2009-11-06
畜禽動物在生長發(fā)育過程中需要多種微量元素如銅﹑鐵﹑錳﹑鋅﹑硒等，這些元素的過量或不足都會對畜禽健康或生產(chǎn)性能造成不良的影響，因此，畜禽飼料中各種微量元素的含量和比例都應(yīng)控制在一個(gè)較嚴(yán)格的范圍內(nèi)，因此，分析和測定各種飼料原料﹑配合飼料﹑無機(jī)物預(yù)混料及礦物質(zhì)飼料添加劑中微量元素的成分和含量意義重大。原子吸收分光光度法（又稱為原子吸收光譜分析），具有分析精度高﹑測定微量元素范圍廣﹑靈敏度高﹑操作簡便等優(yōu)點(diǎn)[1~4]，因此原子吸收分光光度法在飼料微量元素的檢測方面得到了廣泛的應(yīng)用。
由于飼料中微量元素含量相當(dāng)?shù)停▋H為ppm級）,因此實(shí)驗(yàn)條件稍不注意就有可能給樣品帶來各種污染。如果不排除掉樣品前處理的各種影響因素則分析方法再正確,儀器再先進(jìn)也得不到正確的結(jié)果.為此,本文著重討論一下待測樣品的前處理問題,從而為測定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供借鑒。
1.器皿的選擇與洗滌
1．1器皿的選擇
對于微量元素分析來說，所用器皿的質(zhì)量以及潔凈與否對分析結(jié)果至關(guān)重要。因此在選擇用于保存及消化樣品的器皿時(shí)，要考慮到其材料表面吸附性和器具表面的雜質(zhì)等因素可能對樣品帶來的污染。一般來說，實(shí)驗(yàn)室分析測定所用儀器大部分為玻璃制品，但是由于一般軟質(zhì)玻璃有較強(qiáng)的吸附力，會將待測溶液中的某些離子吸附掉而丟失，因此試劑瓶及容器最好避免使用軟質(zhì)玻璃而使用硬質(zhì)玻璃。另外目前微量元素分析常用的還有塑料,石英,瑪瑙等材料制成的器皿，可根據(jù)測定元素的種類以及測定條件來選擇適用的器皿。
1．2器皿的洗滌
容器的潔凈是獲得準(zhǔn)確測定結(jié)果的保證。一般洗滌程序應(yīng)為：器皿先用洗滌劑刷洗，再用自來水沖洗干凈,30%硝酸浸泡48小時(shí),然后用蒸餾水沖洗數(shù)次,最后再用超純水浸泡24小時(shí)烘干備用.有試驗(yàn)證明經(jīng)以上程序處理過的器具無鋅﹑銅﹑鐵﹑鎂等元素存在。
2.水及試劑
2．1水的純度
測定微量元素含量所用水的純度對分析測定結(jié)果有很大影響，不純凈的水會污染待測樣品影響測定結(jié)果。一般來說，使用去離子水即可滿足要求，使用超純水（電阻大于10６歐姆）或經(jīng)亞沸石英蒸餾器蒸餾的新鮮雙蒸水則更好。
2．2試劑及保存
在原子吸收分析中，酸試劑以硝酸﹑高氯酸和鹽酸最為常用。其中濃硝酸和高氯酸為強(qiáng)氧化劑，常被用于樣品的消解；稀鹽酸則常被用于無機(jī)物樣品的溶解。因?yàn)闊o機(jī)酸中一般都含有少量金屬離子存在，因此應(yīng)選擇純度較高的試劑。一般來說，各種酸試劑應(yīng)使用優(yōu)級純制劑。另外，用以配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)選用基準(zhǔn)試劑。總之，以選用的試劑不污染待測元素為準(zhǔn)則。在實(shí)踐中，如果在儀器靈敏度范圍內(nèi)檢測不出待測元素吸收信號就可以使用。貯備液應(yīng)為濃溶液（一般來說濃度為1000ppm的貯備液在一年內(nèi)使用其結(jié)果不受影響）。標(biāo)準(zhǔn)曲線工作液因?yàn)檩^稀應(yīng)當(dāng)天使用，久放則其曲線斜率會有改變。
3．樣品的前處理
樣品的預(yù)處理是在進(jìn)行原子吸收測定之前，將樣品處理成溶液狀態(tài)，也就是對試樣進(jìn)行分解，使微量元素處于溶解狀態(tài)。樣品經(jīng)過預(yù)處理后才能進(jìn)行原子吸收光譜測定。要使飼料樣品中的微量元素處于游離狀態(tài)，常用的方法有高低溫灰化法﹑濕消化法﹑酸溶解法以及密封微波溶樣法，下面就對各種方法作一介紹。
3．1干法灰化
飼料原料及配合飼料的預(yù)處理可采用此法。具體可分為馬福爐高溫灰化法和等離子體低溫灰化法兩種。
高溫灰化：即將飼料樣品在高溫下灼燒，使樣品中含有的大量纖維素，蛋白質(zhì)和油脂等有機(jī)物質(zhì)分解揮發(fā)，僅留下礦物質(zhì)灰分。飼料中Cu﹑Fe﹑Mn﹑Zn﹑Mg的測定方法國家標(biāo)準(zhǔn)就采用的高溫干灰化法[5].
高溫灰化具體方法為：將過八十目篩經(jīng)準(zhǔn)確稱量的風(fēng)干飼料樣品（一般為1.0000-3.0000g）放入潔凈的瓷坩堝中，先在300℃的電熱板上炭化，待無煙產(chǎn)生后轉(zhuǎn)至馬福爐中,450℃高溫灼燒3-5小時(shí)（至樣品白色或灰白色無炭粒為止），在干燥器內(nèi)冷卻后取出，然后緩慢滴加1：1鹽酸或1：1硝酸5ml溶解后，無損失地轉(zhuǎn)移到100ml容量瓶中，用超純水或新鮮雙蒸水定容至刻度待測，同樣方法測定空白液。干灰化法的優(yōu)點(diǎn)是適合于大批樣品分析，且酸空白低，缺點(diǎn)是樣品消化時(shí)間長﹑難以徹底消化﹑且回收率比較低（如鉛﹑鎘﹑鋅等）。干法灰化需要掌握好灰化溫度和灰化時(shí)間，最佳灰化溫度和時(shí)間是確保樣品灰化完全和防止元素?fù)]發(fā)損失的關(guān)鍵條件,時(shí)間過短則樣品分解不完全,回收率低,時(shí)間過長則易帶來元素的揮發(fā)損失.400-500℃一般元素灼燒3-5小時(shí)均能回收完全，鋅必須灼燒4小時(shí)以上才能解離并被鹽酸提取。但應(yīng)注意易揮發(fā)元素的測定如Hg﹑As﹑Se等不宜用高溫灰化法[3，4]，因此法易導(dǎo)致元素大量丟失。另外，較好的灰助劑,如酸﹑銨鹽等可加速試樣的分解和提高元素的回收率,結(jié)合使用不但灰渣為白色且疏松易于溶解。低溫灰化：原理是利用高頻電場作用產(chǎn)生激發(fā)態(tài)等離子體來消化樣品中的有機(jī)體[2]。具體方法是：將干燥后經(jīng)準(zhǔn)確稱量的樣品放在石英燒杯中，引入氧化室，用氧等離子體低溫灰化使呈白色粉末狀為灰化終點(diǎn)，灰化后的其他操作步驟同高溫灰化。等離子氧低溫灰化與高溫灰化相比其優(yōu)點(diǎn)在于可抑制無機(jī)成分的揮發(fā)，成分回收率比坩堝高溫灰化法高，但由于等離子條件依賴于復(fù)雜的參數(shù)，因此測定重現(xiàn)率很低，且灰化速度慢，目前在原子吸收光譜分析中應(yīng)用較少。
3．2濕法消化
飼料原料及配合飼料的前處理也可使用濕法消化，即用酸消煮來破壞有機(jī)物。濕消化法常用的酸是硝酸，高氯酸，兩種酸用量比一般為10：1。在使用硝酸-高氯酸消化時(shí)一定要先將硝酸加入放置幾小時(shí)或過夜，使之與樣品充分混合，在電熱板上硝化以后然后再加入高氯酸，以防止在硝酸分解完全后局部溫度升高而導(dǎo)致高氯酸和有機(jī)物作用產(chǎn)生爆炸危險(xiǎn)。方法如下：準(zhǔn)確稱取1.0000克風(fēng)干樣品于三角瓶或剴氏燒瓶中，用少量超純水潤濕后加20毫升硝酸,混勻,蓋上表面皿放置過夜，置于可調(diào)電爐上低溫消煮至近干,若樣品未溶解完全則繼續(xù)加硝酸消煮直至溶液近干為止，再加入2毫升高氯酸，加熱，待冒白煙溶液未干前停止加熱，將溶液無損失地轉(zhuǎn)移到100毫升容量瓶中，用超純水定容至刻度混勻待測,并作空白. 與干灰化相比，濕消化不容易損失金屬元素，所需時(shí)間也較短，缺點(diǎn)是酸的用量大，造成較高的試劑空白。另外，也可用雙氧水輔助混酸消化。雙氧水在酸性介質(zhì)中能在低溫下分解,產(chǎn)生高能態(tài)的活性氧,硝酸分解產(chǎn)生的二氧化氮有催化氧化的能力,兩者配合使用可增強(qiáng)混酸的氧化能力,提高反應(yīng)速度,從而使樣品完全分解
3．3酸溶解法
即用稀鹽酸直接溶解樣品。此法適用于無機(jī)物預(yù)混料或無機(jī)礦物質(zhì)添加劑。國標(biāo)（GB/T13885-92）微量元素預(yù)混料測定方法中采用的就是稀鹽酸溶解法[5]。
其方法為：將1.0000克干燥磨碎過80目篩的風(fēng)干樣本放在1N鹽酸沖洗過的100毫升燒杯中，用自動滴定管加25ml1mol/l鹽酸，攪拌30分鐘后離心或過濾，上清液或?yàn)V液收集于 100ml容量瓶中，用超純水定容至刻度混勻待測，同樣測空白樣。
3．4密封微波溶樣技術(shù)
飼料原料和配合飼料可用此法進(jìn)行消解.微波消解溶樣即通過樣品與酸的混合物對微波能的吸收達(dá)到快速加熱消解樣品的目的。
方法如下：準(zhǔn)確稱取1.0000克試樣于聚四氟乙烯罐中，加入5.0ml硝酸和1.5ml30%雙氧水，擰緊聚四氟乙烯罐蓋，室溫下浸泡10min后放入微波爐中。置微波爐350W功率檔加熱1min，450W功率檔加熱5min,550W5min,650W3min。冷卻后開蓋，將罐內(nèi)溶液無損失轉(zhuǎn)移至燒杯中，在電熱板上于100℃左右趕酸至近干，將樣品轉(zhuǎn)移至100ml容量瓶中加超純水定容，搖勻。同時(shí)做試劑空白實(shí)驗(yàn)。微波加熱具有加熱速率快效率高的優(yōu)點(diǎn)，尤其在密閉容器中，可以在數(shù)分鐘之內(nèi)達(dá)到很高的溫度和壓力，使樣品快速溶解。此外，密閉容器微波消解能避免樣品中存在的或在樣品消解形成的揮發(fā)性分子組分中痕量元素的損失，還能減少酸的使用量從而顯著降低空白值，保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí)，微波消解易于實(shí)行自動化，可與其他分析儀器實(shí)行連續(xù)分析。總之，密封微波溶樣技術(shù)作為一種樣品預(yù)處理手段，可以使樣品處理更加快速準(zhǔn)確安全，近十年來此技術(shù)在原子吸收光譜分析的樣品前處理方面取得了廣泛應(yīng)用并具有廣闊的發(fā)展前景。但密封微波溶樣的條件探索和儀器的最佳設(shè)計(jì)等還有待于大量實(shí)踐來確定。
總之，進(jìn)行分析測定時(shí)，必須根據(jù)待測樣品和所要測定元素的物理﹑化學(xué)性質(zhì)來選擇合適的預(yù)處理方法。另外，無論何種樣品，采用何種預(yù)處理方法，最好都要做空白管和回收率實(shí)驗(yàn)，以便在數(shù)據(jù)分析時(shí)做對照參考[3]。
[參考文獻(xiàn)]
[1]A.Walsh.Atomic absorption spectroscopy in Australia.New York:Elsevier Publishing Co,1963.281-287
[2]中國光學(xué)學(xué)會光譜專業(yè)委員會.分析樣品的預(yù)處理[M].北京：科學(xué)出版社，1985.447-463.
[3]北京第二光學(xué)儀器廠情報(bào)室.原子吸收光譜分析法選論[M].北京：北京大學(xué)出版社，1981.
[4]李盛亮.原子吸收光譜分析法[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社，1989.114-118.
[5]中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.中國飼料工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1992.
