CC BY
155
УДК 543.55.054.1
СОВМЕСТНОЕ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА И МЕДИ В КОРМАХ И КОРМОВЫХ ДОБАВКАХ
В.И. ДЕРЯБИНА, кандидат химических наук, инженер
Г.Б. СЛЕПЧЕНКО, доктор химических наук, зав. лабораторией
Хо Ши Линь, аспирант
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Т.В. ЛЫЧЕВА, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
Л.А. МАЛИНОВСКАЯ, научный сотрудник Сибирский НИИ сельского хозяйства и торфа Рос-сельхозакадемии
E-mail: [email protected]
Резюме. Исследования проводили с целью разработки методики совместного вольтамперометрического определения железа и меди в кормах и кормовых добавках. Инверсионно-вольтамперометрический метод измерения содержания этих элементов основан на способности Fe3+ и С^+ накапливаться на поверхности золотографитового электрода в виде малорастворимых соединений при определенном потенциале относительно хлоридсеребряного электрода на фоне 0,02 моль/дм3 раствора трилона Б с последующей регистрацией анодных пиков. На модельных растворах проведены исследования по выбору потенциала накопления (Ен, В) элементов. Оптимальный потенциал накопления Fe3+ и Cu2+ для их совместного определения Ен = -1,0В. Концентрации элементов определяли методом добавок аттестованных смесей по высоте пика при потенциалах железа минус (0,15 ± 0,05) В и меди (0,30 ±0,05) В. На аналитический сигнал Fe3+ оказывают влияние незначительные количества ртути и свинца, а также 20-и кратные избытки никеля и кадмия. Определению Cu2+ мешают незначительные количества ртути и присутствие избытка цинка, никеля и кобальта в 20 раз. Разработана методика вольтамперометрического определения железа и меди - в кормах и кормовых добавках в диапазоне содержания железа от 1,0 до 1000 мг/кг, меди - 0,5 до 300 мг/кг (Sr не более 13 %). Она позволяет проводить одновременное измерение элементов в присутствии растворенного кислорода. Ключевые слова: вольтамперометрия, методика, совместное определение железа и меди, корм, кормовые добавки.
Железо и медь играют огромную роль в организме животных, недостаток или избыток этих элементов приводит к анемии или отравлениям [1]. Недостаток восполняется введением в рацион животных кормов и добавок, обогащенных соединениями железа и меди. В соответствии с [2] для этого используют соединения железа в виде карбоната (II), сульфата (II), окиси (III) и меди - в виде окиси (II), основной углекислой (II) и сернокислой (II) меди.
Содержание железа и меди в кормах и кормовых добавках нормируется согласно рецептурам или техническим условиям на продукцию, и в зависимости от вида корма (кормовой добавки) составляет для железа 100...200 мг/кг, для меди - 5...100 мг/кг.
Поэтому для оценки состояния питания, определение содержания указанных элементов в продуктах производства и переработки сельского хозяйства очень актуально.
Альтернатива атомно-абсорбционным, спектро- и фотометрическим методам определения железа и меди в кормах и кормовых добавках [3.5] - электрохимические методы, в частности метод инверсионной
вольтамперометрии (ИВ) [6,7]. Методы вольтамперо-метрии привлекательны тем, что сочетают высокие информационные возможности с простотой измерения сигнала при невысокой стоимости анализа и оборудования.
Рис. 1. Зависимость тока пика от потенциала накопления Ре3+ и Си 2+ на ЗГЭ. Фон - 0,02 моль/дм3 трилон Б, т = 60 с, С( Ре3+) = 1 мг/дм3, С( Си 2+) = 1 мг/дм3.
Цель наши исследований - разработка методики совместного вольтамперометрического определения железа и меди в кормах и кормовых добавках.
Условия, материалы и методы. Инверсионно-вольтамперометрический метод измерения концентрации железа и меди основан на способности Ре3+ и Си2+ накапливаться при определенном потенциале на поверхности индикаторного электрода в виде малорастворимых соединений с последующим растворением осадков при линейной развертке потенциала в дифференциальном режиме.
Исследования осуществляли на вольтамперометри-ческом анализаторе «СТА-1», который состоит из электронного блока, измерительного блока с тремя электро-
Рис. 2. Вольтамперограммы Fe3+ и Cu 2+ (ЗГЭ, Ен = -1,0В, т = 60 с): 1 - фон, 2 - С^є3+) = 1мг/дм3, ^Cu 2+) = 1 мг/дм3, 3 -С^є3+) = 2 мг/дм3, ^Cu 2+) = 2 мг/дм3.
іии =
80 т
у 60 8 =
и 40 =
20 о - І І І в =
С1 РЬ Ти № Со Бе Ав Си Сс1 Элементы
Рис. 3. Диаграмма соотношения концентраций компонентов: □ - Си; □ - Ре.
химическими ячейками в комплекте с 1ВМ-совместимым компьютером с установленным пакетом программ «СТА». В анализаторе реализованы различные режимы регистрации вольтамперограмм: постоянно-токовый, ступенчатый, накопительный, дифференциально-импульсный, квадратно-волновой, позволяющие выбирать оптимальные рабочие условия получения аналитических сигналов определяемых компонентов.
Измерения проводили в двух электродной системе в присутствии растворенного в электролите кислорода. Индикаторным электродом служил золотографитовый электрод (ЗГЭ) на основе графитового электрода с рабочей поверхностью 0,3.. .0,5 см3 и сопротивлением не более
1.0 кОМ с предварительно электрохимически нанесенной на торец графитового электрода пленкой хлорида золота. Электрод сравнения - хлоридсеребряный в растворе хлорида калия концентрации 1,0 моль/дм3 с сопротивлением не более 3,0 кОм.
Основные растворы - государственные стандартные образцы (ГСО) состава водных растворов ионов железа (III) (ГСО 7254-96) и меди (II) (ГСО 7255-96) с аттестованными значением массовых концентраций
1000.0 мг/дм3. Рабочие растворы - аттестованные смеси (АС) получали последовательным разбавлением в бидистиллированной воде основных растворов. Модельные растворы готовили из рабочих растворов. В качестве фонового электролита использовали 0,02 моль/дм3 трилон Б. Все остальные реактивы имели классификацию ч.д.а. или ос.ч.
Массовую концентрацию железа и меди рассчитывали методом добавки АС ионов железа и меди в анализируемый раствор.
Химическую обработку и минерализацию проб проводили в программируемом комплексе для про-боподготовки «Темос-Экспресс» с диапазоном рабочих температур 25.650 оС.
Результаты и обсуждение. Исследования по выбору потенциала накопления (Ен,
В), проведенные на модельных растворах показали, что максимальные значения аналитических сигналов Ре 3+ и Си 2+ расположены в диапазоне потенциалов от -1,2 до -0,9 В (рис. 1), что свидетельствует о возможности их совместного определения. Поэтому для дальнейших исследований был выбран потенциал накопления Ен = - 1,0 В.
На вольтамперограмме Ре 3+ и Си 2+ при их совместном присутствии на фоне
0,02 моль/дм3 трилона Б (рис. 2, график 2) наблюдаются два хорошо выраженных пика. Пик тока при потенциале минус 0,15 В соответствует аналитическому сигналу железа, при 0,3 В - меди. В случае введения добавки АС железа и меди, аналитические сигналы элементов увеличиваются пропорционально введенным концентрациям (см. рис. 2, график 3), что свидетельствует о возможности количественной оценки их содержания.
Как правило, наряду с железом и медью, корма и кормовые добавки содержат ряд таких элементов, как СІ-, РЬ2+, Zn2+, М2+, Со2+, Нд2+, Аб3+, Си2+ и Сс12+ в диапазоне концентраций от 0,1 мг/кг до 5,0 г/кг.
На модельных растворах, приготовленных из ГСО компонентов, установлено, что на аналитический сигнал Ре3+ воздействуют ртуть и свинец, а также 20-и кратные избытки никеля и кадмия (рис. 3). Определению Си2+ мешают ртуть и и 20-и кратные избытки цинка, никеля и кобальта.
На основании полученных результатов предложен алгоритм методики совместного ИВ-определения железа и меди в кормах и кормовых добавках, который включает следующие этапы.
На стадиипробоподготовкив кварцевый стаканчик помещают навеску гомогенизированного образца массой 0,200.0,500 г, смачивают бидистиллированной водой, добавляют 2.3 см3 концентрированной перегнанной азотной кислоты и выдерживают до полного растворения пробы при температуре 90.95 °С. Затем стаканчик охлаждают до комнатной температуры, добавляют 0,5 см3 перекиси водорода и 1,5 см3 концентрированной азотной кислоты.Раствор упаривают при температуре 125.140 оС до влажных солей. Эту процедуру повторяют 4-5 раз. Последний раз пробу упаривают до сухого остатка.
Затем температуру поднимают до 450 ± 15 оС и выдерживают пробу 30 мин. После прокаливания остаток в стаканчике не должен содержать черных включений, в противном случае, операцию обработки концентрированной азотной кислотой и пероксидом водорода повторяют. Стаканчики с остатком охлаждают, добавляют 10 см3 трилона Б концентрации 0,02 моль/дм3 и помещают в анализатор «СТА-1».
Инверсионно-вольтамперометрический метод измерения железа и меди основан на способности Ре 3+ и Си 2+ накапливаться на поверхности золотографитового электрода в виде малорастворимых соединений при потенциале Ен = -(1,00 ± 0,05) В относительно хлоридсеребряного электрода на фоне 0,02 моль/дм3 раствора трилона Б с последующей регистрацией анодных пиков в режиме первой производной
Таблица 1. Содержание железа и меди в кормах и кормовых добавках. Про-
верка правильности методики методом «введено-найдено» (Р = 0,95, п =3)
Объект Содержание Fe3+ и Cu2+, мг/кг
в пробе по [6,7] введено найдено по [6,7] предлагаемый способ
Сено злаковых Fe3+ 35 ± 3 30,0 64 ± 5 65 ± 5
^2+ 6,6 ± 0,6 5,0 11,2 ± 0,9 11,0 ± 0,9
Отруби пшеничные Fe3+ 93 ± 7 50,0 138 ± 10 145 ± 10
^2+ 3,5 ± 0,3 5,0 8,4±0,7 8,2 ±0,7
Соя Fe3+ 32 ± 3 30,0 63 ± 5 61 ± 5
^2+ 8,0 ± 0,7 10,0 17,8 ± 1,4 18,1 ± 1,4
Полнорационные Fe3+ 173 ± 9 50,0 220 ± 11 219 ± 11
корма ^2+ 7,1 ± 0,6 5,0 12 ± 1 12 ± 1
Мясокостная мука Fe3+ 58 ± 5 50,0 110 ± 6 112 ± 6
^2+ 9,2± 0,8 10,0 19,3 ± 1,5 18,9 ± 1,5
Сенаж Fe3+ 25 ± 2 25,0 52 ± 4 50,6 ± 3,5
разнотравный ^2+ 1,51 ±0,16 2,0 3,4 ± 0,3 3,3 ± 0,3
Зерно смесь Fe3+ 37 ± 3 30,0 65 ± 5 69 ± 5
^2+ 2,4 ± 0,3 2,0 4,5 ± 0,5 4,7±0,5
тока по потенциалу при ступенчатом изменении последнего Выводы. Таким образом, на основании прове-
от - 0,6 В до 0,6 В. Методом добавок аттестованных смесей денных исследований разработана методика воль-
определяют концентрации элементов по высоте пика в тамперометрического определения железа и меди в
диапазоне потенциала для железа минус 0,15 ± 0,05 В и для кормах и кормовых добавках в диапазоне содержаний
меди плюс 0,30 ± 0,05 В. для железа от 1,0 до 1000 мг/кг, для меди - от 0,5 до
Анализ реальных объектов проведенный соглас- 300 мг/кг (Бг не более 13 %). Она позволяет проводить
но предложенному алгоритму показал, что резуль- измерение элементов одновременно в присутствии
таты согласуются с данными, полученными по [6,7]. растворенного кислорода.
Литература.
1. Георгиевский В.И. Физиология сельскохозяйственных животных. - М.: Агропромиздат, 1990. - 512с.
2. СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Санитарноэпидемиологические правила и нормативы.
3. ГОСТ 27998-88 Корма растительные. Методы определения железа. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2002.
4. ГОСТ30692-2000 Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Атомно-абсорбционный метод определения содержания меди, свинца, цинка и кадмия. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2002.
5. ГОСТ 27995-88 Корма растительные. Методы определения меди. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2002.
6. МУ 08-47/247, ФР.1.31.2011.09196. Зерно и продукты его переработки, силос из зеленых растений, корма, комбикорма, комбикормовое сырье и кормовые добавки. Инверсионно-вольтамперометрическая методика определения содержания железа, йода, кобальта, марганца, мышьяка, никеля, ртути и селена. - Томск.: Изд-во ТПУ, 2010. - 69 с.
7. МУ 08-47/224, ФР.1.29.2010.07103. Зерно и продукты его переработки, корма, комбикорма, комбикормовое сырье и кормовые добавки. Инверсионно-вольтамперометрическая методика определения содержания токсичных элементов (цинка, кадмия, свинца, меди) - Томск.: Изд-во ТПУ, 2010. - 50 с.
SIMULTANEOUS VOLTAMMETRIC DETERMINATION OF IRON AND COPPER
IN FEED AND FEED ADDITIVES V.I. Deryabina, G.B. Slepchenko, Ho Sy Linh, T.V. Lycheva, L.A. Malinovskaya
Summary. The aim of this research was to develop a method for joint voltammetric determination of iron and copper in feed and feed additives. The stripping voltammetric iron and copper measurement method is based on the ability of Fe3+ and Cu2+ to accumulate on the surface of the gold-graphite electrode in the form of marginally soluble compounds at a specific voltage, relative to the silver chloride electrode of the 0.02 mol/dm3 background solution of Trilon B, with the following registration of anodic peaks. The choice of the element accumulation potential (Eel, V) is investigated in the model solutions. It is found that Eel = -1V is the optimal accumulation potential for Fe3+ and Cu2+ for their joint determination. Element’s concentrations are determined by adding certified mixtures at the peak in the potential range, which is (0.15 ± 0.05)V for iron, and (0.30 ± 0.05)V for copper. The studies found that the analytical signal of Fe3+ is influenced by slight amounts of mercury and lead, as well as 20-fold excess of nickel and cadmium. The determination of Cu2+ is interfered by insignificant quantity of mercury and the presence of excess zinc, nickel and cobalt 20 times. Based on these studies, we have developed a method for determining iron and copper in feed and feed additives in the range of 0.1 to 1000 mg/kg for iron, and 0.05 to 300 mg/kg for copper (RSD no more than 15%), which allows for simultaneous measurements of elements in the presence of dissolved oxygen.
Keywords: voltammetry, technique, joint determination of iron and copper, feed, feed additives.
УДК 636.59.085.2: 612.336.3
ВЛИЯНИЕ ПИТАТЕЛЬНОСТИ РАЦИОНОВ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ СПЕКТР МИКРОФЛОРЫ КИШЕЧНИКА ПЕРЕПЕЛОК
Д.Д. ГОМБОЕВ, кандидат ветеринарных наук, старший научный сотрудник
О.Г. МЕPЗЛЯКОВA, старший научный сотрудник В.Г. ЧЕГОД^ЕВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
ВЛ. РО^ЧЕВ, доктор сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
СибНИИЖ Россельхозакадемии A.A. PAСПУТИН, стажер-исследователь Новосибирский ГМУ E-mail: [email protected]
Резюме. В эксперименте длительностью 3 недели изучали влияние уровня питательности рациона на устойчивость микробиоты кишечника перепелок к действию антибиоти-
ков. Схема опыта предусматривала следующие варианты: обычный рацион (контроль), рацион с повышенным (до 24 %) содержанием протеина (рыбной муки), обычный рацион + антибиотик; обогащенный протеином рацион + антибиотик. Антибиотик(тилозина тартрат) вводили в течении 2-й недели эксперимента в дозе 80 мг/гол. в сут. По окончании опыта отбирали пробы содержимого прямой кишки. Функциональный спектр микрофлоры кишечника определяли с помощью муль-тисубстратного теста (МСТ), титр - на среде Кода. Наиболее потребляемые кишечной микрофлорой перепелов пищевые субстраты - маннит, мальтоза, лактоза, глюкоза, ксилоза, галактоза, крахмал, фруктоза (степень утилизации 4,8...5,4 балла); в средней степени - сорбит, сахароза, раффиноза, арабиноза, глицерин(2,8...3,2 балла); в наименьшей -дуль-цит, инозит, рамноза (0,3...0,9 баллов). Обогащение рациона белком способствовало повышению титра микрофлоры на 1.2 балла, активности - до 25 %, в сравнении с традиционным его составом. При воздействии антибиотика титр и
