CN111122761A - 气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法 - Google Patents

气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法，包括步骤：(1)准备所述的待测饲料样品水溶液，向待测样品水溶液中加入含有氢离子的甲醇溶液，进行甲酯化反应，将甲酯化反应后的反应液进行处理，获得无水萃取液，作为待测液；(2)利用气相色谱仪，对步骤(1)中准备的待测液进行气相色谱分析。采用了本发明的气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法，通过一定的提取、反应手段处理样品，能够完成复杂预混合饲料中微量丁酸钠定性和定量，并且，分析速度快，灵敏度高，结果准确可靠；检测方法中，使用的分析仪器为气相色谱仪，配备的为通用型HP‑5毛细管柱和FID检测器，不需要专用的有机酸色谱柱检测，普及性强，所用设备常见易得。

Description

气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法
技术领域
本发明涉及预混合饲料含量检测领域，涉及一种气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法。
背景技术
由于丁酸钠具有改善动物肠道环境、提高饲料适口性、促进动物健康等作用被广泛应用到饲料行业中。丁酸由最初的临床应用，逐步应用到畜牧生产中，丁酸应用由液态丁酸钠逐步转变为粉末丁酸钠、包被型丁酸钠、丁酸衍生物(丁酸甘油酯)、微囊型丁酸钠等一系列产品。
研究证实，丁酸钠在饲料加工、存储过程中，存在一定的损耗现象，即饲料生产过程中的调制、制粒过程(水蒸气以及高温、高压条件)以及存放过程(玉米粉碎、游离成分增加)中，会使得饲料中的丁酸钠首先发生膨胀，而后发生潮解；潮解后的丁酸钠随后发生一系列反应，最终生成丁酸；其次，丁酸易于挥发，因此造成丁酸钠损耗，降低其发挥功效，故如何有效的监控预混合饲料中丁酸钠的含量，已成为饲料公司、养殖户以及饲料添加剂公司的关注热点。
目前，关于丁酸钠的检测方法主要有常规方法—高氯酸滴定法(国标法)、液相色谱法，但实践操作证明，以上两种检测方法，只能检测纯品丁酸钠和微囊丁酸钠的含量，不能检测复杂样品预混合饲料中微量丁酸钠的含量。理论推断，气相色谱法既能够检测纯品丁酸钠以及微囊丁酸钠的含量，也能够通过对样品的前处理实现预混合饲料中丁酸钠含量的检测。相比较滴定法以及液相色谱法，气相色谱法更适用于实践生产中检测丁酸钠的含量，如预混合饲料中丁酸钠的含量。
发明内容
本发明的主要目的就是针对以上存在的问题与不足，提供一种分析速度快、灵敏度高、结果准确可靠的气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法。
为了实现上述目的，本发明采用的气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法的技术方案如下：所述的方法包括步骤：
(1)含有丁酸钠的待测饲料样品的处理
用溶剂溶解所述的待测饲料样品，向待测饲料样品溶液中加入含有氢离子的甲醇溶液，进行甲酯化反应，将甲酯化反应后的反应液进行处理，获得无水萃取液，作为待测液；
(2)气相色谱分析
利用气相色谱仪，对步骤(1)中准备的待测液进行气相色谱分析。
较佳地，在所述的步骤(1)中，含有氢离子的甲醇溶液为硫酸甲醇溶液。根据估测的待测饲料样品中丁酸钠的含量，选择加入适量的硫酸甲醇溶液。例如，可以使用20％体积浓度的硫酸甲醇溶液，其中硫酸甲醇的准备步骤可以为：准确移取100ml硫酸溶解于400ml甲醇中。
较佳地，在所述的步骤(1)中，对甲酯化反应后的反应液进行以下处理，以获得无水萃取液：
将甲酯化反应后的反应液冷却至常温后，用三氯甲烷进行萃取，收集下层三氯甲烷萃取液，加入无水硫酸钠干燥以脱除水分，并过滤，获得无水萃取液，作为待测液。
其中，在甲醇化反应中，可以将反应置于数显恒温水浴锅中加热反应一定时间，例如75℃～85℃、1.5h～2.5h，优选80℃、2h。在使用三氯甲烷萃取时，可以重复萃取数次，收集下层三氯甲烷萃取液。在加入适量无水硫酸钠脱水干燥15min～20min后，取萃取液用0.45μm有机相针式过滤器进行过滤处理。
较佳地，在所述的步骤(1)中，通过以下步骤准备所述的待测饲料样品溶液：
称取待测饲料样品，加入甲醇，加热溶解，再加入超纯水再次加热溶解后，进行超声溶解，抽滤，获得抽滤液，作为所述的待测饲料样品溶液。
其中，根据估测的待测饲料样品中丁酸钠的含量，调试称取待测饲料样品的量。先加入一定体积、例如5ml～15ml、优选10ml的甲醇加热溶解，可以置于55℃～65℃、优选60℃的水浴锅中加热溶解5min～15min、优选10min，再加入适量超纯水再次加热溶解，可以置于75℃～85℃、优选80℃水浴锅中再次溶解5min～15min、优选10min，溶解完成后，置于超声仪中超声溶解25min～35min、优选30min，随后进行抽滤，转移抽滤液至容量瓶定容。
较佳地，在所述的步骤(2)中，在进行气相色谱分析时，检测条件为：
升温程序：起始温度30℃保持2min，以4℃/min升至70℃，再以20℃/min升至250℃；
载气：高纯氮气，流速0.8ml/min；
进样体积：1.0μL；
进样口温度：250℃；
进样方式：分流进样，分流比10:1；
检测器温度：300℃。
较佳地，在所述的步骤(2)中，对待测液进行气相色谱分析后，以保留时间定性，获得所述的待测液中丁酸钠的峰面积，根据预设标准曲线定量，计算所述的待测液中丁酸钠的浓度，并计算出待测饲料样品中丁酸钠的含量。
较佳地，所述的预设标准曲线通过以下步骤获得：
准备丁酸钠标准品工作液浓度梯度，在所述的丁酸钠标准品工作液浓度梯度中，丁酸钠浓度分别为0.005mg/ml、0.01mg/ml、0.015mg/ml、0.025mg/ml、0.05mg/ml，分别对各浓度的丁酸钠标准品工作液进行气相色谱分析，以保留时间定性，根据各浓度所测峰面积的大小与其浓度的对应关系，获得所述的预设标准标准曲线。
较佳地，通过以下步骤准备所述的丁酸钠标准品工作液浓度梯度：
根据所述的步骤(1)中的方法，将丁酸钠标准品替换所述的待测饲料样品，对丁酸钠标准品进行处理，获得预设浓度的丁酸钠标准品储备液，分别量取不同体积的丁酸钠标准品储备液至容量瓶中，定容并混匀，获得所述的丁酸钠标准品工作液浓度梯度。
基于本发明提供的标准曲线，可以调试称取待测饲料样品的量，使得待测液中丁酸钠的含量落在标准曲线范围内。
采用了本发明的气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法，通过一定的提取、反应手段处理样品，能够完成复杂预混合饲料中微量丁酸钠定性和定量，并且，分析速度快，灵敏度高，结果准确可靠；检测方法中，使用的分析仪器为气相色谱仪，配备的为通用型HP-5毛细管柱和FID检测器，不需要专用的有机酸色谱柱检测，普及性强，所用设备常见易得。
附图说明
图1为丁酸钠标准品工作液的气相色谱图，其中出峰时间为7.698min。
图2为待测饲料样品1的气相色谱图。
图3为待测饲料样品2的气相色谱图。
图4为待测饲料样品3的气相色谱图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
本发明提供的气相色谱检测方法，通过一定的提取、反应手段处理预混合饲料样品，能够完成复杂预混合饲料样品中微量丁酸钠含量的检测。
以上海某公司的3种预混合饲料产品为例，对本发明提供的气相色谱检测方法进行具体说明。这3种预混合饲料产品分别用待测饲料样品1、待测饲料样品2、待测饲料样品3表示。
其中，涉及的试剂、材料及仪器如下：
本实施例所用水均为超纯水；三氯甲烷(98％)：分析纯；硫酸(98％)：分析纯；甲醇(98％)：分析纯；无水硫酸钠；丁酸钠标准品：纯度≥99.5％；气相色谱仪7890B型，安捷伦公司，配备有FID检测器，色谱柱：石英毛细管色谱柱，型号HP-5，30m×320μm×0.25μm，安捷伦公司，进样器：G4513A自动进样器；分析天平：感量0.0001g；数显恒温水浴锅；真空抽滤机；超声仪。
(1)待测饲料样品的处理
按以下步骤分别处理待测饲料样品1、待测饲料样品2以及待测饲料样品3，获得待测液1、待测液2、待测液3：
准确称取1.0000g待测饲料样品于50ml磨口锥形瓶中，加入10ml甲醇后置于60℃水浴锅中加热溶解10min，再加入适量超纯水于80℃水浴锅中再次溶解10nin，溶解完成后，置于超声仪中超声溶解30min，随后进行抽滤，转移抽滤液至50ml容量瓶，使用超纯水定容；
移取5ml溶液于蒸馏烧瓶中，加入10ml 20％硫酸甲醇溶液(准备步骤为：准确移取100ml硫酸溶解于400ml甲醇中)后置入数显恒温水浴锅中80℃加热反应2h，冷却至常温后转移至分液漏斗中，准确移取10ml三氯甲烷萃取，重复萃取一次，收集下层三氯甲烷萃取液于50ml具塞密封瓶中，加入适量无水硫酸钠干燥15～20min，取萃取液用0.45μm有机相针式过滤器进行过滤处理，置于样品瓶中，作为待测液。
(2)气相色谱分析
利用气相色谱仪，分别对步骤(1)中准备的待测液1、待测液2以及待测液3进行气相色谱分析。
在步骤(2)中，在对待测液1、待测液2以及待测液3进行气相色谱分析时，检测条件为：
升温程序：起始温度30℃保持2min，以4℃/min升至70℃，再以20℃/min升至250℃；
载气：高纯氮气，流速0.8ml/min；
进样体积：1.0μL；
进样口温度：250℃；
进样方式：分流进样，分流比10:1；
检测器温度：300℃。
在所述的步骤(2)中，对待测液1、待测液2以及待测液3进行气相色谱分析后，以保留时间定性，获得所述的待测液中丁酸钠的峰面积，根据预设标准曲线定量，计算所述的待测液中丁酸钠的浓度后，计算出待测饲料样品中丁酸钠的含量。
其中，所述的预设标准曲线通过以下步骤获得：
准备丁酸钠标准品工作液浓度梯度，在所述的丁酸钠标准品工作液浓度梯度中，丁酸钠浓度分别为0.005mg/ml、0.01mg/ml、0.015mg/ml、0.025mg/ml、0.05mg/ml，分别对各浓度的丁酸钠标准品工作液进行气相色谱分析，气相色谱检测条件如上所述，以保留时间定性，根据各浓度所测峰面积的大小与其浓度的对应关系，以丁酸钠的峰面积对其所相应的质量浓度进行线性回归，线性回归方程所对应的曲线，而获得所述的预设标准标准曲线。
通过以下步骤准备所述的丁酸钠标准品工作液浓度梯度：
准备丁酸钠标准品储备液：准确称取1.0000g丁酸钠于50ml容量瓶中，加入适量超纯水溶解后定容，取5ml于蒸馏烧瓶中，加入10ml20％硫酸甲醇溶液后置入数显恒温水浴锅中80℃加热反应2h冷却至常温后转移至分液漏斗中，准确移取10ml三氯甲烷萃取，重复萃取一次，收集下层三氯甲烷萃取液于50ml具塞密封瓶中，加入适量无水硫酸钠干燥15～20min，取干燥后的溶液1.00ml于100ml容量瓶中，三滤甲烷定容，再用0.45μm有机相针式过滤器进行过滤处理，置于样品瓶中，作为丁酸钠标准品储备液。
准备丁酸钠标准品工作液：分别准确量取1.00ml、2.00ml、3.00ml、5.00ml、10.00ml丁酸钠标准品储备液至10ml容量瓶中，超纯水定容，混匀，由此，丁酸钠标准品工作液中丁酸钠的浓度分别为0.005mg/ml、0.01mg/ml、0.015mg/ml、0.025mg/ml、0.05mg/ml，此溶液优选现配现用。
标准曲线的绘制可以在检测步骤开始之前完成。
其中，丁酸钠的出峰时间，对应的线性回归方程相关系数r2见图1和表1。
表1 丁酸钠的出峰时间及对应的线性回归方程相关系数
Figure BDA0002391730470000051
可以通过以下方式进行待测饲料样品中丁酸钠含量的计算：
待测饲料样品中丁酸钠的含量X，以质量分数表示，按下式计算：
Figure BDA0002391730470000052
式中C—由预设标准曲线得出的试样中丁酸钠的浓度，mg/ml；V—待测液总体积，ml；m—待测饲料样品的质量，g。
待测液1、待测液2以及待测液3的色谱图分别见图2、图3以及图4。
待测饲料样品1、待测饲料样品2以及待测饲料样品3的丁酸钠检测结果见表2。
表2.待测饲料样品中丁酸钠的含量(％)
Figure BDA0002391730470000061
本发明还提供了气相色谱检测方法的验证，以证明本发明提供的气相色谱检测方法稳定性好、准确度高。
其中，验证过程具体如下：
(1)方法的重复性
使用本发明提供的气相色谱检测方法，连续检测待测饲料样品1五次，计算每次测得的含量的相对标准偏差(RSD)。结果见表3。
表3.待测饲料样品1中丁酸钠含量的相对标准偏差
Figure BDA0002391730470000062
(2)方法的准确度
在50g未添加丁酸钠的预混合饲料样品中，加入不同质量的丁酸钠原料，配成6个已知样，采用本发明提供的气相色谱检测方法，在相同的色谱操作条件下，定量分析、计算，测得丁酸钠的回收率为98.02％。具体结果如表4所示。
表4.丁酸钠的加标回收实验
Figure BDA0002391730470000063
Figure BDA0002391730470000071
采用了本发明的气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法，通过一定的提取、反应手段处理样品，能够完成复杂预混合饲料中微量丁酸钠定性和定量，并且，分析速度快，灵敏度高，结果准确可靠；检测方法中，使用的分析仪器为气相色谱仪，配备的为通用型HP-5毛细管柱和FID检测器，不需要专用的有机酸色谱柱检测，普及性强，所用设备常见易得。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：
(1)含有丁酸钠的待测饲料样品的处理
用溶剂溶解所述的待测饲料样品，向待测饲料样品溶液中加入含有氢离子的甲醇溶液，进行甲酯化反应，将甲酯化反应后的反应液进行处理，获得无水萃取液，作为待测液；
(2)气相色谱分析
利用气相色谱仪，对步骤(1)中准备的待测液进行气相色谱分析。
2.根据权利要求1所述的气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中，含有氢离子的甲醇溶液为硫酸甲醇溶液。
3.根据权利要求1所述的气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中，对甲酯化反应后的反应液进行以下处理，以获得无水萃取液：
将甲酯化反应后的反应液冷却至常温后，用三氯甲烷进行萃取，收集下层三氯甲烷萃取液，加入无水硫酸钠干燥以脱除水分，并过滤，获得无水萃取液，作为待测液。
4.根据权利要求1所述的气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中，通过以下步骤准备所述的待测饲料样品溶液：
称取待测饲料样品，加入甲醇，加热溶解，再加入超纯水进行再次加热溶解后，进行超声溶解，抽滤，获得抽滤液，作为所述的待测饲料样品溶液。
5.根据权利要求1所述的气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法，其特征在于，在所述的步骤(2)中，在进行气相色谱分析时，检测条件为：
升温程序：起始温度30℃保持2min，以4℃/min升至70℃，再以20℃/min升至250℃；
载气：高纯氮气，流速0.8ml/min；
进样体积：1.0μL；
进样口温度：250℃；
进样方式：分流进样，分流比10:1；
检测器温度：300℃。
6.根据权利要求1所述的气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法，其特征在于，在所述的步骤(2)中，对待测液进行气相色谱分析后，以保留时间定性，获得所述的待测液中丁酸钠的峰面积，根据预设标准曲线定量，计算所述的待测液中丁酸钠的浓度，并计算出待测饲料样品中丁酸钠的含量。
7.根据权利要求6所述的气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法，其特征在于，所述的预设标准曲线通过以下步骤获得：
准备丁酸钠标准品工作液浓度梯度，在所述的丁酸钠标准品工作液浓度梯度中，丁酸钠浓度分别为0.005mg/ml、0.01mg/ml、0.015mg/ml、0.025mg/ml、0.05mg/ml，分别对各浓度的丁酸钠标准品工作液进行气相色谱分析，以保留时间定性，根据各浓度所测峰面积的大小与其浓度的对应关系，获得所述的预设标准标准曲线。
8.根据权利要求7所述的气相色谱仪检测饲料中丁酸钠的方法，其特征在于，通过以下步骤准备所述的丁酸钠标准品工作液浓度梯度：
根据所述的步骤(1)，将丁酸钠标准品替换所述的待测饲料样品，对丁酸钠标准品进行处理，获得预设浓度的丁酸钠标准品储备液，分别量取不同体积的丁酸钠标准品储备液至容量瓶中，定容并混匀，获得所述的丁酸钠标准品工作液浓度梯度。
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