微波消解-ICP-OES法同步測定飼料中10種微量元素的研究

賈錚，彭強，徐思遠，肖志明，王彤，樊霞*

（1.中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所國家飼料質量監督檢驗中心，北京海淀100081；2.重慶市獸藥飼料檢測所，重慶401120）

微波消解-ICP-OES法同步測定飼料中10種微量元素的研究

賈錚1，彭強2，徐思遠1，肖志明1，王彤1，樊霞1*

（1.中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所國家飼料質量監督檢驗中心，北京海淀100081；2.重慶市獸藥飼料檢測所，重慶401120）

本實驗建立了微波消解-電感耦合等離子體光譜法（ICP-OES）同步測定飼料中Na、K、Mg、Zn、Co、Cu、Mn、Mo、Ca、Fe等10種元素的分析方法，并對微波消解條件和ICP-OES工作條件進行了優化。結果表明∶10種元素線性相關系數均大于0.99944，相對標準偏差（RSD）為0.53%～2.70%，回收率為86.5%～105.2%；采用此方法對英國政府化學家實驗室（LGC）提供的配合飼料基體標準物質（LGC 7173）試樣進行測定，測定值與參考值基本吻合；該方法具有簡單快速、準確度高、能夠同時測定多種元素等特點，能夠滿足飼料中多種元素同步、快速測定的需要。

微波消解；微波消解-電感耦合等離子體光譜法；飼料；微量元素

微量元素是動物維持正常生理機能和新陳代謝必需的營養物質，飼料提供的適量微量元素對動物生長發育、繁殖、免疫等有重要作用，但過量攝入則可能引起動物機體中毒并影響環境和人類健康。因此，飼料中微量元素含量快速、準確的測定，對確保飼料品質、保證飼料及畜產品安全具有重要意義。現行的飼料中微量元素含量的標準檢測方法包括原子吸收光譜法（GB/T 13885-2003）、原子熒光光譜法（GB/T 13883-2008）以及分光光度法（GB/T 17777-2009）等，但多為單一元素分析，普遍存在分析時間長、線性范圍窄、試劑用量大等問題。

電感耦合等離子發射光譜法（ICP-OES）具有線性范圍寬、準確度高、檢出限低、可多元素同步測定等優點，已被廣泛應用于環境（植路娟，2015）、地質（盧彥等，2015；薛澤春，2012）、畜產品（張潔等，2012）、農產品（劉睿婷，2016；曾艷霞，2013；吳艷兵，2011）以及飼料（馮三令等，2010；彭玉魁，1996）等行業的微量元素分析研究中。而在元素分析前處理方面，相比其他前處理方法，微波消解法具有處理時間短、試劑用量小、空白低、結果準確等優勢，已得到廣泛應用（楊趙偉，2015；興麗，2014；彭玉魁，1996）。本實驗采用微波消解-電感耦合等離子體發射光譜法測定飼料中的Na、K、Mg、Zn等10種元素含量，優化了微波消解條件和ICP-OES工作參數，通過加標回收實驗，并采用實際測定飼料基體標準物質（LGC 7173）驗證方法的準確性和精密度。結果表明，該方法簡便快速，準確度高，精密度好，降低了人力和試劑成本，可以為飼料中多種元素的質控和檢測提供方法依據。

1　實驗部分

1.1儀器設備Agilent 5100型電感耦合等離子體發射光譜儀（美國Agilent公司）；BP1211S型分析天平（德國Sartorius公司）；Multiwave Pro微波消解儀（奧地利Anton Paar公司）；Milli-Q純水器（美國Millipore公司）。

1.2試劑和材料硝酸（GR級，北京化學試劑研究所）；30%過氧化氫（AR級，北京化工廠）；高純氬氣（純度為99.999%）。

實驗用水為Mili-Q純化的超純水（＞18.2 MΩ）。

多元素混合標準溶液（5%HNO3介質，Part#5183-4682，美國Agilent公司），其中:Co、Cu、Mn、Mo、Zn等元素含量為10 mg/L；K、Ca、Na、Mg、Fe含量為1000 mg/L。

禽配合飼料標準物質（LGC7173，英國LGC有限公司），其中:Ca、Fe、K、Mg、Mn、Na、Zn含量分別為（14400±1500）mg/kg、（145±31）mg/kg、（7400± 600）mg/kg、（1600±200）mg/kg、（131±19）mg/kg、（1700±500）mg/kg、（91±11）mg/kg。

實驗器皿用20%硝酸溶液浸泡過夜后，超純水洗滌，晾干備用。

1.3樣品處理將市售飼料粉碎至通過0.42 mm實驗篩，混合均勻制得樣品。

準確稱取0.2 g樣品于微波消解罐內，加入5 mL硝酸溶液和1 mL H2O2，放入微波消解系統按照表1程序進行消解。消解完成后，緩慢打開罐蓋，將消解液轉移至50 mL容量瓶，多次洗滌消解罐，合并清洗液于容量瓶中，定容，同時做試劑空白。

表1微波消解參數設置

1.4儀器工作條件ICP-OES儀器工作參數見表2，由儀器軟件對數據進行分析，繪制標準曲線，并計算樣品中各元素含量。

1.5數據統計分析實驗數據采用Excel軟件進行統計分析。

表2 ICP-OES工作參數

2　結果與分析

2.1微波消解條件的選擇ICP-OES法測定含有蛋白質、碳水化合物以及脂肪等基質的有機樣品元素含量時多選用硝酸、H2O2及其混合溶液作為消解液。本實驗分別研究了硝酸，體積比為5∶1、4∶2的硝酸-過氧化氫混合消解體系的消解情況。通過觀察實驗現象，幾種消解液無明顯沉淀，硝酸消解后的溶液顏色由深黃色逐漸變淺至基本澄清，硝酸-過氧化氫消解后的溶液則澄清透明，通過3種消解方法測定的各元素含量值無顯著差異，考慮到加入一定比例的H2O2能夠促進樣品的消化，同時有助于降低消解罐內壓力，本實驗選擇體積比為5∶1的硝酸-過氧化氫作為樣品消解液。

2.2觀察模式的選擇采用ICP-OES測定時，需根據樣品中各待測元素的濃度選擇不同的觀察模式，對于濃度較低的待測元素，選擇軸向觀察模式能夠獲得更好的靈敏度和低檢出限，而待測元素濃度較高時，須選擇徑向觀察模式以避免響應信號達到飽和而影響待測元素標準曲線的線性相關性和結果的準確性。本實驗在測定Na、Mg、K、Ca、Fe時選擇徑向觀察模式，其他元素選擇軸向觀察模式。

2.3分析譜線的選擇和檢出限飼料樣品基質復雜，多種元素的同時存在對含量較低、靈敏度差的元素譜線干擾嚴重。為此，本實驗對各待測元素分別選擇2～3條譜線，根據干擾小、信噪比高、信號強度高、精密度好的原則確定最適合的譜線。經過實驗，確定的元素測定譜線見表3。

2.4線性范圍、相關性和檢出限以5%硝酸介質將混合標準溶液逐級稀釋，將得到混合標準溶液，按照優化的儀器條件進行測定，得到各元素含量（x）與信號強度（y）的線性方程及相關，結果見表3，相關系數為0.99944～1.00000，線性關系良好。

按樣品前處理方法制備11個試劑空白，按照表2中的儀器工作參數條件測定，計算11次測定結果的標準偏差，取3倍標準偏差所對應的濃度為各待測元素的檢出限，分析譜線和檢出限見表3。

表3 10種元素的分析譜線、線性范圍、線性方程、相關系數及檢出限

2.5加標回收實驗與精密度實驗準確稱取0.2 g配合飼料樣品，分別加入一定濃度的各元素標準溶液，按1.3中樣品處理方法進行前處理，采用ICP-OES最佳測定條件進行測定，每個樣品平行測定3次，計算添加回收率和相對標準偏差，測定結果見表4。

表4 10種元素的添加量、回收率及相對標準偏差（n=3）

2.6標準物質的測定為進一步驗證方法的準確度，按照1.3中樣品處理步驟處理禽配合飼料基體標準物質（LGC 7173），平行測定6次，對測定結果進行數據處理，具體見表5。

從表5可以看出，采用本研究建立的方法對標準物質進行測定，其測定值與參考值基本吻合，說明以微波消解ICP-OES法測定飼料中的多種元素含量結果準確可靠，此方法適用于飼料基質中元素的分析檢測。

表5禽配合飼料基體標準物質測定結果

3　討論

本實驗將微波消解技術與電感耦合等離子體發射光譜（ICP-OES）相結合，建立了同時測定飼料中Ca、Co、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Mo、Na、Zn等10種元素的方法。該方法具有快速準確、樣品處理簡單、線性范圍寬和靈敏度高等優點，可用于飼料中多種元素的同步測定，為農業投入品以及畜產品質量安全檢測與監管提供了技術支持。

[1]馮三令，儲瑞武，吳玲，等.ICP-AES法測定飼料中多種微量元素的方法研究[J].畜牧與飼料科學，2010，31（4）∶109～112.

[2]劉睿婷，王強，劉玲玲，等.新疆阿育魏實中微量元素含量測定[J].中國調味品，2016，41（2）∶110～113.

[3]盧彥，馮勇，李剛，等.酸溶-電感耦合等離子發射光譜法測定密西西比型鉛鋅礦床礦石中的鉛[J].巖礦測試，2015，34（4）∶442～447.

[4]彭玉魁，劉拉平，關勤農，等.微波──酸消解電感耦合等離子體發射光譜法同時測定骨粉中鈣、磷含量[J].中國飼料.1996，8∶35～36.

[5]吳艷兵，顏振敏，韓偉元，等.ICP-AES測定山藥中微量元素[J].光譜實驗室，2011，28（2）∶842～845.

[6]興麗，王梅，趙鳳敏，等.ICP-MS兩種模式下測定亞麻籽中微量元素及其不確定度評定[J].光譜學與光譜分析.2014，34（1）∶226～230.

[7]興麗，趙鳳敏，曹有福，等.不同產地亞麻籽礦物質元素及脂肪酸組成的主成分分析[J].光譜學與光譜分析.2014，34（9）∶2538～2543.

[8]薛澤春，李連之，劉穎，等.ICP-AES測定赤泥中的16種元素[J].光譜實驗室，2012，29（5）∶3092～3095.

[9]楊趙偉，趙紅衛，閆玉杰，等.微波消解-火焰原子吸收光譜法測定貉子被毛中銅、鋅、錳含量[J].中國飼料.2015，16∶34～36.

[10]曾艷霞，李樹安，孫凡，等.電感耦合等離子發射光譜法同時測定連云港產草莓中的鉛鉻鎘銅[J].食品科學，2013，34（4）∶204～207.

[11]張潔，陳玎玎，祁克宗，等.微波消解-電感耦合等離子發射光譜測定雞肉中9種元素[J].食品科學，2012，33（24）∶296～298.

[12]植路娟.電感耦合等離子發射光譜法測定地表水和污水中16種金屬元素[J].江西化工，2015，3∶65～68.

[13]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T 13883-2008[S].飼料中硒的測定.北京∶中國標準出版社，2008-08-01.

[14]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T 17777-2009[S].飼料中鉬的測定.分光光度法.北京∶中國標準出版社，2009-05-26.

[15]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T 13885-2003[S].飼料中鈣、銅、鐵、鎂、錳、鉀、鈉和鋅含量的測定.原子吸收光譜法.北京∶中國標準出版社，2003-11-01.■

DOI∶10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20162009

A method for the simultaneous determination of 10 elements in feed by inductively coupled plasma optical emission spectrometry coupled with microwave digestion was developed.The critical parameters of microwave digestion and ICP-OES were optimized.The results showed that the linearity obtained for all of the ten elements was good，with linear coefficients higher than 0.99944.Average recoveries of the ten analytes from fortified samples ranged between 86.5%and 105.2%，the relative standard deviations（RSD）was lower than 2.70%.The application of the new developed method was demonstrated by analyzing a certified reference material from laboratory of the government chemist（LGC）.The proposed method was rapid，sensitive，easy to perform，and could be a promising alternative to conventional techniques for the routine analysis of the ten elements in animal feeds.

microwave digestion；ICP-OES；feed；trace elements

S816.17

A

1004-3314（2016）20-0035-03

“十二五”農村領域國家科技計劃課題（2014BAD08B11-2）資助