湿法消解-电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定鱼饲料中19种微量元素

罗 悠 邓飞跃 孟时贤

(1 中南大学 化学化工学院， 长沙 410083；2 贵州中烟工业有限责任公司 贵州 遵义 563003)

湿法消解-电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定鱼饲料中19种微量元素

罗 悠 邓飞跃1*孟时贤2

(1 中南大学 化学化工学院， 长沙 410083；2 贵州中烟工业有限责任公司 贵州 遵义 563003)

采用湿法消解处理样品，建立了电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定鱼饲料中Cr、Ni、Cd、Pb、As等19种微量元素的方法。通过优化ICP-AES仪器的各项参数，在所选的条件下，所测元素校准曲线的线性相关系数均在0.999以上，加标回收率范围为90.7%～107%，相对标准偏差在0.48%～9.7%。采用国家标准物质“GBW07602(GSV-1)”验证，测定值与标准值相符。方法简单快捷，准确可靠，适合鱼饲料中微量元素的日常分析。

电感耦合等离子体原子发射光谱法；鱼饲料；多元素测定；湿法消解

前言

微量元素是鱼类维持正常生理机能所必需的物质，一旦缺乏，容易导致机体各代谢功能的紊乱。通过饲料喂养，可以保证对鱼类进行微量元素的有效补充，维持鱼类的生长发育与繁殖，但是，如果饲料中微量元素过量，而鱼类长期食用此类饲料，As、Cd、Cr、Pb、Ni等重金属元素容易在鱼体内富集，进而通过食物链传递和累积，最终进入消费者体内，随着这些重金属元素在人体中的不断累积，达到一定程度后会引发各种疾病，危害人体的健康[1-2]。

鱼饲料中普遍含有铁、铬、锰、铅、锌、磷、钙、镉、镁、铜等微量元素，根据现行国家标准，通常采用化学滴定法[3]、原子吸收光谱法[4]和紫外-可见分光光度法[5]等对鱼饲料中的微量元素进行分析检测。此类检测方法针对特定的元素具有较好的准确性，但均不能满足同时测定多元素的要求。电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)具有抗干扰能力强、分析速度快、检出限低和准确度高等特点，且适用于多元素的同时测定[6-7]。相比较电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法，ICP-AES仪器运行费用低，自动化操作最成熟，耐盐性高，更有利于其普及。

湿法消解是目前应用有效、经济的样品前处理手段。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[8-10]。本文基于正交实验设计，优化了样品前处理的条件，筛选出硝酸-过氧化氢湿法消解样品体系，对鱼饲料有很好的消解效果，方便同时处理大批量的样品。使用ICP-AES法测定鱼饲料中的多种微量元素，准确同时测定多种微量元素，适合于鱼饲料中微量元素的日常分析。目前针对饲养水产品重金属污染来源大多关注于自然环境上，而对于鱼饲料中的重金属元素污染来源研究报道较少，该方法为鱼饲料的安全性评价及评价水产品重金属污染来源提供可靠快速的分析检测手段。

1 实验部分

1.1 仪器与设备

Optima5300DV型电感耦合等离子体原子发射光谱仪(美国PE公司)；FA2004B型电子天平(上海精科天平厂)；Millipore QB型超纯水仪(美国Millipore公司)；EG -35A型实验室电热板(LABTICH公司)。

1.2 试剂与材料

多元素混合离子标准溶液(SGB-YYA23001I，100 mg/L，上海计量测试研究院)；国家标准物质灌木丛枝[GBW07602(GSV-1)，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所]。

硫酸、硝酸、高氯酸均为优级纯，上海国药集团化学试剂有限公司；过氧化氢(分析纯)，上海国药集团化学试剂有限公司。

1.3 样品

所用鱼饲料为食用鱼养殖饲料，产地为湖南地区。

2 实验内容与方法

2.1 仪器工作条件

电感耦合等离子体原子发射光谱仪射频功率：1 300 W；等离子体气流速：15 L/min；雾化器流速：0.8 L/min；辅助气流速：0.2 L/min；泵速：1.5 mL/min；观测高度：15 mm；读数延迟：30 s；重复测定次数：6次。

2.2 标准溶液的配制

标准溶液由混合标准溶液逐级稀释而成，各标准溶液的浓度见表1。

表1 元素标准溶液浓度

2.3 样品预处理

将鱼饲料置于40 ℃烘箱中烘干，后用碾钵碾碎。称取0.5 g(精确至0.000 1 g)鱼饲料粉末，置于50 mL玻璃烧杯中，一次性加入10.00 mL HNO3、3.00 mL H2O2，加盖表面皿，静置6 h。将烧杯置恒温电热板上加热消解。温度设定为180 ℃，恒温消解，防止温度过高而喷溅。1 h后，待棕色烟消失，观察溶液是否澄清，若样品未消解完全，可补加2 mL HNO3继续消解，待样品澄清后，继续加热至白烟冒尽，烧杯取下稍冷，用高纯水冲洗烧杯壁，待完全冷却后，将烧杯中样品转置于25 mL容量瓶中，定容。将标准物质灌木丛枝“GBW07602(GSV-1)”以相同方法消解，同时做双份试剂空白。

2.4 正交实验设计

对国家标准物质灌木丛枝“GBW07602(GSV-1)”的消解进行正交实验设计，根据实际分析经验及相关文献资料可知，混合酸组合、消解温度和消解时间对消解的效果可能有影响[11-12]，选取这三种条件为实验的影响因素，同时对应每个因素选取三个水平来比较，其中混合酸的组合参考孙德忠[13]、叶俊[14]等的研究(表2、表3)。

表2 正交实验因素水平

表3 正交实验设计

3 结果与讨论

3.1 最佳消解条件的选择

根据正交实验的直观分析法，从表4(以Mn为例的极差分析结果)的极差R值可知，消解温度(A)因素影响最大，其次是消解时间(C)，最后是消解体系(B)，而在采用综合平衡法选取最优水平时，还应考虑到消解体系的安全性和经济性，因此选取最佳的消解条件为A3B1C2，即消解温度为180 ℃，消解体系为HNO3-H2O2，消解时间为60 min。表5为标准物质“GBW07602(GSV-1)”正交实验的结果。

表4 正交实验结果分析

表5 正交实验结果

3.2 谱线的选择

ICP-AES谱线的选择通常需要考虑样品的基体、元素间的干扰和仪器检测的灵敏度。同时，还需参考标准曲线的线性、分析谱线的峰形、背景干扰和发射强度等因素。综合以上因素，对其分析元素进行分析谱线的选择，得到最佳分析谱线，其中观测方式都采用轴向观测，见表6。

表6 分析谱线的选择

3.3 校准曲线相关系数和方法检出限

方法检出限选用相同体系下的试剂空白，在仪器的最佳条件下进行11次测定，以其3倍的标准偏差对应的浓度为其检出限[15]。结果见表7。各元素的校准曲线相关系数均能达到0.999 5以上，满足对饲料样品化学成分分析方法的要求。

表7 方法检出限及标准曲线相关系数

3.4 精密度实验

选择不同品牌的两种鱼饲料样品，针对其中的19种元素进行分析，通过6次平行测定，以相对标准偏差(RSD)来衡量精密度。结果见表8。从结果可以看出，各元素的RSD在0.48%～9.7%，其中绝大多数元素的RSD<5%，方法精密度良好。

表8 方法精密度

3.5 准确度实验

为考察方法的准确度，选取标准物质灌木丛枝“GBW07602(GSV-1)”进行准确度验证，在相同条件下对灌木丛枝进行测定，表9结果表明，测定值与认证值基本吻合。

表9 方法准确度实验

3.6 加标回收实验

对两种鱼饲料样品进行加标回收实验，结果见表10，其中大部分元素的加标回收率在95%～105%，结果较为满意，其中Ca、K、Mg浓度为稀释10倍后所测。

表10 加标回收实验

4 结语

采用正交实验设计，筛选出消解鱼饲料的最佳条件，在最优实验条件下，用ICP-AES法对鱼饲料中19种元素进行测定。采用标准曲线法进行定量分析，标准曲线线性良好，加标回收率范围为90.7%～107%，相对标准偏差在0.48%～9.7%之间。结果表明：该方法拥有良好地精密度和准确度，能够较好地达到鱼饲料中多元素测定的要求，适合大批量鱼饲料样品的日常分析，为考察鱼饲料中的微量元素提供了新的分析手段，具有参考价值。

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Determination of 19 Elements in Fish Feed by Wet Digestion-ICP-AES

LUO You1, DENG Feiyue1*, MENG Shixian2

(1.CollegeofChemistryandChemicalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha,Hunan410083,China;2.ZunyiCigaretteFactoryofChinaTobaccoGuizhouIndustrialCo.,Ltd.,Zunyi,Guizhou563003,China)

A new method for simultaneous determination of 19 elements (Cr, Ni, Cd, Pb, and As, ect.) in fish feed was established by ICP-AES together with sample wet digestion method. Under optimized conditions, the correlation coefficients of the calibration curves for all analyzed elements were over 0.999, the standard addition recovery was in the range of 90.7% to 107%, and the relative standard deviation was between 0.48% and 9.7%. The national standard material GBW07602(GSV-1) was used to validate the method. The result was consistent with the standard value.The method is simple, quick, accurate, reliable, and suitable for the routine analysis of fish feed.

ICP-AES; fish feed; multi-element determination; wet-digestion

10.3969/j.issn.2095-1035.2017.02.018

2016-07-15

2016-10-21

罗悠，男，硕士研究生，主要从事原子光谱分析研究。E-mail：luoyou0508@126.com

*通信作者：邓飞跃，男，副教授，主要从事原子光谱分析研究。E-mail: 520175284@qq.com

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2017)02-0072-06

本文引用格式：罗悠,邓飞跃,孟时贤.湿法消解-电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定鱼饲料中19种微量元素[J].中国无机分析化学,2017,7(2):72-77. LUO You,DENG Feiyue,MENG Shixian.Determination of 19 Elements in Fish Feed by Wet Digestion-ICP-AES[J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry,2017,7(2):72-77.