葡萄糖酸鈉的分光光度法測定*

翁艷軍，林凱，辛嘉英*

（1.哈藥集團(tuán)制藥總廠，黑龍江哈爾濱150086；2.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱150076）

分析測試

葡萄糖酸鈉的分光光度法測定*

翁艷軍1，林凱2，辛嘉英2*

（1.哈藥集團(tuán)制藥總廠，黑龍江哈爾濱150086；2.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱150076）

利用葡萄糖酸鈉在強(qiáng)酸性條件下形成內(nèi)酯，通過羥胺-三氯化鐵顯色法生成紅棕色異羥肟酸-Fe3+絡(luò)合物，進(jìn)行分光光度檢測。建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，其線性方程為y=113.0833χ+0.1162，R2=0.9999，檢測波長為500nm，在1×10-3～9×10-3mol·L-1范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系，平均加標(biāo)回收率為99.79%，并且該方法能夠檢測Au/γ-Al2O3催化葡萄糖氧化反應(yīng)液中葡萄糖酸鈉的含量。

葡萄糖酸鈉；分光光度法；羥胺-三氯化鐵法

葡萄糖酸及其鹽是葡萄糖氧化的主要產(chǎn)物，因其具有良好的生物相容性和生物可降解性，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、造紙和混凝土等工業(yè)[1]。葡萄糖酸是機(jī)體代謝中間產(chǎn)物，對(duì)腸道有益菌群雙歧桿菌具有增值作用；葡萄糖酸鈉對(duì)維持細(xì)胞滲透壓，調(diào)節(jié)人體內(nèi)酸堿平衡、恢復(fù)神經(jīng)正常功能具有重要作用；其鈣鹽在醫(yī)藥上用于消除過敏、補(bǔ)充鈣質(zhì)；葡萄糖酸鋅能夠改善生長發(fā)育遲緩、營養(yǎng)不良等癥狀。目前，生物發(fā)酵法是工業(yè)化生產(chǎn)葡萄糖酸的主要方式。但隨著負(fù)載型金催化劑在催化葡萄糖氧化方面研究的不斷深入，探索葡萄糖酸高效合成的新方法已引起人們的重視[2]。本課題組已在利用甲烷氧化菌素（methanobactin，Mb）還原法制備納米金方面進(jìn)行了初步探索[3,4]。由于葡萄糖酸不具有靈敏的紫外吸收，通常需要對(duì)其進(jìn)行衍生化等操作，并且檢測儀器昂貴。羥胺-三氯化鐵法作為檢測具有酰胺鍵和內(nèi)酯類化合物已得到廣泛應(yīng)用[5-9]。該方法具有操作方法簡便、檢測結(jié)果重復(fù)性和靈敏度良好等優(yōu)點(diǎn)。其反應(yīng)機(jī)理見圖1。

圖1 羥胺-三氯化鐵法檢測葡萄糖酸鈉反應(yīng)機(jī)理[10]Fig.1 Mechanism for the determination of sodium gluconate by the hydroxylamine-ferric chloridemethod

本文建立了利用羥胺-三氯化鐵法檢測葡萄糖酸鈉的方法，考察了測定過程中的影響因素，并應(yīng)用于Au/γ-Al2O3催化葡萄糖氧化反應(yīng)液中葡萄糖酸鈉含量的測定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及主要試劑

UV-2550紫外-可見分光光度計(jì)（島津）；電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；箱式電阻爐（上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司）；油浴鍋（天津市歐諾儀器儀表有限公司）。

葡萄糖（A.R.天津市天力化學(xué)試劑有限公司）；葡萄糖酸鈉（G.R.天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）；鹽酸羥胺（A.R.天津市福晨化學(xué)試劑廠）；NaOH（A. R.天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司）；FeCl·36H2O（A. R.天津市天力化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 試劑配制

標(biāo)準(zhǔn)溶液用葡萄糖酸鈉配制1×10-3、3×10-3、5×10-3、7×10-3、9×10-3mol·L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液，并用4 mol·L-1HCl調(diào)pH值至1.5。

羥胺堿試劑4mol·L-1鹽酸羥胺和4mol·L-1NaOH等體積混合，并用適量以上溶液調(diào)節(jié)pH值至8，該試劑應(yīng)現(xiàn)用現(xiàn)配。

FeCl3試劑稱取10g FeCl·36H2O，用0.1mol·L-1HCl溶液定容至100mL，即為0.37mo·lL-1FeCl3試劑。1.2.2操作步驟向10mL帶有磨口塞的試管中加入1mL 1×10-3～9×10-3mol·L-1葡萄糖酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，調(diào)節(jié)溶液pH值為1.5，置于沸水浴中加熱30min，冷卻至室溫，依次加入2mL羥胺堿試劑，1m L 4mol·L-1HCl和1m LFeCl3試劑顯色，迅速振搖去除氣泡。空白組用1mL去離子水代替試樣，其余試劑及用量不變。用1cm石英比色皿以空白組為對(duì)照，進(jìn)行可見光譜掃描，并在500nm處測定吸光度（OD500）。測定工作需在10min內(nèi)完成。

2 結(jié)果與討論

2.1 可見光譜掃描和標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

按1.2方法對(duì)葡萄糖酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行可見光譜掃描。結(jié)果見圖2。產(chǎn)生的紅棕色異羥肟酸-Fe3+絡(luò)合物在500nm附近有最大吸收峰。因此，本實(shí)驗(yàn)選取500nm為測定波長，并繪制葡萄糖酸鈉標(biāo)準(zhǔn)曲線。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)曲線吸收光譜Fig.2 Standard curve of absorption spectrum

圖3 葡萄糖酸鈉標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.3 Standard curve of sodium gluconate

由圖3可知，葡萄糖酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度在1× 10-3～9×10-3mol·L-1范圍內(nèi)與OD500呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。線性方程為：y=113.0833χ+0.1162，R2=0.9999。

2.2 顯色時(shí)間對(duì)測定結(jié)果的影響

葡萄糖酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液按實(shí)驗(yàn)方法顯色后，放置不同時(shí)間，測定其對(duì)吸光度影響。

圖4 顯色時(shí)間對(duì)測定結(jié)果的影響Fig.4 Effectof time on absorbance

由圖4可知，充分振搖去除氣泡后，隨時(shí)間的增加，棕紅色鐵絡(luò)合物吸光度逐漸減小，表明異羥肟酸-Fe3+絡(luò)合物穩(wěn)定性較差。因此，測定時(shí)間應(yīng)控制在樣品顯色后10min內(nèi)完成。若大批進(jìn)行樣品分析時(shí)，應(yīng)分批加入FeCl3試劑進(jìn)行顯色，減小誤差[9]。

2.3 葡萄糖對(duì)測定結(jié)果的影響

在Au/γ-Al2O3催化葡萄糖氧化過程中，催化反應(yīng)液中會(huì)殘存未反應(yīng)的葡萄糖。由于葡萄糖也會(huì)發(fā)生類似的顯色反應(yīng)，從而影響測定結(jié)果[10]。為考察葡萄糖對(duì)測定結(jié)果是否存在干擾，本文研究了在3× 10-3mol·L-1葡萄糖酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入3×10-3、6× 10-3、9×10-3、12×10-3mol·L-1的葡萄糖，測定葡萄糖酸鈉的含量，其結(jié)果見表1。

表1 葡萄糖對(duì)葡萄糖酸鈉測定的影響Tab.1 Effectof glucose on the determination of sodium gluconate

由表1可知，在葡萄糖酸鈉濃度4倍量范圍內(nèi)，葡萄糖對(duì)測定結(jié)果影響不大，因此，可用于催化反應(yīng)液中葡萄糖酸鈉含量的測定。

2.4 催化反應(yīng)液中葡萄糖酸鈉的測定

2.4.1 催化劑的制備及反應(yīng)過程γ-Al2O3在馬弗爐中焙燒（500℃）處理5h后，置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫。將焙燒處理過的γ-Al2O3在HAuCl4中浸漬1h，置于鼓風(fēng)干燥箱（110℃）內(nèi)烘干，制得Au負(fù)載量為0.5%的Au3+/γ-Al2O3。然后向Au3+/γ-Al2O3加入Mb溶液（mb∶Au3+=10∶1（V/V）），置于30℃恒溫?fù)u床振蕩10h[3]。原位還原后用去離子水洗滌催化劑去除Cl-1，直至向?yàn)V液中滴加AgNO3無沉淀產(chǎn)生，50℃烘干催化劑，500℃焙燒活化催化劑2h，制得Au/γ-Al2O3催化劑[10]。

向三口燒瓶內(nèi)加入葡萄糖12mmol，調(diào)整溶液pH值至9，加入制備的Au/γ-Al2O3催化劑500mg，分批加入H2O248mmol，反應(yīng)溫度50℃，磁力攪拌反應(yīng)24h。

2.4.2 回收率實(shí)驗(yàn)反應(yīng)結(jié)束后將Au/γ-Al2O3催化氧化制得的葡萄糖酸鈉催化反應(yīng)液離心，取上層清液并進(jìn)行適當(dāng)稀釋，按照1.2所述實(shí)驗(yàn)方法顯色后，進(jìn)行吸收光譜掃描，并測定樣品加標(biāo)回收率。

圖5 催化反應(yīng)液中葡萄糖酸鈉吸收光譜Fig.5 Absorption spectrum of sodium gluconate in catalytic reaction solution（1.control group 2.experimental group）

由圖5可知，用該方法檢測催化反應(yīng)液中葡萄糖酸鈉時(shí)，在500nm處出現(xiàn)異羥肟酸-Fe3+絡(luò)合物吸收峰。通過4批次加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)（表2），其平均加標(biāo)回收率為99.79%，說明該方法能夠用于檢測mb原位還原制備Au/γ-Al2O3催化葡萄糖氧化反應(yīng)液中葡萄糖酸鈉含量。

表2 反應(yīng)催化液中葡萄糖酸酸鈉的測定及回收率Tab.2 Determination of sodium gluconate in catalytic reaction solution and recoveries of themeasured results

3 結(jié)論

（1）葡萄糖酸在酸性條件下形成內(nèi)酯，通過羥胺-三氯化鐵顯色法生成紅棕色異羥肟酸-Fe3+絡(luò)合物，建立了葡萄糖酸鈉分光光度檢測法。實(shí)驗(yàn)證明，在葡萄糖酸鈉濃度為1×10-3～9×10-3mol·L-1范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)曲線具有良好的線性范圍。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，異羥肟酸-Fe3+絡(luò)合物穩(wěn)定相較差，應(yīng)在顯色后10min內(nèi)進(jìn)行測定。同時(shí)考察了葡萄糖對(duì)測定反映的影響，發(fā)現(xiàn)在少于或等于4倍葡萄糖酸鈉范圍內(nèi)，葡萄糖對(duì)測定結(jié)果影響不大。

（2）本實(shí)驗(yàn)成功將羥胺-三氯化鐵法應(yīng)用于檢測Au/γ-Al2O3催化反應(yīng)液中葡萄糖酸酸鈉含量，平均加標(biāo)回收率為99.79%。

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表7 最大發(fā)泡高度驗(yàn)證性試驗(yàn)Tab.7 Verification testing of highest foaming

表8 最小發(fā)泡高度驗(yàn)證性試驗(yàn)Tab.8 Verification testing ofminimum foaming

驗(yàn)證性試驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)際MDEA溶液測試結(jié)果與預(yù)測值接近，表明上述多因素影響試驗(yàn)的工程推斷是合理、可信的。

利用minitab軟件預(yù)測出的最大（?。┌l(fā)泡高度的各個(gè)影響因子的水平進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)，結(jié)果表明測定結(jié)果與預(yù)測值接近，驗(yàn)證了上述各因素影響發(fā)泡高度的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)論

（1）采用Minitab軟件進(jìn)行多因素試驗(yàn)對(duì)MEDA脫硫溶液的發(fā)泡性能（發(fā)泡高度）與5個(gè)影響因素進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，確定了影響因素的排序?yàn)椋簻囟?Fe（NO3）3>MgCl2>甲酸鈉>環(huán)戊烷。

（2）與單因素試驗(yàn)比較，在多因素共存時(shí)，各因素相互作用和影響，導(dǎo)致各因素對(duì)發(fā)泡性能（發(fā)泡高度）發(fā)生了明顯改變。

（3）控制好系統(tǒng)操作溫度，對(duì)抑制MEDA溶液發(fā)泡至關(guān)重要。

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Determ ination of sodium gluconate by spectrophotometry*

WENG Yan-jun1，LIN Kai2，XIN Jia-ying2*
（1.Harbin Pharmaceutical Group Co.Ltd.General Pharm.Factory，Harbin 150086，China；2.Key Laboratory for Food Science and Engineering,Harbin University of Commerce,Harbin 150076，China）

Based on the ability of sodium gluconate can form the corresponding lactone at pH 1.5,then glucolactone can reactwith hydroxylamine-ferric trichloride to form red-brown hydroxamate Fe3+comp lex,so the content of complex can be determined by colorimetry and the standard curve is established.The corresponding linear equation is y=113.0833χ+0.1162,R2=0.9999.Themaximum absorbance of the complex is at 500nm.There is a well linearity in the range of 1×10-3～9×10-3mol·L-1and the average recovery is 99.79%.Thismethod can be successfully applied to the detection of sodium gluconate which is formed by the oxidation of glucose over Au/γ-Al2O3.

sodium gluconate；spectrophotometry；hydroxylamine-ferric trichloride

O657.32

A

1002-1124（2014）07-0022-04

2014-03-12

國家自然科學(xué)基金（21073050）；黑龍江省杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目（jc201106）；黑龍江省應(yīng)用技術(shù)研究與開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（GC13C111）

翁艷軍（1971-），男，副高，生物化學(xué)工程。

辛嘉英（1966-），男，教授，博士，研究方向：生物催化。