高效液相色谱法测定玉米油基生物柴油中硬脂酸甲酯含量

张德谨,方娟娟，金长捷，范梦迪，谢 永，史洪伟

宿州学院化学化工学院，宿州，234000

随着全球经济的发展，化石能源需求不断增加，能源短缺问题逐渐凸显，能源问题已经成为制约社会发展的主要因素[1-2]。与此同时，人们对生态环境的要求逐渐提高。因此，很多国家都加入了开发可再生资源的行列，积极发展能源多样化。从1990年开始，可替代石化柴油的生物柴油得到了迅速发展，许多国家对它的可再生性和环保性给予了高度关注[3-4]。我国作为一个发展中国家，石化资源匮乏，有着经济发展和环境保护的双重压力，生物柴油的开发和利用对我国调整能源结构和保护自然环境具有重要的意义。

生物柴油是以各种油脂为原料(如动植物油脂、地沟油等)与低碳醇(如甲醇或乙醇等)经酯化反应等一系列处理而制成的一种高级脂肪酸低碳烷基酯[5]。生物柴油与石化柴油相比，具有环境污染小、燃烧性能好、闪点高以及原料可再生等诸多优点[6-7]。国内对生物柴油的定量分析方法大多采用气相色谱法，而关于高效液相色谱法测定生物柴油含量的报道相对较少[8-9]。与气相色谱相比，高效液相色谱不受样品挥发性和热稳定性的限制，因此，本文采用高效液相色谱法测定玉米油基生物柴油中硬脂酸甲酯的含量，以期能够为玉米油基生物柴油的发展与资源化利用提供参考。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

LC-20AT型高效液相色谱仪(日本岛津公司)；KQ5200型超声波清洗器(合肥金尼克机械制造有限公司)；FA-1104型电子天平(上海越平科学仪器有限公司)；MCR-3型微波反应器(上海标和仪器有限公司)；GM-0.5B型隔膜泵(天津市津腾实验设备有限公司)。

玉米油(金龙鱼食用油有限公司)；硬脂酸甲酯标准品(纯度>99%，国药集团化学试剂有限公司)；甲醇为色谱纯，其余试剂均为分析纯。

1.2 液相条件

色谱柱为C18柱(4.6×250 mm ，5 μm)，等浓度洗脱，流动相为甲醇-水体系(体积比为9∶1)，流速为1 mL/min，紫外检测器，检测波长为245 nm，柱温为30 ℃，进样量为10 μL。

1.3 标准曲线的建立

准确称取硬脂酸甲酯0.014 9 g 于10 mL容量瓶中，用甲醇-水体系(体积比9∶1)的混合溶液定容至刻度，得到浓度为5×10-3mol·L-1的标准溶液，取一定量的标准溶液分别稀释至浓度为4×10-3、3×10-3、2×10-3和1×10-3mol·L-1。测定不同浓度标准溶液在液相分析条件下对应的峰面积，以溶液浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，得到线性回归方程为Y=54 371.6X-241.2，线性相关系数R2=0.999 6，表明在该浓度范围内线性相关性良好。

1.4 玉米油基生物柴油样品制备

玉米油与甲醇酯交换反应制备生物柴油参照文献[10]，以15 % KOH甲醇溶液作为催化剂，在温度为60 ℃、玉米油∶甲醇(体积比)为1∶12的条件下反应1 h，得到玉米油基生物柴油粗品，经微孔滤膜过滤后作为待测样品备用。

1.5 方法评价

1.5.1 精密度实验

准确移取10 μL硬脂酸甲酯标准溶液，在设定的液相条件下连续进样5次，测定硬脂酸甲酯的峰面积，考察该检测方法的精密度。

1.5.2 重复性实验

按照1.4的方法制备5份玉米油基生物柴油样品，在设定的液相条件下测定玉米油基生物柴油中硬脂酸甲酯含量，对该检测方法的重复性结果进行评价。

1.5.3 稳定性实验

将玉米油基生物柴油样品放在室温下保存，分别在搁置时间为0，1，2，3，4，5小时时测定样品溶液中硬脂酸甲酯含量，考察该检测方法的稳定性。

1.5.4 加标回收率实验

为了考察本方法测定玉米油基生物柴油中硬脂酸甲酯含量的准确性，在已知生物柴油中硬脂酸甲酯含量的样品中加入不同浓度的硬脂酸甲酯组成新的样品，对样品进行处理后，测定新样品中硬脂酸甲酯浓度，并计算加标回收率，计算公式[11]：

P=(c2-c1)/c3×100%

式中，P为加标回收率，c1为试样浓度，c2为加标后试样浓度，即加标后试样测定值，c3为加标量浓度。

2 结果与讨论

2.1 定性分析结果

硬脂酸甲酯标准溶液的高效液相色谱图见图1，生物柴油的高效液相色谱图见图2。由图1可知，在当前的液相条件下，硬脂酸甲酯的保留时间为3.692 min，对比图2可知，在当前液相条件下，玉米油基生物柴油中硬脂酸甲酯与标准品出峰时间一致，分离较好，无杂质峰影响。

图1 硬脂酸甲酯标准溶液的高效液相色谱图

图2 玉米油基生物柴油的高效液相色谱图

2.2 精密度实验

精密度实验结果见表1。通过表1可知，精密度实验相对标准偏差RSD为2.90%，表明该检测方法精密度较好。

表1 精密度实验结果

2.3 重复性实验

重复性实验结果见表2。通过表2可知，该检测方法重复性实验结果相对较好。

表2 重复性实验结果

2.4 稳定性实验

稳定性实验结果见表3。通过表3可知，稳定性实验相对标准偏差RSD为0.92%，表明该检测方法稳定性较好。

表3 稳定性实验结果

2.5 加标回收率实验

为了验证该方法检测玉米油基生物柴油中硬脂酸甲酯的准确性， 在样品溶液中加入硬脂酸甲酯标准品后，计算回收率，其结果见表4。由表4可知，平均回收率为99.37%，RSD为2.99%，表明回收率实验结果较准确，本方法可行。

表4 加标回收率实验结果

2.6 玉米油基生物柴油中硬脂酸甲酯含量测定

按照方法1.4制备玉米油基生物柴油样品溶液，在设定的液相条件下分析样品溶液中硬脂酸甲酯的含量，经过三组平行实验，得到样品溶液中硬脂酸甲酯的浓度为2.46×10-3mol·L-1。

3 结 论

本实验建立了高效液相色谱法测定玉米油基生物柴油中硬脂酸甲酯含量的方法，硬脂酸甲酯的线性方程为Y=54 371.6X-241.2，线性相关系数R2=0.999 6。通过精密度实验、稳定性实验、重复性实验以及加标回收率实验对该检测方法进行评价，结果表明，该检测方法具有较高的精密度、稳定性、重复性，具有较高的回收率。在流动相为甲醇-水体系(体积比为9∶1)、流速为1 mL/min、检测波长为245 nm、柱温为30 ℃、进样量10 μL的液相条件下分析样品溶液中硬脂酸甲酯含量，得到其浓度为2.46×10-3mol·L-1。