二安替比林甲烷比色法测定家禽饲料和粪便中二氧化钛含量

2021-08-27王少龙陈志敏刘国华常文环郑爱娟蔡辉益

现代畜牧兽医 2021年8期

王少龙，陈志敏，刘国华，常文环，郑爱娟，蔡辉益

（中国农业科学院饲料研究所，北京 100081）

二氧化钛又称为钛白粉，分子式为TiO2，是一种质地柔软的白色粉末，具有无毒、稳定、分散性好的特性[1]。二氧化钛作为现行适用的外源指示剂，在猪、鸡和牛的消化代谢试验研究中被广泛应用[2-5]。指示剂的回收率和指示剂的分布情况对消化率的测定结果有较大影响。因此，在应用外源指示剂法时，需要保证指示剂与饲料充分混匀，采集粪样时均衡收集[6]。二氧化钛测定的准确性决定消化代谢试验的准确性，定量检测二氧化钛的方法有电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）和二安替比林甲烷比色法等[7-10]。ICP-AES和ICP-MS方法需要使用大型仪器，且样品前处理操作复杂，需要对测定元素进行富集处理，这两种方法操作成本高，对试验人员的专业水平要求高，难以得到广泛应用。那些不具备大型检测仪器的实验室无法应用ICP-AES和ICP-MS方法，多采用二安替比林甲烷比色法进行测定。

二安替比林甲烷比色法具有测定结果准确度高、对仪器设备的要求不高、简单易操作的优点，适合应用推广。刘超等[11]为探究更加简捷有效、准确度高的火锅底料中二氧化钛含量测定方法，使用二安替比林甲烷分光光度法测定多种火锅底料中二氧化钛含量，得到钛含量标准曲线方程为Y=0.245 0X+0.000 4，R2=1.000 0。马嫄等[12]采用二安替比林甲烷分光光度法对几种休闲零食中二氧化钛的含量进行测定，得到钛含量标准曲线方程为Y=0.251 7X-0.008 0，R2=1.000 0，且钛含量与吸光度有良好的拟合性。严进[13]在原有二安替比林分光光度法测定二氧化钛的方法基础上，采用水和异丙醇组成的体系替换单纯水相做溶剂，发现显色剂溶剂化效应增强，显色反应的灵敏度明显提高。田伦富等[14]使用以二安替比林甲烷为显色剂的比色法检测钒基合金中的钛含量，对盐酸、抗坏血酸和显色剂用量优化选择后，发现回收率为97%~104%。胡娴凤等[15]在研究食品中的二氧化钛含量时，考虑到二安替比林甲烷分光光度法背景吸收对检测结果的干扰，采用在原有试验基础上进行一对一扣除本底空白的方式对试验方法优化，提高了检测准确度。王佳雅等[16]采用二安替比林甲烷比色法和ICP－MS法对小麦粉及其制品中的二氧化钛含量进行测定，探究小麦粉中二氧化钛的本底值，发现该方法可以有效改善检测结果的准确性，为比色法在小麦粉中测定二氧化钛含量的技术优化方面提供参考。

本研究参照GB 5009.246—2016《食品中二氧化钛的测定》中的第二法“二安替比林甲烷分光光度法”[17]，以饲料和粪便为检验对象，对家禽代谢试验中二氧化钛的测定进行分析，旨在建立家禽代谢试验中饲料和粪便中易于推广的二氧化钛检测方法，为快速准确地测定养分表观消化率提供参考。

1 材料与方法

1.1 测定原理

待测样品经过混合强酸的水解，钛与二安替比林甲烷反应生成黄颜色的络合物，一定的浓度范围、420 nm波长条件下，样品中的钛含量与吸光度呈线性关系，可以依据标准曲线法定量求出对应吸光度下的钛含量。

1.2 试验材料

1.2.1 试剂

高氯酸、浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸、硫酸铵、抗坏血酸、二安替比林甲烷、钛标准贮备液（1 g/L）

1.2.1.1 混合酸的配制

量取1份高氯酸与9份浓硝酸，充分混合，装瓶备用。

1.2.1.2 盐酸（1+1）的配制

量取100 mL浓盐酸，将浓盐缓慢加入100 mL蒸馏水中，充分混合，装瓶备用。

1.2.1.3 盐酸（1+23）的配制

量取10 mL浓盐酸，将浓盐酸缓慢加入230 mL蒸馏水中，充分混合，装瓶备用。

1.2.1.4 2%硫酸（体积分数）的配制

量取2 mL浓硫酸，将浓硫酸缓慢加入98 mL蒸馏水中，充分混合，装瓶备用。

1.2.1.5 抗坏血酸溶液（2%）的配制

准确称取2 g抗坏血酸，利用少量蒸馏水溶解抗坏血酸，蒸馏水定容至100 mL容量瓶中，摇匀，现配现使。

1.2.1.6 二安替比林甲烷溶液（5%）的配制

准确称取5 g二安替比林甲烷，以（1+23）盐酸为溶剂，溶解并稀释定容至100 mL容量瓶中，摇匀，装瓶备用。

1.2.1.7 钛标准液的配制

利用移液枪准确移取1 mL钛标准贮备液于100 mL容量瓶中，使用2%硫酸稀释定容至刻度线，摇匀，装瓶备用。

1.2.2 仪器设备

分光光度计、电热板、分析天平（感量为0.1 mg）。

1.3 标准曲线的绘制

准确移取钛标准液0、0.5、2.5、5.0、10.0 mL于50 mL的容量瓶中。向容量瓶中加入5 mL 2%抗坏血酸溶液，充分混合，依次加入14 mL（1+1）盐酸、6 mL 5%二安替比林甲烷溶液，蒸馏水定容至刻度线，充分混合，静置40 min，上机比色。以上配置的标准工作液中钛的浓度依次为0、0.1、0.5、1.0、2.0 g/L。分别取部分以上待测液于1 cm比色杯，在420 nm波长条件下读吸光值。以标准工作液的钛浓度为横坐标、对应的吸光值为纵坐标，制作钛含量与吸光度的标准曲线。

1.4 试验方法

1.4.1 试样消解

首先使用分析天平准确称取样品（饲料2 g，食糜、粪便样品0.5 g，精确至0.001 g）置于高脚烧杯中，向烧杯中注入5~10 mL的混合酸，放置在加热板上，盖好表面皿，调整加热板温度保持微沸，水解至红棕色烟雾散尽、样品彻底消解溶液澄清；待以上液体冷却，向烧杯中加入1 g硫酸铵和5 mL浓硫酸，煮沸至白色烟雾散尽溶液澄清即可，取下冷却；将消解液有效成分完全转移至100 mL容量瓶中，使用蒸馏水仔细冲洗表面皿和烧杯壁，定容至容量瓶刻度线，充分混合，留作备用。

1.4.2 待测样消解液显色

使用移液枪移取5 mL待测样消解液，注入50 mL容量瓶中，其余步骤同1.3。

1.4.3 比色

以5 mL蒸馏水代替标准工作液，其余试剂均按1.3要求正常添加的溶液为参比溶液，取1 cm比色杯，在波长420 nm的条件下，利用分光光度计测定显色后标准工作液和待测样溶液的吸光度。

1.4.4 二氧化钛含量的计算公式

二氧化钛含量计算公式如下：

式中：TiO2为待测样中TiO2含量（mg/kg）；Ti为标准曲线得出的待测样中的钛浓度（μg/kg）；100为待测样消解后定容的总体积（mL）；50为显色后待测样定容的总体积（mL）；m为称取待测样的质量（g）；5为显色后移取待测样溶液的总体积（mL）。

2 结果与分析

2.1 钛浓度测定的标准曲线（见图1）

由图1可知，钛浓度与吸光值标准曲线方程为Y=3.946 1X，R2=1.000 0。相关系数R2等于1，表明试验数据与标准曲线方程拟合度很好，钛浓度与吸光值之间有着很强的线性相关性。

图1 钛浓度测定的标准曲线Fig.1 Standard curve for titanium concentration determination

2.2 精密度试验结果

按试验方法对肉鸡代谢试验的饲料、粪便样品平行测定10次，饲料样品中二氧化钛的平均测定值为3 926.44 mg/kg，测定值的相对标准偏差（n=10）为4.25%；粪便样品中二氧化钛的平均测定值为13 632.60 mg/kg，测定值的相对标准偏差（n=10）为3.70%。两种样品的相对标准差数值均在5%以内，表示二安替比林甲烷比色法的精密度达到检测要求，得出的试验结果准确可靠。

2.3 回收试验结果（见表2）

由表2可知，饲料中二氧化钛的回收率为100.14%，粪便中二氧化钛的平均回收率为98.14%，表明二安替比林甲烷比色法达到检测要求。该方法所需仪器设备大多数试验室都能满足，样品前处理简便、快速，试验结果回收率高、重复性好，可用于代谢试验中样品的检验。

表2 饲料和粪便中二氧化钛回收率Tab.2 Recovery rate of titanium dioxide in feed and feces

3 讨论

在样品检测中，以下几个方面对准确的测定二氧化钛的含量至关重要：（1）样品的称量一定要准确，精确到小数点后三位；（2）消解要彻底，电热板的消解温度设定在250~350℃，如果消解温度不够，容易产生白色沉淀，影响测定结果；（3）定容时，凹液面与刻度线相平，否则会引入不确定度；（4）保证完全转移消解液，对烧杯壁和表面皿上残留有效成分进行冲洗一并转移，避免消解液遗失而导致测定结果不准确。

夏辉等[18]采取微波消解法处理试样，利用过氧化氢比色法定量测定小麦粉中二氧化钛含量，测得7个处理组二氧化钛含量的平均标准偏差为2.88%，回收试验中二氧化钛加标回收率范围在92%~98%之间。邓雪娟等[19]研究过氧化氢比色法对家禽饲料和食糜中二氧化钛含量的测定，在回收试验中测得二氧化钛平均回收率为97.35%。结合本试验研究结果，测定值相对标准差均在5%以内，加标平均回收率均高于98%。因此，二安替比林甲烷比色法适用于家禽代谢试验中二氧化钛含量的测定。