湿法消解—原子吸收光谱法测定动物饲料中微量元素

■杨 坤 胡红莲 李大彪 高 民*

（1.内蒙古农业大学动物科学学院，内蒙古呼和浩特 010018；2.内蒙古自治区农牧业科学院，动物营养与饲料研究所，内蒙古呼和浩特 010031）

饲料是发展畜牧业的物质基础，饲料行业在畜牧 业发展中占有不可忽视的重要地位。近年来，随着我国畜牧业的迅速发展，对饲料的需求量也日益增加。根据农业农村部最新统计，仅2022年第一季度，全国工业饲料总产量就为6 720 万吨，同比增长3.1%[1]。在养殖过程中，若动物摄取的饲料营养元素含量过多或不足时，会严重影响其生长和品质，进而影响人体健康[2]。因此准确测定饲料中的营养元素含量尤为重要，然而测定动物饲料中营养元素前需对样品进行预处理，目前多采用干灰化法、湿法消解、微波消解法[3]。预处理后再通过原子吸收法、氰化物-原子荧光光谱法,分光光度法或电感耦合等离子质谱法测定其中的微量元素[4]。大量研究表明]，应用最广的测定方法是原子吸收法[5]。

对动物饲料进行预处理是分析制备的关键步骤[6]，其中湿法消解是一种应用有效、经济的样品预处理方法，相较于微波消解和干灰法消解，仪器设备要求最低，操作较简单[7-9]且饲料样品中的有机物不易被破坏[10]。而用干灰化法进行预处理时，样品消耗时间较长[11]，且温度高，容易导致元素损失，进而使测定结果偏低[12]。试验采用湿法消解，在称有样品的三角瓶中加入硝酸∶高氯酸体积比为4∶1 的混合酸，并置于电热板上加热消解，使其有机物彻底氧化分解[13]，从而简便、快速、准确地测定了饲料中钾、钠、钙、镁、铜、铁、锰、锌8种元素的含量。

1 材料与方法

1.1 仪器与设备

原子吸收分光光度计（AA-6300C，日本岛津）；超纯水装置（ELGAE，上海泉佰仪器有限公司）；万分之一电子天平（BSA 224S-CW，上海力辰仪器科技有限公司）；控温电热板（IKA C-MAG，金坛区华诚敏科实验仪器厂）；程控箱式电炉（上海精宏实验设备有限公司）。

1.2 试剂及耗材

动物饲料；国家标准物质玉米[GBW10012（GSB-3）]；硝酸，高氯酸和盐酸（均为优级纯）；去离子水（18.2 MΩ/cm）；混合酸（硝酸∶高氯酸=4∶1）；镧溶液（质量浓度为50 g/L）；氯化铯溶液（质量浓度100 g/L）；钾、钠、钙、镁、铜、铁、锰、锌元素标准储备液（质量浓度均为1 000 mg/L），均来自国家标准物质研究中心。

1.3 标准溶液的配制和仪器条件的设置

根据动物饲料和玉米中各元素含量范围以及仪器的响应范围，按照表1配制出系列混合标准工作溶液，按照表2 设定仪器的主机分析条件，进而调整仪器至最佳工作状态。

表1 各元素系列混合标准溶液质量浓度（mg/L）

表2 原子吸收分光光度计各元素主机分析条件

1.4 方法

1.4.1 试样处理

分别称取玉米和饲料约0.7～2.0 g，采用湿法消解和干灰化法进行预处理[14]，对每种样品进行三次平行试验。湿法消解：将称取后的样品加至三角瓶中，同时加入混合酸20 mL，然后置于电热板上加热，直到剩余少量液体且冒出白烟后停止加热[15]。消解液剩余2～3 mL 时，将消解完全的消解液用去离子水定容至100 mL，同时做空白试验[16]。干灰化法：将样品置于坩埚并放在电热板炭化至无烟后[17]，转移到550 ℃下预热15 min的马弗炉中进行灰化[18]，待灰化完全后取出，加入10 mL 盐酸（6 mol/L），然后用去离子水定容至100 mL，同时做空白试验。定容后的溶液可直接上机测定铜、铁、锰和锌[19]。

根据动物饲料和玉米中各元素含量范围及标准曲线范围，将试样定容后的溶液适当稀释（本试验稀释25 倍或50 倍），同时加入相应体积镧溶液、氯化铯溶液及盐酸，定容摇匀。定容后稀释液用于钾、钠、钙、镁含量的测定。

1.4.2 测定

分别将各元素混合标准工作液、试剂空白溶液、试样测试液导入火焰原子化器进行测定，用标准工作溶液中各元素浓度与其对应吸光度绘制标准曲线[20]，试样中各元素吸光度与标准曲线比较求出其质量浓度。

2 结果与讨论

2.1 方法的精密度

精密度是考察测量结果重复性或重现性的重要指标，是保证准确度的先决条件[21]。对干灰化法和湿法消解处理的试样溶液进行各元素测定，对测定结果进行统计分析。常规干灰化法测定饲料中K、Ca、Na、Mg、Cu、Fe、Mn、Zn 8种元素含量，结果见表3。从表3可以看出，使用干灰化法对饲料进行预处理，其变异系数在0.292%～6.400%之间，精密度较好。

表3 干灰化法和湿法消解的测定结果

从表3可以看出，使用湿法消解对饲料进行预处理，其变异系数在0.309%～5.020%之间，精密度较好。

根据表3数据分析，此次试验两种试验方法测得的平均结果以及变异系数的数值范围相差0.017%～1.380%，说明两种方法对饲料中8种元素的检测结果无明显差异，两种方法均可用于饲料中8种元素的检测。而湿法消化的变异系数（0.309%～5.020%）相比较干灰化法（0.292%～6.400%）的变异系数的值更小，说明湿法消解的精密度更高，更适用于对饲料中上述8种元素的测定。

2.2 方法的检出限

配制K、Na、Ca、Mg、Cu、Fe、Mn、Zn 的系列混合标准溶液，在仪器最佳工作状态下对每种元素的空白溶液连续测量11 次，分别对各元素混合标准溶液进行测定。拟合曲线，获得线性回归方程，得曲线斜率，按照检出限计算方法[22]及溶液稀释倍数计算出各元素检出限[23]，结果如表4所示。由表4可以看出，两种方法的检出限均满足测定的要求。

表4 各元素测定的检出限

2.3 方法的回收率

回收率是判定分析结果准确性的量化指标[24]，对湿法消解试样进行了3个添加水平的回收试验，回收率结果如表5所示。

表5 方法的回收率试验结果

根据表5 显示，K、Na、Mg、Cu、Fe、Mn、Zn 的加标回收率为85.00%～110.00%，由于样品中K、Ca、Na、Mg含量较高，故处理样品测定时，试样溶液需要做5 倍或25 倍稀释，从而进行较高含量添加水平的回收试验。由表5可以看出，本方法的回收率能够满足测定要求[25]，进一步说明湿法消解可以用于动物饲料中8种元素含量的测定。

2.4 方法的准确性

分别用干灰化法和湿法消解对玉米标准物质进行各元素含量测定，然后对测定结果进行分析。计算湿法和干法两种前处理所测得的各元素平均值[26]，结果如表6所示。

由表6可看出，两种方法对K、Mg、Cu、Fe、Mn、Zn的测定平均值均在标准物质的标示值范围之内，湿法消解与国家标准方法比较无显著差异，且湿法消解相比于干灰化法效果较好，说明此测定方法准确可靠，适合于以上各元素的快速测定。

3 讨论

试验通过湿法消解和干灰化法两种方法对动物饲料样品进行预处理，整个过程中要保证样品不被污染，例如器皿要用强酸浸泡，使用前需用超纯水清洗。从数据上可知，不同方法对测定的结果有一定影响。比较发现两种方法的精密度均较好，而变异系数差异可见湿法消解的精密度更高。两种方法的检出限、回收率均满足测定要求，准确性比较表明湿法消解更加可靠。由于干灰化消解需在马弗炉中长时间高温加热[27]，因此易造成部分样品挥发损失，同时坩埚对样品的元素也有一定吸附作用，导致测定结果相比湿法消解偏低。而湿法消解所需温度在180 ℃以下，且玻璃器皿表面几乎不会对样品吸附，所以测定结果相对更加准确，但操作中要谨慎规范，尤其避免环境污染。相比较而言，微波消解法还需要特殊材质的消解罐等，对试验设备要求更高。综合考虑成本、试验结果的准确定和稳定性以及操作难易程度，湿法消解预处理测定动物饲料中的营养元素更具优势。

4 结论

湿法消解对样品进行预处理后，再用火焰原子吸收光谱仪测定动物饲料中钾、钠、钙、镁、铜、铁、锰、锌8 种元素的含量，试验结果均符合测定要求。同时，利用湿法消解-火焰原子吸收光谱法测定国家标准物质玉米[GBW10012（GSB-3）]中各元素含量，其测定结果也均在标示值范围。因此，文章进一步为湿法消解测定饲料中各元素的可行性研究提供了理论依据。结果表明，采用湿法消解进行预处理测定饲料中钾、钠、钙、镁、铜、铁、锰、锌8 种元素的含量操作简便、结果准确、耗时短，是饲料中各种元素快速测定的理想方法。