劉陽(yáng),馬麗霞,王勤 ,王傳棟△,馮圣玉

(1.山東大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院,濟(jì)南 250100; 2.山東省藥學(xué)科學(xué)院，山東省生物醫(yī)用高分子材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南 250101)

1 引 言

聚乳酸(PLA)是一種生物可完全降解的脂肪族聚酯類高分子材料，具有良好的熱塑性，優(yōu)良的生物相容性和生物可降解性，在體內(nèi)完全代謝無(wú)蓄積，最終的降解產(chǎn)物是二氧化碳和水，對(duì)人體無(wú)毒、無(wú)刺激。已經(jīng)獲得美國(guó)食品藥品管理局(FAD)批準(zhǔn)認(rèn)可，成為一種備受關(guān)注的可生物降解的醫(yī)用高分子材料[1-3]，被廣泛應(yīng)用于食品包裝、生物工程和生物醫(yī)學(xué)材料等諸多領(lǐng)域[4-7]。

目前，聚乳酸的合成方法主要有兩種，一種是直接縮聚法，另一種是開環(huán)聚合法。直接縮聚方法簡(jiǎn)單，一般只能得到低聚物；開環(huán)聚合法工藝較繁瑣，成本較高，可以得到高分子量的聚乳酸[8-10]。開環(huán)聚合法制備聚乳酸，是以丙交酯為原料，辛酸亞錫為催化劑，十二醇為分子量調(diào)節(jié)劑進(jìn)行的聚合反應(yīng)，本研究主要對(duì)聚乳酸材料中十二醇?xì)埩袅康臋z測(cè)方法進(jìn)行研究。

十二醇又稱月桂醇，常用作制造表面活性劑、香精、洗滌劑、化妝品、紡織助劑等[11]，在聚乳酸合成中常作為封端劑，對(duì)聚乳酸分子量進(jìn)行調(diào)節(jié)。有研究[12]表明醇對(duì)聚乳酸的熱穩(wěn)定性有一定的影響，醇會(huì)促進(jìn)聚乳酸的降解，降低聚乳酸的熱穩(wěn)定性，且醇的添加量越大，對(duì)聚乳酸熱穩(wěn)定性的影響越大，因此，為控制聚乳酸原料的產(chǎn)品質(zhì)量，提高聚乳酸的熱穩(wěn)定性，對(duì)十二醇的殘留量的控制是非常重要的，建立十二醇?xì)埩袅康臋z測(cè)方法也是非常必要的。十二醇含量的測(cè)試方法已有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[13-14]，但測(cè)定聚乳酸中微量十二醇?xì)埩舻臋z測(cè)方法尚未見文獻(xiàn)報(bào)道，本研究建立了聚乳酸中十二醇?xì)埩舻臍庀嗌V測(cè)定方法。

2 材料與方法

2.1 儀器與試劑

安捷倫6890N氣相色譜儀、配FID檢測(cè)器(美國(guó)，Agilent公司)；Sartorius型電子分析天平(感量：0.0001 g，德國(guó)Sartoirus公司)；KQ5200B型超聲清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)，TDL80-2B離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠)。

聚乳酸原料(自制)，十二醇(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，分析純)、甲醇(天津賽孚瑞科技有限公司，色譜純)、氯仿(Honeywell Burdick & Jackson，色譜純)。

2.2 色譜條件

采用DB-624 毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.530 mm×3.0 μm)，程序升溫(60℃，保持3 min；30℃/min，升溫至250℃，保持10 min)，進(jìn)樣口溫度250℃，檢測(cè)器溫度260℃，分流比：10∶1，進(jìn)樣量：2 μL，流速：3.0 mL/min。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)液的制備

精密稱取十二醇0.2521 g，置25 ml量瓶中，甲醇溶解并定容，作為標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。取5 ml標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于50 ml量瓶中，甲醇定容，得1.01 mg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液。各取5 ml濃度為1.01 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別于50 ml和10 ml量瓶中，甲醇定容，得0.10 mg/mL和 0.50 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。取1、2、5和7 ml濃度為0.10 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別于10 ml量瓶中，甲醇定容，得0.01 mg/mL、0.02 mg/mL、0.05 mg/mL和0.07 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.4 樣品處理

精密稱取聚乳酸1.0 g，置25 ml容量瓶中，加適量氯仿溶解后，緩慢滴加甲醇使聚乳酸沉淀，并用甲醇定容，冰水浴中超聲設(shè)定時(shí)間，取適量上述溶液于離心管中，3000 rpm離心20 min備用。

3 結(jié)果

3.1 專屬性

分別精密量取空白溶劑A(純甲醇)，空白溶劑B(氯仿與甲醇混合液，V氯仿∶V甲醇=1∶4)，十二醇標(biāo)準(zhǔn)溶液C，各2 μL，按照2.2項(xiàng)下的色譜條件進(jìn)樣分析，記錄色譜圖，見圖1。從圖1中可以看出，在此條件下，各溶劑對(duì)十二醇測(cè)定無(wú)干擾，十二醇的專屬性良好。

圖1空白溶劑A、空白溶劑B和十二醇標(biāo)準(zhǔn)溶液C的GC色譜圖

1. 甲醇( methyl alcohol )，2. 氯仿 ( chloroform )， 3. 十二醇 ( lauryl alcohol )

Fig1GCchromatogramsofblanksolvent(A)，blanksolvent(B)andsample(C)

3.2 線性關(guān)系

取2.3項(xiàng)下的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液各2 μL，注入氣相色譜儀，照2.2項(xiàng)下的色譜條件測(cè)定，以峰面積A對(duì)質(zhì)量濃度C作線性回歸，十二醇的線性方程為：A=2717.3C-11.646，γ=0.9998，線性范圍為0.01～1.01mg/mL。

3.3 精密度

取濃度為0.10 mg/mL的十二醇標(biāo)準(zhǔn)溶液，照2.2項(xiàng)下的色譜條件，連續(xù)進(jìn)樣6次。結(jié)果十二醇峰面積均值為272 mAU.s，RSD為3.16%。

3.4 重復(fù)性

取同一批號(hào)樣品，平行制備6份樣品溶液，按2.2項(xiàng)下的色譜條件進(jìn)樣測(cè)定。十二醇含量均值為0.0837%，RSD為3.49%。

3.5 回收率

為了避免聚乳酸原料中殘留十二醇的干擾，我們采用羧基封端的聚乳酸作為回收率試驗(yàn)的基質(zhì)，精密稱取羧基封端的聚乳酸樣品9份，置于9個(gè)25 ml量瓶中，加入不同量的十二醇標(biāo)準(zhǔn)溶液，制備低、中、高3個(gè)水平濃度的回收率試驗(yàn)用供試液，按上述色譜條件測(cè)定方法的回收率。結(jié)果見表1。從表1中可以看出，十二醇平均回收率為99.21%，RSD值為1.55%。

表1 十二醇加樣回收率結(jié)果

3.6 檢測(cè)限和定量限

取0.01 mg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，用甲醇逐級(jí)稀釋，照2.2項(xiàng)下的色譜條件進(jìn)樣分析，記錄色譜圖。以信噪比為10∶1時(shí)作為十二醇的檢測(cè)限，以信噪比為3∶1時(shí)作為十二醇的定量限。測(cè)試結(jié)果顯示，十二醇檢測(cè)限濃度為0.0005 mg/mL，定量限濃度為0.001 mg/mL。

3.7 樣品處理?xiàng)l件的選擇

3.7.1溶劑用量的選擇 根據(jù)聚乳酸及十二醇的溶解性，選擇氯仿做溶劑，甲醇做沉淀劑，對(duì)聚乳酸原料中的十二醇進(jìn)行提取。分別對(duì)1 g聚乳酸樣品選取2、5和10 ml氯仿作為溶劑，先將聚乳酸溶解，再緩慢滴加甲醇使聚乳酸沉淀下來，十二醇溶解在氯仿和甲醇的混合溶劑中，并用甲醇最終定容至25 ml。圖2為氯仿用量對(duì)聚乳酸中殘留十二醇提取的影響曲線。

圖2 氯仿用量對(duì)聚乳酸中殘留十二醇提取的影響曲線

從圖2中可以看出，1 g聚乳酸原料加5 ml氯仿溶解，待聚乳酸完全溶解后，緩慢滴加甲醇使聚乳酸沉淀下來，并用甲醇定容至25 ml，聚乳酸中殘留的十二醇提取趨于完全。氯仿用量達(dá)10 ml時(shí)，提取完全，但試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此時(shí)，聚乳酸溶解在混合溶劑中，無(wú)法達(dá)到沉淀分離的目的，直接進(jìn)樣測(cè)試，由于聚乳酸的不易揮發(fā)性，容易對(duì)測(cè)試系統(tǒng)造成污染。因此，樣品處理選擇1 g聚乳酸加5 ml氯仿溶解，待聚乳酸完全溶解后，緩慢滴加甲醇使聚乳酸沉淀下來，并用甲醇定容至25 ml的處理方法。

3.7.2超聲時(shí)間的選擇 稱取1.0 g聚乳酸原料于25 ml量瓶中，加入5ml氯仿，待聚乳酸完全溶解，緩慢滴加甲醇使聚乳酸沉淀，并用甲醇定容。將上述溶液置于超聲清洗器中進(jìn)行超聲處理，分別超聲0、10和30 min。圖3為超聲時(shí)間對(duì)聚乳酸原料中殘留十二醇提取的影響曲線。

圖3超聲時(shí)間對(duì)聚乳酸中殘留十二醇提取的影響曲線

Fig3Thecurveofultrasonictimeeffectonresiduallaurylalcoholextract

從圖3中可以看出，超聲處理10、30 min后，測(cè)試譜圖顯示，十二醇的峰面積未見隨超聲時(shí)間的增加而顯著增加，這說明超聲處理對(duì)聚乳酸中殘留十二醇提取影響不大，考慮工作效率，采用對(duì)樣品溶液不經(jīng)超聲，直接3000 rpm離心20 min的處理方法。

3.8 樣品測(cè)定

選取合成工藝中低、中、高三種比率十二醇封端劑的聚乳酸原料進(jìn)行測(cè)定。精密量稱取不同批次下的聚乳酸原料1.0 g于25 ml量瓶中，按最佳樣品處理方法對(duì)樣品進(jìn)行處理測(cè)定，按外標(biāo)法以峰面積計(jì)算聚乳酸原料中十二醇的殘留量。結(jié)果見表2。

表2 樣品測(cè)定結(jié)果

4 討論

研究結(jié)果表明，采用氣相色譜法測(cè)定聚乳酸原料中封端劑十二醇的殘留量，十二醇的專屬性良好，加樣回收率平均值達(dá)99.21%，RSD值為1.55%。對(duì)樣品處理方法研究表明，將1 g樣品溶于5 ml氯仿中，然后緩慢滴加甲醇，使聚乳酸沉淀，并用甲醇最終定容至25 ml，3 000 rpm離心20 min，對(duì)樣品中殘留的十二醇的提取較為完全。因此，該方法能達(dá)到定量檢測(cè)的目的，將該方法應(yīng)用于聚乳酸原料中十二醇?xì)埩袅康臏y(cè)定，結(jié)果可靠。

目前，只有歐洲藥典中聚桂醇400(lauromacrogol 400)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)十二醇的殘留量進(jìn)行了規(guī)定[15]，限度為小于2.0%。聚乳酸原料測(cè)試結(jié)果顯示，封端劑十二醇?xì)埩袅侩S合成過程中加入量的增加而增加，但十二醇?xì)埩袅烤∮?.1%。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，參照歐洲藥典，擬定以十二醇為分子量調(diào)節(jié)劑合成的聚乳酸中十二醇的殘留量限度為小于2.0%。