閆玉杰， 楊趙偉

（秦皇島市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)監(jiān)測中心，河北秦皇島 066000）

羽毛粉是以新鮮、無變質(zhì)、無污染的家禽羽毛為原料，經(jīng)水解（酶解、酸解、堿解、高溫高壓水解）、干燥、粉碎獲得的飼料原料。羽毛粉粗蛋白質(zhì)含量高達(dá)80%，同時(shí)富含氨基酸、微量元素、維生素和其他未知生長因子，廣泛應(yīng)用于家禽、豬、水產(chǎn)動(dòng)物和其他動(dòng)物的生產(chǎn)中，對動(dòng)物生產(chǎn)有積極的影響（王殿純，2021；曹宏忠，2019；陳志敏等，2019）。生產(chǎn)飼用羽毛粉不但可以避免浪費(fèi)，降低家禽屠宰對環(huán)境造成的威脅，而且可為飼料工業(yè)提供蛋白飼料，緩解我國蛋白飼料緊缺的問題，還可以降低動(dòng)物的飼養(yǎng)成本。然而，鳥類具有將重金屬富集到羽毛將其排除體外的特點(diǎn)（謝文羽，2020），因此以家禽羽毛為原料生產(chǎn)的羽毛粉重金屬含量存在超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。為了確定羽毛粉中重金屬含量，本實(shí)驗(yàn)采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）檢測羽毛粉中鉻、砷、鎘、鉛和汞5種金屬元素，確保羽毛粉衛(wèi)生安全。

1 材料與方法

1.1 主要儀器ICAP RQ電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，配鎳采樣錐和截取錐（主要工作條件見表1），賽默飛世爾科技（中國）有限公司；CP214電子天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司；101-1AB電熱鼓風(fēng)干燥箱，天津泰斯特儀器有限公司；EH35B微控?cái)?shù)顯電熱板，北京萊伯泰科儀器股份有限公司；Synergy實(shí)驗(yàn)室超純水儀，Millipore（密理博）公司；FW100高速萬能粉碎機(jī)，天津泰斯特儀器有限公司。

表1 ICP-MS的主要工作條件

1.2 主要試劑BV-Ⅲ硝酸，北京化學(xué)試劑研究所；ICAP RQ調(diào) 諧 液（（Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U）1.0 μg/L，賽默飛世爾科技（中國）有限公司；鉻、砷、鎘、鉛、汞、鈧、鍺、銦、錸、鉍、金單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 μg/mL），國家有色金屬及電子材料分析測試中心；GBW07601（GSH-1）人發(fā)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，地球物理地球化學(xué)勘查研究所。

1.3 樣品制備 從羽毛粉生產(chǎn)廠家采集羽毛粉樣品13份，粉碎，全部過1.00 mm尼龍網(wǎng)篩，混勻裝入密封袋中，備用。

1.4 樣品前處理 準(zhǔn)確稱羽毛粉樣品0.2 g（精確到0.1 mg），將稱取的樣品置于聚四氟乙烯消解內(nèi)罐，加入硝酸5.00 mL，靜置過夜。密封消解內(nèi)罐，旋緊不銹鋼外套，放入恒溫干燥箱消解，于180℃消解1 h，冷卻后，緩慢旋松不銹鋼外套，將消解內(nèi)罐取出，在控溫電熱板上100℃加熱30 min，冷卻后，用超純水定容至50 mL。同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。1.5標(biāo)準(zhǔn)工作溶液和內(nèi)標(biāo)溶液 以5%硝酸溶液為稀釋液，對鉻、砷、鎘、鉛、汞單元素儲(chǔ)備液逐級稀釋，得到混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，對鈧、鍺、銦、鉍、錸單元素儲(chǔ)備液逐級稀釋，得到混合內(nèi)標(biāo)溶液，標(biāo)準(zhǔn)溶液和內(nèi)標(biāo)溶液濃度見表2。標(biāo)準(zhǔn)溶液中含金元素（100 μg/L），作為汞元素的穩(wěn)定劑，以去除汞元素的記憶效應(yīng)。

表2 標(biāo)準(zhǔn)溶液和內(nèi)標(biāo)溶液濃度 μg/L

2 結(jié)果與討論

2.1 測試條件的選擇 為保證儀器的良好狀態(tài)，ICP-MS經(jīng)質(zhì)量校正和自動(dòng)調(diào)諧，使考核元素7Li、59Co、115In、238U在標(biāo)準(zhǔn)模式（STD）下的強(qiáng)度分別不低于8×104、1.0×105、2.2×105、3.0×105cps。

為消除同量異位素造成的質(zhì)譜干擾，選用52Cr（83.79%）作為待測元素，消除了54Fe對54Cr的干擾（黎浩勁等，2019）；選用111Cd（12.8%）作為待測元素，消除了112Sn對112Cd的干擾和114Sn對114Cd的干擾；選用202Hg（29.86%）和208Pb（52.40%）作為待測元素，避免了204Hg和204Pb的相互干擾。為減少多原子和加合物離子的質(zhì)譜干擾，選擇碰撞模式（KED）測定各待測元素和內(nèi)標(biāo)元素，將氦氣作為碰撞氣，導(dǎo)入ICP-MS的碰撞池，與多原子干擾離子發(fā)生碰撞（李麗君等，2021），而不會(huì)產(chǎn)生新的干擾（陳煜等，2020）。監(jiān)測多原子離子產(chǎn)率，59Co/35Cl·16O指示值大于20，監(jiān)測難熔氧化物產(chǎn)率，140Ce·160/140Ce指示值小于2.0%，監(jiān)測雙電荷產(chǎn)率，137Ba＋＋/137Ba指示值小于3.0%。

為降低基體效應(yīng)引起的非質(zhì)譜干擾，儀器進(jìn)樣系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定的引入內(nèi)標(biāo)元素，內(nèi)標(biāo)元素的質(zhì)量數(shù)和電離能接近待測元素，且不存在于樣品中。為了更好的發(fā)揮內(nèi)標(biāo)元素的校正功能，配制內(nèi)標(biāo)溶液時(shí)，要求內(nèi)標(biāo)元素強(qiáng)度與待測元素標(biāo)準(zhǔn)曲線最大濃度的強(qiáng)度在同一個(gè)數(shù)量級。本實(shí)驗(yàn)中稱樣量0.2 g，定容體積50 mL，羽毛粉的灰分為5.8%，總?cè)芙夤绦挝?2%，不會(huì)導(dǎo)致高含量總?cè)芙夤腆w引起的物理效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中內(nèi)標(biāo)元素的回收率保持在95%～107%，內(nèi)標(biāo)元素的強(qiáng)度穩(wěn)定，因此，待測元素的非質(zhì)譜干擾不嚴(yán)重。

2.2 消解方法的選擇 羽毛粉的主要成分是蛋白質(zhì)，組成成分簡單，試驗(yàn)選擇硝酸作為消解酸，首先是因?yàn)榈入x子體所夾帶的空氣中已有硝酸的組成元素，所以加入硝酸基體后，由H2、N2、O2形成的一些多原子離子的干擾不會(huì)顯著增加，其次是使用壓力罐消解法，5 mL硝酸足夠消解0.2 g羽毛粉，不需要使用雙氧水、鹽酸等其他試劑，空白值低，適用于痕量元素的測定。實(shí)驗(yàn)中，羽毛粉經(jīng)180℃消解1 h后，溶液呈紅棕色，100℃加熱30 min，趕出消解過程中產(chǎn)生的氣體，用超純水定容至50 mL，消解液清澈無異物，羽毛粉消解完全。

2.3 線性關(guān)系與檢出限 保證ICP-MS在KED模式下穩(wěn)定的工作，測定標(biāo)準(zhǔn)溶液和內(nèi)標(biāo)溶液中的各元素，得到待測元素的線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)（表3）。對試劑空白溶液平行測定10次，對低濃度的元素標(biāo)準(zhǔn)溶液平行測定3次，計(jì)算該方法的檢出限（王雪梅等，2017）。

表3 待測元素線性回歸方程、相關(guān)技術(shù)和方法檢出限

2.4方法的精密度和準(zhǔn)確度 準(zhǔn)確稱取0.2 g（精確到0.1 mg）GBW07601（GSH-1）人發(fā)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)6份，按照實(shí)驗(yàn)前處理方法消解人發(fā)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)后上機(jī)測試，并計(jì)算待測元素的回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）。如表4所示，各待測元素回收率均較高，RSD均＜5%，表明該方法準(zhǔn)確度和精確度良好。

表4 人發(fā)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析結(jié)果

2.5 羽毛粉中5種重金屬元素的含量 鉻、砷、鎘、鉛和汞是飼料中常見的重金屬污染物，在飼料衛(wèi)生中被高度關(guān)注。鉻是動(dòng)物的必需微量元素之一，其主要存在形式為Cr3+和Cr6+（王燕等，2018），機(jī)體內(nèi)鉻的化合價(jià)決定鉻的生理活性，三價(jià)鉻是葡萄糖耐量因子（GTF）的活性成分（Schwarz等，1959），添加到飼料中對畜禽發(fā)育、免疫、繁殖和胴體品質(zhì)有影響（張杰等，2019；劉宏祥等，2014；郭玉華等，2004），六價(jià)鉻對動(dòng)物是有害的。砷作為獸藥、添加劑等用于動(dòng)物養(yǎng)殖，是因?yàn)橛袡C(jī)砷具有促生長、抗球蟲、治痢疾等功效（江淼，2019），但使用有機(jī)砷增加了人畜中毒和環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部已經(jīng)公告停止生產(chǎn)和使用氨苯胂酸、洛克沙胂這類獸藥的原料藥及各種制劑。鎘、鉛和汞是人體非必需元素，鎘是環(huán)境中毒性最強(qiáng)的重金屬元素之一，雖然單質(zhì)鎘本身沒有毒性，但是鎘的所有化學(xué)形態(tài)對動(dòng)物機(jī)體都是有害的（鐘寧等，2005）。鉛在飼料調(diào)查中是超標(biāo)最嚴(yán)重的元素（羅成等2017；王飛等，2015），對動(dòng)物的多個(gè)代謝系統(tǒng)和器官具有積累性損傷的作用。汞以無機(jī)汞和有機(jī)汞的形式存在，有機(jī)汞的毒性比無機(jī)汞的毒性要強(qiáng)，而且可以通過食物鏈的生物積累和生物放大效應(yīng)影響人類的健康（Perkins等，2020）。

羽毛粉作為蛋白飼料，應(yīng)用于豬、禽、水產(chǎn)、毛皮等動(dòng)物的飼料生產(chǎn)，其含有一定的礦物元素，如表5所示。本實(shí)驗(yàn)測得羽毛粉中鉻、砷、鎘、鉛和汞5種金屬元素的含量，并與GB 13078-2017《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中相關(guān)限量進(jìn)行比較，見表6。結(jié)果顯示，鉻元素含量最高，甚至高于雛雞羽毛中0.23～0.40 μg/kg的含量（郭艷麗等，1996），因?yàn)橛鹈鄣脑现饕獊碓从诔呻u，成雞的飼養(yǎng)時(shí)間更長，貯存了更多的鉻元素。但是，羽毛粉中5種重金屬元素均未超出飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的限量要求，可以安全使用。

表5 羽毛粉中礦物質(zhì)元素含量

表6 羽毛粉中5種重金屬含量mg/kg

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用壓力罐消解法處理羽毛粉，使用ICP-MS同時(shí)測定鉻、砷、鎘、鉛和汞5種金屬元素，人發(fā)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證顯示該方法準(zhǔn)確度和精確度良好，測得羽毛粉中鉻、砷、鎘、鉛和汞5種金屬元素全部低于飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的限量要求，可以安全使用。