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仪器分析实训论文气相色谱内标法检测烟碱含量方法学考察
生物与化学工程学院
仪器分析实训报告
题目:
气相色谱内标法检测烟碱含量方法学考察
StudyonthemethodologyinvestigationofdetectingnicotinecontentbyGCinternalstandardmethod
气相色谱内标法检测烟碱含量方法学考察
【摘要】:
烟碱是烟草中的主要的也是特有的一种生物碱。
试验以喹啉为内标物,烟碱为测定对象,应用气象色谱内标法来测定烟碱含量。
试验中以有机溶剂萃取,填充气象色谱法测定实验的重现性、精密度和线性关系,并进行分析。
在实验中只要测定内标物和待测组分的峰面积与相对响应值,即可求出待测组分在样品中的百分含量。
【关键词】:
烟碱气相色谱内标法方法学
Studyonthemethodologyinvestigationofdetecting
nicotinecontentbyGCinternalstandardmethod
Abstract:
Nicotineisthemaintobaccoisakindofspecialalkaloids.ExperimentwithKuiLinasinternalstandardcontent,nicotinetodeterminetheobject,theapplicationofthemeteorologicalchromatographicinternalstandardmethodtodeterminethecontentofnicotine.Trialtoorganicsolventextracts,filling,meteorologicalchromatographytestreproducibility,precisionandlinearrelation,andanalyzed.Intheexperiment,andthedeterminationaslongasinternalstandardpeakareaofforthecomponentsandtherelativeresponsevalue,canworkoutforthecomponentsinsamplesofthepercentagecontent.
Keywords:
nicotinegaschromatographyinternalstandardcontentmethodology
1绪论…………………………………………………………………5
1.1烟碱的结构与化学性质……………………………………………5
1.2烟碱的检测方法……………………………………………………5
1.2.1非水滴定法检测烟碱含量…………………………………………5
1.2.2紫外线分光光度法检测烟碱含量…………………………………6
1.2.3水蒸气蒸馏法检测烟碱含量………………………………………6
1.2.4高效液相色谱法检测烟碱含量……………………………………6
1.2.5气相色谱法检测烟碱含量…………………………………………6
1.2.5.1外标法检测烟碱含量………………………………………………7
1.2.5.2归一化法检测烟碱含量……………………………………………7
1.2.5.3内标法检测烟碱含量………………………………………………7
1.3检测方法学考察……………………………………………………7
1.3.1线性关系的考察……………………………………………………7
1.3.2精密度的考察………………………………………………………8
1.3.3重现性实验的考察…………………………………………………8
2实验部分……………………………………………………………9
2.1目的…………………………………………………………………9
2.2材料和仪器…………………………………………………………9
2.2.1材料…………………………………………………………………9
2.2.2仪器…………………………………………………………………9
2.3色谱条件……………………………………………………………9
2.4实验设计及结果分析………………………………………………10
2.4.1线性关系实验的考察………………………………………………10
2.4.2精密度实验的考察…………………………………………………11
2.4.3重现性实验的考察…………………………………………………11
2.4.4结果分析……………………………………………………………12
参考文献…………………………………………………………………………13
气相色谱内标法检测烟碱含量方法学考察
1绪论
1.1烟碱的结构与化学性质
1.1.1烟碱的结构、
1.1.2化学特性:
烟碱在化学结构中,具有用单健相连的两个含氮杂环(即吡啶环和吡咯环),使烟碱可与酸性物质产生质子化反应生成盐。
1.2烟碱的检测方法
1.2.1非水滴定法检测烟碱含量
在Ba(OH)2作用下,用甲苯一氯仿9:
1(V/V)混合液萃取香烟中尼古丁.过滤、干燥处理后用高氯酸-冰醋酸标准溶液进行非水滴定,测定烟草中尼古丁含量.方法简便、快速,不使用标准品.应用于香烟中尼古丁含量的测定方法操作简便。
1.2.2紫外分光光度法检测烟碱含量
紫外分光光度法根据烟碱对295nm紫外光有最大的吸收峰,且在一定的浓度范围内,溶液吸光度与烟碱含量呈线性正相关关系的性质,用紫外分光光度计测试式样吸光对,计算出烟碱的含量。
紫外分光光度法操作简单、准确度高、灵敏度高、重现性好。
波长长(频率小)的光线能量小,波长短(频率大)的光线能量大。
分光光度测量是关于物质分子对不同波长和特定波长处的辐射吸收程度的测量。
物质的吸收光谱与测定条件有密切的关系。
测定条件(温度、溶剂极性、pH等)不同,吸收光谱的形状、吸收峰的位置、吸收强度等都可能发生变化。
1.2.3水蒸气蒸馏法检测烟碱含量
指将含有挥发性成分的药材与水共蒸馏,使挥发性成分随水蒸气一并馏出,经冷凝分取挥发性成分的浸提方法。
该法适用于具有挥发性、能随水蒸气蒸馏而不被破坏、在水中稳定且难溶或不溶于水的药材成分的浸提。
水蒸气蒸馏法可分为共水蒸馏法、通水蒸气蒸馏法、水上蒸馏法。
为提高馏出液的浓度,一般需将馏出液进行重蒸馏或加盐重蒸馏。
常用设备为多能提取罐、挥发油提取罐,它在生产活动中被广泛使用。
本法的基本原理是根据道尔顿定律,相互不溶也不起化学作用的液体混合物的蒸汽总压,等于该温度下各组分饱和蒸气压(即分压)之和。
因此尽管各组分本身的沸点高于混合液的沸点,但当分压总和等于大气压时,液体混合物即开始沸腾并被蒸馏出来。
该方法具有安装操作简单、减少污染和缩短实验时间等优点。
1.2.4高效液相色谱法检测烟碱含量
高效液相色谱法的分离机理是基于混合物中各组分对两相亲和力的差别。
根据固定相的不同,液相色谱分为液固色谱、液液色谱和键合相色谱。
应用最广的是以硅胶为填料的液固色谱和以微硅胶为基质的键合相色谱。
根据固定相的形式,液相色谱法可以分为柱色谱法、纸色谱法及薄层色谱法。
按吸附力可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱和凝胶渗透色谱。
高效液相色谱还有色谱柱可反复使用、样品不被破坏、易回收等优点,但也有缺点,与气相色谱相比各有所长,相互补充。
高效液相色谱的缺点是有“柱外效应”。
在从进样到检测器之间,除了柱子以外的任何死空间(进样器、柱接头、连接管和检测池等)中,如果流动相的流型有变化,被分离物质的任何扩散和滞留都会显著地导致色谱峰的加宽,柱效率降低。
高效液相色谱检测器的灵敏度不及气相色谱。
1.2.5气相色谱法检测烟碱含量
气相色谱法中有外标法、归一化法、内标法三种。
1.2.5.1外标法
用待测组分的纯品作对照物质,以对照物质和样品中待测组分的响应信号相比较进行定量的方法称为外标法(externalstandardmethod)。
外标法是色谱分析中的一种定量方法,它不是把标准物质加入到被测样品中,而是在与被测样品相同的色谱条件下单独测定,把得到的色谱峰面积与被测组分的色谱峰面积进行比较求得被测组分的含量。
外标物与被测组分同为一种物质但要求它有一定的纯度,分析时外标物的浓度应与被测物浓度相接近,以利于定量分析的准确性。
外标法操作、计算简单,无需各组分都被检出、洗脱,但进样量要求十分准确,要严格控制在与标准物相同的操作条件下进行,否则造成分析误差,得不到准确的测量结果。
1.2.5.2归一化法
归一化法normalizationmethod一种常见的色谱定量法。
归一化法是把样品中各组分的峰面积乘以各自的相对校对因子并求和,次和值相当于所有组分的总质量,即所谓“归一”。
归一化法的优点是:
简便、准确,当操作条件如进样量、流速变化时,对定量结果影响很小。
缺点是:
对该法的苛刻要求限制了该法的使用。
1.2.5.3内标法
internalstandardmethod是色谱分析中一种比较准确的定量方法,尤其在没有标准物对照时,此方法更显其优越性。
内标法是将一定重量的纯物质作为内标物加到一定量的被分析样品混合物中,然后对含有内标物的样品进行色谱分析,分别测定内标物和待测组分的峰面积(或峰高)及相对校正因子,
本法是通过测量内标物及欲测组分的峰面积的相对值来进行比较的,因而由于操作条件变化而引起的误差,将同时反映在内标物及欲测组分上而得到抵消,所以可得到较准确的结果。
这是内标法的主要优点。
内标物的选择是重要的。
它应该是试样中不存在的纯物质;加入的量应该是接近与被测组分;同时要求内标物的色谱峰位于被测组分色谱峰附近,或几个被测组分色谱峰中间,并且与这些组分完全分离,还应注意内标物与被测组分的物理及物理化学性质(如挥发度、化学结构、极性以及溶解度等)相近,这样,当操作条件变化时,更有利于内标物与被测组分做匀称的变化。
此法优点是定量较为准确,而且不像归一化法有使用上的限制,但每次分析都要准确称取试样和内标物的质量,因而它不利于做快速控制分析。
在此实验中将使用内标法来测定烟碱的含量方法如下:
内标法是将一定重量的纯物质作为内标物加到一定量的被分析样品混合物中,然后对含有内标物的样品进行色谱分析,分别测定内标物和待测组分的峰面积(或峰高)及相对校正因子,可求出被测组分在样品中的百分含量:
校正因子(f):
f=(As/ms)/(Ar/mr)
其中As和Ar分别为内标物和对照品的峰面积或峰高,ms和mr分别为加入内标物和对照品的量。
根据含内标物的待测组分溶液色谱峰响应值,计算烟碱含量(mi):
mi=f×Ai/(As/ms)
其中Ai和As分别为供试品和内标物的峰面积或峰高,ms为加入内标物的量(必要时,再根据稀释倍数、取样量和标示量折算成为标示量的百分含量,或根据稀释倍数和取样量折算成百分含量)。
1.3检测方法学考察
1.3.1线性关系的考察
两个变量之间存在一次函数关系,就称它们之间存在线性关系。
正比例关系是线性关系中的特例,反比例关系不是线性关系。
更通俗一点讲,如果把这两个变量分别作为点的横坐标与纵坐标,其图象是平面上的一条直线,则这两个变量之间的关系就是线性关系。
即如果可以用一个二元一次方程来表达两个变量之间关系的话,这两个变量之间的关系称为线性关系,因而,二元一次方程也称为线性方程。
1.3.2精密度的考察
系指用该法测定同一匀质样品的一组测量值彼此符合的程度。
它们越接近就越精密。
常用标准(偏)差(standarddeviation,SD或S);相对标准(偏)差(relativestandarddeviation,RSD),也称变异系数(coefficientofvariation,CV)。
分析时,常用RSD表示精密度。
1.3.3重现性实验的考察
用相同的方法,同一试验材料,在不同的条件下获得的单个结果之间的一致程度。
不同的条件指不同操作者、不同实验室、不同或相同的时间。
1.3.4回收率
回收率是反应待测物在样品分析过程中的损失的程度,损失越少,回收率越高,如果作标液1PPM,就是1毫克/升,而作出标准数据为0.99毫克/升,就是说你的回收率是99%,这个与真实成分有密切的关系,说明方法的准确度。
1.3.5验证性
是指对研究对象有了一定了解,并形成了一定认识或提出了某种假说,为验证这种认识或假说是否正确而进行的一种实验.验证性实验强调演示和证明科学内容的活动,科学知识和科学过程分离,与背景无关,注重探究的结果(事实,概念,理论),而不是探究的过程。
2实验部分
2.1目的
本次试验以喹啉为内标物,烟碱为测定对象,考查及检测气相色谱法内标法测定烟碱含量的方法学。
学会气相色谱法的原理及应用,内标法的理解及实际操作,并检测出烟碱的含量。
学会线性关系,重现性,精密度,吸收率的验证实验的设计和结果分析。
2.2材料和仪器
2.2.1材料
98%烟碱(自制备)、喹啉(分析级别)、水(蒸馏水)、进样量为1ul、甲醇(分析级别)
2.2.2仪器
气相色谱仪(7890Ⅱ型上海天美公司)、毛细管柱(30mlengthTM—WAXFrom20℃to260℃)
2.3色谱条件
气体流速:
N230ml/minAir30ml/minH250ml/min
柱箱温度(OVEN)170℃进样口温度(INJ)270℃
检测器温度(DET)270℃
2.4实验设计及结果分析
通过实验及对实验结果的分析得出以下结论。
2.4.1线性关系实验的考察
所用试剂:
100ug/mL烟碱甲醇溶液,100ug/mL喹啉甲醇溶液,甲醇(99%以上)
配制浓度分别为1、10、20、30、40、50ug/ml的烟碱甲醇溶液,内含50ug/ml的喹啉,吸取1ul进样检测,并记录烟碱和喹啉的峰面积及峰高,计算出它们之间的峰高比和面积比,结果见表1。
表1:
烟碱/喹啉的峰高比及面积比
Table1:
peakheightratioandarearatioofnicotine/quinoline
TestuL
--------------------------------------peakheightratioarearatio
No.nicotinequinolinemethylhydroxide
1050050000
21005004000.05010.0604
32005003000.1060.129
43005002000.2100.248
54005001000.4380.471
650050000.5980.589
图1烟碱/喹啉的峰高比
Fig.1peakheightratioofnicotine/quinoline
以烟碱与喹啉的峰高比为Y轴,以烟碱含量(单位ug)为X轴的回归方程分别为Y=A+B*X(r=0.96232)
Y=A+B*X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
A-0.070440.05203
B0.608240.08593
------------------------------------------------------------
RSDNP
------------------------------------------------------------
0.962320.0718960.0021
------------------------------------------------------------
由此可以看出烟碱含量在0—50ug/ml范围内,采用气相色谱法测定时其浓度与峰高比呈良好的线性关系。
用Origin7.5软件处理数据作图如下:
图2烟碱与喹啉的面积比
Fig.2arearatioofnicotine/quinoline
以烟碱与喹啉的面积比为Y轴,以烟碱含量(单位ug)为X轴的回归方程分别为Y=A+B*X(r=0.97522)
Y=A+B*X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
A-0.059030.04259
B0.620160.07034
------------------------------------------------------------
RSDNP
------------------------------------------------------------
0.975220.0588569.13192E-4
------------------------------------------------------------
由此可以看出烟碱含量在0—50ug/ml范围内,采用气相色谱法测定时其浓度与峰面积比呈良好的线性关系。
线性关系试验中,t检验峰值比的t=7.56>t0.01,面积比的t=5.48>t0.01,查表t0.01=4.604,说明线性关系较好。
2.4.2精密度实验的考察
配制浓度为50ug/ml的烟碱甲醇溶液,内含50ug/mL的喹啉,取同一支试管中的试液连续进5针,并记录烟碱和喹啉的峰面积及峰高,计算出它们之间的峰高比和面积比,结果见表2。
表2:
精密度试验
Table2:
precision
TestuL
----------------------------peakheightratioarearatio
No.nicotinequinoline
15005000.5979680.688839
25005000.6100540.685715
35005000.6037250.653217
45005000.6106360.617885
55005000.5686770.654308
峰高比S=0.017301RSD%=2.89%
面积比S=0.028918RSD%=4.38%
2.4.3重现性实验的考察
配制浓度为50ug/ml的烟碱甲醇溶液,内含50ug/mL的喹啉,5支试管中的试液各进1针,并记录烟碱和喹啉的峰面积及峰高,计算出它们之间的峰高比和面积比,结果见表3。
表3:
重现性试验
Table3:
reproducibility
TestuL
----------------------------peakheightratioarearatio
No.nicotinequinoline
15005000.6190.618
2500500o.6120.621
35005000.6050.627
45005000.6210.630
峰高比S=0.07274384RSD%=11.84%
面积比S=0.05477226RSD%=8.778%
参考文献
[1]化工空间词典
[2]孙懂,吴莲宝《非水滴定(下册)》北京:
科学出版社,1985,765-778
[3]《分析仪器》1995年第四期
[4]GBT9722-2006化学试剂气相色谱法通则
[5]庞增义,李洪盛《气相色谱仪及其应用》云南:
云南科技出版社,198957-59
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