用于动物饲料多元素分析的绿色分析方法：基于疏水性NaDES的DLLME结合MIP-OES和ICP-OES

《Green Chemical Engineering》：Green analytical approach for multielemental analysis of animal feed: Hydrophobic NaDES-based DLLME coupled with MIP-OES and ICP-OES

基于天然深共熔溶剂的微乳液萃取-电感耦合等离子体质谱/微波诱导等离子体光学发射光谱联用方法，开发并优化了动物饲料中多元素痕量检测技术。通过多变量设计优化pH、盐浓度等关键参数，实现镉、钴、铬等6种元素的富集因子达3-17，检测限低至0.1 μg L?1。方法采用环保的menthol-acetic acid NaDES，较传统溶剂毒性降低，并采用氮等离子体技术降低能耗。通过AES、Hexagon等4项绿色指标评估，证实该方法符合绿色分析化学原则，成功应用于13份真实饲料样本检测，确保动物健康与生态安全平衡。

　　在当前的研究中，科学家们开发并优化了一种基于自然深共沸溶剂（NaDES）和分散液液微萃取（DLLME）技术相结合的方法，并将其与电感耦合等离子体光谱（ICP-OES）和微波诱导等离子体光谱（MIP-OES）技术相结合，以实现对动物饲料样品中多种元素的检测。这一方法旨在提高分析效率，同时减少对环境的负面影响，符合绿色分析化学（Green Analytical Chemistry, GAC）的理念。通过这一研究，科学家们希望找到一种既能够精准检测微量元素，又能够满足可持续发展要求的新型分析手段。

动物饲料中的微量元素如镉（Cd）、钴（Co）、铬（Cr）、铜（Cu）、钼（Mo）和铅（Pb）等，其含量通常较低，但对动物健康和食品安全具有重要影响。这些元素中，部分是动物代谢和生理过程中必需的，如钴、铬、铜和钼，但它们的过量摄入可能导致毒性反应。而镉和铅则属于非必需元素，即使在低浓度下也可能对动物和人类健康构成威胁。因此，对这些微量元素的准确检测显得尤为重要。传统的分析方法往往需要复杂的样品前处理步骤，如湿法消化和微波消化，这些方法不仅耗时，还涉及使用有毒化学品，增加了对环境和人体健康的潜在风险。为了解决这些问题，研究团队采用了一种更为环保的替代方案，即利用NaDES作为萃取介质，结合DLLME技术，以提高检测效率并降低对环境的影响。

研究中合成的NaDES采用的是薄荷醇和醋酸的1:1摩尔比例，形成了一种具有疏水特性的绿色溶剂。这种NaDES不仅具有较低的毒性，还表现出良好的生物降解性和成本效益，为传统的有机溶剂提供了一个可持续的替代品。通过NaDES-DLLME技术，研究团队能够在样品中实现高效的金属离子提取，同时减少溶剂的使用量，从而降低环境负担。此外，研究还引入了多种绿色指标，如分析生态评分（AES）、六边形（Hexagon）、分析绿色度（AGREE）和分析前处理绿色度（AGREEprep），用于全面评估所提出方法的环境影响。这些指标涵盖了分析过程的多个方面，包括对有害物质的使用、废物产生、能耗以及安全性，从而为判断方法的绿色程度提供了依据。

在实验设计方面，研究团队采用了多变量优化策略，对pH值、螯合剂浓度、离子强度和分散溶剂体积等关键参数进行了系统研究。通过调整这些变量，研究团队能够实现对不同金属离子的高效提取。例如，铬（Cr）的提取在较高的pH值下更为有效，而镉、钴、铜、钼和铅（T2组）则在较低的pH值和较高的分散溶剂体积下表现出最佳的提取效果。这种分组优化的方法，使得研究团队能够更精确地控制提取条件，提高整体分析的准确性。

实验结果显示，所提出的NaDES-DLLME方法在检测灵敏度和检测限方面表现优异。对于铜（Cu）而言，检测限（LOD）低至0.1 μg L?1，而对于钴（Co）的检测限则达到了1 μg L?1。此外，该方法还实现了较高的预浓缩因子（PF），其中钴的PF最高可达17倍，而铬的PF则为7倍。这些数据表明，该方法在实际应用中具有显著的预浓缩能力，有助于提高检测的准确性。同时，研究团队还发现，该方法的重复性良好，相对标准偏差（RSD）在0.1%至8%之间，说明其具有较高的稳定性。

在实际样品分析中，研究团队使用了13个不同阶段的猪饲料样本，并通过NaDES-DLLME方法提取样品后，采用ICP-OES和MIP-OES技术进行检测。实验结果表明，所提出的绿色萃取方法在大多数情况下与传统的微波消化法（MWAD）得出的结果没有显著差异，这说明该方法在实际应用中具有良好的准确性和可靠性。尽管在某些样本中，如样本BII中的钴（Co），检测结果略低，可能与提取不完全有关，但整体而言，该方法的检测效果得到了验证。

在绿色指标的评估中，研究团队发现NaDES-DLLME-ICP-OES和NaDES-DLLME-MIP-OES方法在不同方面表现出各自的优点。NaDES-DLLME-ICP-OES在AES评分中表现较好，表明其在减少有害物质使用和提高安全性方面具有优势。而NaDES-DLLME-MIP-OES则在碳足迹、废物产生和经济成本方面表现出更优的绿色性能，特别是其使用氮气作为等离子体气体，相比传统的氩气等离子体，更加环保且成本更低。这种差异反映了不同分析技术在绿色化学方面的不同侧重点，也说明了在实际应用中，根据具体的分析需求和可持续性考虑，选择适当的检测技术至关重要。

此外，研究团队还对所提出的NaDES-DLLME方法与已有文献中的其他方法进行了比较。结果显示，该方法在预浓缩因子和检测限方面与其他方法相当，甚至在某些情况下表现更优。这表明，所提出的绿色萃取方法不仅在技术上可行，而且在环境友好性方面也具有显著优势。同时，该方法在不同类型的样品中展现出良好的适应性，包括水、药物样品以及动物饲料等复杂基质，进一步证明了其广泛的应用潜力。

总的来说，这项研究为动物饲料中微量元素的检测提供了一种更加环保、高效且准确的方法。通过NaDES-DLLME技术，研究人员能够在减少有毒溶剂使用的同时，实现对多种金属离子的高效提取和检测。这一方法不仅有助于确保动物饲料的安全性和质量，还为推动绿色分析化学的发展提供了新的思路和工具。随着环保意识的增强，这类可持续的分析方法将在未来的食品安全和环境监测中发挥越来越重要的作用。