利用微波消解-火焰原子吸收法測定不同類型飼料中常量元素含量的可行性分析

王宏慧 ， 吳云芳 ， 楊 喆 ， 于 林 ， 雅 梅 ， 錢俊平 ， 郭元晟 *

（1.錫林郭勒職業(yè)學院，內(nèi)蒙古錫林浩特 026000；2.錫林郭勒食品檢驗檢測和風險評估中心，內(nèi)蒙古錫林浩特 026000）

飼料中的微量元素和常量元素多以結(jié)合態(tài)的形式存在于飼料的有機物中，準確測定這些元素的含量，需要將其從有機物中游離出來，所以要對飼料進行前處理。前處理的常用方法有：干灰化法、濕法消解和微波消解法。干灰化法消解的時間長，操作較復雜，前期碳化處理樣品時溫度不易把控，要用到馬弗爐，溫度達到550℃，容易導致元素損失。濕法消解要用到硝酸和高氯酸，高氯酸具有強氧化性及腐蝕性，與有機物、還原劑、易燃物（如硫、磷等）接觸或混合時有引起燃燒爆炸的可能。其次高氯酸有強刺激性，可致人體灼傷或者直接刺激呼吸道。微波消解是近些年來應(yīng)用較多的前處理方法，其在食品類（孫璐璐等，2018；馮新忠，2018）、土壤類（宋磊，2018；陳茂勇等，2018）、環(huán)境類（Hassan等，2007）和藥品類（夏擁軍等，2017；張贊等，2017）的實驗都有應(yīng)用。微波消解法（張美娜，2018；夏慧杰，2018）加熱快，升溫高，消解能力強，高通量，大大縮短溶樣時間，消耗溶劑少，空白值低，避免了揮發(fā)損失和樣品的污染，提高了分析的準確度和精密度，降低了勞動強度，更加自動化、智能化、安全高效的對樣品進行前處理。

本文以草飼料和其他飼料作為實驗樣品，利用微波消解法對不同飼料樣品進行處理，用火焰原子吸收分光光度計來進行測定，通過對實驗數(shù)據(jù)進行分析和討論，最終確定微波消解法對不同飼料中鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、錳、銅和鋅8種元素測定的可行性。

1 材料與方法

1.1 實驗儀器 電子分析天平（梅特勒203E，精確至 0.0001 g）； 微波消 解儀（Labtech，ETHOS UP）；原子吸收分光光度計（賽默飛，iCE3000）；超純水機（成都優(yōu)越科技有限公司，UPTL-1-60L）。

1.2 實驗試劑 鈣、銅、鐵、鎂、錳、鉀、鈉、鋅的標準溶液 （國家有色金屬及電子材料分析測試中心），濃度均為1000μg/mL；硝酸（蘇州精銳化學股份有限公司，ups級）；過氧化氫（蘇州精銳化學股份有限公司，ups級）；硝酸鑭溶液：稱取133 g的La（NO3）2·6H2O（阿拉丁生產(chǎn)），溶解于 1 L 水中，可以使用其他鑭鹽配制成鑭濃度相同的溶液；氯化銫溶液：溶解100 g氯化銫（麥克林生產(chǎn)）于1 L水中，可以使用其他銫鹽配制銫濃度相同的溶液。

實驗中用到的容器均用硝酸（1+5）溶液浸泡24 h，使用前用大量自來水沖洗，再用超純水洗滌干凈備用，試驗用水為GB/T 6682規(guī)定的一級水。

1.3 實驗前處理方法 取均勻、有代表性的飼料樣品進行粉碎，粉碎后的試樣通過0.45 mm分析篩。制好樣品后將待測樣品裝入干凈的塑料瓶中盛放。隨后將制備好的飼料樣品各稱取兩份，編號為QC-FO-003的飼料質(zhì)控樣品稱兩份，放入微波消解罐內(nèi)，分別加入5 mL硝酸和2 mL 30%的過氧化氫，此外，空白消解罐加入相同體積的試劑，使加入的混合酸（硝酸、過氧化氫）與待測樣品混合，靜置1 h或者靜置過夜后，開始消解（圖1）。消解程序運行結(jié)束后，待消解罐的溫度降到室溫時，關(guān)閉消解儀，取出消解罐，在通風櫥內(nèi)打開消解罐外蓋及內(nèi)蓋，將消解液轉(zhuǎn)移到25.00 mL容量瓶中，并用純水少量多次洗滌消解罐，最后定容至刻度，搖勻備用。分取定容好的試樣溶液1.00 mL至25.00 mL容量瓶中，分別加入1.25 mL硝酸鑭溶液，1.25 mL氯化銫溶液，1.25 mL硝酸溶液，用純水定容至刻度，搖勻備用。此溶液為稀釋25倍的溶液，鈣、鎂、鉀和鈉的測定使用此溶液，鐵、錳、銅和鋅用未稀釋溶液進行測定。

1.4 標準曲線的繪制 火焰原子吸收分光光度計儀器程序設(shè)置見表1。以標準系列使用液濃度為橫坐標，對應(yīng)的吸光度為縱坐標繪制標準曲線。各元素標準曲線如圖2和圖3所示。

2 樣品數(shù)據(jù)與分析

2.1 樣品的精密度 本實驗每個樣品均做了兩個平行樣，最后計算出平均值，將平均值代入其他飼料重復性（r）的計算方法中（表2），兩個平行樣結(jié)果之間的差值要小于重復性（r）。

從表3可以看出，各種元素的平行樣之間的差值均小于r值，本實驗的精密度符合國標要求。2.2 樣品的準確度 本實驗用編號為QC-FO-003的飼料質(zhì)控樣品來進行質(zhì)量控制，計算結(jié)果如表4。飼料質(zhì)控測定值均在給定范圍內(nèi)，結(jié)果精密度也符合國標GB/T 13885-2017要求。

圖1 微波消解儀程序設(shè)定

表1 火焰原子吸收光譜儀程序設(shè)置

圖2 鐵、錳、銅、鋅標準曲線

圖3 鉀、鈉、鈣、鎂標準曲線

表2 其他飼料的重復性

表3 不同種類飼料的實驗結(jié)果

2.3 各元素方法的檢出限、線性范圍和標準曲線

表4 飼料質(zhì)控QC-FO-003的實驗結(jié)果

2.3.1 檢出限 在儀器處于正常工作的狀態(tài)下，吸噴系列標準溶液制作工作曲線，連續(xù)十一次測量樣品空白溶液，以十一次空白值標準偏差三倍對應(yīng)的濃度為檢出限。

檢出限公式：DL=3S，其中S為標準偏差。

本實驗實際做出的各元素檢出限見表5，鉀、鈉、鈣、鎂以稱樣量0.2 g，定容體積25.00 mL，稀釋倍數(shù)25倍計；鐵、錳、銅、鋅以稱樣量0.2 g，定容體積25 mL計，折合為國標方法檢出限為：K：144 mg/kg ；Na：207 mg/kg；Ca：35 mg/kg ；Mg：17.9 mg/kg；Cu：0.68 mg/kg；Fe：2.59 mg/kg；Mn:0.79 mg/kg；Zn：1.91 mg/kg。 GB/T 13885-2017 飼料國標中各元素含量的檢出限為：K，Na：500 mg/kg；Ca，Mg：50 mg/kg；Cu，F(xiàn)e，Mn，Zn：5 mg/kg。 結(jié)合以上數(shù)據(jù)可以得出，各元素含量檢出限低于飼料國標的檢出限。

2.3.2 標準曲線和線性范圍 由表5可以看出，曲線最低點可以做到0.10 mg/L，最高點可以做到7.00 mg/L，所做的樣品濃度均在線性范圍內(nèi)，而且各元素的曲線相關(guān)系數(shù)均達到0.995以上，滿足實驗測定的要求。

表5 各元素的方法檢出限和標準曲線線性參數(shù)

3 結(jié)論

本實驗結(jié)果表明，微波消解-火焰原子吸收法是一種速度快、成本低的聯(lián)合檢測方式，對不同飼料中八種常量元素的分析具有可行性。