濃度直讀法快速測定飼料中的氯化物

高向陽， 付曼云

（鄭州科技學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，河南鄭州 450064）

氯是人體的必需元素，攝入適當(dāng)?shù)穆饶艽龠M(jìn)人體對(duì)B族維生素、蛋白質(zhì)的吸收，保持肌肉靈活性和柔軟性；若體內(nèi)氯量過低，影響鈣、鋅、鐵等微量元素的吸收，會(huì)出現(xiàn)腹脹、腹瀉、面黃肌瘦、乏力等現(xiàn)象（史賢明等，2012；Leonie 等，2012） 。如果飼料中氯化物缺失嚴(yán)重，使產(chǎn)蛋雞的采食量降低，導(dǎo)致蛋的重量及質(zhì)量發(fā)生變化，仔豬出現(xiàn)發(fā)育遲緩、神經(jīng)過敏、攻擊牧工等現(xiàn)象。因此，對(duì)飼料中氯化物含量的檢測極為重要（楊艷，2016；張珍珍等，2015、2014）。

目前，氯的測定方法有國家標(biāo)準(zhǔn)法、離子色譜法、流動(dòng)注射法 、原子吸收法等（肖尊煌，2018；衛(wèi)生部 GB 5009.44，2016；張珍珍等，2015；蔡芳等，2010；衛(wèi)生部 GB/T6439，2007）。 這些方法大多儀器昂貴、操作繁瑣、需繪制工作曲線、耗時(shí)長，檢測成本高。

離子選擇性電極濃度直讀法具有儀器便攜、讀數(shù)直觀、成本低廉、快速簡便的優(yōu)點(diǎn)（高向陽，2018；王珊等，2012），但濃度直讀法測定飼料中的氯化物鮮見文獻(xiàn)報(bào)道，本文將超聲輔助技術(shù)與濃度直讀法有效結(jié)合，測定飼料中的氯離子，具有檢測快、計(jì)算簡單明了的突出優(yōu)點(diǎn)，為飼料中氯化物的測定提供了一種理想的新型分析技術(shù)，有良好的應(yīng)用前景和較強(qiáng)的推廣價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料 5%產(chǎn)蛋后備雞前期預(yù)混料 （編號(hào)1711690）、仔豬前期濃縮飼料 29 C （編號(hào)1713054），由河南安必諾檢測技術(shù)有限公司提供。

1.2 試劑 冰乙酸、檸檬酸三鈉、硝酸鉀、氯化鈉，來自鄭州派尼化學(xué)試劑廠；氫氧化鈉、硫酸鉀 ，來自上海阿拉丁生化科技有限公司；以上試劑為優(yōu)級(jí)純。所用水為怡寶純凈水（電導(dǎo)率為2.76 μS/cm）。

0.1000 mol/L氯離子儲(chǔ)備液：準(zhǔn)確稱取經(jīng)105℃烘至恒重的氯化鈉2.9250 g，用水定容到500 mL容量瓶中，混勻。用前逐級(jí)稀釋到所需濃度。

1 mol/L氯離子儲(chǔ)備液：準(zhǔn)確稱量經(jīng)105℃烘至恒質(zhì)量的氯化鈉14.6250 g，用水定容到250 mL容量瓶中，搖勻。用前逐級(jí)稀釋到所需濃度。

1 mmol/L氯離子A標(biāo)定液：用移液槍吸取0.1000 mol/L氯離子儲(chǔ)備液0.50 mL至50 mL容量瓶中，加入20.00 mL TISAB溶液，用水定容，混勻備用。

100.0 mmol/L氯離子B標(biāo)定液：用吸量管吸取1.000 mol/L氯離子儲(chǔ)備液5.00 mL至50 mL容量瓶中，加入20.00 mL TISAB溶液，用水定容，混勻備用。

5 mmol/L氯離子使用液：用吸量管吸取100.0 mmol/L氯離子儲(chǔ)備液2.50 mL至50 mL容量瓶中，加入20.00 mL TISAB溶液，用水定容，混勻備用。

氯離子空白溶液：準(zhǔn)確量取TISAB溶液20.00 mL至50 mL燒杯中，加30.00 mL水，搖勻。

TISAB溶液：準(zhǔn)確量取350 mL水至500 mL燒杯中，加70.770 g硝酸鉀、25.00 mL冰乙酸、0.100 g檸檬酸三鈉，攪拌后，用5.00 mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)pH至6.00，轉(zhuǎn)移到500 mL容量瓶中，用pH=6.00稀乙酸溶液定容，備用。

5.00 mol/L氫氧化鈉溶液、飽和硫酸鉀溶液。

1.3 儀器設(shè)備 PXSJ-216型離子分析儀 （上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）；KQ5200DE型超聲波清洗器 （江蘇省昆山市超聲儀器有限公司）；101-OABS電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 （上海科恒實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司）。

1.4 方法 按說明書安裝好儀器，預(yù)熱15 min。選擇“模式 4”，按“濃度直讀”功能鍵，按“確認(rèn)”，選擇“mmol/L”單位，按“確認(rèn)”，再選擇“兩點(diǎn)校準(zhǔn)”，輸入C1=1 mmol/L，將溫度傳感器和電極對(duì)放入標(biāo)定液A中穩(wěn)定2 min，按“確認(rèn)”，處理好電極對(duì)，放入標(biāo)定液B中，輸入C2=100 mmol/L，穩(wěn)定2 min，按“確認(rèn)”后，儀器顯示校準(zhǔn)好的電極實(shí)際斜率，按“確認(rèn)”，選擇“空白校準(zhǔn)”，把處理好的電極對(duì)放入空白溶液，穩(wěn)定2 min，按“確認(rèn)”，存儲(chǔ)空白值，完成儀器標(biāo)定。

將飼料樣品研磨后，全部過60目的尼龍篩，準(zhǔn)確稱取5.0000 g至50 mL具塞比色管中，沿管壁加20.00 mL水，在額定功率200 W的超聲波清洗器中超聲5 min。加入20.00 mL的TISAB溶液，用水定容為50 mL，移入小燒杯中，插入處理好的電極對(duì)，輕搖，穩(wěn)定2 min后，按“確認(rèn)”鍵，儀器直接給出試液中氯離子的濃度c（mmol/L），按下式計(jì)算樣品中的氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)W（mg/g）。

式中：c為氯離子的物質(zhì)的量濃度，mmol/L；m為樣品質(zhì)量，g；0.05為樣液體積，L；35.5為氯相對(duì)毫摩爾原子質(zhì)量，mg/mmol。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲提取時(shí)間的影響 分別稱取5%產(chǎn)蛋后備雞前期預(yù)混料5.0000 g于7個(gè)50 mL具塞比色管中，沿管壁加20.00 mL水后，在額定功率200 W的超聲波清洗器中進(jìn)行超聲，超聲時(shí)間設(shè)定為 3、5、7、9、11、13、15 min，按 1.4 方法測定，結(jié)果如圖1。

圖1 超聲時(shí)間對(duì)氯離子濃度的影響

由圖1可知，樣品超聲5 min時(shí)測定，提取比較完全，氯離子濃度達(dá)到最高值。

2.2 提取劑用量 準(zhǔn)確稱取5%產(chǎn)蛋后備雞前期預(yù)混料5.0000 g于7個(gè)具塞比色管中，分別加入5.00、10.00、15.00、20.00、25.00、30.00、35.00 mL 水，在額定功率200 W的超聲波清洗器中超聲5 min，以下按1.4方法測定，結(jié)果如圖2。

圖2 提取劑的量對(duì)氯離子濃度的影響

由圖2可知，加入20.00 mL水時(shí)提取較為完全，結(jié)果較理想。

2.3 電極斜率的校準(zhǔn) 實(shí)驗(yàn)測得所用氯離子選擇性電極的實(shí)際斜率為56.436，與理論斜率59.159相比，計(jì)算出電極的轉(zhuǎn)換系數(shù)大于90%，表明電極的能斯特響應(yīng)的性能良好。

2.4 檸檬酸鈉用量的確定 分別稱取8.088 g硝酸鉀于7個(gè)燒杯，依次加檸檬酸鈉0.000、0.010、0.020、0.030、0.040、0.050、0.060 g， 各加 5.00 mL 冰乙酸，水溶解后，用5.00 mol/L氫氧化鈉調(diào)pH至6.00，轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶中，用pH=6.00稀乙酸定容，搖勻。按實(shí)驗(yàn)方法配制5 mmol/L氯離子使用液，按1.4步驟進(jìn)行5次平行測定。以檸檬酸鈉用量為橫坐標(biāo)，氯離子濃度的平均值為縱坐標(biāo)作圖，結(jié)果如圖3。

圖3 檸檬酸鈉用量對(duì)氯離子濃度的影響

由圖3可知，檸檬酸鈉用量為0.20 g/L時(shí)，測得氯離子的誤差較小。

2.5 硝酸鉀濃度的影響 分別稱取0.020 g檸檬酸鈉于9個(gè)燒杯中，依次加硝酸鉀0.000、2.022、4.044、6.066、8.088、10.110、12.130、14.154、16.176 g， 各加5.00 mL冰乙酸，加水溶解后，用5.00 mol/L氫氧化鈉調(diào)pH至6.00，用稀乙酸定容為100 mL，搖勻。 硝酸鉀濃度為 0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00、1.20、1.40、1.60 mol/L， 用 5 mmol/L 氯離子使用液，按1.4進(jìn)行測定，以硝酸鉀濃度為橫坐標(biāo)，氯離子濃度為縱坐標(biāo)作圖，結(jié)果如圖4。

圖4 硝酸鉀濃度對(duì)氯離子濃度的影響

由圖4可知，硝酸鉀濃度為1.40 mol/L時(shí)，氯離子測定的誤差最小。

2.6 試液pH的確定 分別稱取0.020 g檸檬酸鈉于8個(gè)燒杯中，各加硝酸鉀8.088 g、5.00 mL冰乙酸，用水溶解后，用5.00 mol/L氫氧化鈉溶液分別調(diào) pH 為 3.00、3.50、4.00、4.50、5.00、5.50、6.00和6.50，轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶中，用相應(yīng)pH的稀乙酸溶液定容，搖勻。用5 mmol/L氯離子使用液，按1.4方法進(jìn)行5次平行測定，以pH為橫坐標(biāo)，氯離子濃度的平均值為縱坐標(biāo)作圖，結(jié)果如圖5。

圖5 pH對(duì)氯離子濃度的影響

由圖5可知，試液 pH 6.00時(shí)，氯離子測定的誤差最小。

2.7 總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖劑的優(yōu)化 通過單因素實(shí)驗(yàn)，選擇試液pH、檸檬酸鈉用量、硝酸鉀溶液濃度為考察因素，采用L9（33）表設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，對(duì)5 mmol/L氯離子使用液進(jìn)行5次平行測定，取平均值?？傠x子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖劑的正交實(shí)驗(yàn)水平與因素表的結(jié)果如表1、表2。

表1 正交實(shí)驗(yàn)水平與因素

表2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果

由表1、表2可知，影響氯離子濃度測定的因素順序?yàn)閜H＞檸檬酸鈉用量＞硝酸鉀溶液濃度。由實(shí)驗(yàn)可知，總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖劑的最佳條件是A2B2C3，即檸檬酸鈉用量為0.20 g/L、試液pH 6.00、硝酸鉀濃度為1.40 mol/L。

2.8 測定結(jié)果及精密度 在總離子強(qiáng)度的最佳條件下，按1.4步驟對(duì)5%產(chǎn)蛋后備雞前期預(yù)混料、仔豬前期濃縮飼料29C，做5次平行測定，結(jié)果如表3。

表3 測定結(jié)果和精密度（n=5）

由表3可知，平行測定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3.4%。

2.9 檢出限、定量限與加標(biāo)回收率 在完全相同條件下，對(duì)0.01 mmol/L氯化鈉溶液平行測定11次，按3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算的檢出限為0.0131 mmol/L，按10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算的定量限為0.0437 mmol/L。

稱取樣品5.0000 g，加入100 mg氯離子進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn)。按1.4方法進(jìn)行5次平行測定，結(jié)果如表4。

表4 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，樣品的加標(biāo)回收率為98.39%和100.54%。

2.10 干擾實(shí)驗(yàn) 用固定干擾法 （黃超倫等，1997）， 研究 Cu2+、Zn2+、Ag+、Fe2+、Fe3+、Al3+、I-、Br-、CO32-、NO3-等離子的干擾情況，主離子的濃度值發(fā)生變化，干擾離子的濃度值不變，記錄平衡電位值的變化數(shù)據(jù)，通過計(jì)算得出選擇性系數(shù)。結(jié)果表明：Cu2+、Zn2+、Fe2+對(duì)氯離子測定無干擾，Ag+、 Fe3+、Al3+干擾較大，可用檸檬酸鈉掩蔽Fe3+和Al3+離子，飼料中 Ag+含量忽略不計(jì)；I-、Br-、CO32-、NO3-干擾很小，不影響測定結(jié)果。

2.11 對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果 對(duì)5%產(chǎn)蛋后備雞前期預(yù)混料，用濃度直讀法與離子色譜分析法各進(jìn)行5次平行測定，結(jié)果如表5。

由表5中的測定數(shù)據(jù)，經(jīng)F檢驗(yàn)、t檢驗(yàn)表明，兩種方法之間不存在顯著性差異，結(jié)論的置信度為95%。

表5 對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

離子選擇性電極具有穩(wěn)定性高、靈敏度好、選擇性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，用濃度直讀法測定樣品中的氯化物成本低廉、讀數(shù)直觀、可以現(xiàn)場快速測定。總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖劑的最佳條件為檸檬酸鈉的添加量0.20 g/L、試液pH 6.00、硝酸鉀濃度1.40 mol/L，平行測定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3.4%（n=5），檢出限為0.0131 mmol/L，加標(biāo)回收率大于98.3%。與色譜分析法對(duì)照測定，經(jīng)顯著性檢驗(yàn)表明，兩種方法之間不存在顯著性差異。為飼料中氯化物的測定提供了一種新型理想分析技術(shù)，有較好的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。