2.2mg/mL，9～11mg/mL，19～21mg/mL，29～31mg/mL，39～41mg/mL和49～51mg/mL；更优选为0.5mg/mL，2.0mg/mL，10mg/mL，20mg/mL，30mg/mL，40mg/mL和50mg/mL。本发明对所述混合没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合过程配制得到系列浓度的薄荷醇乙酸溶液即可。本发明采用乙酸溶解薄荷醇，能够保证不影响薄荷醇的拉曼光谱，且保证后续得到的乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值与薄荷醇浓度成规律性的非线性关系。
配制系列浓度的薄荷醇乙酸溶液后，本发明将所述系列浓度的薄荷醇乙酸溶液作为标准样品进行激光拉曼光谱测定，得到标准样品的拉曼光谱图。在本发明中，所述激光拉曼光谱测定的激发光源优选为532nm激光器，物镜优选为5×，光谱扫描范围优选为0～4000cm-1。
在本发明中，所述激光拉曼光谱测定的激光功率优选为0.5％～50％，更优选为5％～10％；所述激光曝光时间优选为10～12s，更优选为11s；所述光谱扫描次数优选为1～5次，更优选为2～4次。
得到标准样品的拉曼光谱图后，本发明根据所述标准样品的拉曼光谱图，计算得到标准样品中乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值，以所述峰面积比值为纵坐标、标准样品中薄荷醇浓度为横坐标进行非线性拟合，得到非线性拟合曲线。在本发明中，所述标准样品中薄荷醇特征吸收峰优选为769cm-1处吸收峰或1049m-1处吸收峰，更优选为769cm-1处吸收峰。在本发明中，所述769cm-1处吸收峰的峰强较高，选择769cm-1处吸收峰作为薄荷醇特征峰会避免较大的误差。在本发明中，所述乙酸特征吸收峰优选为894cm-1处吸收峰。在本发明中，所述894cm-1处吸收峰的峰强较高，选择894cm-1处吸收峰作为乙酸特征峰会避免较大的误差。
本发明对所述计算得到标准样品中乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值的计算过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的计算过程进行即可。
在本发明中，所述非线性拟合优选通过Origin 2015软件进行非线性拟合；本发明对所述采用Origin 2015软件进行拟合的具体过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的拟合过程即可。
本发明按照上述方法对待测样品进行激光拉曼光谱测定，得到待测样品的拉曼光谱图。在本发明中，所述待测样品优选与乙酸进行混合，得到待测样品的乙酸溶液后进行激光拉曼光谱测定。在本发明中，所述待测样品优选为膏状或液体状含有薄荷醇的样品；在本发明中，所述待测样品与乙酸的体积比优选为1：(10～50)，更优选为1：(20～40)，最优选为1:30。
在本发明中，所述激光拉曼光谱测定的激发光源优选为532nm激光器，物镜优选为5×，所述光谱扫描范围优选为0～4000cm-1。
在本发明中，所述激光拉曼光谱测定的激光功率优选为0.5％～50％，更优选为5％～10％；所述激光曝光时间优选为10～12s，更优选为11s；所述光谱扫描次数优选为1～5次，更优选为2～4次。
在本发明中，所述薄荷醇特征吸收峰优选为769cm-1处吸收峰或1049m-1处吸收峰，更优选为769cm-1处吸收峰。在本发明中，所述769cm-1处吸收峰的峰强较高，选择769cm-1处吸收峰作为薄荷醇特征峰会避免较大的误差。在本发明中，所述乙酸特征吸收峰优选为894cm-1处吸收峰。在本发明中，所述894cm-1处吸收峰的峰强较高，选择894cm-1处吸收峰作为乙酸特征峰会避免较大的误差。
得到待测样品的拉曼光谱图后，本发明根据所述待测样品的拉曼光谱图，计算得到待测样品中乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值。本发明对所述计算得到待测样品中乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值的计算过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的计算过程进行即可。
得到所述待测样品中乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值后，本发明根据所述峰面积比值和所述非线性拟合曲线得到待测样品中薄荷醇的含量。
下面结合实施例对本发明提供的一种基于拉曼光谱快速检测薄荷醇含量的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将薄荷醇与乙酸混合，配制成浓度为0.5mg/mL，2mg/mL，10mg/mL，20mg/mL，30mg/mL，40mg/mL，50mg/mL的薄荷醇乙酸溶液；
将上述浓度的薄荷醇乙酸溶液作为标准样品分别进行激光拉曼光谱测定，得到标准样品的拉曼光谱图；激光拉曼光谱测定的条件为：激发光源：532nm激光器；物镜：5×；光谱扫描范围：0～4000cm-1；激光功率：5％；激光曝光时间：11s；光谱扫描次数：3次；
选取769cm-1处吸收峰作为薄荷醇特征吸收峰，峰面积为Am；选取894cm-1处吸收峰作为乙酸特征吸收峰，峰面积为A0，计算峰面积比值(A0/Am)，如表1所示：
表1峰面积比值(A0/Am)
薄荷醇浓度(mg/mL) 0.5 2 10 20 30 40 50
A<sub>0</sub>/A<sub>m</sub> 500.2 144.2 43.4 15.6 10.2 6.5 5.2
将所述A0/Am值与薄荷醇浓度进行非线性拟合，得到非线性拟合曲线，如图2所示。
实施例2
按照体积比为1:40的比例，将待测样品Ⅰ与乙酸混合，得到待测样品的乙酸溶液；
按照实施例1的方法将待测样品Ⅰ进行激光拉曼光谱测定，得到待测样品Ⅰ的拉曼光谱图，计算得到待测样品Ⅰ中乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值(A0/Am)为417.1。
利用图2所示的非线性拟合曲线计算得到待测样品Ⅰ中的薄荷醇含量为0.61mg/mL。
实施例3
按照体积比为1:30的比例，将待测样品Ⅱ与乙酸混合，得到待测样品的乙酸溶液；
按照实施例1的方法将待测样品Ⅱ进行激光拉曼光谱测定，得到待测样品Ⅱ的拉曼光谱图，计算得到待测样品Ⅱ中乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值(A0/Am)为229.5。
利用图2所示的非线性拟合曲线计算得到待测样品Ⅱ中的薄荷醇含量为1.10mg/mL。
实施例4
按照体积比为1:20的比例，将待测样品Ⅲ与乙酸混合，得到待测样品的乙酸溶液；
按照实施例1的方法将待测样品Ⅲ进行激光拉曼光谱测定，得到待测样品Ⅲ的拉曼光谱图，计算得到待测样品Ⅲ中乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值(A0/Am)为133.6。
利用图2所示的非线性拟合曲线计算得到待测样品Ⅲ中的薄荷醇含量为1.89mg/mL。
对比例1
将薄荷醇与无水乙醇混合，配制成浓度为0.02mg/mL，0.05mg/mL，0.1mg/mL，0.25mg/mL，0.5mg/mL，1mg/mL的标准薄荷醇乙醇溶液；
将上述浓度的标准薄荷醇乙醇溶液分别进行气相色谱测定，得到气相色谱图；气相色谱的条件：色谱柱：HP-5(30m×0.32mm×0.25μm)毛细管色谱柱；载气为氮气；流速为1mL/min；采用程序升温：柱温先在70℃保持1min，然后以5℃/min升温，最后以140℃保持1min，进样口温度为250℃，检测器温度为250℃，分流比为10:1，进样量为0.4μL；
以每个标准薄荷醇乙醇溶液中薄荷醇的峰面积为纵坐标、标准薄荷醇乙醇溶液中薄荷醇浓度为横坐标进行线性拟合，得到标准工作曲线，如图3所示。
将待测样品Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ按照上述测定方法进行测定，重复测定2次，得到待测样品Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的气相色谱图，根据所述待测样品Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的气相色谱图中薄荷醇的峰面积和所述标准工作曲线计算待测样品Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ中薄荷醇含量，结果见表2：
表2待测样品Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ中薄荷醇含量
样品溶液 待测样品Ⅰ 待测样品Ⅱ 待测样品Ⅲ
薄荷醇含量(mg/mL) 0.63 1.15 1.96
表3为利用拉曼光谱法和气相色谱法测定得到的薄荷醇含量的比较，如下所示：
表3利用拉曼光谱法和气相色谱法测定得到的薄荷醇含量的比较
Figure BDA0001834864640000071
Figure BDA0001834864640000081
由表3可知，本发明所述的拉曼光谱法和气相色谱法对三个不同待测样品的测量结果的相对偏差<5％，说明本发明所述拉曼光谱测量薄荷含量的方法均有较高的准确性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于拉曼光谱快速检测薄荷醇含量的方法，包括以下步骤：
(1)将薄荷醇和乙酸混合，配制系列浓度的薄荷醇乙酸溶液；
将所述系列浓度的薄荷醇乙酸溶液作为标准样品进行激光拉曼光谱测定，得到标准样品的拉曼光谱图；
根据所述标准样品的拉曼光谱图，计算得到标准样品中乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值，以所述峰面积比值为纵坐标、标准样品中薄荷醇浓度为横坐标进行非线性拟合，得到非线性拟合曲线；
(2)按照所述步骤(1)的方法对待测样品进行激光拉曼光谱测定，得到待测样品的拉曼光谱图；
根据所述待测样品的拉曼光谱图，计算得到待测样品中乙酸特征吸收峰和薄荷醇特征吸收峰的峰面积比值，根据所述峰面积比值和所述步骤(1)中的非线性拟合曲线得到待测样品中薄荷醇的含量；
所述薄荷醇特征吸收峰为769cm-1处吸收峰或1049m-1处吸收峰；
所述乙酸特征吸收峰为894m-1处吸收峰。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系列浓度的薄荷醇乙酸溶液的浓度分别为0.45～0.55mg/mL，1.8～2.2mg/mL，9～11mg/mL，19～21mg/mL，29～31mg/mL，39～41mg/mL和49～51mg/mL。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光拉曼光谱测定的激发光源为532nm激光器，物镜为5×，光谱扫描范围为0～4000cm-1。
4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述激光拉曼光谱测定的激光功率为0.5％～50％；激光曝光时间为10～12s；光谱扫描次数为1～5次。
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