淺談飼料中的重金屬檢測技術

摘 要：飼料作為動物生長和發(fā)育的重要營養(yǎng)來源，其品質(zhì)直接影響著動物健康和生產(chǎn)性能，安全不容小覷。只有安全的飼料才能保證畜產(chǎn)品和廣大人民群眾的安全。在飼料加工、儲存、運輸和使用過程中，許多因素都會影響飼料的品質(zhì)和安全，其中重金屬污染是飼料常見的污染之一，本文介紹了飼料中常見的重金屬污染種類及對人體的危害，并概括了重金屬的檢測技術，以便引起檢驗檢測及相關人員的重視。

關鍵詞：飼料；重金屬；檢測技術

中國飼料工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2024年1～11月，全國工業(yè)飼料產(chǎn)量合計2.81億噸，與去年同期相比減少731萬噸，同比下滑2.54%。據(jù)此估算，全年預估飼料總產(chǎn)量約為3.1億噸。中國是全球最大的工業(yè)飼料生產(chǎn)國和消費國。李靜等（2022）檢測了肉牛養(yǎng)殖常用的花生秧、玉米、麩皮、麥秸等24份飼料原料樣品的微量元素以及重金屬，結果發(fā)現(xiàn)，15份樣品砷含量超標，12份樣品銅含量超標，24份樣品的鐵含量與鋅含量均超過飼料衛(wèi)生標準[1] 。為了更好地監(jiān)管飼料的品質(zhì)，保障畜產(chǎn)品安全，促進畜牧業(yè)健康發(fā)展，在2024年2月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部就印發(fā)了《2024年飼料質(zhì)量安全監(jiān)管工作方案》，其中重金屬檢測是非常重要的指標。

重金屬一般指密度大于4.5 g/cm3的金屬元素，目前已知的有45種，如鉛（Pb）、鎘（Cd）、銅（Cu）、鐵（Fe）、錳（Mn）、鋅（Zn）以及類金屬砷（As）等。重金屬廣泛存在于我們生活的環(huán)境，如泥土、水體、空氣等，生物很難將其降解，通過食物鏈的生物放大作用能成百上千倍地富集，最終進入人體。重金屬能與人體內(nèi)的酶、蛋白質(zhì)發(fā)生反應，使酶和蛋白質(zhì)失活，也能積累在某些器官中，引起慢性中毒。當然，部分重金屬也能隨著排泄物排到體外，隨后被擴散到水體和土壤中，污染生態(tài)環(huán)境。雖然銅、鋅和錳是生命活動所需要的微量元素，但要適量，合適的濃度起到營養(yǎng)作用，超過一定濃度就對機體有害。由此可見飼料中重金屬污染問題必須引起高度重視。

1 飼料中常見的重金屬污染及對人體的危害

飼料中重金屬的來源比較多，主要有土壤污染、灌溉用水污染、農(nóng)藥污染、農(nóng)膜污染、化肥污染、添加劑污染以及生產(chǎn)加工過程中的污染等。我國是飼料生產(chǎn)大國，也是畜禽養(yǎng)殖大國。畜禽的肉奶蛋是人們餐桌上不可缺少的食物，一旦被重金屬污染，直接損害的是消費者的身體健康。

鉛是有毒的金屬元素，以高本底含量存在于自然界中。進入人體的鉛會慢慢積累，達到一定程度會引起惡心、頭暈、頭痛、腹痛以及腹瀉等癥狀。鉛中毒后口內(nèi)會出現(xiàn)金屬味，皮膚蒼白、頭暈眼花、身體虛弱。神經(jīng)干細胞是鉛毒性的主要靶點，中毒者出現(xiàn)運動障礙或感覺障礙，記憶力下降，尤其是兒童出現(xiàn)學習障礙，嚴重的會導致精神錯亂，所以國內(nèi)外用鉛的限量試驗來代表重金屬的限量試驗。

鎘中毒對人體健康危害非常大，急性食用性鎘中毒，可致急性胃腸功能紊亂，常表現(xiàn)為惡心、嘔吐、腹痛、肌肉酸痛、大量失水導致虛脫等，嚴重的可能會因急性腎功能衰竭而死亡；慢性鎘中毒主要表現(xiàn)為腎臟損害，臨床診斷指標主要是牙齒頸部有黃色鎘環(huán)、頭暈、乏力、嗅覺障礙、腰背以及肢體痛等癥狀，嚴重的還可引起貧血、骨骼疏松或萎縮變形、人體染色體畸變等嚴重后果。

砷是類金屬元素，以無機砷和有機砷兩種形態(tài)存在，無機砷的毒性通常大于有機砷。無機砷可進入人體，并在肝、腎、膽等器官中累積，影響正常代謝活動，損害神經(jīng)細胞，引起神經(jīng)衰弱。相比之下，有機砷的毒性較低，進入體內(nèi)后一至兩天會由尿液排出。?

此外，部分金屬微量元素的超標也會引起中毒。銅元素在結締組織形成、骨骼發(fā)育以及神經(jīng)系統(tǒng)生長等方面有重要意義。銅中毒時，就會導致蛋白質(zhì)變性，抑制酶的活性，阻礙機體的生殖發(fā)育。雖然二價鐵離子是組成人體血紅蛋白的重要元素，但鐵中毒后會對不同器官造成損害，如胃腸道損害、皮膚損害、肝腎脾損害、代謝性酸中毒、凝血功能障礙等后果。錳中毒的癥狀包括震顫、肌肉強直、運動遲緩、感覺異常、精神障礙等，嚴重時可導致認知功能下降。鋅中毒輕癥患者可以出現(xiàn)咽部燒灼感、嘔吐、胸痛、腹痛、腹瀉、昏睡等癥狀；重癥患者可以出現(xiàn)痙攣、意識障礙等癥狀，并且高密度脂蛋白水平下降，增加心臟病的風險。

2 飼料中重金屬檢測技術

無論是在產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷售，還是在入駐商超或電商平臺上架，我們都需要進行產(chǎn)品質(zhì)量檢測，以確保我們的產(chǎn)品能夠滿足市場和消費者的需求，飼料也不例外。飼料中金屬元素的檢測是保障飼料質(zhì)量和安全性的重要手段。通過選擇合適的檢測方法和嚴格遵守國家相關標準，可以確保飼料中金屬元素的含量符合規(guī)定要求，從而保障動物的健康和人類的食品安全。從目前來看，準確高效地檢測飼料中重金屬的技術主要有以下幾種。

2.1 原子吸收光譜法

?原子吸收光譜法是基態(tài)的待測元素吸收其特征譜線，根據(jù)特征譜線被減弱的程度對待測元素進行定性定量分析的方法。即原子在兩個能態(tài)，基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的躍遷伴隨著能量的發(fā)射和吸收。此方法的優(yōu)點是對元素的選擇不易受干擾，檢測元素種類多，靈敏度和精確度較高。缺點是測不同元素需要配備和更換相應的元素光源燈，對基體復雜的樣品檢測時易受背景干擾，標準曲線線性范圍不廣[2]。原子吸收光譜法應用較早，國家標準也作出了詳細介紹。例如，GB/T 13885-2017介紹了用原子吸收光譜法檢測飼料中銅、鐵、錳、鋅的方法，GB/T 13080-2018 介紹了用火焰原子吸收光譜法和石墨爐原子吸收光譜法檢測飼料中鉛的方法，GB/T 13082-2021介紹了用火焰原子吸收光譜法和石墨爐原子吸收光譜法檢測飼料中鎘的方法。樣品之前的處理方法，操作繁雜、危險性高、不易控制的干灰化法、高氯酸消化法、鹽酸溶解法，隨著研究的深入，新增加了操作簡單、安全性高、易于控制的微波消解，大大提高了方法的高效性和準確度。

2.2 氰化物發(fā)生－原子熒光光譜法

原子熒光光譜儀是基于原子熒光現(xiàn)象進行分析的。樣品經(jīng)預處理后，轉(zhuǎn)化為可被原子化的形態(tài)，在原子化器中，樣品被加熱至高溫，使待測元素原子化；當激發(fā)光源（如高強度空心陰極燈）發(fā)出的特征光譜線照射到待測元素原子時，原子會吸收能量，從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)；處于激發(fā)態(tài)的原子在返回基態(tài)時，會以光輻射的形式釋放能量，產(chǎn)生特定波長的熒光，通過檢測熒光強度，即可得知待測元素的濃度。此方法的優(yōu)點是還原能力強，反應迅速，抗干擾能力高，自動化程度高，能檢測元素的種類多。缺點是不同元素對酸介質(zhì)、濃度以及還原劑種類、濃度有不同要求，熒光響應強度信號值不穩(wěn)定[3]。國家標準GB/T 13079-2022介紹了氰化物發(fā)生-原子熒光光譜法檢測飼料中的砷的方法。

2.3 電感耦合等離子體質(zhì)譜法

隨著科技的發(fā)展，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀嶄露頭角。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）是一種高性能科學儀器，用于分析和測量物質(zhì)中微量元素的含量。它結合了電感耦合等離子體技術和質(zhì)譜檢測技術，可以對樣品中不同元素進行準確、靈敏和多元素分析。通過射頻場產(chǎn)生一個高溫、高能量且穩(wěn)定的電感耦合等離子體。待測樣品經(jīng)過適當預處理后，以氣溶膠形式進入等離子體。在等離子體中，樣品中的原子或分子被離子化，并通過加速器加速進入質(zhì)譜儀。離子根據(jù)其質(zhì)量/電荷比（m/z）在磁場中進行分離和聚焦，并通過檢測器進行檢測和計數(shù)。根據(jù)不同元素的信號強度，可以得出樣品中微量元素含量的定量結果。ICP-MS可以同時檢測飼料中的多種重金屬，節(jié)省了工作時間，準確度靈敏度都得到大大提高，但其分析過程中也會受到樣品基體、氧化物、多原子離子以及雙電荷等因素的干擾[4]。國家標準GB/T 13079-2022介紹了電感耦合等離子體質(zhì)譜法檢測飼料中砷的方法。

2.4 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜，簡稱為ICP-AES，作為新興檢測技術，是一種以等離子體為激發(fā)光源的原子發(fā)射光譜分析方法。樣品經(jīng)載氣引入霧化系統(tǒng)進行霧化后，以氣溶膠形式進入等離子體的軸向通道，在高溫和惰性氣體中被充分蒸發(fā)、原子化、電離和激發(fā)，發(fā)射出所含元素的特征譜線。根據(jù)特征譜線的存在與否，進行樣品中元素的定性分析；根據(jù)特征譜線強度，進行樣品中元素的定量分析。ICP-AES測定范圍廣，準確度和精密度高，多種元素同時檢測，分析速度快，能滿足復雜體系的痕量或超痕量元素分析[5-6]。但是ICP-AES儀器價格貴，維護成本也高，樣品前處理相對復雜，對矩陣效應和干擾物的影響非常敏感。周利英等（2018）利用微波消解ICP-AES同時測定20種飼料樣品中的8種重金屬元素（砷、鋇、鎘、鉻、汞、鉛、銻、硒），結果發(fā)現(xiàn)，鉛的檢出率為90%，鎘和砷的檢出率均為55%[7]。

結語

飼料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展質(zhì)量和水平，是打造現(xiàn)代化畜牧強省、調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構、實施鄉(xiāng)村振興的重要支柱產(chǎn)業(yè)。在新時代背景下，飼料行業(yè)面臨新變局，要保證規(guī)范有序發(fā)展，離不開飼料行業(yè)限量嚴格的強制性國家標準，離不開高性能大型精密儀器，更離不開檢驗檢測人員的質(zhì)量把關。我們要提升對飼料檢驗檢測標準的準確把握能力，針對新標準中檢測方法技術要點，以實際行動應用新質(zhì)生產(chǎn)力，提高檢驗檢測水平，注重實驗過程中的細節(jié)，掌握正確的操作方法，推動飼料行業(yè)向智能化、數(shù)字化、科技化及綠色化的高質(zhì)量發(fā)展目標邁進。

參考文獻：

[1] 李靜，王之保，李明，等.泌陽縣肉牛養(yǎng)殖常用飼料原料中微量元素及重金屬含量分析[J].中國牛業(yè)科學，2022，48（1）：10-13.

[2] 李琳琳.原子吸收光譜法在飼料檢測中的應用[J].飼料與營養(yǎng)，2009，8：27-28.

[3] 李宏.氰化物發(fā)生-原子熒光光譜技術在飼料檢測中的分析和應用[J].飼料廣角，2016，15：37-43.

[4] 朱影，黃茜，黃宗騫，等.ICP–MS 測定食品生物成分標準物質(zhì)中的鉛、鎘、鉻、砷[J].糧食與食品工業(yè)，2019，26（2）：61-64.

[5] 阮桂色.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）技術的應用 進展[J].中國無機分析化學，2011（12）：15-18.

[6] 劉欣，廖敏，陳紅，等.微波消解－原子熒光光譜法測定飼料中的 砷、汞、硒的研究[J].糧食飼料與工業(yè)，2012（2）：56-59.

[7] 周利英，戴璐，倪小波，等.微波消解ICP-AES法同時測定飼料中8種重金屬元素[J].檢測技術，2018，39（1）：46-48.