CN111443146A - 一种蒲公英橡胶草中橡胶含量的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蒲公英橡胶草中橡胶含量的测试方法，包含以下步骤：蒲公英橡胶标准品制样、制作标准曲线、测试待测样品并计算橡胶含量。首先制取蒲公英橡胶的标准品并确定裂解后的标定物质，设定好热裂解仪裂解温度，及气相色谱仪的程序升温温度，将标准品放入热裂解气相色谱质谱仪中进行测样，测样完成后获得色谱图，用标定物质的峰面积做出标准曲线；然后将实际待测样品放入热裂解气相色谱仪中进行测量，将实际样品的标定物质的峰面积带入标准曲线中，得到实际样品的橡胶含量。本发明提供的测试方法重复性好、准确度高、可以用于蒲公英橡胶草的橡胶含量检测。

Description

一种蒲公英橡胶草中橡胶含量的测试方法

技术领域

本发明属于测试分析领域，具体涉及一种橡胶含量的测试方法，尤其是一种蒲公英橡胶草中橡胶含量的测试方法。

背景技术

目前检验橡胶草中橡胶含量的方法有：索氏提取法(差重法)、红外光谱法 (FT-IR)、热重分析法(TGA)、凝胶渗透色谱法(GPC)、核磁共振(NMR)等方法。但是它们所需的样品量较多，样品前处理复杂，且消耗有机试剂较多，有极大的环境不友好性，测试周期相对较长且局限在实验室范围内，往往无法满足快速、绿色、便捷的鉴定需求。

现有技术如差重法需要消耗大量的有机试剂，样品前处理复杂，实验周期长，测试结果具有较大的误差性及不稳定性；红外光谱法需要大量的样本数据进行建模，耗费时间长，同时建模过程中的数据也具有极大不稳定性；热重分析法和凝胶渗透色谱法等都需要样品前处理，且实验周期较长，无法实现高通量快速检测，稳定出批量数据。

发明内容

热裂解气相色谱-质谱技术是公知技术，但是在检测青胶蒲公英中的橡胶含量这个领域还暂时没有得到很好的应用，本发明旨在开发一种高通量、快速、准确的方法用于蒲公英橡胶草的橡胶含量测定。

本发明的目的是提供一种蒲公英橡胶草中橡胶含量的测试方法。

本发明所述的蒲公英橡胶草中橡胶含量的测试方法，包含以下步骤：蒲公英橡胶标准品制样、制作标准曲线、测试待测样品并计算橡胶含量。具体包含以下步骤：

1)制取蒲公英橡胶的标准品

称取蒲公英粉末，加入萃取溶剂进行萃取，萃取液烘干后再加入提取溶剂进行提取，然后加入沉淀剂使蒲公英橡胶沉淀出来，烘干后即得蒲公英橡胶标准品；

2)制作标准曲线

配置标准品溶液，将标准品溶液放入热裂解气相色谱质谱仪中进行测样，测样完成后获得色谱图，色谱图中提取标定物质，制作标准曲线；

3)测试待测样品

将待测样品放入热裂解气相色谱质谱仪中进行测量，获得待测样品的色谱图，根据色谱图中的裂解产物对样品中橡胶进行定性分析；

4)计算橡胶含量

将步骤3)中得到的色谱图中标定物质的峰面积带入标准曲线中，计算样品中橡胶含量；

其中，步骤1)中，萃取条件为50～80℃、4～8h；提取条件为80～110℃、 6～8h；

萃取溶剂选自酮、醇中的至少一种，优选选自丙酮、乙醇中的至少一种，更优选选自丙酮；提取溶剂选自芳烃、烷烃中的至少一种，优选选自苯、甲苯、石油醚、正己烷中的至少一种，更优选选自苯、甲苯中的至少一种；沉淀剂选自醇，优选选自甲醇、乙醇中的至少一种，更优选选自甲醇；

以蒲公英粉末质量计，每克蒲公英粉末，所述萃取溶剂的体积加入量为 150～500mL，优选为200～250mL；所述提取溶剂的体积加入量为150～500mL，优选为200～250mL；所述沉淀剂的体积加入量为2～20mL，优选为5～10mL。

步骤2)中，标准品溶液的浓度为2～5mg/ml，优选为3～4mg/ml；

标准品溶液的测样是将蒲公英橡胶标准品用溶剂溶解稀释后定容，再用移液枪定量取样的方法进样，所述的溶剂为芳烃、烷烃中的至少一种，优选选自苯、甲苯、石油醚、正己烷中的至少一种，更优选选自苯、甲苯中的至少一种。

步骤3)中的裂解产物为异戊二烯和/或1,4-二甲基-4-乙烯基环己烯(柠檬烯)，柠檬烯结构式为

步骤2)和步骤4)中的标定物质为1,4-二甲基-4-乙烯基环己烯，其碎片离子质荷比为m/z 68，m/z 93，m/z 136。

蒲公英橡胶裂解产物主要为异戊二烯和二聚戊烯(柠檬烯)，根据质谱分析，其中2.347min处的峰是异戊二烯，12.571min处的峰是1,4-二甲基-4-乙烯基环己烯(柠檬烯)。其质谱图中这两种物质均可以用来作为定量物质，但是根据实际操作，2.347min处的峰面积做得的标准曲线相关性不如12.572min处的线形相关性好，因此选择用来定量的物质为柠檬烯，在质谱分析中，其碎片离子的质荷比为m/z 68，m/z 93，m/z 136。

步骤2)中，在标准品溶液测样前设定好热裂解仪进样口温度和裂解温度，及气相色谱仪的程序升温速率，其中进样口温度为200～300℃；裂解温度为 400～650℃，优选为450～600℃；升温速率为5～15℃/min；

所述的程序升温，柱温初温40～80℃保持3～6min，以5～15℃/min速率升温至120～160℃，保持8～15min，以5～15℃/min速率升温至250～320℃，保持15～25min。

步骤2)中，标准曲线绘制是对8～20个不同取样量的标准胶样品进行热裂解气相色谱测定，分别计算2.347min和12.571min处的峰面积，绘制标准曲线。由于热裂解气相色谱法的进样量较小，因此采用先将蒲公英橡胶标准品用溶剂溶解稀释，再用移液枪定量取样的方法确保进样量准确。

步骤2)中采用热裂解气相色谱质谱仪采用现有技术已有的各种可进行热裂解气相色谱质谱检测的装置、设备。

本发明中首先制取蒲公英橡胶的标准品，经过萃取、烘干、提取后，还需要加入沉淀剂，加入的沉淀剂可以进一步去除掉别的甲苯共提物，使提取的标准胶更加纯净；然后确定裂解后的标定物质，设定好热裂解仪裂解温度，及气相色谱仪的程序升温温度，将标准品放入热裂解气相色谱质谱仪中进行测样，测样完成后获得色谱图，根据不同的浓度梯度的色谱图，用裂解产物的峰面积做出标准曲线。将实际待测的蒲公英草样品采用固体进样的方式直接放入热裂解气相色谱仪中进行测量，将实际样品的标定物质的峰面积带入标准曲线中，得到实际样品的橡胶含量。

本发明所用的热裂解气相色谱-质谱法(Py-GC/MS)是在一定裂解温度和裂解时间下，将样品裂解成小分子，并用气相色谱仪进行分离，用质谱检测器鉴定这些小分子，从而推断样品的组成、结构、性质及其含量。而此发明的方法不需要样品前处理，检测过程中不需消耗试剂，绿色环保并对环境友好，检测快速稳定，误差量小，具有操作较简便、分析结果重现性好、分析速度快、分析误差小的特点，且需要的样品质量极少，可以用来对微量的高分子聚合物进行准确地分析，且能够对难熔、难溶或沸点较高的物质进行分析，具有高通量、快速、简便、准确、绿色的检测特点。

附图说明

图1为青胶蒲公英橡胶标准品裂解气相色谱图，其中2.347min处的峰是异戊二烯，12.571min处的峰是柠檬烯，由此，蒲公英橡胶裂解产物主要为异戊二烯和二聚戊烯(柠檬烯)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。

实施例采用气相色谱-质谱联用仪为美国安捷伦公司产品6890N型。

实施例中原料：青胶蒲公英、橡胶草样品，由黑龙江科学研究院提供。

实施例

1)制备标准样品

取约1g青胶蒲公英干根粉末置于索氏提取所用的纤维素套筒中，把纤维素套筒放入索氏提取器(150mL)中，先用约200ml丙酮在加热套加热，56℃萃取至无色(大约需要6小时)，将树脂、色素等杂质物质萃取掉，然后把纤维素套筒放入45℃的烘箱中烘干4小时，得到干样品，再次把纤维素套筒放入索氏提取器中在加热套加热，110℃的情况下用约200ml甲苯提取约6小时。将提取出橡胶制品的溶液使用旋转蒸发仪蒸发至剩较少体积的溶液，然后向提取液溶液中加入约5ml的甲醇，使蒲公英橡胶沉淀出来，将沉淀物从烧瓶中取出，放入45℃真空干燥箱中烘干至恒重，得到标准胶样品。

2)制作标准曲线

将索氏提取-醇沉法制取的蒲公英标准胶(30mg)加入约5mL甲苯密封浸泡48h，待标准胶完全溶解，转移至10mL容量瓶中定容，并计算出标准胶浓度为，3μg/μL。

用移液枪分别准确量取5，10，13，15，18，20，23，25，35和50μL标准胶溶液滴于热裂解器样品杯上，置于105℃烘箱中烘15min，根据配制的浓度计算每个标准胶的绝对进样量，换算为μg，分别为15，30，39，45，54，60，69， 75，105，150μg。

对上述10个标准胶样品进行热裂解气相色谱测定，分别计算2.347min和12.571min处的峰面积，用origin绘制标准曲线，2.347min处对应标准曲线A方程:y＝420121.44x-1044710.68(y为橡胶裂解产物的峰面积，x为橡胶质量)，相关因数为0.99477；12.571min处对应标准曲线B方程:y＝345230.71x+1267769.18，相关因数为0.99936。标准曲线线性关系均良好，符合定量测定要求。标准曲线方程B的线性相关系数更接近于1，因此采用该标准曲线进行定量计算。

3)样品测试

对蒲公英橡胶草样品进行热裂解气相色谱测定，10个品种的蒲公英橡胶草样品的进样量见表1，将蒲公英橡胶草样品采用固体进样的方式直接放入热裂解气相色谱仪中进行测量，每个样品测试3次。热裂解后的谱图中，2.347min处的峰是异戊二烯，12.571min处的峰是1,4-二甲基-4-乙烯基环己烯(柠檬烯)。

4)计算橡胶含量

将测得的目标时间12.571min处裂解产物的峰面积代入标准曲线方程 y＝345230.71x+1267769.18，求得蒲公英橡胶草中的橡胶含量，蒲公英橡胶草中橡胶含量质量分数测定结果见表2。

对比例

采用索氏提取法/差重法测试蒲公英橡胶草中橡胶含量：

收集尺寸相近青胶蒲公英根，首先将青胶蒲公英根进行清洗，去除表皮泥垢杂质，并祛除除其上部草叶部分，拭干，然后将青胶蒲公英的根部在60℃的真空干燥烘箱中烘12小时，水分烘干至恒重。干燥得到的青胶蒲公英根部样品用冷冻研磨机在60HZ下研磨至完全呈粉末状(300目以上)。分别放置在密闭塑料袋中，在室温下放入干燥器中干燥保存，直至提取使用。

取约0.5g青胶蒲公英干根粉末置于索氏提取所用的纤维素套筒中，把纤维素套筒放入索氏提取器(150mL)中，先用约200ml丙酮在加热套加热的情况下萃取至无色(大约需要6小时)，将树脂、色素等杂质物质萃取掉，然后把纤维素套筒放入45℃的烘箱中烘干4小时，得到干样品，再次把纤维素套筒放入索氏提取器中在加热套加热的情况下用约200ml甲苯提取约6小时。将提取出橡胶制品的溶液使用旋转蒸发仪蒸发至剩较少体积的溶液，然后向提取液溶液中加入约5倍体积的甲醇(绝对乙醇)，使蒲公英橡胶沉淀出来，将烧瓶中沉淀物放入45℃真空干燥箱中烘干至恒重，得到蒲公英橡胶。将提取所得蒲公英橡胶称重，与青胶蒲公英干根粉末样品质量相比，得到差重法求得的橡胶含量的质量分数或百分比数据。

表1.实施例中各样品进样量及含胶量

表2.实施例中各样品进样量及含胶量

表3.热裂解气相色谱法与差重法测定蒲公英中橡胶含量结果比较(n＝3)

注：相对误差＝(热解气相测试平均值-差重法测试数值)/差重法测试数值*100

对橡胶草的实际样品进行了测样(见表3)，样品数据稳定性好、重复性高，且测得的橡胶含量与差重法接近，是一种快速高效、稳定环保的检测方法。从表3可以看出，热裂解气相色谱法测得的干胶含量与常用的差重法接近，平均相对误差为1.227％。由此，本发明提供的测试方法重复性好，准确度高，可以用于蒲公英橡胶草的橡胶含量检测。

Claims (10)

1.一种蒲公英橡胶草中橡胶含量的测试方法，包含以下步骤：蒲公英橡胶标准品制样、制作标准曲线、测试待测样品并计算橡胶含量。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，包含以下步骤：

1)制取蒲公英橡胶的标准品

称取蒲公英粉末，加入萃取溶剂进行萃取，萃取液烘干后再加入提取溶剂进行提取，然后加入沉淀剂使蒲公英橡胶沉淀出来，烘干后即得蒲公英橡胶标准品；

2)制作标准曲线

配制标准品溶液，将标准品溶液放入热裂解气相色谱质谱仪中进行测样，测样完成后获得标准品的色谱图，从色谱图中提取标定物质，制作标准曲线；

3)测试待测样品

将待测样品放入热裂解气相色谱质谱仪中进行测量，获得待测样品的色谱图，根据色谱图中的裂解产物对样品中橡胶进行定性分析；

4)计算橡胶含量

将步骤3)得到的色谱图中标定物质的峰面积带入标准曲线中，计算样品中橡胶含量。

3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，

步骤1)中，所述的萃取条件为50～80℃、4～8h；和/或，

所述的提取条件为80～110℃、6～8h；和/或，

所述的萃取溶剂选自酮、醇中的至少一种，优选选自丙酮、乙醇中的至少一种，更优选选自丙酮；和/或，

所述的提取溶剂选自芳烃、烷烃中的至少一种，优选选自苯、甲苯、石油醚、正己烷中的至少一种，更优选选自苯、甲苯中的至少一种；和/或，

所述的沉淀剂选自醇，优选选自甲醇、乙醇中的至少一种，更优选选自甲醇。

4.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，

步骤1)中，以蒲公英粉末质量计，每克蒲公英粉末，所述萃取溶剂的体积加入量为150～500mL，优选为200～250mL；所述提取溶剂的体积加入量为150～500mL，优选为200～250mL；所述沉淀剂的体积加入量为2～20mL，优选为5～10mL。

5.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，

步骤2)中所述的标准品溶液的浓度为2～5mg/ml，优选为3～4mg/ml；和/或，

步骤2)中所述的标准品测样是将蒲公英橡胶标准品用溶剂溶解稀释后定容，再用移液枪定量取样的方法进样。

6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，

所述的溶剂选自芳烃、烷烃中的至少一种，优选选自苯、甲苯、石油醚、正己烷中的至少一种，更优选选自苯、甲苯中的至少一种。

7.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，

步骤3)中所述的裂解产物为异戊二烯和/或1,4-二甲基-4-乙烯基环己烯；和/或，

步骤2)和步骤4)中所述的标定物质为1,4-二甲基-4-乙烯基环己烯。

8.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，

所述步骤2)中在标准样品测样前，设定热裂解仪进样口温度和裂解温度，及气相色谱仪的程序升温速率；

其中，所述的进样口温度为200～300℃；和/或，

所述的裂解温度为400～650℃，优选为450～600℃；和/或，

所述的升温速率为5～15℃/min。

9.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，步骤2)中，所述的标准曲线绘制是对8～20个不同取样量的标准胶样品进行裂解气相色谱测定，分别计算2.347min和12.571min处的峰面积，绘制标准曲线。

10.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，

步骤2)中所述的程序升温，柱温初温40～80℃保持3～6min，以5～15℃/min速率升温至120～160℃，保持8～15min，以5～15℃/min速率升温至250～320℃，保持15～25min。

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