（有机化学专业论文）麻疯树等生物柴油分析方法研究.pdf

黉赠天攀2 0 0 8 裳颁l ：舔究皇攀谊论交 摘要 本文采用g c m s 和毛细管g c f i d 矽 标法对三种黔产原料油( 麻疯树籽油、 菜籽涟、乌桕棒油) 运避酯交换反应得到的生物柴油产最进行定性定量分极。 麻疯树生物柴漓中脂肪酸甲酯的主要化学成分出g c 。m s 的测定结果表明为： 亚油酸甲酯( c 1 8 ：2 ) ，油酸甲酯( c 1 8 ：1 ) ，棕榈酸甲酯( c 1 6 ：o ) 、硬脂酸甲酯( c 1 8 ：o ) 和糠榈洼酸甲酯c 6 ：l ，痰量瓣亚麻酸甲蘸c 1 8 ：3 ) 秘花生酸学酯c 2 0 ：镄，同时 存在天然作物少见的奇数碳脂肪酸甲酯：十七烷酸甲酯( c 1 7 ：0 ) ，但其含量较少。 通过g c - m s 鉴定菜籽浊生物柴油中脂肪酸甲酯的主要成分为：芥酸晕酯c 1 8 ：2 ) 、 亚麻酸翠酯( c 1 8 ：3 ) 、溉油酸甲酯( c 1 8 ：2 ) 、油酸甲酯( c t 8 ：1 ) 、硬脂酸甲酯( e 1 8 ：o ) 、 棕榈酸甲酯( c 1 6 ：0 、花生一烯酸甲酯( c 2 0 ：1 ) ，少量棕榈油酸甲酯( c 1 6 ：1 ) 、花尘 酸甲酯( c 2 0 ：0 ) 、花生= 烯酸擎1 骣( c 2 0 ：2 及二十嚣烷( 烯甲醣等。通过g c m s 鉴 定鸟桕梓油生物柴油中脂肪酸甲酯的主要化学成分为：溉麻酸甲酯( c 1 8 ：3 ) 、亚 油酸i 璃( c 1 8 ：2 ) 、油酸甲酯f c l 8 ：】 、矮脂酸甲酸( c 1 8 ：o 、稼糖酸甲莲羹c 1 6 ：嬷， 2 , 4 癸二烯酸甲酯( c 1 0 ：2 ) ，少量花生酸甲酯( c 2 0 ：0 ) 。 采用毛细管g c f i d 外标法测定生物柴油中脂肪酸甲酯的质量酉分数，同时 考察了方法瓣准确度、精密度、重现性。实验结采表明：方法线性关系良好，穗 对标准偏差在2 以内，平均回收率在9 6 0 o - 1 0 1 之| 日j 。以上结果说明方法灵敏度、 准确度】程精密度均达到了色谱分橱检测的要求。g c 法简便、快速、准确搴离、 重现性好，能准确测定生物柴油中脂肪酸甲酯的质量分数，可作为生物柴油产品 质爨监控，并为生物柴漓产品新配方研究与开发提供有效的参考数据。 关键词：生物柴油：脂肪酸甲酯：麻臧树：菜籽油；乌桕梓油：气相色谱法： g c m s ；分橱方洼： 图书分类号：0 6 5 6 贵州人学2 0 0 8 扁坝i 。彬f 彳c 生学位论义 a b s t r a c t i nt h i st h e s i s t h eq u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sm e t h o do fb i o d i e s e l p r o d u c t s ，w h i c hw e r em a d ef r o mr e n e w a b l eb i o l o g i c a ls o u r c e s ，s u c ha sj a t r o p h a c u r c a sl s e e do i l 。r a p e s e e do i la n dc h i n e s et a l l o wk e r n e lo i lg r o w i n gi ng u i z h o u p m v i n e ew a se s t a b l i s h e d 1 1 1 em a i nc o n s t i t u e n t so ft h ej a t r o p h ac u r c a sl b i o d i e s e i r a p e s e e db i o d i e s e l a n dc h i n e s et a l l o wk e m e lb i o d i e s e lw e r ei d e n t i f i e db vg c m s a n dt h ee x t e r n a ls t a n d a r dm e t h o df o rq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so ff a t t ya c i dm e t h y le s t e r s w a se s t a b l i s h e db yc a p i l l a r yg c f i d t h eg c m se x p e r i m e n tr e s u l t ss h o w e dt h a tt h em a i nf a t t ya c i dm e t h y le s t e r s ( f a m e ) o fj a t r o p h ac u r c a $ l b i o d i e s e lw e r em e t h y lp a l m i t a t e ( c 16 ：0 ) m e t h y l p a l m i t o l e a t e ( c 16 ：1 ) ，s t e a r i ca c i dm e t h y le s t e r ( c18 ：o ) ，o l e i ca c i dm e t h y le s t e r ( c 1 8 ：1 ) ，m e t h y ll i n o l e a t e ( c 1 8 ：2 ) ，a n dt r a c ea m o u n to f m e t h y li i n o l e n a t e ( c 1 8 ：3 ) a n d m e t h y la r a c h i d a t e c 2 0 ：0 ) 。t h e r ei sa l s oh e p t a d e c a n ea c i dm e t h y le s t e r ( cl7 ：0 ) i n d a t r o p h ac u r c a sb i o d i e s e l ，ak i n do fo d d c a r b o nf a t t ya c i dm e t h y le s t e rw h i c hr a r e l y e x i s t si nn a t u r a lc r o p s t h em a i nf a m eo fr a p e s e e db i o d i e s e lw e r em e t h y l p a l m i t a t e ( c 16 ：0 ) ，m e t h y lp a l m i t o l e a t e ( cl6 ：2 ) ，s t e a r i ca c i dm e t h y le s t e r ( c18 ：0 ) ，o l e i c a c i dm e t h y le s t e r ( el8 ：1 ) ，m e t h y ll i n o l e a t e ( cl8 ：2 ) ，m e t h y ll i n o l e n a t e ( cl8 ：3 ) ，m e t h y l c i s - ll - e i c o s e n o a t e ( c 2 0 ：1 ) ，l l ，l3 一e i c o s e n o a t e ( c 2 0 ：2 ) ，m e t h y le r u c a t e ( c 2 2 ：1 ) ， t e t r a c o s a n i o ca c i dm e t h y le s t e r ( c 2 4 ：0 ) a n de t c 。w h i c hw e r ei d e n t i f i e d 。a n dt h em a i n f a m eo fc h i n e s et a l l o wk e r n e lb i o d i e s e lw e r e2 4 d e c a d i e n o i ca c i dm e t h y le s t e r m e t h y lp a l m i t a t e ( c 10 ：2 ) ，s t e a r i ca c i d m e t h y le s t e r ( c18 ：o ) ，o l e i c a c i d m e t h y l e s t e r ( e 1 8 ：1 ) ，m e t h y ll i n o l e a t e ( c 1 8 ：2 ) ，m e t h y ll i n o l e n a t e ( c 1 8 ：3 ) ，a n dt r a c ea m o u n to f m e t h y la r a c h i d a t e ( c 2 0 ：0 ) b yg c m s t h ee x t e m a ls t a n d a r dm e t h o df o rq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so ff a t t ya c i dm e t h y le s t e r s w a se s t a b l i s h e db yc a p i l l a r yg c f i d a tt h es a m et i m et h ea c c u r a c y 。p r e c i s i o na n d r e p r o d u c i b i l i t yw e r er e v i e w e da n dt h er e s u l t ss h o w e dt h a tg o o dl i n e a rr e l a t i o n s h i p w e r ea b t a i n e d a n dt h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o n sw e r el o w e rt h a nt w op e r c e n t a n d t h ea v e r a g er e c o v e r 3 , r a t e sw e r ei nt h er a n g eo f9 6 洒l01 。t h e s er e s u l t si l l u s t r a t e d t h a tt h es e n s i t i v i t y ，a c c u r a c ya n dp r e c i s i o nw e r ei na c c o r d a n c ew i t ht h er e q u i r e m e n t s o fc h r o m a t o g r a p h i ca n a l y s i s 。t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t sa l s os h o w e dt h a tt h eg c f i d a n a l y s i sm e t h o dw a se f f e c t i v e ，q u i c k ，s t a b l e ，a n dr e p r o d u c i b l ew i t hh i g ha c c u r a c y 1 t c a nb eq u a l i f i e di nd e t e r m i n i n gt h ec o n s t i t u e n t so ft h ef a t t ya c i dm e t h y le s t e r si nt h e b i o d i e s e la n dc a nb ea p p l i e di n 氆eq u a l i t yc o n t r o lo fb i o d i e s e lp r o d u c t s m o r e i m p o r t a n t l y ，i tc a np r o v i d ea ne f f e c t i v er e f e r e n c ef o rt h en e wf o r m u l a t i o na n d d e v e l o p m e n to fb i o d i e s e lp r o d u c t s k e yw o r d s ：b i o d i e s e l ；f a t t ya c i dm e t h y le s t e r s ( f a m e ) ；j a t r o p h ac u r c a sl ； r a p e s e e do i l ；c h i n e s et a l l o wk e r n e lo i l ；g c ；g c m s ；a n a l y s i sm e t h o d ； b o o k s c l a s s i f i e dn u m b e r ：0 6 5 6 - 2 贵州人学2 0 0 8 扁懒i j 纠f 究生举位论艾 缩略词列表 英文缩霉中文名穗英文名豫 贵燃人掌2 0 0 8 屐坝 j 研究生学位论文 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除丈中已经注明引用的内容夕卜，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究在做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：歪一j 匙一 日 期：2 堕汪皿 关于学位论文使用授权的声明 一本人完全了解贵州大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权贵州大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：礓导师签名：_ 二蛐日期： 贵州人学2 0 0 8 脯帧i 。研究节学化论文 前言 发展生物柴油是我国能源战略和生态建设的重要组成部分。从2 0 0 4 年丌始， 在国家领导和有关部委关心、支持下，在省委、省政府领导下，贵州省小油桐尘 物柴油项目建设进展顺利，初步具备规模化生产的基础和条件，受到国内外广泛 关注。国家发展改革委、科技部、外交部、国家林业局等国家有关部门对贵州小 油桶生物柴油给予了高度关注和支持，使该产业的发震箕备良好既基础并将该项 目列入贵州省。十一五”规划中，使得贵州省生物柴油得以迅速发展。贵州地处 云贵高原东部，其特有的气候和喀斯特地貌，使其生念环境及其复杂，植物种类 繁多。贵州油料植物储量丰富，常见的有麻疯树、乌桕、黄连木、光皮树、油桶、 油菜、大豆、花椒、蓖麻、术姜子等。贵州省是麻疯树自然资源、乌桕自然资源 的主要产区之一，鼠贵州油菜种植蘧积大，常年种植7 0 0 万亩，三者均是糊各生 物柴油极好的原料来源。 星翦圜外尘物柴油楣关标准较为明细，丽困内仅出台了柴、漓机燃辩调和用 生物柴油0 3 1 0 0 ) 国家标准也只是推荐性使用，且未对脂肪酸甲酯含量及测定方 法做出明细规定。故基于目自订国内及贵州省发展生物柴油的现状，为建立生物柴 淮相关标准，辗据匿内乡 调研情况，本文采用g c m s 和毛细管g c f i d 外标法 对三种黔产原料油( 麻疯树籽油、菜籽油、乌桕梓油) 通过酯交换反应得到的生物 柴油产品进行定性定量生物柴油产晶主要化学成分脂肪酸甲酯进行了主要研究， 建立适合不同植物来源制各的生物柴油且通用性强的分析检测方法，为贵州省麻 疯树等资源优势化、规模化、产业化奠定基础，并为建立生物柴油相关标准、丌 发、研制生物柴油提供参考依据。 贵州人学2 0 0 8 屙倒 i j 研究生学位论j ：【： 第一章文献综述 生物柴油最早幽柴、溘视发明者德园工程i ) 零r u d o l f d i e s e l ( 1 5 5 8 1 9 1 3 ) ( 谭天 伟等2 0 0 2 ) 于1 8 9 5 年提出来。在1 9 0 0 年巴黎博览会上，r u d o f ld i e s e l 展示了使用 花生油作燃料的发动机，受到了与会者的重视和兴趣。2 0 世纪7 0 年代的石油危机 对许多国家生物柴油的发展起到了促进作用( b e n d e r , 1 9 9 9 ；w a r d l e ，2 0 0 3 ) ，真币的 具有实用意义的生物柴油使用是在1 9 8 8 年，德国聂尔公司以菜籽油为原料经化学 反应制得的洁净燃料。由于生物柴油突进的环保性和可器生性，弓l 起了世界许多 国家，尤其是资源贫乏国家的高度重视。最近几十年来，在生物柴油生产原料来 源和制备工艺方面人们进行了深入和广泛的研究，一些国家生物柴油产业化己扔 具规模，如德国以菜籽油生产生物柴油2 0 0 0 年消费生物柴油达到4 0 力吨，预计到 2 0 1 0 年将达至1 3 4 0 万吨；美国以大豆油为原料尘产生物柴油，总生产能力达到4 5 。6 万吨。生物柴油的发展对我国巍源安全、环境傈护以及农业产业缮构调整等方面 起重要作用。2 0 0 4 年，科技部高新技术和产业化司f 式启动“十五”国家科技攻 关计划项目“生物燃料浊技术开发”项隧。随着石油资源的同益孝态竭以及对生态 环境的r 益重视，生物柴油的应用前景将更为广泛。 生物柴油的主要组分为脂肪酸甲醮的混合物( c 1 6 - - c 2 2 ) ，一般是由油脂与甲 醇发生酯交换反应蔼制得，主要由直到七种脂肪酸甲酯组成，包括棕榈酸甲酯 ( c i 6 ：0 ，含有1 6 个碳原子饱和脂肪酸) 、硬脂酸甲酯( c 1 8 ：0 ，含有1 8 个碳原子饱和 脂肪酸 、油酸甲酉b e ( c 1 8 ：l ，十八碳一烯酸) 、亚油酸甲酯( c 1 8 ：2 ，十八碳二烯酸酯) 、 亚麻酸甲酯( c 1 8 ：3 ，十八碳三烯酸酯) 等。由于油脂的主要成分为各种脂肪酸的甘 油三酯的混合物，在与甲醇反应过程巾会生成脂肪酸甘油单酯、甘油二酯等中蝴 产物，影响脂肪酸甲酶的产率和，主物柴油品质f 李长秀等。2 0 0 5 ) 。生物柴油的化 学组成决定其物理性质和使用性能。甘汕三酯转化为脂肪酸甲酯的转化率低于 9 5 就可能引起沉积物在发动机阀f 、活塞等部位沉积，微量的醇会影响尘物柴 油的燃烧性能、存储性能和燃料的物理化学性能，因此定量定性分析生物柴油具 有重要意义。本章将重点介绍国内外生物柴油主要化学成分脂肪酸甲酯分析方法 的研究迸展。 l 。l 红外光谱法 通过原料油和其制各的生物柴油的红外谱圈分析，确定前后分子结构的变 化。o c o n n o r ( 。| c o n n o r , 1 9 6 1 ) 比较甘油三酯、甘油二酯、甘油酯红外谱圈， 发现根据o h 基图的伸缩区，可以验证甘油二酯和甘油一酯的存在，而甘油三酯 晕没有鸯由麴o h 基，苗油二酯、甘油一酯的c 。最大吸收峰出现在不舜波长范 围，由此可以区别甘油二酯、甘油一酯。而脂肪酸甲酯和甘油三酯在指纹区有明 显不同，通过红外光谱图，可以证明原料油酯交换反应前后，油品分子结构的变 贵州入学2 f m ) 8 厢坝l ：4 0 f 5 ( 生学位论文 化。k a m i f i s k i 等( k a m i f i s k i ，e la l ，2 0 0 6 ) 运用中红外光谱根掘羰基吸收丰度测定柴 油中脂肪酸甲酯组成。1 9 5 6 年o c o n n o r ( o c o n n o r , 1 9 5 6 ) 编辑出版了油脂番组分 红外吸收谱图，之后饱和其链入合俸出版了描述氯仿溶液摹的脂肪酸和骺肪酸甲 酯特定波长的红外谱图，根据这些研究，波长9 “m 处可以区分甲酯和乙酯。目d ，j 大多使用气褶色谱傅立时红卦光谱g c f t i r ) 联用技术分析警酯( o u m e n t ， 1 9 9 0 ) 。j e f f e r s o n ( j e f f e r s o n ，e ta l ，2 0 0 6 ) 利用f t 。n i r 和f t i r a t r 技术，根据人体 神经网络建立了根据弯曲振动的差异鉴定植物油衍生物中不同的脂肪酸甲酯组 成的数据模型。 1 。2 薄层色谱法口l e ) 薄层色谱法实质上是以固体吸附剂( 如硅胶、氧化铝等) 为担体，水为固定相 溶剂，流动褶一般为有机溶剂所组合的分配型层析分离分析方法，主要优点是不 需要特殊设备和试剂。此方法简单、设备易得，但它是一种丌放系统色谱，外界 影翻因素较多，易带来较大误差。f r e e d m a n 等( f r e e d m a n 。e l a l ，1 9 8 4 1 9 8 6 ) 最初 采用薄层色谱进行油脂转酯反应动力学研究，幽于薄层色谱分析的灵敏度和重 复性均不甚理想。与气相色谱法f g c ) 和液相色谱法( h p l c ) i ：t 较，尽管用薄层色 谱氢火焰离子化检测器( t l c f i d ) 分桥生物柴油的甘漓酯混合物有较低的精密 度和准确度，但是f r e e d m a n 等( f r e e d m a n e la l ，1 9 8 4 ) 认为用t l c f i d 监测酯交换 反应能获得较为满意的效果。l 陡e z a n k af l 陡e z a n k a , 1 9 9 6 ) 根据脂肪酸甲酯碳连结褥 和双健的数目应用二维薄层色谱泫半制备分离了脂肪酸甲酯。 1 3 超临界流体色谱法( s f c ) 采i 焉e 2 等超临界流体为流动相的超l 瞄赛色谱洼兼备气相色谱法g c 和滚 相色谱法( h p l c ) f l 勺优点，可以使用g c 和h p l c 的各种检测器进行分析和测定， 毒性低、费用较低，加入有机改性剂，可分离离子性、强极性的化合物。超临界 c 0 2 的粘度接近于气体，密度接近于液体，过程阻力较小，且扩散系数在液体与 气体之间，具有较快的传质速度，可获得尖锐的色谱峰。与气相色谱法和商效液 楣色谱相比，超临界c 0 2 色谱法的优点就是分褥时间短、柱乎簿快、流动耀体系 简单、适用范围广，也是一种绿色色谱分离技术。d e m i r b f i k e r 等( d e m i r b f i k e r e ta 1 ， 1 9 9 2 ) 应用成套超临界流体色谱紫钤检测器分离鱼油中不饱和脂肪酸甲酯。同气 相色谱相比，s f c f i d 适于测定长链不挥发脂肪酸衍，主物及热不稳定不饱和脂肪 酸衍生物，同液相色谱相比，在流出物检测方面，选择通用性的高灵敏检测器( 如： 氢火焰离子化检测器f l d ，特别是对蔫沸点、低挥发、可燃烧的样品的检测，它 比高效液相色谱要灵活有利得多，克服了高效液相色谱的检测器的局限性 ( n o m u r a ，1 9 8 9 ) 。c o c k ( c o c k ，1 9 9 3 ) 使用超临界流体摹取色谱蒸发光散射捡测器 贵州人学2 0 0 8 扁坝i j l j 究生举位论义 ( s v c e l s d ) 成功分离饱和及不饱和脂肪酸酯，例如在分离不饱和脂肪酸酯c l8 ：l 的异构体时就实现了基线分离。 1 4 气相色谱法( g c ) 对于生物柴油组成分析，国内外己有许多学者进行这方面工作，且在生物柴 油应用比较广泛地区和国家己形成相应标准，这些方法大多采用气相色谱法。 采用气褶色谱法时，选用色谱柱和检测器存在较大差别。美国油品讫学协会 ( a o c s ) c e1 - 6 2 和a s t md1 9 8 3 9 0 标准方法选用填充柱气相色谱测定脂肪酸甲 酯，以氢火焰离子化检测器( f l d ) 检测，分流进样分析。一般需对样品进行衍生 化处理后测定，定性和定量过程较为复杂，成本较高；( a o c s ) c el e 9 1 和 ( a o c s ) c el c 8 9 标准方法则选用毛细管柱气相色谱测定脂肪酸甲酯，f i d 检测。 ( a o c s ) c el e 9 1 采翔极性聚乙二醇固定楣，热柱头进样分析；( a o c s ) c el c 8 9 采用中等极性的氰丙基硅氧烷固定相，测定不饱和脂肪酸甲酯的顺式和反式的比 率，以及异梅体不饱和键的位置。对脂肪酸甲酯的气楣色谱分离蕊言，石英毛细 管色谱柱有着广泛的应用，极性固定相对其有较好的分离度但是极性固定性稳定 性较差，而非极性固定相有着较好的稳定性但是不能对脂肪酸甲酯进行有效分离 ( e d e rk 。，1 9 9 5 ) 。修订的a o c s 标准方法基于a o c sc el e 9 1 ，用g c f i d 测定脂肪 酸甲酯，由习：选用冷柱头自动进样分析，样品预处理游离的脂肪酸，此方法具有 较高的准确度和精密度，适用于植物油甲酯、动物油甲黯、矿物灞甲酯中禽有的 c 8 - - c 2 4 n 肪酸甲酯测定。带有热导检测器的气相色谱仪( g c t c d ) 可以检测 c 1 2 一c 1 8 脂肪酸甲酯。目静，分流进样广泛应用于脂肪酸甲酯的检测分析，需要 通过各个脂肪酸甲酯的沸点不同对样品进行识剐，而冷柱头迸样或程序升温则有 效弥补了分流进样的缺陷( e d e r ，1 9 9 5 ) 。 f r e e d m a n 等( f r e e d m a n ，e ta l ，1 9 8 4 ) 旱在1 9 8 4 年应用气橇色谱氯火焰离子 艺 检测器( g c f i d ) 分析了植物油中脂肪酸的主要组成，并将气相色谱法g c 与薄层 色谱法( t l c ) 进行比较，g c 法重现性及准确度均高于t l c 法。方芳等( 方芳等， 2 0 0 5 ) 用气槲色谱法，巧i 锈钢填充 t ( 3 m m 2 ms i l a r 9 c p ) ：f i d 检测器，温度2 5 0 ： 柱升温程序：初温1 4 0 ，保持2m i n ，然后以3 m i n 升至2 3 0 ，保持1 0m i n ： 汽化室温度：2 5 0 ；载气：氮气f 高纯) ，2 5m l m i n ：氧气：4 0m l m i n ：空气： 4 0 0m l m i n ：以十三酸甲酯作内标，建立了准确测定生物柴油中脂肪酸甲酶组成 及含量的方法。实验结果表明：冬脂肪酸甲酯浓度在4 3 2m g m l 范圈内具有良 好的线性关系( r 0 9 9 8 ) ，回收率为9 7 8 5 1 0 1 5 8 ；准确度实验中各甲醮的变 异系数c v 均小于0 4 6 8 ，此方法简单，重复性好。 f r e e d m a n 等( f r e e d m a n ，e ta l ，1 9 8 6 ) 应用毛纲管气稆色谱氢火焰离了化检测 器( g c f i d ) 定量分析了大豆油中脂肪酸的主要组成，获得较为满意的实验结果。 p l u t o w s k a 等( p l u t o w s k a , 1 9 8 9 ) 用气楣色谱顶空进样一氢欠焰离子化检测器，以辛酸 费州人攀2 0 0 8 扁删i 研究生举位论义 甲酯作内标，建立了准确测定易挥发物质中脂肪酸乙酯组成及含量的方法。 a c k m a n ( a c k m a n 。1 9 8 9 ) 对毛细管气相色谱和填充柱气相色谱进行比较后认为，毛 纲管柱气褶色谱豹灵灞性和实用牲把群磊罩许多分子量不阚魏豹情牲a c k m a n 对 毛细管柱气相色谱和填充柱气相色谱进行比较后认为，毛细管柱气相色谱的灵活 性和实蔫性把样是攀许多分子羹不嚣的组务分歼，两且分离效果好。曾建立等f 曾 建或等，2 0 0 7 ) 采用s h i m a d z ug c 14 c 气相色谱仪，f i d 检测器，建立了高温气相色 谱分析油脂转酯反应样品中各种脂肪酸甲酯和脂肪酸甘油酯的方法。样品经硅烷。 诧处理后分流进样，使用v fh t 5 高溢鼍维柱，优纯后豹程序身溢使各种脂肪酸 甲醐和甘油酗得到良好分离，同时缩短丁分析时问；十三酸甲酯和辛酸三甘油酯 双内标分别对脂骑酸警醒和脂肪酸彗漓酯定量，撬高了分析的准确度。a b d u l k a d i r ( a b d u l k a d i r ，e ta 1 ，2 0 0 8 ) 对海洋生物中含有的脂肪酸进行衍生后，采用g c 。f i d 内标法一步完成了对脂肪酸组成进行了定性定量分析，浚方法快速、麓单。 1 5 气相色谱- 质谱联用技术( g c m s ) 气相色谱与质谱检测器联用( g c m s ) 也用予脂肪酸甲酯分析，g c m s 对未知 组分定性效果好且灵敏度高，但是仪器价格较爨。生物柴浊各组分经气相色谱仪 分离后依次进入质谱检测器，质谱检测器可以测定不同麓荷毙的离子流强度。有 机分子在离子化之后，失去一个电子得分子离子，同时还有大量的碎片离子产生， 圜此质谱夔中离子流的质蓠眈和穗对强发可以 擘为媛纯合耪的指纹。质落榆测器 与传统检测器相比，在定性和定量方面都有很大的优点，并且可以得到被测物的 分子结构信息，丽其它检测器只能通过流出物的保留时蚓柬定性。 m u r a t a ( m u r a t a , l9 7 8 ) 使用g c m s 分柝t c 2 2 ：5 ( 2 2 碳五烯酸诧i 及c 2 2 ：6 ( 2 2 碳 六烯酸) 多不饱和脂肪酸甲酯，化学电离源电离c 2 2 ：5 和c 2 2 ：6 多不饱和脂肪酸甲 鹜，睨毫子轰击电离源电离脂肪酸孚酯谱图易识别，霹确定酸毽谴餮窝空间巽掩 体。w u 等( w u ，e l a l ，2 0 0 7 ) 采用g c m s ，用h p 8 8 色谱柱分离了食晶中的脂肪酸 衍生物脂肪酸乎酯的顺反异构体，该方法快速，翁单，无蒜标准晶。l o u i s 等( l o u i s ， e ta 1 ，1 9 8 5 ) 运厢g c m s 结合熔融石英毛细管强极性色谱槛及标准品傈留时闻对 照，5 5 分钟内快速分离t 4 5 种不饱和脂肪酸甲酯。z e l l e s 等( z e l l e s + e la 1 ，1 9 9 3 ) 采 震g c 。m s 检测了经率酯亿篓土壤中鼯肪酸静组成，检测出 6 0 余种髓肪酸雩酯， 该方法回收率为7 3 1 0 4 ，有效反应了土壤中微生物的复杂组成。 1 6 高效液相色谱法( h p l c ) 骞赣液稠色谱法( h p l c ) 是以经典液褶色谱法为基穑，荸| 入气褶苎谱麴理论 与实验方法，流动相改为高压输送，采用高效固定相及在线检测手段发展丽成的 分离分析方法。它是近3 0 年发震起来的一种其商高灵敏度、高选择性、离效、 贵州人学2 0 0 8 扁坝i ：o f 究生举位论义 快速的分离技术。它给出的是高分辨率的轮廓图谱，重现性好，操作相对容易， 色谱稳定性好，在线检测设备可选性较大，采用高效液相色谱法，不需对样品进 行预处理，可以将组分按照类型分离。高教液褶色谱需用的检测器有紫辨检 ( u v d ) 、二级管阵列检测器( d a d ) 、荧光检测器( f d ) ，质谱检测器( m s d ) 。 利用液相色谱法研究生物柴油组成工作，国外歼展较旱。k 露n i f i s k i 等 ( k 绷m s k i e l a l ，2 0 0 6 ) 高效液相色谱同时检测了柴油中芳香族化合物和脂肪酸甲 酯。h o l 吾a p c k 等( n o l 畔，e t 以，1 9 9 9 ) 应用反相离效液相色谱，梯度洗脱分离菜籽 、油生物柴涵中甘油酯及脂舫酸甲酯，比较了不潲检测器( u v ，e l s d ，m s d 等) 建立 的方法的线性和灵敏度。张大华等( 张大华等，2 0 0 7 ) 采用w a t e r sa l l i e n c e 2 6 分离单元，p d a 9 9 6 检测器，2 m d4 0 质谱检测器联用及标准晶对照法对由 菜籽油制备生物柴油中各种脂肪酸甲酯进行定性，并利用外标法建立准确测定生 物柴油中各种脂肪酸甲酯组成及含量方法。试验结果表明，利用改法，生物柴油 中各脂肪酸甲酯均能达到基线分离，盛线性关系良好，相关性系数均在0 9 9 8 以 上，回收率达9 5 4 1 0 4 1 ；陔法简单快速、准确性好。 k f i c h l e r 等( k 曩馥l e 不e la 1 ，1 9 9 3 ) j 匣嬲，正楣高效液相色谱蒸发光闪射检测器 ( h p l c e l s d ) ，l i c h r o s p h e r d i o l ( 12 5m i n x 3m mlo o a ，5 “m ) 测定了油脂中l2 种 物质，包括脂肪酸甲酯。n o u r e d d i n i 等；( n o u r e d d i n i , 。e t 以。1 9 9 7 ) 运用示差折光检测 器( r i d ) ，丙酮、乙腈做流动相，高效液相色谱分析大豆油中的三种甘油酯的量 以及它们的酯转化反应。 1 7 气相液相色谱联用技术( g l c ) l e c h 萤e r 等( l e c h n e r ，e ta 1 ，1 9 9 7 ) 应用正柜液榴色谱气相色谱联用技术、快速、 准确的分析生物柴油中单甘酯、二甘酯和三甘酯含量；f r & t & i c 等( f r 6 d 6 r i c e la l 2 0 0 7 ) 应用g l c 技术快速分离牛奶、可可淮耨会枪鱼油脂中的酩酸甲酯到十七碳 烯酸甲酯，从硬脂酸甲酯到二十四碳烯酸甲酯等。z a c h a r y 等( z a c h a r y , e ta 1 1 9 9 9 ) ：运用氨基酸固定相的高效液相色礁法( h p l c ) ：拄，流动相为疆己烷异蓠醇梯 度沈脱脂肪酸甲酯。用氨基柱分离脂肪隘甲酯时各个纯化后的样品方法h p l c 保 留时间稳定，重现性良好，且备组分经g c 5 0 次分析鉴定无其它杂质，该方法有 效分离了2 2 碳的3 烯酸甲酯和其它的脂肪酸军醒。 1 8 凝胶色谱技术( g p c ) f i l l i e r e s 等( f i l l i e r e s ，e t a l ，1 9 9 9 ) 运用凝胶色谱配示差折光检测器( g p c 。r i d ) ， t h f 作流动褶，考察无水乙醇和乙醇钠的用量对菜籽油醋交换反癍麓影响，同时， 能够进行甲酯、三类甘油酯和游离甘油的定量。d a m o k o ( d a m o k o ，e la 1 ，2 0 0 0 ) 等应用凝胶色谱密度检测器，改性的氰基柱和凝胶色谱柱联用，o 。6 氯仿的乙 贵州人学2 0 0 8 届倾i i u f ，( 掌学位论义 醇溶液作为流动相进行等度沈脱，同时分析脂肪酸甲酯和三种甘油酯。 1 9 其他检测方法 z i r r o l l i 等( z i r r o l l i ，1 9 9 3 ) 歼发了一种特殊方法分析长链脂肪酸窜酯，使用低能 量串联质谱，电子轰击电离源电离脂肪酸甲酯获得分子离子，根据碎片断裂方式 确定饱和酯的甲基和乙基的支链位置。r e y ( r e y ，1 9 9 3 ) 研究用热重分析仪( t g ) 分柝c 6 - - c 1 艚肪酸酶热稳定性，并且把分析结果与着火点、相对分子质量、混合 物沸点相关联。k n o t h e ( k n o t h e ，2 0 0 0 ) 运用核磁热振氢谱，通过比较甲氧基的峰 面积和亚甲基的质子数考察酯交换反应的产率。 重薹9 小结 合成生物柴油的原料的种类丰富已经由可食用的菜籽油、大豆油、向r 葵油 和棕榈油向废弃食用淮脂及野生的高含油植物如麻疯树、鸟桕等菲食用油料领域 渗透，合成方法也由化学催化法向尘物酶催化法转变，检测方法也向气相色谱 g c ) 、高效液相色谱法( h p l c ) 、凝胶渗透色谱( g p c ) ；逐红外光谱( n i r ) 、核磁 共振( n m r ) 、气相色谱与质谱检测器联用( o c m s ) 、气相色谱与红外光谱联用等 技术扩展。这些先进技术的结合对生物柴油的鉴定与分析是十分有利的，如红外 光谱和质谱起鉴定器的作用，红外吸收光谱可以方便地鉴定富能惑，在质谱中采 用大气压化学离子源( a p c i ) 可以方便地用于极性、难挥发性化合物的离子化，通 过a p c i 谱图可获 导平均楣对质量及相对质量分钶信息。 通过这些仪器的分离鉴定，不仅对油脂、脂肪酸及衔生物可进行定量分析， 而且可以对其分子结构、相对分子质量或官能团等进行鉴别。随着人们对生物能 源鹩认识不断加深、政府扶持力度的加大和研究的深入，生物柴油这一重要的乍 物能源将在2 l 世纪得到大力笈鼹。在地大物博的中国，建立起适合中困国情的成 套分析方法必将对我圈生物柴油麴研究和开发产生重大的作雳。 通过各种方法的比较研究，结合本研究中黔产麻疯树生物柴油、菜籽油生物 柴油、乌桕棒油生物柴油的特点，最后选择了方便、快捷且适合工业化生产的气 质及气相色谱法对生物柴油产品进行定性定量分析。 贵州人学2 0 ) 8 届颂i j i j 究生学位论文 第二章研究思路设计 2 1 本研究的目的和意义 建立通用性强且适合于不同植物来源的生物柴油分析检测方法。针对以黔 产麻疯树籽油、菜籽油、乌桕梓油制备生物柴油，建立准确、快速、灵敏的测 定生物柴油中脂肪酸甲酯的质量百分数；系统的测定麻疯树生物柴油各项理化 指标的分析方法，并从方法学的研究层面逐渐向实际规范标准的方向发展，使 其在方法学和技术方面都同趋成熟和完善，不断提高原油质量控制的水平；在 以上的基础上为生物柴油产品质量监控，并为生物柴油产品新配方研究与丌发 提供有效的参考依据。 2 2 技术路线 2 3 拟解决的关键问题 2 3 1 建立通用性强且适合于工业化生产的生物柴油分析检测方法，进一步完善、 优化生物柴油分析方法，提高方法准确性的同时，使分析检测方法标准化； 2 3 2 在以上的基础上为生物柴油产品质量监控，并为生物柴油产品新配方研究 与开发提供有效的参考依据。 爨绷人攀2 0 0 8 霸碳t ： l j 究生学娆论文 第三章麻疯树生物柴油分析方法研究 3 1 仪器及主要试剂。 3 。蔓。董主要仪器 a g l i e n t 6 8 9 0 n 型气相色谱仪( 带f i d 检测器) ，7 6 8 3 b 自动进样塔，8 位样品 盘，美国安捷伦公司；a g i l e n t 5 9 7 3 n 气璇联爝仪，美国安捷伦公司；h p t n n o 渔x 色谱柱( 3 0m o 3 2m m ，0 5 岬) ，美舀安德伦公司；i r p r e s t i g e 2 1 型红外光谱测定 仪，r 本岛津公司；g l 2 型恒温加热磁力搅拌器，郑州长城科工贸有限公司： b p 6 1 s 型电子天平，戆函s a r t o r i u sb a s i c 公司；r e 5 2 a a 型旋转蒸发致，、奠海菠 荣生化仪器：d c 12 氮吹仪配有d c 12 h 恒温水浴锅( 上海安谱科学仪器霄限公 霹) ；玻璃层桥拄( 2 0 x t 。5e m ) ；梨形分液漏斗：锥形瓶、酸f 碱清定管等分概鬻 用玻璃仪器。 3 1 2 主要原料及试剂 麻疯耪种子产骞赛糍省黔疆南递区及罗匐蒸等) ：森疯耩糯油，自制；寐 疯树籽油生物柴油，囱制；中性红，分析纯，天津市大茂化学仪器供应站；溴百 里酚蓝，分析纯，天津科密欧纯学试骞l j 歼发中心；醚酞，分橇纯，天津科密欧化 学试剂开发中心；甲基橙，分析纯，天津科密欧化学试剂丌发中心；正己烷，分 析纯，天津科密欧化学试剂乃发中心；粥酮，分析纯，天津科密欧化学试剂强发 孛心；学酵，分撬纯，上海振兴化学试裁公司；乙醇，分析纯，天滓科密欧化学 试剂丌发中心：氢氧化钾，分析纯，成都会山化工试剂厂；氢氧化钠。分析纯， 成都会出纯工试裁厂；无东碳酸钾，分轿缝，潮南南方化工厂他学试裁公司；无 水碳酸钾，基准物质，天津化学试剂六厂三分厂； 3 1 3 脂肪酸甲酯标准品 一 榈酸甲蘸，色谱纯( 鳄。5 ) ，美国s i g m a 公司；椽橘油酸绎酪，色谱纯 仑9 9 0 ) ：硬脂酸甲酯，色谱纯( 2 9 9 5 ) ：油酸甲酯，色谱纯( 9 9 o ) ；色谱纯 仑9 9 5 ) ：色谱纯( 9 9 。5 ) ；瑟涟酸甲醮，色谱纯f 9 8 。5 ) ；亚寐酸孽酯，色谱 纯q 9 9 0 ) ；花生一烯酸甲酯，色谱纯( 9 9 5 ) ；2 ，4 癸二烯酸甲酯，色谱纯( 三9 9 ，5 ) ； 芬酸甲酯，色谱纯( 2 9 9 5 ) ；均产皇美豳s i g m a 公霹； 3 2 麻疯树油提取方法 如何从麻疯树籽中充分提取原油是应用麻疯树油生产生物柴油的重要组成 都分之一。嚣瓣主要的提取方式如下： 3 2 1 索氏提取 联自然晾于鳇静仁碾或粉未过4 g 嚣筛称取2 0g ，应用素氏提取器提取：采 用水浴加热，提取溶齐l j 采用蒂己烷、环己烷，石油醚：提取时f r j2 、4 、8 、1 2 、 1 6 、2 4 、4 8h 。然后( 1 ) 减爪蒸馏脱溶，( 2 ) 加于燥粼无水硫酸钠于爆。( 3 ) 称霭趸 恒羹，4 ) 计算窘漳l 羹，f 5 ) 薅提墩溶裁、l 靖褥避 亍分撬。 盘媸人学2 0 0 8 弱烦l ：研究生学位论文 3 2 2 回流提取 取鲁然晾干的种仁碾成粉末过4 0 强薅称取5 0g ，放置到四流装置中，溶裁 参考索氏提取，回流次数三次，每次回流时间设为4 ，5 ，6 小时三个水平，每次溶 剂量设为l ：8 ，l ：1 0 ，l ：1 2 细：协三个水平。 3 2 3 浸渍提取 取自然晾干的种仁碾成粉术称取5 0g ，分先后3 次加入合适溶剂( 参考索氏 提取) ，每次溶剂用量为原料的1 0 倍戤臻，浸渍时间设为2 ，3 ，4 ，5 ，6 天五 个水平。 3 2 4 超声提取 取自然