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使用 ICP-OES 對動物飼料中的微量金屬 進行多元素分析
閱讀：957 發布時間：2021-9-14前言： 微量金屬檢測對于確保加工動物飼料的質量和安全性非常重要。通常，制造商對原 料進行分析，對生產過程進行監控，并對最終產品進行質量保證/質量控制 (QA/QC) 測試。如果最終產品不符合微量金屬規格，則需要通過進一步檢測確定污染源。 本應用旨在滿足測定動物飼料產品中痕量元素的市場需求。AOAC International 985.01 標準“Metals and Other Metals in Plants and Pet Foods"（《植物和寵物食品 中的金屬及其他金屬》）[3] 中規定了用于測定硼、鈣、銅、鉀、鎂、錳、磷和鋅的典 型儀器參數。在適用的情況下，使用 AOAC 方法的建議。 在本研究中，使用配備 AVS 7 的 Agilent 5110 VDV ICP-OES 對五種動物飼料有證標 準物質 (CRM) 中的 23 種元素進行測定。
實驗部分：儀器Agilent 5110 垂直雙向觀測 (VDV) 配備可選的 AVS 7 切換閥。 5110 系統使用易安裝炬管，該炬管一旦插入，將自動與儀器 的光學元件對齊并自動連接所有氣體。此炬管消除了設置儀器 時不同操作人員引起的人為誤差，可實現快速啟動。質量流量 控制器用于所有炬管氣體，在相當長的時間里具有出色的等離 子體穩定性，并且可以帶來可重現的結果。 *集成的 AVS 7 切換閥采用二位七通閥和高速正排量泵 (PDP)，可快速填充樣品定量環。通過分析過程中精準氣泡注 入控制，這種 AVS 能夠有效縮短樣品提升、穩定時間和清洗 延時，從而實現高精度的分析。與其他閥系統上的典型真空 泵相比，PDP 可靠性更高，所需的維護更少。AVS 7 *集成 于 ICP-OES硬件中，并可通過 Agilent ICP Expert 軟件進行控 制，因此易于設置和操作。閥系統自動將樣品輸送至霧化器。 每個樣品的分析時間和氬氣消耗量列于表 1 中（15 次分析的 平均時間）。在計算氬氣消耗量時，考慮到流入儀器的所有氣 流，以確保準確計算氬氣消耗量。其中考慮到使用氣體的所有 光學元件吹掃和冷卻功能。
在方法開發過程中，選擇合適的應用參數和觀測模式以實現最 佳性能。表 2 概述了本研究中分析的所有元素的波長、所選 背景校正和觀測模式以及相應的內標。對常量元素進行徑向分 析，而對痕量元素進行軸向分析。AOAC 985.01 方法提出了 一些元素的典型儀器參數。方法中考慮到了這些建議。而對 硼、鈣、銅、鎂和鋅選擇替代波長，以大程度擴展線性動態 范圍。利用釔和鉍作為內標，兩者濃度均為 10 mg/L。使用釔校正離 子態波長，而使用鉍校正原子態波長。一些例外是由于易電 離元素 (EIE) 對離子發射譜線的影響，其中 Bi 被證明是更合適 的內標。采用這種方法是因為 EIE（特別是鉀和鈣）能夠增強 軟分析譜線的信號，例如銅 327.395 nm 和鉍 223.061 nm。 鉍能夠很好地校正這種增強效應，因為它在等離子體中的反 應類似。
表 3 概述了 5110 VDV ICP-OES 儀器參數，表 4 概述了用于本 應用的 AVS 7 參數。對等離子體參數進行調整以獲得較低背景 的信號，并提高某些元素的強度。為降低 EIE 的效應，將觀測 高度設置為 14 mm，從而能夠在等離子體的低溫區域中進行 測量。
將自動化擬合背景校正 (FBC) 和快速自動曲線擬合技術 (FACT) 建模技術結合使用來進行背景校正。擬合背景校正示 例如圖 1 所示。FBC 無需用戶手動確定離峰背景校正點，簡 化了方法開發過程[4]。
對所有元素均使用線性校準曲線。所有元素均表現出高于 0.99936 的優異的相關系數（表 5）。圖 3 顯示了 Al 396.152 nm 的代表性校準曲線。
標樣和樣品前處理 由安捷倫 ICP-OES 單元素校準標樣制得各種濃度的工作標 樣。標準溶液和 QC 溶液通過使用不同濃度的硝酸和鹽酸 (Emsure, Merck) 消解樣品并使用 18.2 MΩ Millipore 水稀釋配 制而成（表 6）。將溶液分成三組以大程度減小任何化學品 不相容性，例如，鋇和硫存在于同一溶液中時可能形成硫酸鋇 沉淀。 利用四種 CRM 對方法進行驗證：BCR-708 奶牛飼料（IRMM， 比利時）；IAEA-359 卷心菜（國際原子能機構，奧地利）； IPE-148 苜蓿（WEPAL，荷蘭）；SOWW-1 軟冬麥（NRCC， 加拿大）。利用 BRAN-1 玉米麩（NRCC，加拿大）作為 CRM 進行加標回收率測試。由于用于驗證應用的 CRM 中的元素濃 度，以及為充分利用 5110 ICP-OES 的線性動態范圍，校準范 圍通常超出 AOAC 985.01 中建議的范圍。 稱取約 0.5 g 標準物質至可密封的 PTFE 試管中，然后加入 2 mL 濃 HNO3 和 2 mL 濃 HCl 來配制用于微波消解 (CEM) 的 CRM。根 據表 7 中提供的條件對每個樣品進行消解。用 18.2 MΩ Millipore 水將樣品稀釋至 50 mL。AOAC 985.01 建議采用干灰化程序進 行樣品前處理。但是，由于干灰化可能造成揮發性金屬損失， 因此使用簡便易用的微波消解法進行樣品前處理。
結果與討論 MDL 和 LOQ 通過分析各種空白樣品并計算標準偏差來測定檢測限。三天 內在兩臺儀器上對空白進行分析，通過 60 個方法空白樣品結 果來測定方法檢測限 (MDL)（空白的 3σ）。還對各種元素的定 量限 (LOQ)（空白的 10σ）進行計算。表 9 列出的數據基于樣 品前處理（將 0.50 g 樣品配制成最終體積 50 mL）程序計算 得到。加標回收率測試 對消解的玉米麩 BRAN-1 CRM 樣品加標低濃度的每種分析 物，以測定元素的回收率。如表 10 所示，所有回收率均在預 期濃度的 ±10% 以內。
結論：使用配備高級閥系統的 Agilent 5110 ICP-OES，能夠在動物飼 料產品痕量元素的常規測量中獲得優異的準確度和精密度。 AVS 7 可提高分析效率并保持優異的精度。成本較低的垂直雙 向觀測配置儀器能夠準確測量高濃度的 EIE 以及具有較低濃度 的其他金屬。 5110 ICP-OES 方法具有以下優勢： – FACT 校正可用于高度復雜的背景結構，且用戶友好的校 正可消除光譜干擾 – 擬合背景校正技術簡單易用，為復雜背景提供了優異的校正 – 在相當長的時間內獲得穩定的結果，大程度減少重新校 準工作并大程度提高樣品通量 – 可獲得準確、精密的結果，同時保持較低的運行成本，其 中樣品分析時間為 64 s，每個樣品的氬氣消耗量為 24 L 如果需要更高的分析效率，則可以在同步垂直雙向觀測儀器上 高效運行相同的分析方法。5110 SVDV ICP-OES 可在最短的 時間內提供準確的結果。 – SVDV 方法具有與 VDV 方法相同的準確度，且六小時內的 樣品通量提高了近 34% – SVDV 能夠使每個樣品分析的氬氣用量減少約 25%，從而 降低運行成本