样品粉碎设备对饲料中铬测定结果的影响

李 宏， 王黎文， 宋 荣， 张凤枰， 黄智成，雒亚璇，李 洁，张 辉，宋 涛，杨 曦

（1.农业农村部饲料质量监督检验测试中心（西安），陕西西安 710016；2.中国饲料工业协会，北京100026；3.中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，北京 100081；4.四川威尔检测技术股份有限公司，四川成都 610041；5.广东恒兴饲料实业股份有限公司，广东湛江 524094）

样品粉碎是检测工作的重要环节，使用不同型号的粉碎机对水分 （谭慧等，2010；王桂云，2005）、物料粒度和粒形（金楠等，2018）影响较大。Luong Bui Bich等（2018）发现使用不锈钢材质粉碎机制备卷心菜叶等植物样品，Cr、Ni、Co、Fe、Mo等微量元素均在粉碎过程中存在不同程度的污染；曾秋初等（2016）发现，通过不锈钢材质制药机械进行中药细粉加工会导致产品铬超标；韩张雄等 （2019） 发现小钢磨粉碎小麦时 As、Cr、Ni、Pb存在污染。GB/T 20878-2007《不锈钢和耐热钢 牌号和化学成分》（栾燕等，2007）规定不锈钢中铬含量不低于10.5%，最高含量可达32%，最常见的304不锈钢的铬含量为18%～20%。为了规避粉碎设备对饲料中铬测定结果的影响，GB/T 13088-2006《饲料中铬的测定》（顾宪红等，2006）明确规定实验用的样品粉碎机或研钵应不含铬。但是，目前市售粉碎机刀头、刀片、腔体、筛网很多是不锈钢材质的，铬含量高低不一，完全不含铬的粉碎机很少。不少业内人员提出，使用不锈钢材质制成的粉碎机刀头在饲料粉碎过程中高速运转，粉碎机刀头、腔体和筛网会产生一定程度的磨损，这些磨损物直接混入饲料样品中，是否会污染饲料样品从而导致铬测定结果虚高?饲料颗粒越坚硬，粉碎时间越长，粉碎机磨损越严重，铬的污染程度是否也会越严重?为此，全国饲料工业标准化技术委员会组织农业农村部饲料质量监督检验测试中心（西安）、中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所、四川威尔检测技术股份有限公司、广东恒兴饲料实业股份有限公司检测中心等4家检测机构开展了粉碎设备、粉碎时间和样品硬度对饲料中铬含量测定结果影响研究，旨在为饲料中铬的测定选择适宜的粉碎设备提供科学支撑。

1 材料与方法

1.1 实验材料 实验1：玉米粉、鱼粉、石粉、硫酸镁、猪配合饲料、小龙虾配合饲料、猪浓缩饲料，由农业农村部饲料质量监督检验测试中心（西安）采集、制备和检测。

实验2：玉米粉、鱼粉、石粉、硫酸镁、猪配合饲料、小龙虾配合饲料、猪浓缩饲料，由中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所采集、制备和检测。

实验3：玉米、豆粕、猪肉粉、淡水鱼粉、鱼粉、猪配合饲料、南美白对虾配合饲料、小龙虾膨化配合饲料、罗非鱼配合饲料，由广东恒兴饲料实业股份有限公司检测中心采集、制备和检测。

实验4：鱼粉、石粉、猪配合饲料、蛋鸡配合饲料、虾配合饲料、鱼配合饲料、小龙虾配合饲料、斑点叉尾鮰膨化配合饲料、鲶鱼膨化配合饲料、猪浓缩饲料、蛋鸡浓缩饲料、微量元素预混料、维生素预混料，由四川威尔检测技术股份有限公司采集、制备和检测。

铬标准溶液1000μg/mL（国家标准物质中心）；硝酸（优级纯，国药集团化学试剂有限公司）。

1.2 仪器设备 样品粉碎设备：TAISITE高速万能粉碎机 （不锈钢材质，天津泰斯特仪器有限公司）、DFY-200型杯式粉碎机（不锈钢材质，浙江温岭市林大机械公司）、FW100高速万能粉碎机（不锈钢材质，上海泰斯特仪器有限公司）、ZM-200粉碎机（不锈钢材质，德国Retsch公司）、Cyclotec1093粉碎机（旋风磨，钨钢材质，丹麦FOSS公司）、陶瓷研钵。

检测设备：Vaio6原子吸收分光光度计（德国耶拿公司）、Z-2300原子吸收分光光度计 （日本HITACHI公司）、AA800型原子吸收光谱仪（美国AAS公司）、Duo 240原子吸收分光光度计 （美国Agilent公司）。

1.3 实验设计

1.3.1 实验1 由农业农村部饲料质量监督检验测试中心（西安）分别使用TAISITE高速万能粉碎机和ZM-200粉碎机对玉米粉、鱼粉、石粉、硫酸镁、猪配合饲料、小龙虾配合饲料、猪浓缩饲料等7个样品进行粉碎，每次粉碎时间为15 s，分别粉碎1次、2次、3次、4次和5次，对照组样品不粉碎、保持样品原有粒度不变，详见表1。按照GB/T 13088-2006《饲料中铬的测定》火焰原子吸收光谱法，使用Vaio6原子吸收分光光度计测定不同粉碎方式试样中铬的含量，每个处理方式试样做双平行实验，以算术平均值为测定结果。

表1 实验1样品粉碎方式

1.3.2 实验2 由中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所分别使用TAISITE高速万能粉碎机和ZM-200粉碎机对玉米粉、鱼粉、石粉、硫酸镁、猪配合饲料、小龙虾配合饲料、猪浓缩饲料等7个样品进行粉碎，分别粉碎1次、2次、3次、4次和5次，每次粉碎时间为15 s，对照组样品不粉碎、保持样品原有粒度不变，详见表2。按照GB/T 13088-2006《饲料中铬的测定》火焰原子吸收光谱法，使用Z-2300原子吸收分光光度计测定不同粉碎方式试样中铬的含量，每个处理方式试样做双平行实验，以算术平均值为测定结果。

表2 实验2样品粉碎方式

1.3.3 实验3 由广东恒兴饲料实业股份有限公司检测中心分别使用DFY-200型杯式粉碎机和ZM-200粉碎机对玉米、豆粕、猪肉粉、淡水鱼粉、鱼粉、猪配合饲料、南美白对虾配合饲料、小龙虾膨化配合饲料、罗非鱼配合饲料等9个样品进行粉碎处理，每次粉碎时间为15 s，分别粉碎1次、2次、3次、4次和5次，对照组用陶瓷研钵研磨，详见表3。按照GB/T 13088-2006《饲料中铬的测定》火焰原子吸收光谱法，使用AA800型原子吸收光谱仪测定不同粉碎方式试样中铬的含量，每个处理方式试样做双平行实验，以算术平均值为测定结果。

表3 实验3样品粉碎方式

1.3.4 实验4 由四川威尔检测技术股份有限公司分别使用高速万能粉碎机和Cyclotec1093粉碎机分别对鱼粉、石粉、猪配合饲料、蛋鸡配合饲料、虾配合饲料、鱼配合饲料、小龙虾配合饲料、斑点叉尾鮰膨化配合饲料、鲶鱼膨化配合饲料、猪浓缩饲料、蛋鸡浓缩饲料、微量元素预混料、维生素预混料等13个样品进行粉碎，FW100高速万能粉碎机每次粉碎时间为15 s，分别粉碎1次，2次、3次、4次和5次；Cyclotec1093粉碎机为旋风磨，粉碎一次细度即达到标准规定要求，并全部通过筛孔，粉碎时间为15 s，详见表4；对照组用陶瓷研钵研磨。按照GB/T 13088-2006《饲料中铬的测定》火焰原子吸收光谱法，使用Duo 240原子吸收分光光度计测定不同粉碎方式试样中铬的含量，每个处理方式试样做双平行实验，以算术平均值为测定结果。

表4 实验4样品粉碎方式

1.4 实验方法

1.4.1 试样溶液制备 有机样品：称取5 g试样于瓷坩埚中炭化后，于550℃灰化5 h后取出，用5 mL 25%硝酸，于电热板上加热消化2～3 min，至坩埚内溶液澄清，用水转移至50 mL容量瓶中，定容、过滤，待测。同时制备试剂空白样。

无机样品：称取5 g试样于150 mL三角瓶中，用20 mL 20%硝酸加热溶解、消化，至酸液体积约2～3 mL时，用水转移至50 mL容量瓶中，定容、过滤，待测。同时制备试剂空白样。

1.4.2 测定条件 铬空心阴极灯，波长359.4 nm，扣背景方式，要求元素灯能量略高于背景灯能量5% ～10%，狭缝0.5，预热30 min后，火焰原子吸收分光光度计检测。

1.4.3 标准溶液配制 准确移取适量铬标准溶液于50 mL容量瓶中，加入5 mL 25%硝酸溶液，用水定容，摇匀。配置铬标准系列工作溶液，浓度为 0、0.25、0.50、1.00、2.00、3.00 μg/mL。有效期为2周。

1.4.4 测定 调节仪器之最佳工作状态，采用扣背景方式，依次测定铬标准系列工作溶液及试样溶液的吸光度值，以浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，计算样品中的铬含量。

2 结果与讨论

2.1 测定结果 4家检测机构分别按照实验1~4计划开展饲料样品中铬含量的测定，结果见表5~8。

表5 实验1铬含量测定结果 mg/kg

表6 实验2铬含量测定结果 mg/kg

2.2 使用不锈钢材质粉碎机会导致饲料中铬的测定结果虚高 影响饲料中铬测定结果的因素很多，如称样质量、前处理方法、溶解体系、分析仪器、狭缝宽度、背景扣除方式和定量标准工作曲线等都会影响铬的测定结果，纵观数据的趋势分析和测试单位使用的粉碎设备，可以看出样品粉碎设备、样品粒度和硬度、粉碎时间与铬含量测定结果之间存在一定的关系。

表7 实验3铬含量测定结果 mg/kg

表8 实验4铬含量测定结果 mg/kg

从表5～表8可以看出，使用不锈钢材质（含铬）的TAISITE高速万能粉碎机、ZM-200粉碎机、DFY-200型杯式粉碎机、FW100高速万能粉碎机制备的饲料样品，铬的测定结果明显较对照组（不粉碎或研钵研磨）高，且随粉碎时间延长，铬含量测定结果越高。而使用钨钢材质的Cyclotec1093粉碎机粉碎13个饲料原料、预混合饲料、浓缩饲料和配合饲料样品的铬含量测定结果与陶瓷研钵研磨基本一致。这可能是因为采用不锈钢材质制备的粉碎机，由于其刀头、刀片、刀头及筛网多使用不锈、耐腐蚀的不锈钢为材料，而这些不锈钢材料中的铬含量至少为10.5%，304不锈钢（s30408）铬含量为18% ～20%，309不锈钢（s3091）铬含量高达28.5% ～32%，使用这些材料的粉碎机，在高速粉碎过程中会产生磨损，磨损物与酸溶解，造成饲料样品铬污染，最终导致铬测定值虚高。因此，采用不锈钢材质制造的粉碎机是导致饲料中铬测定结果虚高的关键因素。

2.3 样品粉碎时间对铬测定结果的影响 从表5和表6结果可以看出，除硫酸镁、石粉外，采用TAISITE高速万能粉碎机和ZM-200粉碎机制备猪配合饲料、小龙虾配合饲料和猪浓缩饲料样品，粉碎时间越长，铬测定结果越高。表7结果表明，采用DFY-200型杯式粉碎机和ZM-200粉碎机制备猪配合饲料、南美白对虾配合饲料、小龙虾配合饲料、淡水鱼配合饲料、罗非鱼配合饲料等样品，粉碎时间越长，铬测定结果越高。表8结果显示，除石粉、微量元素预混料外，采用FW100高速万能粉碎机制备猪用配合饲料、蛋鸡配合饲料、虾配合饲料、鱼配合饲料、小龙虾配合饲料、叉尾鮰膨化配合饲料、鲶鱼膨化配合饲料、猪浓缩饲料、蛋鸡浓缩饲料和维生素预混合饲料样品，粉碎时间越长，铬测定结果越高。4家检测机构结果均证明，不论是杯式粉碎机，还是ZM-200粉碎机，只要是以不锈钢为材质制作刀头、刀片和筛网的粉碎机，除硫酸镁、石粉、微量元素预混料外，其他饲料中铬含量的测定结果都随着粉碎时间的延长而升高，粉碎时间越长，铬的污染程度越严重，测定结果越高。

另外，通过对样品和检测结果对比分析，铬测定值虚高的样品中，以小龙虾配合饲料、淡水鱼配合饲料、斑点叉尾鮰膨化配合饲料的增加趋势最为明显，关联度最高。这可能与其饲料硬度高有关，样品制备过程中，不锈钢刀片高速运行，饲料样品硬度越高，对粉碎机的腔体、刀头、刀片、筛网的摩擦力就越大，磨损越多，残留到饲料样品中含铬磨损物被酸溶解后，就会引起铬的测定值虚高。这说明铬测定值虚高除含铬粉碎机的影响外还与样品硬度有关。

3 结论

综合以上实验研究和分析结果，我们认为引起样品中铬测定结果虚高与粉碎机不锈钢材质、饲料样品硬度以及粉碎时间有关，其中以不锈钢为材质制作腔体、刀头、刀片和筛网的粉碎机是影响铬测定结果的关键。目前，绝大多数饲料企业和检测机构普遍使用不锈钢材质的粉碎设备制备样品，要特别注意，在测定饲料中铬元素含量时，应更换为不含铬元素的粉碎设备。