飼料中鉛砷鉻鎘含量的測定ICP-MS法

馬川，賀習(xí)文，皇甫凱，雷浩，高勤葉，李榮

（陜西秦云農(nóng)產(chǎn)品檢驗檢測股份有限公司，渭南 714000）

1991年7月16日，國家技術(shù)監(jiān)督局首次頒布《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[1]，規(guī)定了飼料原料和飼料產(chǎn)品中的重金屬及有毒有害物質(zhì)生物的限量及試驗方法，現(xiàn)行《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13078-2017)也已執(zhí)行了4年。隨著國民經(jīng)濟(jì)的急速發(fā)展，飼料工業(yè)也得到翻天覆地的變化，重金屬的檢測也越來越嚴(yán)格[2]。

1 鉛砷鉻隔的危害

重金屬砷，慢性中毒可引起皮膚病、神經(jīng)、消化和心血管系統(tǒng)障礙，有積累性毒性作用，破壞細(xì)胞的代謝系統(tǒng)，砷與其化合物被廣泛用于農(nóng)藥和殺蟲劑[3-4]。砒霜的化學(xué)名就叫三氧化二砷；重金屬鉛，急性鉛中毒可引起胃疼、顫抖、神經(jīng)性煩躁，在最嚴(yán)重情況下，可能導(dǎo)至死亡[5]。慢性鉛中毒長期影響人體健康，危害大腦與神經(jīng)系統(tǒng)，影響智力發(fā)育[6-7]；重金屬鎘，鎘化合物不易被腸道吸收，但可經(jīng)呼吸被體內(nèi)吸收，積存于肝或腎臟造成危害，尤為對腎臟損害最為明顯，還會導(dǎo)致骨質(zhì)疏松、骨質(zhì)軟化、多發(fā)性骨折、骨劇痛[8]。重金屬鉻，三價鉻雖然說是必需微量元素，對健康起很大作用，但超標(biāo)會適得其反，六價鉻被視為致癌物質(zhì)[9]。

2 ICP-MS的特點(diǎn)

ICP-MS分析過程中，分析樣以水溶液被引入氬氣流中，然后進(jìn)入激發(fā)的氬等離子中心區(qū)，等離子體的高溫使樣品去溶劑化、汽化、解離、電離[10-11]。離子體通過不同的壓力區(qū)進(jìn)入真空系統(tǒng)，MS部分（四級桿）通過高速順序掃描分離測定離子，掃描質(zhì)量數(shù)，通過高速通道分離后對離子進(jìn)行監(jiān)測，濃度線性動態(tài)范圍達(dá)9個數(shù)量級（從10-18～1000×10-6）[12-13]。因此，與傳統(tǒng)無機(jī)分析技術(shù)相比，ICP-MS技術(shù)提供了最低檢出限、最寬的動態(tài)線性范圍、干擾最少、分析精密度高、分析速度快，可進(jìn)行多元素同時測定的方法[14-15]。

3 范圍

本試驗規(guī)定了飼料中鉛砷鉻鎘的ICP-MS法測定方法。

本試驗方法適用于配合飼料、濃縮飼料、添加劑預(yù)混合飼料、精料補(bǔ)充料中鉛砷鉻鎘的測定。

本方法鉛鉻鎘的檢出限為0.1mg/kg，定量限為0.3mg/kg；砷的檢出限為0.005mg/kg，定量限為0.01mg/kg。

4 規(guī)范性引用文件

下列文件對于本試驗的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T 6682分析實(shí)驗室用水規(guī)格和試驗方法；

GB/T 20195動物飼料試樣的制備；

GB 5009.268-2016食品安全標(biāo)準(zhǔn)食品中多元素的測定。

5 原理

試樣經(jīng)消解后，由電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定，以元素特定質(zhì)量數(shù)（質(zhì)荷比，m/z）定性，采用外標(biāo)法，以待測元素質(zhì)譜信號與內(nèi)標(biāo)元素質(zhì)譜信號的強(qiáng)度比與待測元素的濃度成正比進(jìn)行定量分析。

6 試劑和材料

除特別注明外，以下試劑均為優(yōu)級純。

6.1 水：GB/T 6682，一級水。

6.2 硝酸（HNO3）：優(yōu)級純或更高純度。

6.3 鹽酸（HCL）：優(yōu)級純。

6.4 氬氣（Ar）：氬氣（≥99.995%）或液氬。

6.5 硝酸溶液（1+99）：取10mL硝酸，緩慢加入至990mL水中，混勻。

6.6 元素貯備液（100μg/mL）：鉛、砷、鎘、鉻，采用國家認(rèn)證并授予標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書的多元素標(biāo)準(zhǔn)貯備液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）。

6.7 內(nèi)標(biāo)貯備液（100μg/mL）：鈧、鍺、銦、銠、錸、鉍等采用國家認(rèn)證并授予標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書的多元素標(biāo)準(zhǔn)貯備液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）。

6.8 元素中間液：準(zhǔn)確吸取元素儲備液（100μg/mL）1mL于100mL干燥容量瓶中，用少量水沖洗瓶口，用硝酸溶液（6.5）定容至刻度，配制成濃度為1μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)貯備液。

6.9 內(nèi)標(biāo)中間液：準(zhǔn)確吸取內(nèi)儲備液（100μg/mL）1mL于100mL干燥容量瓶中，用少量水沖洗瓶口，用硝酸溶液（6.5）定容至刻度，配制成濃度為1μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)貯備液。

7 儀器設(shè)備

7.1 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）。

7.2 分析天平：感量0.0001g。

7.3 分析天平：感量0.001g。

7.4 微波消解儀：配有聚四氟乙烯消解內(nèi)罐。

7.5 壓力消解管：配有聚四氟乙烯消解內(nèi)罐。

7.6 控溫電熱板。

7.7 恒溫干燥箱。

7.8 刻度管：1mL、5mL、10mL。

7.9 容量瓶：50mL、100mL。

7.10 三角瓶：250mL。

7.11 量筒：50mL、500mL。

7.12 濾紙：中速定量。

8 樣品制備

選取具有代表性的樣品至少500g，按照GB/T 20195試樣制備方法，用四分法縮減至200g，全部粉碎，全部通過0.45μm孔徑分析篩，充分混勻后，裝入密閉容器中，作為試樣備用。

9 試驗步驟

9.1 微波消解

稱取試樣0.4～0.8g，置于微波消解罐中，加入5mL硝酸（6.2）加蓋放置1h或過夜，旋緊瓶蓋，按照微波消解儀標(biāo)準(zhǔn)操作步驟進(jìn)行消解（消解條件見表1），冷卻后取出，緩慢打開罐蓋放氣，用少量水沖洗內(nèi)蓋將消解罐放置控溫電熱板上，趕酸至約1mL，分?jǐn)?shù)次洗滌，轉(zhuǎn)移至50mL（根據(jù)待測樣品含量可更改定容體積）容量瓶中，用定量濾紙過濾待測，同時做空白試驗。

表1 微波消解程序

9.2 壓力罐消解

稱取試樣0.5～1.0g，置于壓力消解罐中，加入5mL硝酸（6.2）加蓋放置1h或過夜，旋緊瓶蓋，放入恒溫干燥箱中（消解條件見表2），冷卻后取出，緩慢打開罐蓋放氣，用少量水沖洗內(nèi)蓋將消解罐放置控溫電熱板上，趕酸至約1mL左右，分?jǐn)?shù)次洗滌，轉(zhuǎn)移至50mL（根據(jù)待測樣品含量可更改定容體積）容量瓶中，用定量濾紙過濾待測，同時做空白試驗。

表2 消解罐升溫程序

9.3 混酸消解

稱取試樣0.5～1.0g，置于三角瓶中，加入5mL硝酸（6.2）5mL鹽酸（4.3）放置1h，將三角瓶放置控溫電熱板上，趕酸至約1mL左右，分?jǐn)?shù)次洗滌，轉(zhuǎn)移至50mL（根據(jù)待測樣品含量可更改定容體積）容量瓶中，用定量濾紙過濾待測，同時做空白試驗。

9.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線及內(nèi)標(biāo)的制備

準(zhǔn)確吸取混合標(biāo)準(zhǔn)中間液（6.8）0mL、1.0mL、2.0mL、4.0mL、8.0mL、10.0mL于100mL干燥容量瓶中，用硝酸溶液（6.5）稀釋至刻度，配制成濃度分別為0μg/L、10μg/L、20μg/L、40μg/L、80μg/L、100μg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，上機(jī)測定后，以待測元素與所選內(nèi)標(biāo)濃度為橫坐標(biāo)，待測元素與所選元素響應(yīng)信號值為縱坐標(biāo)繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線。

準(zhǔn)確吸取內(nèi)標(biāo)中間液（6.9）5mL于100mL干燥容量瓶中，用硝酸溶液（6.5）稀釋至刻度，配制成濃度為50μg/L的內(nèi)標(biāo)工作溶液。

9.5 儀器條件及測定

表3 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀操作參考條件

表4 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀元素分析模式

表5 元素干擾校正

10 試驗樣品分析

10.1 配合飼料（見表6～表7）

表6 禽配合飼料

表7 仔豬配合飼料

10.2 濃縮飼料（見表8～表9）

表8 肥育牛濃縮飼料

表9 乳豬濃縮飼料

10.3 飼料原料（見表10～表11）

表10 大豆豆粕

表11 玉米蛋白粉

10.4 預(yù)混合混料（見表12～表14）

表12 0.5%畜禽用微量元素預(yù)混合飼料（胃腸新動力）

表14 2%豬專用復(fù)合預(yù)混合飼料

表13 縱橫牛羊保姆0.1%畜禽維生素預(yù)混合飼料

10.5 飼料添加劑（見表15～表17）

表15 禽畜寶

表17 強(qiáng)壯素

表16 磷酸氫鈣

11 分析試驗結(jié)果

試樣中待測元素的含量x按式（1）計算，

式中：

X —試樣中待測元素的含量，單位為毫克每千克（mg/kg）；

C—從標(biāo)曲中查得的試樣的濃度，單位為微克每毫升（μg/L）；

C0—從標(biāo)曲中查得的空白試樣的濃度，單位為微克每毫升（μg/L）；

V—試樣溶液的定容體積，單位為毫升（mL）；

N—試樣的稀釋倍數(shù)。

M—試樣的質(zhì)量，單位為克（g）；

1000—換算系數(shù)。

測定結(jié)果用平行測定的算數(shù)平均值表示，結(jié)果保留3位有效數(shù)字。

12 精密度

在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測定結(jié)果與這兩個測定值算數(shù)平均值的絕對差值不大于該平均值的20%。

13 結(jié)論

通過表6～表17實(shí)驗結(jié)果分析ICP-MS測定飼料中鉛砷鉻鎘準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，檢出限低等優(yōu)點(diǎn)，回收率在96%～107%之間，且RSD≤5%。我國現(xiàn)行有效的飼料檢測方法部分版本落后，飼料的種類卻越來越豐富多樣。本方法旨在建立能夠檢測飼料鉛砷鎘鉻的ICP-MS法，同時開展包括樣品前處理方法、測定條件的選擇等試驗環(huán)節(jié)和方法性能指標(biāo)的研究，包括方法的檢出限、定量限、線性范圍、精密度、特異性、準(zhǔn)確度及方法對比試驗等。通過對前處理過程的優(yōu)化和儀器參數(shù)的修正，使方法的檢出限達(dá)到要求。

本實(shí)驗填補(bǔ)飼料中多元素測定的空白，方法易于操作，實(shí)驗步驟明確，檢測條件穩(wěn)定，回收率高，平行樣相對偏差較小。對飼料中多元素的測定方法研究提供可靠的實(shí)驗數(shù)據(jù)及科學(xué)依據(jù)，以期為重金屬檢測人員提供方法改進(jìn)參考，有效地提高飼料衛(wèi)生監(jiān)督工作，為飼料安全保駕護(hù)航。