一種飼料防黴劑中砷的測定方法與流程
2023-12-03 01:42:46 6
本發明屬於飼料防黴劑分析檢測技術領域，具體涉及一種飼料防黴劑中砷的測定方法。
背景技術：
飼料中鉛、汞、鎘和砷等重金屬元素對動物是有害的，目前國家早在2001年發布了《飼料衛生標準》，標準編號為GB13078-2001，屬於強制性國家標準，適用於飼料和飼料添加劑行業。其中就有關於砷的允許量：石粉、硫酸亞鐵、硫酸鎂≤2mg/Kg；磷酸鹽≤20mg/Kg；沸石粉、膨潤土、麥飯石≤10mg/Kg；硫酸銅、硫酸錳、硫酸鋅、碘化鉀、碘酸鈣、氯化鈷≤5mg/Kg；氧化鋅≤10mg/Kg；魚粉、肉粉、肉骨粉≤10mg/Kg；家禽、豬配合飼料≤2mg/Kg；牛、羊精料補充料，豬、家禽濃縮飼料，豬、家禽添加劑預混合飼料≤10mg/Kg。所以目前飼料和飼料添加劑行業對砷的測定需要準確定量。
目前，在飼料和食品行業中，國家對砷的測定有如下國家和行業標準：《GB/T13079-2006飼料中總砷的測定》，該標準中規定了配合飼料、濃縮飼料、單一飼料、添加劑預混合飼料及飼料添加劑中砷的測定，共有三種方法：第一法銀鹽法、第二法硼氫化物還原光度法、第三法氫化物原子螢光光譜法。《DB22/T 1985-2013飼料中無機砷的測定液相色譜-原子螢光光譜法》，該標準規定了配合飼料中無機砷的測定，為液相色譜-原子螢光光譜法。《DB35/T 1100-2011飼料中無機砷的測定原子螢光光譜法》，該標準規定了各種配合飼料、濃縮飼料、添加劑預混合飼料、單一飼料及飼料添加劑中無機砷的測定，為原子螢光光譜法。《GB 5009.11-2014食品安全國家標準食品中總砷及無機砷的測定》，該標準中規定了食品中總砷的測定方法，共有三種方法：第一法電感耦合等離子體質譜法；第二法氫化物發生原子螢光光譜法；第三法銀鹽法；食品中無機砷的測定方法，共有兩種方法：第一法液相色譜-原子螢光光譜法；第二法液相色譜-電感耦合等離子質譜法(LC-ICP/MS)。《GB/T 5009.76-2014食品安全國家標準食品添加劑中砷的測定》，該標準規定了食品添加劑中砷的測定，共兩種方法：第一法二乙氨基二硫代甲酸銀比色法，第二法氫化物原子螢光光度法。
以上幾個標準中規定了砷的測定方法為氫化物原子螢光光譜法、銀鹽法、硼氫化物還原光度法和電感耦合等離子體質譜法，使用的儀器分別為原子螢光光度計、ICP和分光光度計。以上所用儀器中，ICP的價格昂貴，飼料和飼料添加劑企業使用成本高，不利於該方法的推行。目前比較適用於飼料和飼料添加劑企業的方法為氫化物原子螢光光譜法和銀鹽法。
銀鹽法測定飼料防黴劑中砷時，所用的試劑和裝置較多，並且其中有一些為危化品，再者該方法的檢出限較高，所以儘量不採用該方法進行砷的測定。氫化物原子螢光光譜法目前在飼料和食品行業中測定砷時的準確度和檢出限都很高，價格也低廉，目前在國內的使用範圍極廣，但是目前國際上對原子螢光光譜法不是很認可。
技術實現要素：
針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在於提供一種測定準確性高、精度好且穩定性強的飼料防黴劑中砷的測定方法。
為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下：
一種飼料防黴劑中砷的測定方法，將飼料防黴劑樣品經酸熱消解，再置於酸性介質中加入抗壞血酸，使飼料防黴劑樣品中的砷與硼氫化物反應生成揮發性砷的氫化物；再以氬氣為載氣，將砷的氫化物導入原子吸收分光光度計中，經火焰原子化後，在波長為193.7nm的共振線上進行吸收，獲取砷的氫化物的吸光度面積；將砷的氫化物的吸光度面積代入砷的氫化物吸光度面積標準曲線，測得待檢測液中砷的測定濃度並求取飼料防黴劑樣品中砷的含量。
具體包括以下步驟：
1)稱取0.2～0.5g飼料防黴劑樣品置於四氟燒杯中並加入消解酸，於180～200℃下加蓋消解30-60min；再去蓋於120～160℃趕酸至1～2mL，再轉移至定量瓶中，加純水定容至10mL，得到消解液。
2)向步驟1)得到的消解液中加入硫脲和抗壞血酸的混合溶液，用HCl調節消解液中的酸濃度到5-20％，在60～90℃下保溫5-10min或者室溫下靜置30～60min，得到待檢測液，然後將待檢測液與砷測定試劑混合，生成砷的氫化物。
3)以氬氣為載氣，將步驟2)生成的砷的氫化物導入原子吸收分光光度計中，經火焰原子化後，在波長為193.7nm的共振線上進行吸收，獲取砷的氫化物的吸光度面積；將砷的氫化物的吸光度面積代入砷的氫化物吸光度面積標準曲線，測得待檢測液中砷的測定濃度。
4)按步驟1)到3)中的操作來配製、測定空白樣中砷的測定濃度。
5)根據待檢測液中砷的測定濃度和空白樣中砷的測定濃度，計算得到飼料防黴劑樣品中的砷含量。
其中：步驟1)中所述的消解酸由硝酸、鹽酸和氫氟酸混合而成；所述的防黴劑與硝酸、鹽酸、氫氟酸的質量體積比為1g:5～15mL:15～45mL:10～20mL。
步驟2)中所述的砷測定試劑由硼氫化物、氫氧化鈉與水按質量體積比1-2g：1-2g：100mL配製而成。所述的硫脲和抗壞血酸的混合溶液中，硫脲和抗壞血酸的質量分數均為3-10％；所述的HCl溶液的質量濃度為50％。所述的硼氫化物為硼氫化鈉或硼氫化鉀。
步驟3)中所述的砷的氫化物吸光度面積標準曲線的獲取方法包括以下步驟：
(1)分別吸取0mL、2.5mL、5mL、7.5mL、10mL、15mL濃度為100ng/mL的砷標準使用液，加入50mL定量瓶中，添加硫脲和抗壞血酸的混合溶液5mL，用純水定容，用50％HCl溶液調節標準溶液中酸濃度到5-20％，得到梯度濃度系列標準待測液。
(2)將梯度濃度系列標準待測液分別與砷測定試劑混合，並對應生成6組砷的氫化物。
(3)以氬氣為載氣，將步驟(2)生成的6組砷的氫化物分別導入原子吸收分光光度計中，經火焰原子化後，在波長為193.7nm的共振線上進行吸收，獲取各組砷的氫化物的吸光度面積。
(4)以砷的氫化物的吸光度面積為縱軸、以砷的濃度為橫軸建立坐標系，然後將步驟(1)配製的梯度濃度系列標準試液的砷濃度與步驟(3)獲取各組砷的氫化物的吸光度面積的值相對應的點標註在該坐標系中，並擬合回歸曲線，既得到砷的氫化物吸光度面積標準曲線，其對應的標準曲線方程為：
A＝0.0037C+0.0101，R2＝0.99946
式中，A為砷的氫化物的吸光度面積；C為砷的濃度；R2為相關度。
步驟5)中飼料防黴劑樣品中的砷含量按下式計算：
式中，X——飼料防黴劑樣品中的砷含量，單位為mg/Kg；C1——待檢測液中砷的測定濃度，單位為ng/mL；C0——空白樣中砷的測定濃度，單位為ng/mL；V——待檢測液的體積，單位為mL；m——試樣質量，單位為g。
為了提高精確度，重複步驟1)至5)一次以上，以算術平均值來表徵飼料防黴劑樣品中的砷含量。
本發明在氫化物-火焰原子吸收光譜法的基礎上做了改進和優化，將試樣經酸熱消化後，在酸性介質中，在試液中添加硫脲排除集體幹擾，添加抗壞血酸使砷從五價變為三價，砷與硼氫化鈉(NaBH4)或硼氫化鉀(KBH4)反應生成揮發性砷的氫化物(AsH3)。以氬氣為載氣，將氫化物導入原子吸收分光光度計中，火焰原子化後，吸收193.7nm共振線，其吸收量與砷含量成正比，根據標準系列進行定量。本發明提高了測定數據的穩定性，並且砷的檢出限可以達到PPb級別，提高測定的準確性。
與現有的技術相比，本發明具有如下有益效果：
1、可以定量檢測。本發明在氫化物-火焰原子吸收光譜法的基礎上做了改進和優化，將試樣經酸熱消化後，在酸性介質中，在試液中添加硫脲排除集體幹擾，添加抗壞血酸使砷從五價變為三價，砷與硼氫化鈉(NaBH4)或硼氫化鉀(KBH4)反應生成揮發性砷的氫化物(AsH3)。以氬氣為載氣，將氫化物導入原子吸收分光光度計中，火焰原子化後，吸收193.7nm共振線，其吸收量與砷含量成正比，根據標準系列進行定量。
2、本發明提高了測定數據的穩定性，由於檢測進樣時，氫化反應後的砷的氫化物在火焰作用下原子化，生產一定量的砷原子進入原子儀上的石英管，通過吸收銳線光源降低光源的能量，從而形成一段譜峰，所以測定數據更加穩定。
3、本發明提高了砷的檢出限可以達到PPb級別，提高測定的準確性。氫化反應後的砷的氫化物在火焰作用下原子化，生產的砷原子在石英管中，鎘蒸汽不易從石英管中擴散，而銳線光源的光線從石英管中通過，故而比一般火焰原子吸收的檢出限更低，可達到PPb級別。
附圖說明
圖1為本發明的砷的氫化物吸光度面積標準曲線。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
本發明需要的主要設備有四氟燒杯(帶蓋)、50mL定量瓶、100mL容量瓶、分析天平(精確度為0.0001g)、電熱板、化學原子化器、原子吸收分光光度計、濾水器。需要試劑有硝酸(優級純)、鹽酸(優級純)、氫氟酸(優級純)、砷標準溶液(1000μg/mL)配製的砷標準使用液(濃度為100ng/mL)、硼氫化鈉(或硼氫化鉀，分析純)、氫氧化鈉(分析純)、氬氣(純度99.999％)、硫脲(分析純)、抗壞血酸(即Vc，分析純)、純水、高純乙炔。
實施例一
採用以下步驟獲取砷的氫化物吸光度面積標準曲線。
(1)分別吸取0mL、2.5mL、5mL、7.5mL、10mL、15mL濃度為100ng/mL的砷標準溶液，加入50mL定量瓶中，添加硫脲和抗壞血酸的混合溶液5mL，用純水定容，用50％HCl溶液調節標準溶液中酸濃度到5-20％(體積濃度)，得到梯度濃度系列標準待測液。
(2)將梯度濃度系列標準待測液分別與砷測定試劑混合，並對應生成6組砷的氫化物(AsH3)。
(3)以氬氣為載氣，將步驟(2)生成的6組砷的氫化物分別導入原子吸收分光光度計中，經火焰原子化後，在波長為193.7nm的共振線上進行吸收，獲取各組砷的氫化物的吸光度面積。
儀器參考條件為：
原子化器：氬氣流速800-1200mL/min，乙炔壓力0.03-0.05MPa、空氣壓力0.25-0.30MPa，點火，吸樣時間4s，送樣清洗時間14s。
原子吸收分光光度計：空心陰極燈電流6mA；共振線193.7nm nm；狹縫0.4nm；燃燒器高度16mm；讀數方式：峰高；積分時間10s，積分方式：手動。
(4)以砷的氫化物的吸光度面積為縱軸、以砷的濃度為橫軸建立坐標系，然後將步驟(1)配製的梯度濃度系列標準試液的砷濃度與步驟(3)獲取各組砷的氫化物的吸光度面積的值相對應的點標註在該坐標系中，並擬合回歸曲線，既得到砷的氫化物吸光度面積標準曲線，如圖1所示，其對應的標準曲線方程為：
A＝0.0037C+0.0101，R2＝0.99946
式中，A為砷的氫化物的吸光度面積；C為砷的濃度；R2為相關度。
以下實施例中的到砷的氫化物吸光度面積標準曲線均為本實施例確定的標準曲線。
實施例二
採用以下方法測定飼料防黴劑中砷的含量：
1)稱取0.2g飼料防黴劑試樣，加入到已經用硝酸煮沸的四氟燒杯中並加入消解酸(2mL硝酸、6mL鹽酸和3mL氫氟酸)，加蓋，放在電熱板上180℃加熱消解60min，待消解溶液清亮後(若溶液不清亮補加消解酸)，取下蓋子，在120℃下進行排酸至1mL左右，轉移至定量瓶中，加純水定容至10mL，得到消解液。
2)可適當稀釋消解液，以使其在吸光度計的量程範圍內，再向步驟1)得到的消解液中加入質量分數為硫脲和抗壞血酸的混合溶液(其中硫脲和抗壞血酸的質量分數均為5％)，並用HCl溶液(用優級純鹽酸與純水等體積混合製成)調節消化液中酸濃度到5-20％(體積濃度)，使之在60-90℃的熱水中放置5～10min，以使其中的五價砷轉化為三價砷，得到待檢測液，然後將待檢測液與砷測定試劑(稱取1g NaBH4和1g NaOH，加入塑料瓶中，再加入100mL水，配製成砷測定試劑)混合，生成砷的氫化物(即AsH3)。
3)以氬氣為載氣，將步驟2)生成的砷的氫化物導入原子吸收分光光度計中，在波長為228.8nm的共振線上進行吸收，獲取砷的氫化物的吸光度面積；將砷的氫化物的吸光度面積代入砷的氫化物吸光度面積標準曲線，測得待檢測液中砷的測定濃度。設備參數與實施例一相同。
4)按步驟1)到3)中的操作來配製、測定空白樣中砷的測定濃度；
5)根據待檢測液中砷的測定濃度和空白樣中砷的測定濃度，依據下式計算得到飼料防黴劑樣品中的砷含量。
式中，X——飼料防黴劑樣品中的砷含量，單位為mg/Kg；C1——待檢測液中砷的測定濃度，單位為ng/mL；C0——空白樣中砷的測定濃度，單位為ng/mL；V——待檢測液的體積，單位為mL；m——試樣質量，單位為g。
以重複性條件下獲得的兩次獨立測定結果的算術平均值表示，結果保留兩位有效數字，兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的10％。
測得兩次獨立測定結果為0.160mg/Kg和0.149mg/Kg，取其算術平均值0.155mg/Kg代表飼料防黴劑樣品中的砷含量。
實施例三
採用以下方法測定飼料防黴劑中砷的含量：
1)稱取0.5g飼料防黴劑試樣，加入到已經用硝酸煮沸的四氟燒杯中並加入消解酸(2mL硝酸、6mL鹽酸和3mL氫氟酸)，加蓋，放在電熱板上200℃加熱消解30min，待消解溶液清亮後(若溶液不清亮補加消解酸)，取下蓋子，在160℃下進行排酸至1mL左右，轉移至定量瓶中，加純水定容至10mL，得到消解液。
2)可適當稀釋消解液，以使其在吸光度計的量程範圍內，再向步驟1)得到的消解液中加入質量分數為硫脲和抗壞血酸的混合溶液(其中硫脲和抗壞血酸的質量分數均為5％)，並用HCl溶液(用優級純鹽酸與純水等體積混合製成)調節消化液中酸濃度到5-20％(體積濃度)，使之在60-90℃的熱水中放置5～10min，以使其中的五價砷轉化為三價砷，得到待檢測液，然後將待檢測液與砷測定試劑(稱取1g NaBH4和1g NaOH，加入塑料瓶中，再加入100mL水，配製成砷測定試劑)混合，生成砷的氫化物。
3)以氬氣為載氣，將步驟2)生成的砷的氫化物導入原子吸收分光光度計中，在波長為228.8nm的共振線上進行吸收，獲取砷的氫化物的吸光度面積；將砷的氫化物的吸光度面積代入砷的氫化物吸光度面積標準曲線，測得待檢測液中砷的測定濃度。設備參數與實施例一相同。
4)按步驟1)到3)中的操作來配製、測定空白樣中砷的測定濃度；
5)根據待檢測液中砷的測定濃度和空白樣中砷的測定濃度，依據下式計算得到飼料防黴劑樣品中的砷含量。
式中，X——飼料防黴劑樣品中的砷含量，單位為mg/Kg；C1——待檢測液中砷的測定濃度，單位為ng/mL；C0——空白樣中砷的測定濃度，單位為ng/mL；V——待檢測液的體積，單位為mL；m——試樣質量，單位為g。
以重複性條件下獲得的兩次獨立測定結果的算術平均值表示，結果保留兩位有效數字，兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的10％。
測得兩次獨立測定結果為0.160mg/Kg和0.149mg/Kg，取其算術平均值0.155mg/Kg代表飼料防黴劑樣品中的砷含量。
實施例四
採用以下方法測定飼料防黴劑中砷的含量：
1)稱取0.3g飼料防黴劑試樣，加入到已經用硝酸煮沸的四氟燒杯中並加入消解酸(2mL硝酸、6mL鹽酸和3mL氫氟酸)，加蓋，放在電熱板上190℃加熱消解45min，待消解溶液清亮後(若溶液不清亮補加消解酸)，取下蓋子，在150℃下進行排酸至1mL左右，轉移至定量瓶中，加純水定容至10mL，得到消解液。
2)可適當稀釋消解液，以使其在吸光度計的量程範圍內，再向步驟1)得到的消解液中加入質量分數為硫脲和抗壞血酸的混合溶液(其中硫脲和抗壞血酸的質量分數均為5％)，並用HCl溶液(用優級純鹽酸與純水等體積混合製成)調節消化液中酸濃度到5-20％(體積濃度)，使之在室溫下靜置30～60min，以使其中的五價砷轉化為三價砷，得到待檢測液，然後將待檢測液與砷測定試劑(稱取1g NaBH4和1g NaOH，加入塑料瓶中，再加入100mL水，配製成砷測定試劑)混合，生成砷的氫化物。
3)以氬氣為載氣，將步驟2)生成的砷的氫化物導入原子吸收分光光度計中，在波長為228.8nm的共振線上進行吸收，獲取砷的氫化物的吸光度面積；將砷的氫化物的吸光度面積代入砷的氫化物吸光度面積標準曲線，測得待檢測液中砷的測定濃度。設備參數與實施例一相同。
4)按步驟1)到3)中的操作來配製、測定空白樣中砷的測定濃度；
5)根據待檢測液中砷的測定濃度和空白樣中砷的測定濃度，依據下式計算得到飼料防黴劑樣品中的砷含量。
式中，X——飼料防黴劑樣品中的砷含量，單位為mg/Kg；C1——待檢測液中砷的測定濃度，單位為ng/mL；C0——空白樣中砷的測定濃度，單位為ng/mL；V——待檢測液的體積，單位為mL；m——試樣質量，單位為g。
以重複性條件下獲得的兩次獨立測定結果的算術平均值表示，結果保留兩位有效數字，兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的10％。
測得兩次獨立測定結果為0.160mg/Kg和0.149mg/Kg，取其算術平均值0.155mg/Kg代表飼料防黴劑樣品中的砷含量。
本發明的上述實施例僅僅是為說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這裡無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬於本發明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之列。