不同酸溶解體系下飼料用膨潤土中鉻的測定

陸 梅 ,李 宏

(1.陜西省農(nóng)業(yè)檢驗檢測中心，西安 710003；2.陜西省畜牧技術(shù)推廣總站，西安 710016)

鉻是中國飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)重點控制的指標(biāo)之一。Cr6+還能擾亂機(jī)體免疫機(jī)能，可引起肺癌，具有致突變作用和細(xì)胞遺傳毒性。Cr6+的毒性最強(qiáng)，是Cr3+的100倍，具有強(qiáng)烈的致癌性和皮膚損傷性。根據(jù)其毒害部位，可分為免疫毒性、神經(jīng)毒性、生殖毒性、腎毒性、遺傳毒性、致癌毒性[5]。對于膨潤土中鉻的檢測，目前大多檢測機(jī)構(gòu)都采用《飼料中鉻的測定》[6]中的原子吸收光譜法測定。但是膨潤土中的無機(jī)鉻含量較高，使用酸溶解法無法使其中的鉻溶出，使用干灰化法會導(dǎo)致有機(jī)鉻和無機(jī)鉻在高溫環(huán)境中發(fā)生氧化反應(yīng)生成難溶性鉻鹽，降低鉻的提取效率，導(dǎo)致測定值比實際含量偏低。飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB13078-2017規(guī)定：飼料原料中鉻≤5mg/kg、豬用添加劑預(yù)混合飼料中鉻≤20mg/kg、豬用濃縮飼料中鉻≤5mg/kg、其他濃縮飼料中鉻≤5mg/kg、配合飼料中鉻≤5mg/kg[7]。膨潤土作為飼料添加劑在飼料中應(yīng)用極為普遍，鉻含量測定不準(zhǔn)確，產(chǎn)品質(zhì)量安全控制不好，就會引起飼料產(chǎn)品中鉻超標(biāo)。《飼料中鉻的測定》標(biāo)準(zhǔn)[6]，制定時間較早，有許多不完善的地方，已經(jīng)不能適應(yīng)檢測工作的需要。近年來有不少文獻(xiàn)報道：以干灰化法處理測定蛋氨酸中鉻含量時會導(dǎo)致鉻揮發(fā)，測定值降低[8-9]；使用干灰化法和硝酸常溫溶解體系提取率低，會使鉻的測定值偏低，干灰化法和50%的鹽酸-硝酸熱溶解體系處理，鉻的回收率達(dá)到95%以上[10]；采用干灰化法和硝酸常溫溶解體系處理會引起飼料中鉻測定值比實際含量偏低的結(jié)果，干灰化法和50%的鹽酸熱溶解體系處理，鉻的回收率達(dá)到90%以上[11]；諸如此類的文獻(xiàn)很多，都對《飼料中鉻的測定》[6 ]標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)缺陷提出各自觀點。為了進(jìn)一步研究飼料用膨潤土中鉻的檢測方法，本試驗選取飼料膨潤土試樣，利用火焰原子吸收分光光度計，研究比較硝酸常溫溶解體系、鹽酸熱溶解體系、鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系對飼料用膨潤土中鉻含量測定結(jié)果的影響，對鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系進(jìn)行優(yōu)化，旨在建立飼料用膨潤土中鉻含量的最佳測定方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗樣品為飼料用膨潤土。配合飼料質(zhì)控樣(中國檢驗檢疫科學(xué)研究院測試評價中心)。

硝酸(優(yōu)級純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，鹽酸(優(yōu)級純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，溴酸鉀(分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，鉻元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心)。

電子分析天平，德國耶拿公司的Vaio6型原子吸收分光光度計，電加熱爐，SX2-4-10箱式電阻爐(天津市中環(huán)實驗電爐有限公司，溫度誤差±20 ℃)。

1.2 試驗設(shè)計與方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗1：3種溶解體系鉻測定的結(jié)果比較。稱取飼料用膨潤土試樣18份，每份3 g(精確至0.000 1 g)于瓷坩堝中，隨機(jī)抽取6個為1組，分為對照組、處理一組和處理二組，每組加入平行質(zhì)控樣，小心炭化至無煙后，然后移至550 ℃高溫爐中灰化5 h，取出，放冷。對照組使用國標(biāo)法[6]硝酸常溫溶解體系進(jìn)行溶解，處理一組使用鹽酸熱溶解體系溶解，處理二組使用鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系溶解，3組溶解好的樣品，全部用水轉(zhuǎn)移定容到50 mL容量瓶中，過濾，利用火焰原子吸收(扣背景)測定鉻含量并進(jìn)行結(jié)果比較，選出最佳溶解體系。

試驗2：最佳溶解體系的條件優(yōu)化試驗。分別稱取膨潤土試樣、質(zhì)控樣品各18份，每份3 g(精確至0.000 1 g)于瓷坩堝中，任取2份試樣和2份質(zhì)控樣做平行試驗，小心炭化至無煙后，移至550 ℃高溫爐中灰化5 h，取出，放冷，使用鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系溶解，在溶解過程中逐步增加溴酸鉀溶液的使用量，最后用5 mL 50%鹽酸溶液加熱復(fù)溶，用水轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，定容、過濾，利用火焰原子吸收(扣背景)測定鉻含量并進(jìn)行結(jié)果比較，選擇鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系的最佳條件。

鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系的方法學(xué)考察：稱取膨潤土試樣20份，每份3 g(精確至 0.000 1 g)于瓷坩堝中，分為對照組平行樣和添加試驗組平行樣，添加試驗組的添加濃度分別為5 mg/kg、10 mg/kg、15 mg/kg，小心炭化至無煙后，移至550 ℃高溫爐中灰化5 h，取出，放冷，使用試驗2優(yōu)化后的鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系溶解，用水轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，定容、過濾，利用火焰原子吸收(扣背景)測定鉻的回收率及精密度。

1.2.2 試驗方法 硝酸常溫溶解體系處理方法：稱取飼料用膨潤土試樣，小心炭化至無煙后，然后移至550 ℃高溫爐中灰化5 h，取出，放冷，加入10 mL 50%的硝酸溶液溶解，用水轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，定容、過濾，利用火焰原子吸收(扣背景)光譜儀，在波長選擇359.4 nm，測定吸光度并計算含量。

鹽酸熱溶解體系處理方法：稱取飼料用膨潤土試樣，小心炭化至無煙后，然后移至550 ℃高溫爐中灰化5 h，取出，放冷，加入10 mL 50%的鹽酸溶液，加熱溶解后，用水轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，定容、過濾，利用火焰原子吸收(扣背景)光譜儀，在波長選擇359.4 nm，測定吸光度并計算 含量。

鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系處理方法：稱取飼料用膨潤土試樣，小心炭化至無煙后，然后移至550 ℃高溫爐中灰化5 h，取出，放冷，加入5 mL 50%鹽酸溶液加熱溶解，再加入5 mL 10%的溴酸鉀溶液加熱氧化，至溶液成亮黃色，5 mL 50%用鹽酸復(fù)溶后，用水轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，定容、過濾，利用火焰原子吸收(扣背景)光譜儀，在波長選擇359.4 nm，測定吸光度并計算 含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗組的空白試樣設(shè)計2次重復(fù)，試驗樣品為6個重復(fù)。鉻含量測定結(jié)果以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示,采用SPSS進(jìn)行單因素方差分析及差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種溶解體系對膨潤土中鉻測定的結(jié)果 比較

從表1中可以看出，稱取相同質(zhì)量的膨潤試樣分別使用硝酸常溫溶解體系、鹽酸熱溶解體系和鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系處理，鉻的測定平均值分別為18.56 mg/kg、27.32 mg/kg和36.01 mg/kg，鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系的平均提取率比硝酸常溫溶解體系和鹽酸加熱溶解體系分別提高94.02%和31.81%(P<0.05)；質(zhì)控樣品的平均提取率分別提高38.34%和 19.73%(P<0.05)。這說明鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系能明顯提高試樣中鉻的提取率，為最佳樣品前處理方法。究其原因是膨潤土試樣中鉻化合物種類較多，相比質(zhì)控樣品的成分要復(fù)雜得多，其中存在類似三氧化二鉻等難溶性物質(zhì)[12-17]，使用硝酸或鹽酸不能完全將膨潤土中鉻溶出，導(dǎo)致測定結(jié)果偏低；對于礦石中的鉻的溶解，大部分使用熔融法[18-20]和氧化法[21-24]解決這一問題；本研究利用溴酸鉀氧化法能使試樣中類似三氧化二鉻的難溶解物質(zhì)化學(xué)形態(tài)發(fā)生改變，使鉻溶出，同樣達(dá)到這一效果，不但提取率提高，而且穩(wěn)定性好，操作方便。

表1 不同溶解體系下鉻測定結(jié)果

2.2 鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系優(yōu)化

稱取膨潤土試樣若干，選擇鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系，在保持溴酸鉀溶液濃度不變的情況下，逐步增加溴酸鉀溶液的使用量，觀察試樣中鉻的測定變化情況。結(jié)果表明(表2)：溴酸鉀溶液由2.50 mL增加至10 mL時，膨潤土試樣中鉻的測定值逐漸增加，到達(dá)10 mL時測定值達(dá)到最大38.21 mg/kg，比對照組提高42.6%(P< 0.05)，以后隨著溴酸鉀溶液由10 mL增加至20 mL時，試樣溶液變得渾濁，黏度增大，鉻的測定值逐漸降至12.97 mg/kg，比對照組降低51.5%(P<0.05)。質(zhì)控樣的檢測結(jié)果也開始增加，到達(dá)10 mL時，測定值達(dá)到最大8.07 mg/kg，回收率為100.9%，以后隨著溴酸鉀溶液由10 mL增加至20 mL時，鉻的回收率下降到4.98 mg/kg，這說明在稱樣質(zhì)量為3 g左右時，選擇鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系，保持其他不變，使用10 mL溴酸鉀溶液是最佳條件。

表2 鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系的條件優(yōu)化試驗結(jié)果(n=2)

2.3 鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系方法學(xué)考察

在鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系的最佳優(yōu)化條件下，對添加濃度分別為5 mg/kg、10 mg/kg、15 mg/kg的3組膨潤土試樣的回收率和重復(fù)性進(jìn)行考察。結(jié)果顯示，3個濃度梯度的鉻添加水平，平均回收率分別為98.07%、99.3%、99.4%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為4%、2.03%、1.22%，方法準(zhǔn)確度高，精密度好(表3)。

表3 鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系的回收率及精密度

3 結(jié) 論

試驗結(jié)果表明：在3種溶解體系處理中，鹽酸-溴酸鉀溶液熱溶解體系是膨潤土試樣的最佳處理方法，該方法提取率比硝酸冷溶解體系和鹽酸熱溶解體系分別提高94.02%和31.81%(P< 0.05)。在試驗最佳優(yōu)化條件下，3個梯度鉻的添加試驗，回收率均大于98%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于4%，方法準(zhǔn)確度高，精密度好。本方法適用于含有三氧化二鉻、硫酸鉻、碳化鉻和氮化鉻等混合飼料樣品中鉻的測定，可克服現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)方法[6 ]測量值比實際偏低的缺陷；本試驗研究結(jié)論可為飼料用膨潤土中鉻的檢測提供借鑒和參考，同時可以延展到飼料其他產(chǎn)品中鉻的檢測，為《飼料中鉻的測定》[6 ]標(biāo)準(zhǔn)修訂提供技術(shù)支持。