飼料中銅和鋅的檢測方法研究進(jìn)展

劉珊珊， 黎 靜*， 劉木華， 林思寒， 張 俊

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，江西南昌 330045；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，江西南昌 330045）

飼料中銅和鋅的檢測方法研究進(jìn)展

劉珊珊1， 黎 靜1*， 劉木華1， 林思寒1， 張 俊2

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，江西南昌 330045；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，江西南昌 330045）

飼料檢測是保障飼料安全的重要技術(shù)手段，本文對飼料中銅和鋅的檢測技術(shù)和方法（原子吸收光譜法、分光光度法、電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體-質(zhì)譜分析法、激光誘導(dǎo)擊穿光譜）進(jìn)行了綜述，分析了各檢測方法的特點以及研究進(jìn)展情況，并對飼料中銅和鋅檢測技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

微量元素；飼料；檢測方法

微量元素是動物機體生長過程中重要的營養(yǎng)成分，它影響并決定著生物體內(nèi)許多代謝活動（王慧等，2015；高祝蘭，2006）。日糧中銅、鋅不足或者缺乏，會影響仔豬的食欲、體質(zhì)、生產(chǎn)性能和健康狀況等（董志巖等，1999）。研究表明，高銅鋅飼料可以提高仔豬的增重，在一定程度上增加仔豬的生長速度，避免腹瀉的發(fā)生（van der Aar P和金立志，2013）。動物飼料中過量銅會蓄積在動物肝臟等組織中引發(fā)銅中毒，最終導(dǎo)致肝臟和腎臟損傷并致死；而鋅過量則會引發(fā)食欲減退、發(fā)育不良、貧血、關(guān)節(jié)腫大、胃腸炎等鋅中毒癥狀。并且畜禽飼喂銅鋅超標(biāo)日糧后，其肝臟、畜禽肉等食品中銅鋅含量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，畜產(chǎn)品品質(zhì)降低遭遇貿(mào)易壁壘，人類食用后還會在肝、腎、腦等組織中積累，危害人體健康。此外，有研究表明，若豬飼料中硫酸銅添加量達(dá)250 mg/kg，氧化鋅達(dá)2500mg/kg時，則有95%以上的銅鋅未被生豬吸收，這些銅鋅大部分隨著糞便排出體外，對水和土壤造成嚴(yán)重污染，這種環(huán)境污染很難逆轉(zhuǎn)修復(fù)且對整個生態(tài)鏈都將產(chǎn)生巨大危害 （柏云江，2010；王建輝和康琳，2003）。

飼料的安全與否影響著人類健康和生活環(huán)境，為了保證人類生存環(huán)境的健康和可持續(xù)發(fā)展，必須采取有效的控制和管理措施，以減少飼料的危害。為了更好地控制飼料中銅和鋅的含量，本文將對飼料中銅和鋅的檢測方法進(jìn)行綜述。

1 銅和鋅的檢測方法

1.1 原子吸收光譜法 原子吸收光譜法（AAS）又稱原子吸收分光光度法，是一種儀器分析方法，用于確定樣品中元素的含量，在氣相中測定元素的基態(tài)原子的吸收強度。原子吸收光譜法是檢測動物飼料中鈣、銅、鐵、鎂、錳、鉀、鈉和鋅含量的國家標(biāo)準(zhǔn)方法，國標(biāo)方法中關(guān)于樣品的前處理方法采用干灰化法，銅和鋅的檢測限是5mg/kg。它是測定痕量和超痕量元素的有效方法，具有靈敏度高、干擾少、選擇性好、操作簡便、快速準(zhǔn)確、可靠、適用范圍廣、儀器簡單、成本低等優(yōu)點，可以使整個操作自動化，是近年來發(fā)展迅速且應(yīng)用較廣泛的一種儀器分析技術(shù)。

原子吸收光譜法中應(yīng)用最為普遍的是火焰原子吸收光譜法，該方法適用于易被原子化的元素的測定，具有良好的重現(xiàn)性，易于操作，而且對大部分元素有較高的靈敏度和檢出限 （朱明華，1993）?；鹧嬖踊到y(tǒng)在火焰原子吸收光譜法中起著重要的作用，原子化的效率直接影響到測量的準(zhǔn)確性和靈敏度（李雯和杜秀月，2003）。霧化裝置、預(yù)混合室和燃燒器三部件組成火焰原子化器。該裝置可將樣品溶液霧化成氣溶膠，與燃料混合，變成火焰，通過燃燒的燈起到干燥、蒸發(fā)、分解樣品的作用，元素是在基態(tài)的原子完成檢測。

研究表明，采用火焰原子吸收光譜法測定飼料中的銅、鐵、鋅、錳含量，具有易操作、快速、高精密度、高回收率等優(yōu)點，且適用于飼料中銅、鐵、鋅、錳含量測定（商軍等，2003）。張小琴和陸小鳳（2014）、曹洪等（2013）、陳新煥等（2006）均采用微波消解-火焰原子吸收光譜法對飼料中銅和鋅等微量元素含量進(jìn)行檢測。通過對消解方法的選擇、樣品消解體系的選擇等試驗選擇微波消解的最佳條件，從而設(shè)定微波消解程序，而后在動物飼料中銅、鋅等微量元素含量測定中選用了火焰原子吸收光譜法。

當(dāng)前飼料中微量元素的國標(biāo)檢測方法采用干灰化-原子吸收光譜法，在樣品前處理時選用干灰化法，但是干灰化法存在灰化時間過長、回收率較低、待測元素易揮發(fā)的缺點 （梁兆斌和韋衢，2015）。通過對比國際標(biāo)準(zhǔn)檢測方法，國標(biāo)中前處理干灰化需要3 h，而微波消解前處理方法僅需33min（張小琴和陸小鳳，2014），節(jié)省了分析時間，消解速度大大加快，另外該方法提高了消解效率，減少了氧化劑的用量；同時由于樣品的消解是在密閉容器中進(jìn)行，可以避免樣品的揮發(fā)，因此微波消解樣品前處理方法已廣泛應(yīng)用于各樣品處理中?？梢姡⒉ㄏ庠陲暳衔⒘吭貦z測中相對國標(biāo)方法具有快速、簡單、安全、準(zhǔn)確等特點。

1.2 分光光度法 分光光度法是通過測定被測物質(zhì)在特定波長處或一定波長范圍內(nèi)光的吸光度或發(fā)光強度，對該物質(zhì)進(jìn)行定量和定性分析的方法。分光光度法和原子吸收光譜法的相同點是兩者待測樣品均是在光通過時通過對比樣品對光的吸收率而得知待測元素的濃度。不同點包括：（1）分光光度法通常選用可見光和紫外光 （恒定的光源），依據(jù)不同的元素改變相應(yīng)波長，樣品是由液體狀態(tài)吸收的光；（2）原子吸收光譜法可以選擇相應(yīng)的空心陰極燈，被測樣品需要經(jīng)過霧化和火焰原子化器的原子化。廖峰等（2001）采用該法測定飼料添加劑中銅的含量。工作曲線的線性相關(guān)系數(shù)大于0.999，變異系數(shù)小于5%，樣品的回收率在95%～102%，與國標(biāo)（GB/T 13885-92）的原子吸收光譜法所測結(jié)果相吻合，達(dá)到了預(yù)期的試驗設(shè)計要求。張穗娟等（2009）利用NPBPT-CPB體系分光光度法測定飼料中的鋅。該方法的相對標(biāo)準(zhǔn)誤差≤2.24%，加標(biāo)回收率在96.7%～104.3%，檢出限為 9.8×10-7g/L，用本方法測定飼料樣品中的鋅，獲得了滿意的結(jié)果?？梢钥闯鲞@個試驗方法具有靈敏度較高、選擇性良好、操作較簡便、可以排除絕大多數(shù)常見陰陽離子的干擾等眾多優(yōu)點。

1.3 電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法 電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）是利用物質(zhì)在被外能激發(fā)后所產(chǎn)生的原子發(fā)射光譜來進(jìn)行分析的方法。葉少媚等（2015）建立了電感耦合等離子體發(fā)射光譜法檢測配合飼料中銅和鋅等礦物質(zhì)元素含量。試驗選用干灰化法對樣品進(jìn)行前處理，采用ICP-AES對消解液進(jìn)行檢測，驗證結(jié)果采用GB/T 13885-2003中的方法。結(jié)果表明，本方法的線性相關(guān)系數(shù)高于0.9990，檢出限為0.002～0.068μg/mL，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于4% （n=7），其測定結(jié)果與國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.16%～3.86%，加標(biāo)回收率為95%。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法具有低檢出限、高精度、基體效應(yīng)小、高準(zhǔn)確度、線性分析范圍廣、多種元素同時測定等優(yōu)點。

1.4 電感耦合等離子體-質(zhì)譜分析法 電感耦合等離子體質(zhì)譜法 （ICP-MS）是將ICP的高溫（8000K）電離特性與四極桿質(zhì)譜計的靈敏快速掃描的優(yōu)點，通過一種獨特的接口技術(shù)相結(jié)合而形成一種新型的元素和同位素分析技術(shù)（肖亞兵等，2013）。該方法具有靈敏度高、干擾少和多元素分析等優(yōu)點，可以準(zhǔn)確地分析復(fù)雜基體中的微量元素（楊凡等，2012）。王培龍等（2007）研究了一些因素對測量的影響，如譜干擾、基體效應(yīng)和記憶效應(yīng)。在優(yōu)化的條件下，該方法檢出限達(dá)到10-9，線性范圍達(dá)到3個數(shù)量級，線性相關(guān)系數(shù)大于0.999。將此方法用于實際樣品的測定，各元素在標(biāo)準(zhǔn)品小麥粉中的測定值和標(biāo)示量具有較好的吻合性，配合飼料中微量元素的回收率在86%～115%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差≤8.2%（n=6）。預(yù)混合飼料中微量元素的含量與國家標(biāo)準(zhǔn)方法的測量值吻合良好。該方法與傳統(tǒng)方法相比，具有簡單快速、靈敏度高、能夠同時測定多種元素的優(yōu)點。

1.5 激光誘導(dǎo)擊穿光譜 激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)（LIBS）是通過利用激光等離子體發(fā)射光譜法對樣品中各元素的組成成分進(jìn)行定量分析（許洪光，2007）。LIBS是一種頗有技術(shù)前景的分析和測量技術(shù)（王建偉等，2008），但是該技術(shù)在飼料中銅、鋅等微量元素的研究試驗中應(yīng)用并不多。張旭（2013）進(jìn)行了相關(guān)試驗研究，選用硫酸銅和氯化鎘溶液對臍橙樣品進(jìn)行浸泡污染處理，獲得含鎘和銅元素污染樣品各52個，用五點平滑法和中心化法對LIBS光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，再利用原子吸收分光光度計對Cd和Cu元素含量進(jìn)行檢測，最后，建立了一個以鎘和銅含量為偏最小二乘法的定量檢測模型，其中39個樣本建模，剩13個樣品進(jìn)行驗證模型。結(jié)果顯示，對于Cd和Cu元素，建模模型的相關(guān)系數(shù)分別為0.9806和0.9926，驗證模型的相關(guān)系數(shù)分別為0.9936和0.9911，預(yù)測檢測限分別為3～5μg/g和10～13μg/g.

LIBS相比傳統(tǒng)的光譜分析方法，如原子吸收光譜、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜分析法，其突出的優(yōu)點是可以同時對各種元素進(jìn)行檢測，且無需對樣品預(yù)處理或者僅需簡單的樣品粉碎等前處理，可滿足實時快速（數(shù)秒鐘就可以得出結(jié)果）、靈敏（檢測限達(dá)到10－6～10－12，固體：10-6～1μg/g，液體：10-6～1μg/mL），無接觸現(xiàn)場原位探測的需求（侯冠宇等，2013；李穎，2011）。

綜上所述，LIBS在飼料中銅和鋅元素含量的檢測的應(yīng)用是可行的 （鄭美蘭等，2014；韓見同，2012；林永增等，2012）。

2 結(jié)論與展望

2.1 飼料中銅、鋅含量超標(biāo)不僅對人體健康造成嚴(yán)重危害，而且對環(huán)境將造成嚴(yán)重污染，應(yīng)重視和加強監(jiān)測工作。如今飼料中銅和鋅等微量元素的檢測技術(shù)日漸成熟，微波消解-原子吸收光譜法在飼料微量金屬檢測中具有快速、簡單、安全、準(zhǔn)確等特點；分光光度法具有儀器比較簡單、價格較低廉等優(yōu)點；電感耦合等離子體質(zhì)譜與傳統(tǒng)方法相比，具有簡單快速、靈敏度高、能夠同時測定多種元素的優(yōu)點。

2.2 LIBS方法是農(nóng)產(chǎn)品中銅鋅檢測的一種先進(jìn)方法，其突出優(yōu)勢在于可對多種元素同時檢測，且無需對樣品預(yù)處理或者僅需簡單的樣品粉碎等前處理，能滿足實時快速，無需接觸現(xiàn)場檢測。然而該方法在飼料上的檢測應(yīng)用，目前相關(guān)報道較少，大量研究工作有待開展。

2.3 飼料檢測技術(shù)的發(fā)展方向可主要分為四個部分：飼料檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化（國家標(biāo)準(zhǔn)將規(guī)范飼料檢測技術(shù)的使用和應(yīng)用范圍，并且嚴(yán)格規(guī)范在哪些情況下必須使用飼料檢測技術(shù)對飼料質(zhì)量進(jìn)行檢測）、快速檢測技術(shù)的普遍應(yīng)用（要求飼料檢測技術(shù)檢測效果好、使用裝置便捷、檢測誤差小、檢測成分多樣性、檢測速度快、檢測過程簡單以及檢測成本較低）、飼料檢測技術(shù)更新速度快（要求飼料檢測技術(shù)要相應(yīng)的進(jìn)行技術(shù)更新）以及檢測范圍更廣泛（需要飼料檢測技術(shù)檢測范圍越來越廣，以檢測出更多的有害物質(zhì)，從而保證飼料質(zhì)量）等（何芳明，2013）。努力研究出更高效、更方便、更安全的檢測方法，為保障飼料安全提供了重要技術(shù)手段，為確保人類生活環(huán)境的健康和可持續(xù)發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。

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Feed detection is an important technicalmeans to protect the safety of feed.In this paper，from the atomic absorption spectroscopy，spectrophotometry inductively coupled plasma atomic emission spectrometry and inductively coupled plasmamass spectrometry，laser-induced breakdown spectroscopy in recent years to feed in copper and zinc detection technology and methods were reviewed，the detection methods and research progress were analyzed，and application and development of copper and zinc in feed detection technology for the futurewere prospected.

trace element；feed；detectionmethod

S816.17

A

1004-3314（2016）22-0029-03

*通訊作者

DOI∶10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20162209