采用氣相色譜測定飼料中丙酸的含量

高俊峰，黃 婷，劉小敏

(國糧武漢科學(xué)研究設(shè)計院有限公司//國家飼料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(武漢)，湖北 武漢 430079)

丙酸為無色透明液體，屬于一種強極性酸性化合物，易溶于水；丙酸鹽包括丙酸鈉、丙酸鈣、丙酸鉀等[1]。丙酸及丙酸鹽都是酸性防霉劑，具有較廣的抗菌譜，對霉菌、真菌、酵母菌等都有一定的抑制作用，其毒性很低，是動物正常代謝的中間產(chǎn)物，也是飼料工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的防霉劑[1]。

飼料中丙酸的提取主要以蒸餾法為主，但由于飼料基質(zhì)復(fù)雜，在水蒸汽蒸餾過程中某些飼料中的高淀粉原料易糊化，因此導(dǎo)致飼料中的丙酸無法完全提取，影響測定結(jié)果，因此必須優(yōu)化試驗的前處理條件。國內(nèi)外關(guān)于丙酸、丙酸鹽類分析方法的報道較多，有氣相色譜法(GC)、氣質(zhì)聯(lián)用色譜法(GC-MS)、薄層色譜法、電位滴定法、毛細管電泳法等[2-6]。薄層色譜法、電位滴定法、毛細管電泳法由于其靈敏度、精密度以及分析速度均不理想，故很少用于飼料中丙酸(丙酸鹽)的測定。氣質(zhì)聯(lián)用色譜法雖然特異性高、抗干擾能力強，但使用成本昂貴。因此，本試驗采用氣相色譜法作為試驗方法。參考GB/T 17815—1999《飼料中丙酸、丙酸鹽的測定》[7]，發(fā)現(xiàn)該標準制訂年限較早，受當時技術(shù)條件限制，使用的是載量低的玻璃填充柱，方法中無檢出限和定量限。本試驗采用目前主流的石英毛細管柱。通過對試樣前處理條件、氣相色譜柱的優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)該法具有便利性高、靈敏度高、重復(fù)性好的優(yōu)點，可滿足不同種類飼料中丙酸的測定。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Trace1310氣相色譜儀，配氫火焰離子化檢測器和Chromeleon7數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，美國賽默飛世爾公司；0.1 mg電子天平，梅特勒托利多公司；純水機，美國賽默飛世爾公司；全玻璃蒸餾裝置(具500 ml蒸餾瓶)。

丙酸標準品(CAS號79-09-4，純度≥97.0%)，北京壇墨質(zhì)檢標準物質(zhì)中心；硅油、優(yōu)級純磷酸、分析純石英砂、分析純氯化鈉，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；色譜純甲酸，天津科密歐化學(xué)試劑公司；0.45 μm水溶性濾膜，天津津騰實驗設(shè)備有限公司；飼料樣品，國家飼料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(武漢)。

1.2 標準溶液配制

準確稱取1.031 0 g丙酸標準品(精確至0.1 mg)，以超純水為溶劑，配制成10 mg/ml的標準貯備液，于4℃保存。移取標準貯備液適量，用超純水稀釋到1 mg/ml作為標準工作液，臨用現(xiàn)配。

1.3 儀器條件

Agilent DB-WAX石英毛細管柱(柱長30 m，內(nèi)徑0.25 mm，膜厚度0.5 μm)，美國安捷倫科技公司；載氣流速：1 ml/min；進樣口溫度：250℃；檢測器溫度：250℃；柱溫箱溫度：110℃保持5 min，然后以10℃/min的速率升到180℃，保持5 min；分流比：5∶1；進樣量：1 μl。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理的優(yōu)化

針對某些飼料在水蒸汽蒸餾過程中易糊化的缺點，本試驗加入過量的氯化鈉、適量的石英砂防止飼料結(jié)塊，從而提高蒸餾效率和結(jié)果的準確性。

準確移取10 mg丙酸標準溶液置于蒸餾裝置中，進行水蒸汽蒸餾并測定回收率，以此來比較不同條件下的蒸餾提取效果。結(jié)果見表1。

表1 不同蒸餾條件對丙酸回收率的影響

同時，研究了蒸餾餾出液體積對測定的影響，按本次試驗規(guī)定的條件進行水蒸汽蒸餾，測定回收率，結(jié)果見圖1。

圖1 蒸餾體積對丙酸回收率影響

由表1和圖1最終確認前處理優(yōu)化步驟如下：準確稱取50 g試樣(精確至0.1 g)置于500 ml的蒸餾瓶中，迅速加入200 ml水，80 g氯化鈉，10 ml 50%磷酸溶液，10 g石英砂及2～3滴硅油，立即進行水蒸汽蒸餾；將250 ml容量瓶置于冰水浴中作為吸收液裝置，放置直至餾出液接近240 ml。在室溫下放置30 min，加1.0 ml 2%甲酸溶液，充分搖勻后定容,用0.45 μm濾膜過濾待測。

2.2 方法的線性范圍

丙酸溶液標準氣相色譜圖見圖2。

圖2 丙酸標準溶液氣相色譜圖(c=100 μg/ml)

采用空白基質(zhì)添加標準溶液提取法繪制標準曲線。分別取1.2中適量的標準工作液置于500 ml蒸餾瓶中，按照2.1優(yōu)化后的前處理條件進行蒸餾提取，得到質(zhì)量濃度分別為5.0、10.0、20.0、40.0、100.0、200.0、400.0 μg/ml的丙酸標準溶液。以丙酸濃度為橫坐標，丙酸色譜峰面積為縱坐標，繪制標準曲線。結(jié)果表明，在質(zhì)量濃度5.0～400.0 μg/ml時，線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)(R2)均大于0.999。

2.3 方法的檢出限與定量限

根據(jù)GB/T 27417—2017《合格評審化學(xué)分析方法確認和驗證指南》關(guān)于檢出限和定量限描述[8]，本試驗中丙酸的可視最低檢出濃度為5.0 μg/ml，可視可靠最低檢出濃度為20.0 μg/ml。依據(jù)2.1中的稱樣量和稀釋體積得出檢出限為30 mg/kg，定量限為100 mg/kg。

2.4 方法的加標回收試驗

不同種類飼料丙酸的添加回收率見表2。

表2 不同種類飼料丙酸的添加回收率(n=5)

選用谷物類原料(玉米、小麥)、發(fā)酵類(DDGS)、蛋白類(豆粕、肉粉、魚粉)、配合飼料(豬、雞、魚配合飼料)、濃縮飼料(豬濃縮飼料)為測試對象，進行加標回收試驗，每批次內(nèi)同一濃度做5次平行試驗。

從表2數(shù)據(jù)中可以看出，丙酸加標平均回收率為84.3%～99.81%，RSD為0.62%～4.81%。該法能適應(yīng)飼料原料、植物蛋白飼料、配合飼料、濃縮飼料等各種飼料中丙酸的測定。

2.5 方法的重復(fù)性試驗

為考察方法重復(fù)性，選用谷物類原料(玉米)、蛋白類(豆粕)、配合飼料(豬配合飼料)、濃縮飼料(豬濃縮飼料)為測試對象，不同實驗室用同一樣品進行試驗，每批次同一濃度做5次平行試驗，以此來考察方法的重復(fù)性，結(jié)果見表3。

表3 不同實驗室對同批次不同丙酸添加水平測定結(jié)果的統(tǒng)計

通過分析不同實驗室對不同丙酸含量測試結(jié)果，方法的重復(fù)性≤10%，再現(xiàn)性≤15%，方法精密度滿足要求。

2.6 方法的應(yīng)用

從市場上抽取添加商品名為“露保西鹽”的防霉劑飼料樣品若干，利用上述方法對其進行測定，檢測結(jié)果見表4。

表4 商品飼料中丙酸的測定結(jié)果

“露保西鹽”主要成分是丙酸鈣，其標簽中注明丙酸含量為60%左右，從表4的結(jié)果可以看出，檢測值與標簽值測定結(jié)果在誤差范圍內(nèi)。

3 結(jié)論

本試驗為飼料中丙酸的測定提供了一種新的思路，通過對前處理條件和色譜柱的優(yōu)化，達到了操作簡便、檢測靈敏度高的目的，具有一定的實用推廣價值。