葡萄糖脫水反應(yīng)液中5-羥甲基糠醛含量的快速測(cè)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物質(zhì)化學(xué)催化和化學(xué)成分定量分析領(lǐng)域，涉及一種測(cè)定方法，具體 涉及一種葡萄糖脫水反應(yīng)液中5-羥甲基糠醛含量的快速測(cè)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 5-羥甲基糠醛（HMF)是一種非常重要的平臺(tái)化合物，具有多種用途，它既可以制 備各種高品質(zhì)的生物燃料如5-乙氧基甲基糠醛、乙酰丙酸乙酯、Y_戊內(nèi)酯、2, 5-二甲基 呋喃和長(zhǎng)鏈烷烴等，也可以制備各種高附加值的化學(xué)品如乙酰丙酸、2, 5-二羥甲基呋喃、 2, 5-呋喃二甲醛和2, 5-呋喃二甲酸等。葡萄糖是自然界中分布最廣泛且含量最豐富的六 碳糖，也是制備HMF最常用和最理想的原料之一。但是，由于葡萄糖具有特殊穩(wěn)定的吡喃型 結(jié)構(gòu)，所以它在水和有機(jī)溶劑中的轉(zhuǎn)化率很低，進(jìn)而使得HMF的得率也比較低。近年來，相 對(duì)較為便宜的離子液體1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽（[BMIM]C1)由于具有優(yōu)良的理化性質(zhì)， 因此，它作為反應(yīng)溶劑在轉(zhuǎn)化葡萄糖脫水制備HMF的過程中得到了越來越廣泛的使用。目 前，HMF在葡萄糖脫水反應(yīng)液中的含量大多采用氣相色譜法和高效液相色譜法進(jìn)行測(cè)定，但 是這兩種方法的測(cè)定過程需要精密昂貴的儀器、良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和訓(xùn)練有素的操作人員， 而且它們的操作步驟比較繁瑣，檢測(cè)時(shí)間也比較長(zhǎng)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。另外，[BMIM]C1對(duì)于氣相色 譜儀和高效液相色譜儀本身還具有一定的損傷作用，因而這兩種方法在實(shí)際操作過程中都 具有一定的應(yīng)用局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于：提供一種葡萄糖脫水反應(yīng)液中5-羥甲基糠醛含量的快速測(cè) 定方法，該測(cè)定方法所用儀器價(jià)格便宜，檢測(cè)成本低廉，操作過程簡(jiǎn)單，檢測(cè)時(shí)間較短，測(cè)定 結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是該方法包括以下步驟： (1) 5-羥甲基糠醛、葡萄糖和離子液體標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制； (2) 5-羥甲基糠醛最大吸收波長(zhǎng)的確定； (3) 5-羥甲基糠醛標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立； (4) 葡萄糖脫水反應(yīng)液的制備； (5) 在最大吸收波長(zhǎng)處對(duì)葡萄糖脫水反應(yīng)液中的5-羥甲基糠醛進(jìn)行吸光度檢測(cè)并計(jì) 算其含量。
[0005] 在步驟（1)中，所述的5-羥甲基糠醛標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為0. 001~1mg/mL;葡萄糖 標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為〇. 005~0. 1mg/mL，優(yōu)選濃度為0. 01mg/mL;離子液體為1- 丁基-3-甲 基咪唑氯鹽（[BMM]C1)，其標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為0. 05~0. 2mg/mL，優(yōu)選濃度為0. 1mg/mL。
[0006] 在步驟（2)中，所述的5-羥甲基糠醛的最大吸收波長(zhǎng)為260~300nm，優(yōu)選為284 nm〇
[0007] 在步驟（4)中，所述的葡萄糖脫水反應(yīng)液的制備過程為：將一定量的葡萄糖和催 化劑加入到[BMIM]Cl中，密封后將其置于油浴鍋中加熱反應(yīng)一定時(shí)間；反應(yīng)結(jié)束后在冰 水浴中迅速降至室溫，加入一定量的去離子水，混合均勻后離心，上層即為葡萄糖脫水反應(yīng) 液，稀釋一定倍數(shù)后即可進(jìn)行測(cè)定。
[0008] 在葡萄糖脫水反應(yīng)液的制備過程中，所述的[BMM]C1的用量為0. 5~2g;所述的 葡萄糖的用量為 50~150mg;所述的催化劑為A1C13 ? 6H20、CrCl2、CrCl3 ? 6H20、CCC-S03H、 H3-zeolite(Si/Al=25)或S042-/Ti02-Zr02*的一種，其用量為 13. 4~90mg;所述的反應(yīng) 溫度為110~160 °C，反應(yīng)時(shí)間為15~60min;所述的去離子水用量為2~8mL，離心轉(zhuǎn)速為 5000~10000rpm，離心時(shí)間為5~10min;所述的稀釋倍數(shù)為5~2000倍。
[0009] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1) 所用儀器價(jià)格便宜，檢測(cè)成本較低； 2) 操作過程簡(jiǎn)單，易于掌握； 3) 檢測(cè)時(shí)間較短，檢測(cè)通量大； 4) 測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可與氣相和高效液相色譜法相比擬。
【附圖說明】
[0010] 圖1不同濃度HMF的紫外吸收光譜圖。
[0011] 圖2葡萄糖和[BMM]C1的紫外吸收光譜圖。
[0012] 圖3HMF的標(biāo)準(zhǔn)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0014] 實(shí)施例1 :依以下步驟測(cè)定葡萄糖脫水反應(yīng)液中5-羥甲基糠醛含量 (a) 準(zhǔn)確配制0. 010mg/mL的HMF標(biāo)準(zhǔn)溶液，并將其分別稀釋至0. 001、0. 002、0. 004、 0.006和0.008mg/mL，在紫外分光光度計(jì)上分別進(jìn)行全波段光譜掃描，掃描結(jié)果如圖1所 示；從圖1中可以看出，在不同濃度下，HMF的最大紫外吸收峰均在284nm處，因此，確定 284nm為HMF的最大吸收波長(zhǎng)； (b) 分別配制0. 01mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液和0. 1mg/mL的[BMM]C1標(biāo)準(zhǔn)溶液，在 紫外分光光度計(jì)上分別進(jìn)行全波段光譜掃描，掃描結(jié)果如圖2所示；從圖2中可以看出，葡 萄糖在200~400nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)沒有紫外吸收，而[BMM]C1的紫外吸收峰在211nm處， 葡萄糖和[BMIM]C1的存在對(duì)HMF含量的測(cè)定沒有影響，因此，利用紫外分光光度計(jì)來測(cè)定 HMF的含量是可行的； (c) 以HMF的濃度為橫坐標(biāo)，以不同濃度下HMF的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制HMF的標(biāo)準(zhǔn)曲 線，如圖3所示；從圖3中可以看出，HMF標(biāo)準(zhǔn)曲線的方程為y=131. 45x+0. 0013，R2=0. 9998 ; (d) 將100mg葡萄糖和13. 4mgA1C13 ? 6H20加入到1g[BMIM]Cl中，密封后將其置 于油浴鍋中在110 °C下加熱60min;反應(yīng)結(jié)束后在冰水浴中迅速降至室溫，加入4mL去 離子水，混合均勻；5000rpm離心10min，上層即為葡萄糖脫水反應(yīng)液； (e) 將步驟（d)中的葡萄糖脫水反應(yīng)液稀釋2000倍，然后用紫外分光光度計(jì)重復(fù)測(cè)定 其吸光度并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算HMF含量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD);從表1中可以看出，測(cè)定的 HMF含量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差僅為1. 04%，這說明用于測(cè)定葡萄糖反應(yīng)液中HMF含量的紫外光譜 法具有較高的精密度； (f) 取步驟（d)中的葡萄糖脫水反應(yīng)液1mL，加入0? 5~4mLlmg/mL的HMF標(biāo)準(zhǔn)溶 液，混勻后定容到10mL并再稀釋200倍，然后用紫外分光光度計(jì)測(cè)定其吸光度并根據(jù)標(biāo) 準(zhǔn)曲線計(jì)算HMF含量的添加回收率；從表2中可以看出，測(cè)定的HMF含量的添加回收率為 100. 45~102. 74%，平均為101. 81%，接近100%，這說明用于檢測(cè)葡萄糖反應(yīng)液中HMF含量的 紫外光譜法具有較高的準(zhǔn)確度； (g) 將步驟（d)中葡萄糖脫水反應(yīng)液分別稀釋2000、10和5倍，然后用紫外分光光度計(jì)、 氣相色譜儀和高效液相色譜儀測(cè)定HMF的含量；從表3中可以看出，雖然紫外光譜法測(cè)得的 HMF含量要比氣相色譜法和高效液相色譜法測(cè)得的HMF含量略高一些，但是紫外光譜法與 氣相色譜法和高效液相色譜法測(cè)得的HMF含量的平均誤差僅分別為2. 53和1. 96%，均在3% 以內(nèi)，這說明利用紫外光譜法測(cè)定HMF含量可與氣相色譜法和高效液相色譜法相比擬。
[0015] 表1精密度實(shí)驗(yàn)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 葡萄糖脫水反應(yīng)液中5-羥甲基糠醛含量的快速測(cè)定方法，其特征在于該測(cè)定方法 包括以下步驟： (1) 5-羥甲基糠醛、葡萄糖和離子液體標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制； (2) 5-羥甲基糠醛最大吸收波長(zhǎng)的確定； (3) 5-羥甲基糠醛標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立； (4) 葡萄糖脫水反應(yīng)液的制備； (5) 在最大吸收波長(zhǎng)處對(duì)葡萄糖脫水反應(yīng)液中的5-羥甲基糠醛進(jìn)行吸光度檢測(cè)并計(jì) 算其含量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葡萄糖脫水反應(yīng)液中5-羥甲基糠醛含量的快速測(cè)定方法，其 特征在于：步驟（1)中，所述的5-羥甲基糠醛標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為0. 001~1 mg/mL ;葡萄糖標(biāo) 準(zhǔn)溶液的濃度為0.005~0. 1 mg/mL ;離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽（[BMM]C1)，其 標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為〇? 05~0. 2 mg/mL。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的葡萄糖脫水反應(yīng)液中5-羥甲基糠醛含量的快速測(cè)定方法，其 特征在于：步驟（1)中，葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為0. 01 mg/mL，[BMM]C1標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為 0.1 mg/mL〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葡萄糖脫水反應(yīng)液中5-羥甲基糠醛含量的快速測(cè)定方法，其 特征在于：步驟（2)中，所述的5-羥甲基糠醛的最大吸收波長(zhǎng)為260~300 nm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的葡萄糖脫水反應(yīng)液中5-羥甲基糠醛含量的快速測(cè)定方法，其 特征在于：步驟（2)中，所述的5-羥甲基糠醛的最大吸收波長(zhǎng)為284 nm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葡萄糖脫水反應(yīng)液中5-羥甲基糠醛含量的快速測(cè)定方法，其 特征在于：步驟（4)中，所述的葡萄糖脫水反應(yīng)液的制備過程為：將一定量的葡萄糖和催化 劑加入到[BMIM]C1中，密封后將其置于油浴鍋中加熱反應(yīng)一定時(shí)間；反應(yīng)結(jié)束后在冰水浴 中迅速降至室溫，加入一定量的去離子水，混合均勻后離心，上層即為葡萄糖脫水反應(yīng)液， 稀釋一定倍數(shù)后即可進(jìn)行測(cè)定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的葡萄糖脫水反應(yīng)液中5-羥甲基糠醛含量的快速測(cè)定方法， 其特征在于：葡萄糖脫水反應(yīng)液的制備過程中，所述的[BMIM]C1的用量為0. 5~2 g ;所述的 葡萄糖的用量為 50~150 mg ;所述的催化劑為 A1C13 ? 6H20、CrCl2、CrCl3 ? 6H20、CCC-S03H、 H3 -zeolite (Si/Al=25)或 S042-/Ti02-Zr02*的一種，其用量為 13. 4~90 mg ;所述的反應(yīng) 溫度為110~160 ° C，所述的反應(yīng)時(shí)間為15~60 min ;所述的去離子水用量為2~8 mL，離心 轉(zhuǎn)速為5000~10000 rpm，離心時(shí)間為5~10 min ;所述的稀釋倍數(shù)為5~2000倍。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種葡萄糖脫水反應(yīng)液中5-羥甲基糠醛含量的快速測(cè)定方法，包括以下步驟：（1）5-羥甲基糠醛、葡萄糖和離子液體標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制；（2）5-羥甲基糠醛最大吸收波長(zhǎng)的確定；（3）5-羥甲基糠醛標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立；（4）葡萄糖脫水反應(yīng)液的制備；（5）最大吸收波長(zhǎng)處對(duì)葡萄糖脫水反應(yīng)液中5-羥甲基糠醛進(jìn)行吸光度檢測(cè)并計(jì)算其含量。本發(fā)明方法所用儀器價(jià)格便宜，檢測(cè)成本低廉，操作過程簡(jiǎn)單，檢測(cè)時(shí)間較短，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，為5-羥甲基糠醛含量的測(cè)定提供了一種經(jīng)濟(jì)、快速、簡(jiǎn)單、可靠的方法。
【IPC分類】G01N21-33, G01N21-31
【公開號(hào)】CN104614329
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510018661
【發(fā)明人】胡磊, 吳真, 周守勇, 徐繼明
【申請(qǐng)人】淮陰師范學(xué)院
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月15日