菜籽粕是由菜籽预榨浸提或直接浸提法取油后的产物，我国菜籽粕的年产量约700万t[1]。菜籽粕的粗蛋白含量为35%~45%，富含胆碱、维生素等营养物质[2]。菜籽粕的氨基酸组成均衡，具有较高含量的蛋氨酸和赖氨酸[3]。因此，菜籽粕作为理想的植物性蛋白饲料原料，被广泛应用于畜牧业。As和Pb等重金属广泛存在土壤和水体中。重金属超标会造成环境污染及重大食品安全问题。根据国家标准GB/T 23736—2009《饲料用菜籽粕》[4]的规定，饲料用菜籽粕的卫生指标按照GB 13078—2017《饲料卫生标准》[5]执行，需要测定饲料用菜籽粕中的Cr、As、Cd、Hg及Pb含量，其相应方法标准分别为《饲料中铬的测定》[6]、《饲料中总砷的测定》[7]、《饲料中镉的测定方法》[8]、《饲料中汞的测定》[9]及《饲料中铅的测定 原子吸收光谱法》[10]。各元素均有独立的检测方法，前处理方法不同，检测方法也不同，极大地增加人力成本和时间成本，降低效率。因此，亟须建立1种前处理简单、分析性能高效准确的分析方法。本试验建立了饲料用菜籽粕重金属测定快速消解-电感耦合等离子体质谱法，使用同一前处理，能够同时对Cr、As、Cd、Hg及Pb进行测定。该方法简单高效、准确可靠，为饲料用菜籽粕的质量控制提供参考。1材料与方法1.1仪器与试剂1.1.1试验仪器8800型电感耦合等离子体质谱仪配ASX-500型自动进样器，购自美国Agilent公司；SPB 50-48型石墨消解仪，购自美国Perkin Elmer公司；Molatom 1810A型制水机，购自中国Molecular公司；EX125ZH型电子天平，购自美国奥豪斯公司。孔径为0.22 μm的聚四氟乙烯针式过滤器，购自上海安谱实验科技股份有限公司。带盖聚丙烯管，购自美国Environmental Express公司。移液管及容量瓶均依据《常用玻璃量器》（JJG 196—2006）[11]进行检定。1.1.2试验试剂硝酸为优级纯，购自上海安谱实验科技股份有限公司；铬、砷、汞、铅及金元素标准溶液浓度为1 000 mg/L，购自美国Inorganic Venture公司；100 mg/L镉元素标准溶液，购自美国Inorganic Venture公司；饲料中总汞质控样品，购自大连中食国实检测技术有限公司；饲料中铅、镉、铬、砷、铜、锌、锰质控样品，购自东莞市恒标准计量研究院有限公司；浓度为100 mg/L的内标混合溶液，购自美国Agilent公司；专用仪器调谐溶液，购自美国Agilent公司；高纯氦气（纯度99.999%）及液氩均购自上海加杰特种气体有限公司；试验用水均符合GB/T 6682—2008[12]要求的一级水。1.2试验方法1.2.1稀释溶液的配制移取20 mL硝酸于1 000 mL容量瓶，加入2 mL金元素标准溶液，使用水稀释至刻度，得到稀释溶液。1.2.2标准系列溶液和内标工作溶液的配制用1.2.1制备的稀释溶液将各元素标准溶液稀释至不同浓度，得到标准系列溶液同时绘制标准曲线。将内标混合溶液使用水稀释至1 mg/L，得到内标工作溶液。标准系列溶液浓度表见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.T001表1标准系列溶液浓度元素浓度1浓度2浓度3浓度4浓度5浓度6浓度7内标元素Cr00.10.5151050ScAs00.10.5151050GeCd00.10.5151050InHg00.10.5151050BiPb00.10.5151050Bimg/L1.2.3样品消解溶液的配制将0.5 g饲料用菜籽粕置于带盖聚丙烯管中，加入10 mL硝酸，在石墨消解仪上进行消解（120 ℃，30 min），取出并冷却至室温。将管内液体转移至50 mL棕色容量瓶中，管内壁使用水充分润洗，利用水稀释至刻度，得到样品消解溶液。1.2.4样品溶液的配制利用针式过滤器过滤5 mL 1.2.3制备的样品消解溶液，准确移取1 mL过滤后的样品消解液于10 mL棕色容量瓶中，使用水稀释至刻度，得到样品溶液。1.2.5质控溶液的配制准确称取0.5 g质控样，按照1.2.3及1.2.4的方法进行处理，得到质控溶液。根据质控样证书所提供的标准值范围，考察测定值的准确度。若测定值在标准值范围内，则结果满意。1.2.6仪器的分析条件仪器的分析条件为调谐后的最佳工作条件，仪器的分析条件见表2。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.T002表2仪器的分析条件项目参数RF功率/W1 550等离子气流量/(L/min)15载气流量/(L/min)1.05雾化室温度/℃2采样深度/mm8.0样品稳定及检测时蠕动泵转速/(r/s)0.1样品提升及冲洗时蠕动泵转速/(r/s)0.4检测模式He模式碰撞池气体流量/(mL/min)3.0扫描次数/次20重复次数/次5采集点数3样品提升时间/s60样品稳定时间/s20酸洗时间/s60水洗时间/s601.2.7样品的测定在表2条件下，测定标准系列溶液（1.2.2）、样品溶液（1.2.4）及质控溶液（1.2.5），同时利用仪器的蠕动泵在线添加内标工作溶液（1.2.2），进行校正。2结果与分析2.1前处理方法干法消解主要通过高温对样品进行碳化、灰化处理，将剩余的无机基质溶解测定[13]。但是，高温会导致As、Hg等易挥发元素的损失。以GB/T 13079—2006《饲料中总砷的测定》[7]为例，干法消解至少需要3.5 h。湿法消解主要用强酸或强碱破坏样品的有机基质形成溶液[14]。与干法比较，湿法消解准确度及精密度较高[15]，但是酸液用量较大。如果使用混酸，会进一步引入杂质元素，干扰样品测定。以GB/T 13079—2006《饲料中总砷的测定》[7]为例，湿法混酸消解至少需要4 h。微波消解法主要通过高温高压使样品快速中溶于酸液中。该法已被广泛用于饲料的元素分析中[16-18]，但是微波消解仪造价昂贵、质量良莠不齐，影响试验结果。微波消解的时间约1.5 h[19-21]。试验建立1种测定饲料用菜籽粕中重金属的快速消解-ICP-MS法，结合湿法消解和微波消解的优势，并且能够高通量作业。该方法具有称样量小、酸液用量少、加热温度温和等优点。优化后，用时仅30 min。此外，盖子提供相对密闭的空间，在保证一定压力的同时，也避免了试剂空白遭到污染，更满足ICP-MS等高灵敏度仪器的要求。ICP-MS有极高的火焰温度和灵敏度，相比样品的完全消解，往往更注重消解溶液的均一稳定[22]。本方法采用硝酸，消解液组分单一，避免了混酸引入的杂质离子干扰。另外，和微波消解法相比，本方法具有较低的设备成本和技术要求，目前能够满足96个甚至更多样品的同时处理，高效便捷。2.2分析方法ICP-MS是1种先进的无机元素分析技术，具有较宽的线性范围及较高的精密度、灵敏度，并且能够同时对多种元素进行分析[23]。因此，本方法凭借ICP-MS的技术优势，可以一次进样，同时测定5种重金属元素，无须分别用5种方法分别进行测定，有效提升检测效率。2.3前处理条件的优化2.3.1消解温度的优化个别聚丙烯管在130 ℃时会出现盖子及管体软化的现象，存在安全风险，因此选择在90~125 ℃对质控样进行消解。通过不同温度下的测定值和证书标准值的比较，考察不同消解温度的提取效率。各元素的消解温度优化测定结果见图1~图5。图中虚线和实线之间为各元素质控样证书标准值的范围。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.F001图1Cr的消解温度优化测定结果10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.F002图2As的消解温度优化测定结果10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.F003图3Cd的消解温度优化测定结果10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.F004图4Hg的消解温度优化测定结果10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.F005图5Pb的消解温度优化测定结果由图1~图5可知，随着温度的升高，各元素的提取效率升高；当温度达到115 ℃时，As接近标准值范围下限；当温度达到120 ℃时，各元素测定值均在标准值范围内。因此，选择120 ℃为最佳消解温度。2.3.2消解时间的优化120 ℃下对质控样进行消解。考察10~35 min内的测定值，并和证书标准值进行比较，考察不同消解时间的提取效率。各个元素的消解时间优化测定结果见图6~图10。图中虚线和实线之间为各元素质控样证书标准值的范围。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.F006图6Cr的消解时间优化测定结果10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.F007图7As的消解时间优化测定结果10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.F008图8Cd的消解时间优化测定结果10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.F009图9Hg的消解时间优化测定结果10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.F010图10Pb的消解时间优化测定结果由图6~图10可知，随着时间的增加，各元素的提取效率升高；当提取时间达到25 min，Cr、Cd及Pb接近标准值范围下限；当提取时间达到30 min，各元素测定值均在标准值范围内。因此，选择30 min为最佳消解时间。2.4干扰的消除2.4.1氦气流量的优化碰撞反应池模式常用来消除同质量数的多原子离子干扰[20,24-25]，但不同的氦气流量会导致试剂空白和元素的响应值（CPS）不同。因此，需要对各个元素分别进行氦气流量的筛选，使得空白CPS较低并且待测元素CPS较高。试验用稀释溶液配制各元素浓度均为1 mg/L的混合标准溶液以及空白溶液，考察各元素及空白在0~12 mL/min氦气流量下的CPS。各元素的气体流量筛选测定结果见图11~图15。由图11~图15可知，优化后的氦气流量为3.0 mL/min。。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.F011图11Cr的气体流量筛选测定10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.F012图12As的气体流量筛选测定10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.F013图13Cd的气体流量筛选测定10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.F014图14Hg的气体流量筛选测定10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.F015图15Pb的气体流量筛选测定结果2.4.2机体效应的消除样品溶液和标准系列溶液在电离平衡、黏度、传输效率等性质上差异较大，因此会产生机体效应，导致信号漂移[26]。试验通过在线添加内标的方式降低信号漂移，避免基体效应干扰以保证结果准确。2.5方法的线性及检出限按照1.2.6的仪器条件，以标准系列溶液的浓度为横坐标，通过内标校正后的相应CPS为纵坐标绘制标准曲线。按照国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）提出的方法，仪器检出限由连续测定的11份试剂空白样品CPS的标准差的3倍除以相应标准曲线的斜率计算得到。方法的检出限则进一步根据仪器的检出限乘以稀释体积除以样品质量得到。线性方程及检出限结果见表3。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.T003表3线性方程及检出限结果元素线性方程相关系数检出限/(mg/kg)Cry=3 204.544 5x+843.951 70.999 80.002 78Asy=302.446 2x+28.993 30.999 90.008 76Cdy=799.458 2x+40.845 70.999 80.002 48Hgy=1 402.108 5x+16.287 60.999 70.014 82Pby=12 671.225 4x+2 064.078 70.999 80.019 31由表3可知，本试验建立的方法在0~50 mg/L浓度范围内线性良好，相关系数在0.999以上。本方法的检出限为0.002 48~0.019 31 mg/kg。2.6方法的准确度及精密度对饲料用菜籽粕样品进行本底值测定及加标回收试验，计算回收率及RSD。同时，测定质控溶液，比较试验测定值和证书标准值，进一步考察试验方法的准确性。准确度及精密度试验结果见表4。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.19.023.T004表4准确度及精密度试验结果（n=5）待测元素标准物质测定本底添加试验标准值范围/(mg/kg)测定值/(mg/kg)本底值/(mg/kg)加标值/(mg/kg)实测值/(mg/kg)回收率/%RSD/%Cr50.500±4.90050.120.130.50.651046.3As32.500±3.30030.500.110.50.55885.5Cd2.250±0.2302.210.050.50.47844.2Hg0.292±0.0740.29ND0.50.43868.1Pb55.600±5.40055.781.021.01.99971.5注：ND表示低于方法的检出限。由表4可知，质控溶液的试验测定值均在证书标准值范围内，回收率为84%~104%，RSD为1.5%~8.1%。3结论试验针对饲料用菜籽粕建立快速消解-电感耦合等离子体质谱法测定铬、砷、镉、汞和铅含量。此方法简单高效、准确稳定，适用于高通量样品检测。