氯離子選擇性電極電位法測(cè)定飼料中水溶性氯化物的研究

高海軍 時(shí)永輝 牛夢(mèng)宇 郭 靜

飼料中水溶性氯化物主要來(lái)源于在飼料中加入的各類飼料添加劑，這些添加劑在增強(qiáng)飼料各種功效的同時(shí)，也增加了飼料中氯化物的含量，也就是我們常說(shuō)的鹽分，鹽分是動(dòng)物體生理過(guò)程中不可缺少的物質(zhì)，在飼料中都有一定的含量，但含量過(guò)高會(huì)嚴(yán)重影響動(dòng)物的生理機(jī)能。飼料中鹽分的含量是判定飼料產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo),在各種飼料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中都有嚴(yán)格的規(guī)定。因此，飼料中鹽分含量的檢測(cè)對(duì)控制飼料產(chǎn)品的質(zhì)量有著重要的意義。

目前,測(cè)定飼料中鹽分通常采用的方法為銀量法，銀量法又分為直接法和間接法。直接法就是以K2CrO4為指示劑，用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定樣品提取液中的Cl-，該法雖然簡(jiǎn)單、快速，但在實(shí)際檢測(cè)中，由于飼料成分復(fù)雜，含有較多的 Br-、I-、PO43-、S2-等干擾離子，加上提取顏色較深，致使檢測(cè)結(jié)果偏差較大，現(xiàn)行國(guó)標(biāo)中已廢止了該法的使用。間接法是以Fe3+為指示劑，先于待測(cè)液中加入一定過(guò)量的硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液，再用硫氰酸鉀（硫氰酸氨）標(biāo)準(zhǔn)溶液來(lái)滴定剩余的硝酸銀溶液；GB/T 6439—2007就是采用此法進(jìn)行檢測(cè)的，該法雖然克服了上述缺點(diǎn)，但由于AgSCN比AgCl更難溶，在等電點(diǎn)過(guò)后，稍微過(guò)量的SCN-可能與AgCl作用，使AgCl轉(zhuǎn)化為AgSCN，這樣到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)，實(shí)際上因多消耗一部分NH4SCN而造成檢測(cè)結(jié)果偏低；另外還存在試劑消耗量大等缺點(diǎn)。本文采用氯離子選擇性電極電位法中的格氏作圖法，該法特別適合測(cè)定組成復(fù)雜的低濃度樣品。通過(guò)優(yōu)化試驗(yàn)條件和步驟，本文所建立的方法克服了上述方法的缺點(diǎn)，能作為一個(gè)科學(xué)、準(zhǔn)確的方法應(yīng)用于飼料樣品的鹽分檢測(cè)中。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)樣品

試驗(yàn)用飼料樣品由河南省糧油飼料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站提供。

1.1.2 標(biāo)準(zhǔn)品

家禽飼料中近似值和元素，由中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)網(wǎng)購(gòu)買(mǎi)，產(chǎn)品編號(hào)：LGC7173；氯化鈉基準(zhǔn)試劑，含量100%，標(biāo)準(zhǔn)偏差0.04%，國(guó)標(biāo)號(hào)：GBW(E)060144。

1.1.3 試劑

以下試劑除特別注明外，均為分析純。水為蒸餾水，符合GB/T 6682中三級(jí)用水規(guī)定。

氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液：將基質(zhì)試劑氯化鈉于550℃灼燒1 h，在干燥器中冷卻至室溫后稱取8.244 0 g于燒杯中，加水溶解，轉(zhuǎn)移至1 000 ml容量瓶中并定容，搖勻，此溶液中含氯離子5mg/ml；亞鐵氰化鉀溶液：稱取10.60 g亞鐵氰化鉀[K4Fe(CN)6·3H2O]溶解，用水定容至100 ml；乙酸鋅溶液：稱取21.90 g乙酸鋅[Zn4(CH3COO)2·2H2O]，加3 ml冰乙酸溶解，用水定容至100ml；濃硝酸；氫氧化鈉溶液：稱取20.00 g氫氧化鈉用水溶解并定容至100 ml；溴酚藍(lán)指示劑。

1.1.4 儀器與設(shè)備

PXSJ-226型離子計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司雷磁儀器廠；#Clo150X型氯離子選擇性電極，美國(guó)Van London-pHoenix(偉倫-鳳凰)公司；217 型雙鹽橋飽和甘汞電極；磁力攪拌器；電子天平（百分之一、萬(wàn)分之一）；實(shí)驗(yàn)室用粉碎機(jī)、振蕩器、容量瓶、移液管、漏斗、燒杯、快速定性濾紙等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 電極準(zhǔn)備

將氯離子選擇性電極保護(hù)套取下，將電極在10－3mol/l的Cl－溶液中浸泡活化1 h以上。然后用去離子水清洗至電位值在260 mV以上備用。將飽和甘汞電極的橡皮帽取下，檢查內(nèi)充飽和KCl溶液（應(yīng)有少量結(jié)晶）是否夠量。鹽橋套管內(nèi)加入0.1 mol/l NaNO3溶液，約占套管容積的2/3，以橡皮圈將套管連接在電極上。安裝電極，并用濾紙吸去電極上的水滴。

1.2.2 試樣制備

按GB/T 20195制備樣品，固體樣品則取200 g以上粉碎，使之全部通過(guò)1 mm篩孔的樣品篩。

1.2.3 樣品處理

稱取一定量的飼料樣品（視鹽分含量而定，一般濃縮料 3～6 g，配合料 5～10 g，精確至 0.01 g）于 200 ml容量瓶中，加入100 ml水和5 ml的亞鐵氰化鉀溶液，搖勻，再加入5 ml的乙酸鋅溶液，振蕩30 min，用水定容至刻度，混合均勻，靜置過(guò)濾。移取濾液20 ml于100 ml的容量瓶中，加入5 ml濃硝酸，搖勻，靜置1 h以上。加入幾滴溴酚藍(lán)指示劑，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)試液顏色剛好變?yōu)樽仙珵橹?，用水稀釋至刻度，搖勻后全部轉(zhuǎn)入150 ml置干燥燒杯中，插入電極并放入攪拌磁子，開(kāi)動(dòng)攪拌器，調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)臄嚢杷俣?，待電位穩(wěn)定后，讀取電位值。于上述燒杯中加入5mg/ml的氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液1.00 ml，待電位穩(wěn)定后讀取電位值。然后每加1.00 ml標(biāo)準(zhǔn)溶液讀取一次電位值，連續(xù)測(cè)量4次。

1.2.4 結(jié)果計(jì)算

1.2.4.1 測(cè)試液中氯離子濃度計(jì)算

根據(jù)每次測(cè)定的電位值E(mV)計(jì)算該溶液的(V0+VS)×10-E/59.2值，然后以其為縱坐標(biāo)，以VS為橫坐標(biāo)作圖。將所得直線延長(zhǎng)，得出其與橫坐標(biāo)軸的交點(diǎn)Ve，則可由以下公式計(jì)算測(cè)試液中氯離子的濃度Cx（mg/ml）：

式中：V0——測(cè)試液初始體積(ml)；

Vs——每次測(cè)定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溶液加入的總體積（ml）；

CS——標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（mg/ml）；

Ve——由標(biāo)準(zhǔn)曲線延長(zhǎng)線與橫坐標(biāo)軸交點(diǎn)所得體積（ml）。

1.2.4.2 樣品中氯化物含量W（以氯化鈉計(jì)，%）：

式中：m——試樣質(zhì)量（g）；

f——稀釋因子，f=10。

2 結(jié)果與分析

2.1 測(cè)定干擾物分析

由于飼料成分復(fù)雜，對(duì)氯離子測(cè)量產(chǎn)生干擾的物質(zhì)多，因此在檢測(cè)中應(yīng)盡量把干擾去除。本文在檢測(cè)時(shí)，首先用沉淀劑把大量的有機(jī)物沉淀并過(guò)濾，減少了有機(jī)物的干擾；其次加入濃硝酸，利用濃硝酸的氧化性將對(duì)氯離子電極產(chǎn)生干擾的Br-、I-、S2-等離子進(jìn)行氧化，再用強(qiáng)堿調(diào)節(jié)至所需的pH值，同時(shí)生成的NaNO3可以作為測(cè)定液的離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑；最后用格氏作圖法（Gran's plot）進(jìn)行結(jié)果計(jì)算，避免了不同基質(zhì)給檢測(cè)帶來(lái)的影響；另外，每一份測(cè)定液和校準(zhǔn)它的標(biāo)準(zhǔn)曲線在連續(xù)較短的時(shí)間內(nèi)完成，減少了外界環(huán)境變化對(duì)電極電位的影響。本法能最大程度的排除干擾，因此，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性也就大大的提高了。

2.2 Gran曲線的線性分析(見(jiàn)圖1)

圖1 用Gran作圖法測(cè)定飼料樣品中的氯離子含量

按照本文1.2的方法進(jìn)行檢測(cè)和計(jì)算，由于每次加入標(biāo)液的體積僅為測(cè)定液的1%，因此體積的影響可以忽略，保證了實(shí)際檢測(cè)中的Gran曲線的相關(guān)性。

2.3 方法的適用性測(cè)試

由于很難找到多種不同品種的飼料標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)本方法進(jìn)行驗(yàn)證，而GB/T 6439—2007是目前檢測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確、適用范圍廣、國(guó)家推薦使用的法定檢測(cè)方法，因此，為了考察所建方法的適用性，本文使用國(guó)標(biāo)方法對(duì)不同品種飼料的水溶性氯化物進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果作為飼料樣品的約定真值，同時(shí)使用本文建立的方法進(jìn)行檢測(cè)。將本文檢測(cè)方法檢測(cè)的結(jié)果與現(xiàn)行國(guó)標(biāo)檢測(cè)方法檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行比較，用兩次檢測(cè)結(jié)果的相對(duì)相差來(lái)反映本法檢測(cè)結(jié)果的偏離程度，進(jìn)而評(píng)價(jià)本文所建方法的適用性，結(jié)果見(jiàn)表1。

通過(guò)表1可以看出，本文檢測(cè)方法與國(guó)標(biāo)檢測(cè)方法在檢測(cè)不同飼料品種時(shí)：檢測(cè)結(jié)果在0.50%以下時(shí)，其相對(duì)相差在8.3%以內(nèi)；檢測(cè)結(jié)果在0.50%～1.00%時(shí)，其相對(duì)相差在3.8%以內(nèi)；檢測(cè)結(jié)果在1.00%以上時(shí)，其相對(duì)相差在3.5%以內(nèi)；兩種方法取得了很好的一致性。說(shuō)明該法可以適用于不同品種飼料的檢測(cè)。

表1 國(guó)標(biāo)和本法對(duì)不同品種飼料的檢測(cè)結(jié)果（以氯化鈉含量計(jì)，%）

2.4 檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性分析

由于該法本身就是使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)連續(xù)加入法進(jìn)行檢測(cè)，因此，無(wú)法用回收率來(lái)評(píng)價(jià)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了驗(yàn)證該法在實(shí)際檢測(cè)中的準(zhǔn)確性，本文使用了不同的檢測(cè)方法對(duì)飼料標(biāo)準(zhǔn)品（1.1.2）中水溶性氯化物進(jìn)行測(cè)定，所得結(jié)果與給定值[（0.21±0.03）g/100 g]進(jìn)行比較，見(jiàn)表2。

從表2中可以看出，只有本文檢測(cè)方法的檢測(cè)結(jié)果和GB/T 6439—2007的檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)物給定值的相差較小，在給定值的偏差范圍之內(nèi)，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。電極電位外標(biāo)法、標(biāo)準(zhǔn)加入法及銀量法中的直接滴定法的測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)物給定值的相差較大，檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。另外，從表1中也可看出，該法對(duì)不同品種的飼料其檢測(cè)結(jié)果與現(xiàn)行國(guó)標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果具有良好的一致性，且該法整體檢測(cè)結(jié)果比國(guó)標(biāo)檢測(cè)結(jié)果偏高一點(diǎn)，正好克服了國(guó)標(biāo)方法檢測(cè)結(jié)果偏低的缺點(diǎn)[3]。

表2 不同檢測(cè)方法測(cè)定飼料標(biāo)準(zhǔn)品（1.1.2）中水溶性氯化物的檢測(cè)結(jié)果（%）

2.5 方法的精密度

本文對(duì)不同品種的飼料樣品進(jìn)行檢測(cè)，每份樣品平行測(cè)定5次，計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見(jiàn)表3。

通過(guò)表3可知，各種飼料平行測(cè)定5次，其結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在5%以下，說(shuō)明本法對(duì)于不同品種的飼料都具有很好的重現(xiàn)性。

3 結(jié)論

本文通過(guò)研究及試驗(yàn)驗(yàn)證，建立了測(cè)定飼料中水溶性氯化物含量的氯離子選擇性電極電位法。該法在不同飼料品種的實(shí)際檢測(cè)結(jié)果中表明：其檢測(cè)結(jié)果與GB/T 6439—2007法的檢測(cè)結(jié)果具有高度的一致性。具有試劑用量少、準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，完全能夠利用此法進(jìn)行不同品種飼料中水溶性氯化物的檢測(cè)。

表3 不同品種飼料測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（%）

若干篇，刊略，需者可函索）