甜菜碱是一种天然化合物,属季铵型生物碱,这种物质因最初从甜菜中提取而得名,它用作饲料添加剂已有50多年的历史。作为一种高效活性甲基供体,甜菜碱在动物的蛋白质与脂肪代谢等方面发挥重要作用,一水甜菜碱是甜菜碱的一水化合物,具有和甜菜碱相似的功能。《饲料添加剂品种目录》中甜菜碱作为维生素及类维生素物质被收录,使用范围为养殖动物,被广泛应用于畜禽养殖和水产养殖中。在测定甜菜碱含量时,不管是对照品还是测试样品都有可能涉及一水甜菜碱,如果不考虑结晶水的存在,有可能使测定结果出现较大偏差,也可能被不法商家利用,故意降低甜菜碱含量,以次充好,损害消费者利益。
热重分析法(TGA)是在程序控温下测量物质的质量与温度关系的一种技术,以此能够反映物质的热稳定性。干燥失重是传统的重量分析方法。本文将这两种方法相结合,以一水甜菜碱不同温度下的质量变化程度,来说明其稳定性,亦给甜菜碱含量测定提供新的思路。
稳定性研究[1]
1、热重分析
将一水甜菜碱样品坩埚加样后放置到样品平台上(注意坩埚外壁及底部不要沾附样品或其它物质),设置试验参数,进行热重分析。
热重分析是研究结晶水合物性质的重要分析手段,通过热重曲线可以体现结晶水的热稳定性。一水甜菜碱的分子式是C5H13NO3,分子量为135.16,按比例计算,一水甜菜碱中一个结晶水质量分数大约为13.3%。将不同厂家、不同批次的一水甜菜碱样品,按照上述步骤进行热重分析测试,得到了相似的热重分析曲线图谱。

从图可以看到,在50℃左右开始有一个明显的失重峰,约为6.47%,说明在约50℃的时候,一水甜菜碱就开始失重。在150℃左 右,又会失去约6.78%的重量。在300℃开始 一个完全失重的状态,这与甜菜碱的熔点310℃相吻合。前两次失重的加和大约就是一个结晶水的百分含量(13.3%),说明经过两次失水,其结晶水完全失去。从热重分析的结果来看,一水甜菜碱在较低温度时可能就开始分解,在使用一水甜菜碱做标准品或者换算样品含量时,要特别注意温度变化带来的这种影响。
2、干燥失重分析
平行做两份样品。将一水甜菜碱样品准确称量于称样皿中,放入已经设定好温度的干燥箱中,按照干燥时间取出冷却并称重、计算。
利用干燥失重试验操作步骤再来测试一水甜菜碱的稳定性。选取了两家企业的各两批产品,分别于50℃和105℃进行干燥失重随时间变化的试验。

从表1的数据可以看出,随着干燥时间的不断加长,一水甜菜碱的失重明显。甜菜碱在50℃时烘干1h即能失去8.10%~9.84%的水分,在干燥4h之后,基本失去结晶水,达到一个恒定值。这种现象与部分企业所阐述的样品低温稳定可以烘干游离水不一致,而是与热重分析试验结果相吻合,说明在50℃左右,即开始失重,稳定性产生变化。从表2可以看出,在105℃烘干仅仅10mim,失重已经超过了4%,说明一水甜菜碱在105℃附近温度时开始快速失去重量,结晶水不能保持。

参考文献
[1]张芸,李会荣,张玮,等. 一水甜菜碱的稳定性研究[J]. 山东畜牧兽医,2022,43(8):8-10. DOI:10.3969/j.issn.1007-1733.2022.08.002.