氯化胆碱基础知识.ppt

饲料添加剂氯化胆碱中氯化胆碱的测定方法 潘翔动物营养硕士技术支持经理宜兴阿克苏诺贝尔三元化学有限公司上海办事处 饲料添加剂氯化胆碱中氯化胆碱的测定 氯化胆碱的作用及其在饲料工业中的应用掺假向含量测定方法提出挑战新方法的宗旨 目标 方法的选择和必需解决的关键技术研究与测定条件 实验参数的确定方法的性能检验结论 氯化胆碱的重要作用 氯化胆碱 cholinechloride 化学名称 2 羟乙基 三甲胺盐酸盐CH3 HOCH2CH2NCH3 ClCH3根据欧盟动物添加剂标准修订版91 924 EEC 胆碱被列为维生素类化合物 B4 在动物体内 以多种形式起着极其重要的作用 构成卵磷脂和鞘磷脂 构成体内磷脂的70 80 乙酰胆碱的主要成分 在建立和维持细胞膜结构 促进脂肪代谢 预防脂肪肝 以及大脑和神经组织脉冲传导中起着重要作用 同时作为重要的甲基供体 可促进蛋氨酸转化 机体代谢和动物生长 对于幼小动物尤为重要 天然饲料组分含有一定量的胆碱 但不能满足动物迅速生长的需要 缺乏氯化胆碱对动物生长的影响 家禽 生长滞缓蛋质量 大小变差孵化率下降禽骨畸形肝肾脂肪堆积 变性行为异常营养不良猪 生长滞缓神经 行为异常脂肪肝繁殖力下降营养不良 牛 生长滞缓行为异常食欲下降小牛呼吸障碍鱼 生长滞缓其他动物 猫 狗和其他皮毛动物 生长滞缓行为异常皮毛色质变差 氯化胆碱在饲料工业中的应用 氯化胆碱已成为最直接 最经济的补充胆碱的方式 目前已用于各种饲养动物 而且其用量比任何维生素都大 每年世界生产20万吨 90 用做饲料添加剂 随着动物生产的集约化 需求增长大大大于其他维生素 饲料级氯化胆碱质量标准 饲料级氯化胆碱的种类氯化胆碱水剂 70 75 氯化胆碱粉剂 水剂 赋形剂 玉米芯粉 脱脂米糠 麸皮 稻壳粉和无水硅酸等 50 60 质量标准 HG2941 1999 掺假行为向原国标检测方法提出挑战 HG2941 1999质量要求水剂 7项 含量 PH 乙二醇 总游离氨 灰份 重金属 粉剂 3项 含量 水分 细度 含量测定方法高氯酸非水滴定法银量法基于氯化胆碱中的CL 并非基于氯化胆碱的特异结构和理化性质 许多廉价无机氯化物和有机盐酸盐如NaCl NH4Cl 三甲胺氯化物等均可参与和干扰测定 目前掺假现象泛滥的一个重要原因就是利用了现行标准的这一先天缺陷 同时由于粉剂氯化胆碱质量标准的规定项目过少 更是成了掺假行为的重灾区 其他方法及应对措施 四苯硼钠法 欧洲应用较多四苯硼钠法基于有机胺的特性 但易受多种一价阳离子 特别是K NH4 等的干扰 如以此法做标准 易步现行标准的后尘 GB T17481 1998预混料中氯化胆碱的测定雷氏盐法是反应基于有机胺的特性 常见干扰离子少 但比色法很灵敏 测定大含量样品时变异大 精度差 数法并用检测非水滴定法 银量法 定氮法 K氏定氮 直接碱蒸馏 各方法的结果不同说明产品可能掺假 然后用四氯化碳浮选法识别可能的掺杂物 这样做十分烦琐 有的方法存在原理上的问题 无法得到准确的结果和结论 新方法的宗旨 目标和必需解决的关键技术 宗旨 目标 研制一种能消除当前常见掺假物的影响准确测定氯化胆碱含量 同时又适用于基层简易实验室的常规方法 研制一种更为科学严谨的可以防范可能出现的其他掺假行为的仲裁方法 方法选择及需解决的关键技术 常规法 拟选雷氏盐法 雷氏盐反应被认为是氯化胆碱的特异反应 干扰少 美国饲料工业协会 NFIA 即用此法测定植物载体粉剂和预混料中的氯化胆碱 但并非全无干扰 有些有机胺 如三甲胺等 有类似的反应 必须在沉淀前予以消除 同时要寻找适当途径克服比色法的缺点 仲裁法 拟选色谱法 根据氯化胆碱的结构特点 选择适宜的色谱类型 柱 色谱条件和检测方式 雷氏盐重量法的研究 测定条件确定1粉剂产品氯化胆碱的提取提取剂和不同温度下的提取效率2可能干扰物 有机胺 的排除a 加碱煮沸效果b 加碱量c 煮沸时间3雷氏盐沉淀a pHb 沉淀剂用量 见图1c 雷氏盐沉淀的热稳定性 粉剂产品氯化胆碱的提取 提取剂 氯化胆碱属离子型化合物 水提取温度表1不同温度的提取效果 提取方式温度 提取效率 振荡室温98 5加热振荡5099 2加热振荡70 80100 考虑粉剂载体中均含有一定量的淀粉 其在80 糊化 影响以后的过滤和测定 故温度定为70 3 2 1可能干扰物的排除 a 加碱煮沸的效果雷氏盐与一般的一价阳离子不反应 但可能与有机胺 特别是三甲胺反应生成类似的红色沉淀 我们翻阅了有关资料发现氯化胆碱作为四级胺它与伯 仲 叔胺的重要区别在于加碱煮沸后 不能变为氨气溢出 我们在实验室找了三甲胺 三乙胺 乙醇胺 盐酸羟胺 苯胺等一些可能与雷氏盐生成沉淀的有机胺 作了实际验证 即加碱煮沸一定时间后 用离子色谱和雷氏盐试剂检测 证明再无有机胺存在 2 2可能干扰物的排除条件 b 加碱量 从含有0 3000g氯化胆碱和约0 20三甲胺的100mL水溶液中 吸取10 00mL于150mL高脚烧杯中 分别加40 NaOH溶液2 3 4 5mL 边煮沸 边用pH试纸测定 直至无NH3溢出 然后以雷氏盐法测定氯化胆碱的回收率 证明2 5mL回收率无差异 c 煮沸时间 用同样的方法测定加碱5mL 煮沸3 5 7min的效果 证明去胺效果与测得的氯化胆碱回收率也无差异 为留有一定的保险系数我们将条件定为 加40 NaOH溶液3mL 煮沸5min 3雷氏盐沉淀 条件pH 我们分别用上述水溶液和以玉米芯为载体的 含有对应量氯化胆碱和三甲胺的样品提取液加碱3mL 煮沸5min 然后分别将溶液pH调至3 4 5 6 6 7和8 9 证明溶液调至pH8 9易产生絮状沉淀 雷氏盐沉淀后结果偏高 而调至3 4结果又有偏低的倾向 故认为将pH调至6左右较合适 沉淀剂用量 我们以操作条件下可能出现的最大氯化胆碱量 0 06g 为前提 分别加入不同体积的2 m v 的雷氏盐溶液观察沉淀量结果见图1 图1沉淀剂的用量 3雷氏盐沉淀 沉淀的热稳定性 我们考察了装有反应沉淀物坩埚滤器在105 不同烘干时间的质量变化 发现烘干2h后即可从沉淀量计算得到化学计量的氯化胆碱含量 而且烘干16h和2h后 沉淀的质量差异均在0 0005g以内 说明在该温度下 氯化胆碱的雷氏盐沉淀物有很好的热稳定性 为雷氏盐重量法测定氯化胆碱建立了重要理论支持 方法确定的操作程序 称取经105 干燥至衡重的试样1g 精确0 0002g 置于100mL容量瓶中 水约70mL 70 水浴中加热15min 震荡10min 用水定容 过滤 吸取10 00mL至150mL高脚烧杯中 40 的NaOH溶液3mL 摇匀 盖一倒置的漏斗 电炉上加热 并煮沸5min 冷却 加酸调节溶液pH5 6 移入冰水浴冷却至5 以下 2 雷氏盐甲醇溶液15mL 不时搅拌 反应30min 静置陈化1h 将沉淀定量转移到已在105 烘至衡重并称量过的G4砂芯漏斗中 减压抽滤 用水洗涤烧杯和沉淀3 4次 105 烘干2h 称重 结果的计算 m2 m1氯化胆碱 10 0 33045m0式中 m0 试样质量 gm1 空砂芯漏斗质量 gm2 沉淀 砂芯漏斗的质量 g10 稀释倍数0 33045 换算系数 139 63 422 55 方法的性能检验 方法的准确度与精密度线性检验结果见表 添加回收率结果与变异系数见表 与现行国标比较 方法的优越性与HG标准的比较 掺假样品的鉴别见表7与GB T雷氏盐比色法比较 好的精密度见表8方法的适用性不同剂型 不同赋形剂与不同添加量氯化胆碱的添加回收率及测定的变异系数 见表4 5实验室间比对 见表6不同烘干温度测定结果比较 烘干变黑仍可准确测定 见表9 表2雷氏盐重量法的线性检验 氯化胆碱加量三甲胺加量测得氯化胆碱含量 050010409 93203021 12302030 14401041 7750051 29y 0 077 1 0314x r 0 9996 表3回收率 精密度测定结果 1 剂型添加量测定值相对偏差回收率 载体 5050 260 16100 5粉剂5050 230 19100 5 玉5051 090 67102 2米5050 290 13100 6芯 5050 230 19100 5 平均值 50 42变异系数CV 0 74 同上3029 85 n 5 cv 2 0299 5109 93 n 7 cv 6 299 3 表4回收率 精密度测定结果 剂型添加量测定值相对偏差回收率 载体 水剂7574 620 5199 57574 780 2899 77574 320 9199 17069 790 3099 77069 440 8099 27069 720 4099 6 平均值 0 5399 5CV 1 0 表5回收率 精密度测定结果 3 氯化胆碱在不同载体市售产品中的添加回收率 粉剂氯化胆碱测定次数测定值回收率CV载体总量 n 稻壳粉60459 5899 30 62麦麸50550 021001 2无水硅酸50550 44100 90 74 表6实验室间比对试验 氯化胆碱在不同载体市售产品中的添加回收率室间比对 粉剂氯化胆碱测定值回收率CV 载体总量121212 稻壳粉61 8061 1861 7699 099 91 30 7麦麸60 6861 0461 221001010 460 71无水硅酸59 3459 6359 961001010 410 65 表7雷氏盐重量法和高氯酸非水滴定法的比较 样品编号雷氏盐重量法色谱法高氯酸非水滴定法161 3762 1961 92250 8850 6750 83350 8450 7950 06450 8150 52 550 6649 2552 28645 9146 1652 63746 1244 7749 64811 6911 8450 0599 008 8855 26108 748 3752 98110067 71120023 6 表8雷氏盐重量法和雷氏盐比色法的比较 重复次数重量法比色法 测定次数雷氏盐重量法雷氏盐比色法 50 2645 77 50 2351 41 51 0948 40 50 2351 78 50 2952 96平均值50 4250 06平均回收率 100 8100 1CV 0 745 85 表9不同烘干条件的氯化胆碱的测定 样品烘干温度和时间测定结果 50 1105 2h49 6180 4h49 572105 2h50 1980 4h50 303105 2h52 5780 4h52 36 小结 本标准法干扰小 可识别掺假样品 方法有很好的准确度与精密度 方法适用于测定不同剂型和不同赋形剂的产品 不受烘干温度的影响 方法简便易行 不需特殊分析仪器 普通饲料厂均可自己控制氯化胆碱的质量 色谱法 色谱硬件的选择氯化胆碱属离子型化合物 在常用的HPLC柱上不保留分子中无任何发色团 不能用分光光度法检测选择阳离子交换柱 电导检测器 降低本底加抑制器 色谱条件的确定色谱柱 4mm 250mm 装有羧基 磷酸基弱酸阳离子交换树脂 粒径8 5 m柱温 30 流动相 17 5mmol LH2SO4水溶液流速 1mL min检测器 具抑制器的电导检测器 氯化胆碱 三甲胺盐酸盐和六种常见阳离子标准色谱图 色谱法性能检验 线性 编号玉米芯氯化胆碱上机浓度响应ggmg L s min00 5000010 450 0520 075330 350 1560 239350 250 25100 402070 500 30160 685380 500 40200 870290 500 50251 0872100 500 60301 3020y 0 02236 0 04423xr 0 9998 色谱法性能检验 准确度 精密度 载体测定次数添加量回收率CVng 玉米芯50 2599 040 55稻壳60 25100 10 93麸皮50 25101 11 25硅胶50 20102 40 81 一些实际样品的测定结果 不同方法测定的12个样品结果见前表7几种典型粉状样品的色谱图1 5 样品三种方法结果基本吻合 氯化胆碱均约61 62 色谱图上杂峰少而小 6 10 样品中有氯化胆碱 但离子色谱和雷氏盐法大大低于高氯酸非水滴定的结果 如8 Su04前两者测定值11 7 而后者50 色谱图上可见 有大的Na 峰和小的三甲胺峰 11 12 样品中Na NH4 K 三甲胺 Ca 2 Mg 2应有尽有 唯独没有氯化胆碱 1 样品 Hu24 8 粉剂样品 su04 11 样品 Su38 来自马来西亚的验证 1 样品雷氏盐重量法色谱法非水滴定法 151 350 852 2246 944 449 2316 913 452 245 86 056 856 95 854 7624 524 058 4评论 雷氏盐重量法是一种非常适合的测定方法 它对胆碱的选择性高 足以鉴别产品的真假 优劣 方法重现性高 精密度好 来自马来西亚的验证 2 样品色谱法NaNH4KTMACaMg mg kg150 850 1760370600180 0 03 0 6 0 06 0 4 0 21 244 4 17135 285 4 0 0 3 313 4540028800270022000650147 3 3 22 3 1 0 5 1 0 4 0 2 46 0480001002800 170006500 29 1 0 1 1 0 11 9 7 5 55 816900 750073000700 10 3 1 7 51 5