微波消解-ICP-OES法同步测定饲料中10种微量元素的研究

贾铮，彭强，徐思远，肖志明，王彤，樊霞*

（1.中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所国家饲料质量监督检验中心，北京海淀100081；2.重庆市兽药饲料检测所，重庆401120）

微波消解-ICP-OES法同步测定饲料中10种微量元素的研究

贾铮1，彭强2，徐思远1，肖志明1，王彤1，樊霞1*

（1.中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所国家饲料质量监督检验中心，北京海淀100081；2.重庆市兽药饲料检测所，重庆401120）

本实验建立了微波消解-电感耦合等离子体光谱法（ICP-OES）同步测定饲料中Na、K、Mg、Zn、Co、Cu、Mn、Mo、Ca、Fe等10种元素的分析方法，并对微波消解条件和ICP-OES工作条件进行了优化。结果表明∶10种元素线性相关系数均大于0.99944，相对标准偏差（RSD）为0.53%～2.70%，回收率为86.5%～105.2%；采用此方法对英国政府化学家实验室（LGC）提供的配合饲料基体标准物质（LGC 7173）试样进行测定，测定值与参考值基本吻合；该方法具有简单快速、准确度高、能够同时测定多种元素等特点，能够满足饲料中多种元素同步、快速测定的需要。

微波消解；微波消解-电感耦合等离子体光谱法；饲料；微量元素

微量元素是动物维持正常生理机能和新陈代谢必需的营养物质，饲料提供的适量微量元素对动物生长发育、繁殖、免疫等有重要作用，但过量摄入则可能引起动物机体中毒并影响环境和人类健康。因此，饲料中微量元素含量快速、准确的测定，对确保饲料品质、保证饲料及畜产品安全具有重要意义。现行的饲料中微量元素含量的标准检测方法包括原子吸收光谱法（GB/T 13885-2003）、原子荧光光谱法（GB/T 13883-2008）以及分光光度法（GB/T 17777-2009）等，但多为单一元素分析，普遍存在分析时间长、线性范围窄、试剂用量大等问题。

电感耦合等离子发射光谱法（ICP-OES）具有线性范围宽、准确度高、检出限低、可多元素同步测定等优点，已被广泛应用于环境（植路娟，2015）、地质（卢彦等，2015；薛泽春，2012）、畜产品（张洁等，2012）、农产品（刘睿婷，2016；曾艳霞，2013；吴艳兵，2011）以及饲料（冯三令等，2010；彭玉魁，1996）等行业的微量元素分析研究中。而在元素分析前处理方面，相比其他前处理方法，微波消解法具有处理时间短、试剂用量小、空白低、结果准确等优势，已得到广泛应用（杨赵伟，2015；兴丽，2014；彭玉魁，1996）。本实验采用微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定饲料中的Na、K、Mg、Zn等10种元素含量，优化了微波消解条件和ICP-OES工作参数，通过加标回收实验，并采用实际测定饲料基体标准物质（LGC 7173）验证方法的准确性和精密度。结果表明，该方法简便快速，准确度高，精密度好，降低了人力和试剂成本，可以为饲料中多种元素的质控和检测提供方法依据。

1　实验部分

1.1仪器设备Agilent 5100型电感耦合等离子体发射光谱仪（美国Agilent公司）；BP1211S型分析天平（德国Sartorius公司）；Multiwave Pro微波消解仪（奥地利Anton Paar公司）；Milli-Q纯水器（美国Millipore公司）。

1.2试剂和材料硝酸（GR级，北京化学试剂研究所）；30%过氧化氢（AR级，北京化工厂）；高纯氩气（纯度为99.999%）。

实验用水为Mili-Q纯化的超纯水（＞18.2 MΩ）。

多元素混合标准溶液（5%HNO3介质，Part#5183-4682，美国Agilent公司），其中:Co、Cu、Mn、Mo、Zn等元素含量为10 mg/L；K、Ca、Na、Mg、Fe含量为1000 mg/L。

禽配合饲料标准物质（LGC7173，英国LGC有限公司），其中:Ca、Fe、K、Mg、Mn、Na、Zn含量分别为（14400±1500）mg/kg、（145±31）mg/kg、（7400± 600）mg/kg、（1600±200）mg/kg、（131±19）mg/kg、（1700±500）mg/kg、（91±11）mg/kg。

实验器皿用20%硝酸溶液浸泡过夜后，超纯水洗涤，晾干备用。

1.3样品处理将市售饲料粉碎至通过0.42 mm实验筛，混合均匀制得样品。

准确称取0.2 g样品于微波消解罐内，加入5 mL硝酸溶液和1 mL H2O2，放入微波消解系统按照表1程序进行消解。消解完成后，缓慢打开罐盖，将消解液转移至50 mL容量瓶，多次洗涤消解罐，合并清洗液于容量瓶中，定容，同时做试剂空白。

表1微波消解参数设置

1.4仪器工作条件ICP-OES仪器工作参数见表2，由仪器软件对数据进行分析，绘制标准曲线，并计算样品中各元素含量。

1.5数据统计分析实验数据采用Excel软件进行统计分析。

表2 ICP-OES工作参数

2　结果与分析

2.1微波消解条件的选择ICP-OES法测定含有蛋白质、碳水化合物以及脂肪等基质的有机样品元素含量时多选用硝酸、H2O2及其混合溶液作为消解液。本实验分别研究了硝酸，体积比为5∶1、4∶2的硝酸-过氧化氢混合消解体系的消解情况。通过观察实验现象，几种消解液无明显沉淀，硝酸消解后的溶液颜色由深黄色逐渐变浅至基本澄清，硝酸-过氧化氢消解后的溶液则澄清透明，通过3种消解方法测定的各元素含量值无显著差异，考虑到加入一定比例的H2O2能够促进样品的消化，同时有助于降低消解罐内压力，本实验选择体积比为5∶1的硝酸-过氧化氢作为样品消解液。

2.2观察模式的选择采用ICP-OES测定时，需根据样品中各待测元素的浓度选择不同的观察模式，对于浓度较低的待测元素，选择轴向观察模式能够获得更好的灵敏度和低检出限，而待测元素浓度较高时，须选择径向观察模式以避免响应信号达到饱和而影响待测元素标准曲线的线性相关性和结果的准确性。本实验在测定Na、Mg、K、Ca、Fe时选择径向观察模式，其他元素选择轴向观察模式。

2.3分析谱线的选择和检出限饲料样品基质复杂，多种元素的同时存在对含量较低、灵敏度差的元素谱线干扰严重。为此，本实验对各待测元素分别选择2～3条谱线，根据干扰小、信噪比高、信号强度高、精密度好的原则确定最适合的谱线。经过实验，确定的元素测定谱线见表3。

2.4线性范围、相关性和检出限以5%硝酸介质将混合标准溶液逐级稀释，将得到混合标准溶液，按照优化的仪器条件进行测定，得到各元素含量（x）与信号强度（y）的线性方程及相关，结果见表3，相关系数为0.99944～1.00000，线性关系良好。

按样品前处理方法制备11个试剂空白，按照表2中的仪器工作参数条件测定，计算11次测定结果的标准偏差，取3倍标准偏差所对应的浓度为各待测元素的检出限，分析谱线和检出限见表3。

表3 10种元素的分析谱线、线性范围、线性方程、相关系数及检出限

2.5加标回收实验与精密度实验准确称取0.2 g配合饲料样品，分别加入一定浓度的各元素标准溶液，按1.3中样品处理方法进行前处理，采用ICP-OES最佳测定条件进行测定，每个样品平行测定3次，计算添加回收率和相对标准偏差，测定结果见表4。

表4 10种元素的添加量、回收率及相对标准偏差（n=3）

2.6标准物质的测定为进一步验证方法的准确度，按照1.3中样品处理步骤处理禽配合饲料基体标准物质（LGC 7173），平行测定6次，对测定结果进行数据处理，具体见表5。

从表5可以看出，采用本研究建立的方法对标准物质进行测定，其测定值与参考值基本吻合，说明以微波消解ICP-OES法测定饲料中的多种元素含量结果准确可靠，此方法适用于饲料基质中元素的分析检测。

表5禽配合饲料基体标准物质测定结果

3　讨论

本实验将微波消解技术与电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）相结合，建立了同时测定饲料中Ca、Co、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Mo、Na、Zn等10种元素的方法。该方法具有快速准确、样品处理简单、线性范围宽和灵敏度高等优点，可用于饲料中多种元素的同步测定，为农业投入品以及畜产品质量安全检测与监管提供了技术支持。

[1]冯三令，储瑞武，吴玲，等.ICP-AES法测定饲料中多种微量元素的方法研究[J].畜牧与饲料科学，2010，31（4）∶109～112.

[2]刘睿婷，王强，刘玲玲，等.新疆阿育魏实中微量元素含量测定[J].中国调味品，2016，41（2）∶110～113.

[3]卢彦，冯勇，李刚，等.酸溶-电感耦合等离子发射光谱法测定密西西比型铅锌矿床矿石中的铅[J].岩矿测试，2015，34（4）∶442～447.

[4]彭玉魁，刘拉平，关勤农，等.微波──酸消解电感耦合等离子体发射光谱法同时测定骨粉中钙、磷含量[J].中国饲料.1996，8∶35～36.

[5]吴艳兵，颜振敏，韩伟元，等.ICP-AES测定山药中微量元素[J].光谱实验室，2011，28（2）∶842～845.

[6]兴丽，王梅，赵凤敏，等.ICP-MS两种模式下测定亚麻籽中微量元素及其不确定度评定[J].光谱学与光谱分析.2014，34（1）∶226～230.

[7]兴丽，赵凤敏，曹有福，等.不同产地亚麻籽矿物质元素及脂肪酸组成的主成分分析[J].光谱学与光谱分析.2014，34（9）∶2538～2543.

[8]薛泽春，李连之，刘颖，等.ICP-AES测定赤泥中的16种元素[J].光谱实验室，2012，29（5）∶3092～3095.

[9]杨赵伟，赵红卫，闫玉杰，等.微波消解-火焰原子吸收光谱法测定貉子被毛中铜、锌、锰含量[J].中国饲料.2015，16∶34～36.

[10]曾艳霞，李树安，孙凡，等.电感耦合等离子发射光谱法同时测定连云港产草莓中的铅铬镉铜[J].食品科学，2013，34（4）∶204～207.

[11]张洁，陈玎玎，祁克宗，等.微波消解-电感耦合等离子发射光谱测定鸡肉中9种元素[J].食品科学，2012，33（24）∶296～298.

[12]植路娟.电感耦合等离子发射光谱法测定地表水和污水中16种金属元素[J].江西化工，2015，3∶65～68.

[13]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 13883-2008[S].饲料中硒的测定.北京∶中国标准出版社，2008-08-01.

[14]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 17777-2009[S].饲料中钼的测定.分光光度法.北京∶中国标准出版社，2009-05-26.

[15]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 13885-2003[S].饲料中钙、铜、铁、镁、锰、钾、钠和锌含量的测定.原子吸收光谱法.北京∶中国标准出版社，2003-11-01.■

DOI∶10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20162009

A method for the simultaneous determination of 10 elements in feed by inductively coupled plasma optical emission spectrometry coupled with microwave digestion was developed.The critical parameters of microwave digestion and ICP-OES were optimized.The results showed that the linearity obtained for all of the ten elements was good，with linear coefficients higher than 0.99944.Average recoveries of the ten analytes from fortified samples ranged between 86.5%and 105.2%，the relative standard deviations（RSD）was lower than 2.70%.The application of the new developed method was demonstrated by analyzing a certified reference material from laboratory of the government chemist（LGC）.The proposed method was rapid，sensitive，easy to perform，and could be a promising alternative to conventional techniques for the routine analysis of the ten elements in animal feeds.

microwave digestion；ICP-OES；feed；trace elements

S816.17

A

1004-3314（2016）20-0035-03

“十二五”农村领域国家科技计划课题（2014BAD08B11-2）资助