濕法消解-電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定魚飼料中19種微量元素

羅 悠 鄧飛躍 孟時賢

(1 中南大學 化學化工學院， 長沙 410083；2 貴州中煙工業有限責任公司 貴州 遵義 563003)

濕法消解-電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定魚飼料中19種微量元素

羅 悠 鄧飛躍1*孟時賢2

(1 中南大學 化學化工學院， 長沙 410083；2 貴州中煙工業有限責任公司 貴州 遵義 563003)

采用濕法消解處理樣品，建立了電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定魚飼料中Cr、Ni、Cd、Pb、As等19種微量元素的方法。通過優化ICP-AES儀器的各項參數，在所選的條件下，所測元素校準曲線的線性相關系數均在0.999以上，加標回收率范圍為90.7%～107%，相對標準偏差在0.48%～9.7%。采用國家標準物質“GBW07602(GSV-1)”驗證，測定值與標準值相符。方法簡單快捷，準確可靠，適合魚飼料中微量元素的日常分析。

電感耦合等離子體原子發射光譜法；魚飼料；多元素測定；濕法消解

前言

微量元素是魚類維持正常生理機能所必需的物質，一旦缺乏，容易導致機體各代謝功能的紊亂。通過飼料喂養，可以保證對魚類進行微量元素的有效補充，維持魚類的生長發育與繁殖，但是，如果飼料中微量元素過量，而魚類長期食用此類飼料，As、Cd、Cr、Pb、Ni等重金屬元素容易在魚體內富集，進而通過食物鏈傳遞和累積，最終進入消費者體內，隨著這些重金屬元素在人體中的不斷累積，達到一定程度后會引發各種疾病，危害人體的健康[1-2]。

魚飼料中普遍含有鐵、鉻、錳、鉛、鋅、磷、鈣、鎘、鎂、銅等微量元素，根據現行國家標準，通常采用化學滴定法[3]、原子吸收光譜法[4]和紫外-可見分光光度法[5]等對魚飼料中的微量元素進行分析檢測。此類檢測方法針對特定的元素具有較好的準確性，但均不能滿足同時測定多元素的要求。電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-AES)具有抗干擾能力強、分析速度快、檢出限低和準確度高等特點，且適用于多元素的同時測定[6-7]。相比較電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)法，ICP-AES儀器運行費用低，自動化操作最成熟，耐鹽性高，更有利于其普及。

濕法消解是目前應用有效、經濟的樣品前處理手段。相較于微波消解和干灰法消解，儀器設備要求最低，操作較簡單[8-10]。本文基于正交實驗設計，優化了樣品前處理的條件，篩選出硝酸-過氧化氫濕法消解樣品體系，對魚飼料有很好的消解效果，方便同時處理大批量的樣品。使用ICP-AES法測定魚飼料中的多種微量元素，準確同時測定多種微量元素，適合于魚飼料中微量元素的日常分析。目前針對飼養水產品重金屬污染來源大多關注于自然環境上，而對于魚飼料中的重金屬元素污染來源研究報道較少，該方法為魚飼料的安全性評價及評價水產品重金屬污染來源提供可靠快速的分析檢測手段。

1 實驗部分

1.1 儀器與設備

Optima5300DV型電感耦合等離子體原子發射光譜儀(美國PE公司)；FA2004B型電子天平(上海精科天平廠)；Millipore QB型超純水儀(美國Millipore公司)；EG -35A型實驗室電熱板(LABTICH公司)。

1.2 試劑與材料

多元素混合離子標準溶液(SGB-YYA23001I，100 mg/L，上海計量測試研究院)；國家標準物質灌木叢枝[GBW07602(GSV-1)，中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所]。

硫酸、硝酸、高氯酸均為優級純，上海國藥集團化學試劑有限公司；過氧化氫(分析純)，上海國藥集團化學試劑有限公司。

1.3 樣品

所用魚飼料為食用魚養殖飼料，產地為湖南地區。

2 實驗內容與方法

2.1 儀器工作條件

電感耦合等離子體原子發射光譜儀射頻功率：1 300 W；等離子體氣流速：15 L/min；霧化器流速：0.8 L/min；輔助氣流速：0.2 L/min；泵速：1.5 mL/min；觀測高度：15 mm；讀數延遲：30 s；重復測定次數：6次。

2.2 標準溶液的配制

標準溶液由混合標準溶液逐級稀釋而成，各標準溶液的濃度見表1。

表1 元素標準溶液濃度

2.3 樣品預處理

將魚飼料置于40 ℃烘箱中烘干，后用碾缽碾碎。稱取0.5 g(精確至0.000 1 g)魚飼料粉末，置于50 mL玻璃燒杯中，一次性加入10.00 mL HNO3、3.00 mL H2O2，加蓋表面皿，靜置6 h。將燒杯置恒溫電熱板上加熱消解。溫度設定為180 ℃，恒溫消解，防止溫度過高而噴濺。1 h后，待棕色煙消失，觀察溶液是否澄清，若樣品未消解完全，可補加2 mL HNO3繼續消解，待樣品澄清后，繼續加熱至白煙冒盡，燒杯取下稍冷，用高純水沖洗燒杯壁，待完全冷卻后，將燒杯中樣品轉置于25 mL容量瓶中，定容。將標準物質灌木叢枝“GBW07602(GSV-1)”以相同方法消解，同時做雙份試劑空白。

2.4 正交實驗設計

對國家標準物質灌木叢枝“GBW07602(GSV-1)”的消解進行正交實驗設計，根據實際分析經驗及相關文獻資料可知，混合酸組合、消解溫度和消解時間對消解的效果可能有影響[11-12]，選取這三種條件為實驗的影響因素，同時對應每個因素選取三個水平來比較，其中混合酸的組合參考孫德忠[13]、葉俊[14]等的研究(表2、表3)。

表2 正交實驗因素水平

表3 正交實驗設計

3 結果與討論

3.1 最佳消解條件的選擇

根據正交實驗的直觀分析法，從表4(以Mn為例的極差分析結果)的極差R值可知，消解溫度(A)因素影響最大，其次是消解時間(C)，最后是消解體系(B)，而在采用綜合平衡法選取最優水平時，還應考慮到消解體系的安全性和經濟性，因此選取最佳的消解條件為A3B1C2，即消解溫度為180 ℃，消解體系為HNO3-H2O2，消解時間為60 min。表5為標準物質“GBW07602(GSV-1)”正交實驗的結果。

表4 正交實驗結果分析

表5 正交實驗結果

3.2 譜線的選擇

ICP-AES譜線的選擇通常需要考慮樣品的基體、元素間的干擾和儀器檢測的靈敏度。同時，還需參考標準曲線的線性、分析譜線的峰形、背景干擾和發射強度等因素。綜合以上因素，對其分析元素進行分析譜線的選擇，得到最佳分析譜線，其中觀測方式都采用軸向觀測，見表6。

表6 分析譜線的選擇

3.3 校準曲線相關系數和方法檢出限

方法檢出限選用相同體系下的試劑空白，在儀器的最佳條件下進行11次測定，以其3倍的標準偏差對應的濃度為其檢出限[15]。結果見表7。各元素的校準曲線相關系數均能達到0.999 5以上，滿足對飼料樣品化學成分分析方法的要求。

表7 方法檢出限及標準曲線相關系數

3.4 精密度實驗

選擇不同品牌的兩種魚飼料樣品，針對其中的19種元素進行分析，通過6次平行測定，以相對標準偏差(RSD)來衡量精密度。結果見表8。從結果可以看出，各元素的RSD在0.48%～9.7%，其中絕大多數元素的RSD<5%，方法精密度良好。

表8 方法精密度

3.5 準確度實驗

為考察方法的準確度，選取標準物質灌木叢枝“GBW07602(GSV-1)”進行準確度驗證，在相同條件下對灌木叢枝進行測定，表9結果表明，測定值與認證值基本吻合。

表9 方法準確度實驗

3.6 加標回收實驗

對兩種魚飼料樣品進行加標回收實驗，結果見表10，其中大部分元素的加標回收率在95%～105%，結果較為滿意，其中Ca、K、Mg濃度為稀釋10倍后所測。

表10 加標回收實驗

4 結語

采用正交實驗設計，篩選出消解魚飼料的最佳條件，在最優實驗條件下，用ICP-AES法對魚飼料中19種元素進行測定。采用標準曲線法進行定量分析，標準曲線線性良好，加標回收率范圍為90.7%～107%，相對標準偏差在0.48%～9.7%之間。結果表明：該方法擁有良好地精密度和準確度，能夠較好地達到魚飼料中多元素測定的要求，適合大批量魚飼料樣品的日常分析，為考察魚飼料中的微量元素提供了新的分析手段，具有參考價值。

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[4] 全國飼料工業標準化技術委員會.GB/T13885—2003動物飼料中鈣、銅、鐵、鎂、錳、鉀、鈉和鋅含量的測定[S].北京:中國標準出版社,2003.

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Determination of 19 Elements in Fish Feed by Wet Digestion-ICP-AES

LUO You1, DENG Feiyue1*, MENG Shixian2

(1.CollegeofChemistryandChemicalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha,Hunan410083,China;2.ZunyiCigaretteFactoryofChinaTobaccoGuizhouIndustrialCo.,Ltd.,Zunyi,Guizhou563003,China)

A new method for simultaneous determination of 19 elements (Cr, Ni, Cd, Pb, and As, ect.) in fish feed was established by ICP-AES together with sample wet digestion method. Under optimized conditions, the correlation coefficients of the calibration curves for all analyzed elements were over 0.999, the standard addition recovery was in the range of 90.7% to 107%, and the relative standard deviation was between 0.48% and 9.7%. The national standard material GBW07602(GSV-1) was used to validate the method. The result was consistent with the standard value.The method is simple, quick, accurate, reliable, and suitable for the routine analysis of fish feed.

ICP-AES; fish feed; multi-element determination; wet-digestion

10.3969/j.issn.2095-1035.2017.02.018

2016-07-15

2016-10-21

羅悠，男，碩士研究生，主要從事原子光譜分析研究。E-mail：luoyou0508@126.com

*通信作者：鄧飛躍，男，副教授，主要從事原子光譜分析研究。E-mail: 520175284@qq.com

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2017)02-0072-06

本文引用格式：羅悠,鄧飛躍,孟時賢.濕法消解-電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定魚飼料中19種微量元素[J].中國無機分析化學,2017,7(2):72-77. LUO You,DENG Feiyue,MENG Shixian.Determination of 19 Elements in Fish Feed by Wet Digestion-ICP-AES[J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry,2017,7(2):72-77.