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1 Agence Fédérale pour la Sécurité de la Chaîne Alimentaire Administration des Laboratoires 2013/I-MET-132/LAB/LFSAL Aliments pour animaux et engrais dosage du Ca, K, Mg, Na, P, S, Cu, Fe, Mn, Zn, Co, Mo, Se Crustacés dosage du B. ; Pains dosage du Na. Version 3 Date de mise en application 09/01/2017 Administration compétente Service responsable Destinataires LFSAL Section Analyses Spéciales Collaborateurs de la section AS Nom fonction / service Date 1 Révision par : Evrard Marc (Chef de section) 21/12/2016 Vérification par : Olivier Pallares (Coordinateur Qualité) 09/01/2017 Approbation par : Patrick Genot (Manager) 09/01/ Approbation électronique 2013/I-MET-132/LAB/LFSAL v03 D application dès : /14

2 Inventaire des révisions Révision Date de mise en application Motif et portée de la révision M. Evrard 16/01/ ère version D. Delaval L.Keyaert v02 30/06/ /11/2016 Nouveau template référence documents ajout procédure 2011/433/LAB Ajout du dosage du sel dans le pain Résolution de la non-conformité B de l audit BELAC du 28/04/2016 (J. Widart) voir Q-App AO Modification du : éléments totaux. M. Evrard v03 09/01/2017 AO & précisons extractions aqueuses 2013/I-MET-132/LAB/LFSAL v03 D application dès : /14

3 TABLE DES MATIÈRES 1 Objectif Champ d'application Documents légaux et normatifs Définitions et abréviations Principe Caractéristiques de performance Consignes de sécurité et mesures spécifiques Réactifs et solutions Réactifs courants Solutions stock certifiées multiéléments et purs Solutions d étalonnages Solutions de contrôle Appareils Méthode Préparation des échantillons Echantillons pouvant être moulus tel quels Echantillons liquides ou pâteux Méthode d extraction Phosphore «soluble eau»... Erreur! Signet non défini Eléments «solubles eau» Eléments «totaux» Bore dans les crustacés Sodium dans le pain Analyse à l ICP-OES Démarrage La séquence d analyse Les longueurs d onde de travail Contrôle de la qualité Contrôle première ligne Contrôle deuxième ligne Contrôle troisième ligne Calcul et rapportage Annexes et documents connexes Procédures Formulaires Liste /I-MET-132/LAB/LFSAL v03 D application dès : /14

4 1 Objectif Le présent document a pour objet de fixer : Une méthode de détermination en milieux aqueux ou acide (par digestion micro-ondes) du magnésium, du calcium, du sodium, du potassium, du phosphore et du soufre dans les engrais et dans les aliments pour animaux. Une méthode de détermination en milieux acide des oligoéléments (Cu, Fe, Mn, Zn, Co, Mo, Se et B) dans les engrais et dans les aliments pour animaux. Une méthode de dosage du bore dans les crustacés (dosage indirect de l acide borique). Une méthode de dosage du sodium dans le pain (dosage indirect du NaCl) 2 Champ d'application Cette méthode est applicable aux aliments pour animaux et aux engrais pour des teneurs supérieures ou égales à 50 mg/kg pour les oligoéléments (Cu, Fe, Mn, Zn, Co, Mo, Se et B) et supérieures ou égales à 0,1% pour le Ca, Na, K, Mg, S et P. Pour les crustacés, elle ne concerne que le bore et est applicable pour des teneurs supérieures ou égales 4,2 µg/g en bore soit 24 µg/g en acide borique. Pour le sel dans le pain, elle est applicable pour des teneurs supérieures ou égales à 0.2 % en Na, soit 0.5 % en NaCl. 3 Documents légaux et normatifs Norme/Règlement - EN EN Clauses - Aliments pour animaux Dosage du calcium, du sodium, du phosphore, du magnésium, du potassium, du soufre, du fer, du zinc, du cuivre, du manganèse et du cobalt après digestion sous pression par ICP - Engrais Extraction du phosphore soluble dans l eau. - AR du 08/02/ Règlement CE 2003/ commerce et à l utilisation des substances destinées à l alimentation des animaux - relatif aux engrais 2013/I-MET-132/LAB/LFSAL v03 D application dès : /14

5 4 Définitions et abréviations Terme Origine de la définition Définition ICP-OES Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer 5 Principe La prise d essai est solubilisée en milieu acide lorsque la teneur est demandée en «total» et en milieu aqueux si la teneur est demandée en «soluble eau» ou pour les crustacés. La solubilisation en milieu acide se fait par une digestion sous pression au digesteur micro-ondes. Après si nécessaire filtration et dilutions, les éléments sont dosés par ICP-OES. 6 Caractéristiques de performance Se référer au dossier de validation et à liste des incertitudes de mesures (LAB L Incertitude mesure AS). 7 Consignes de sécurité et mesures spécifiques Afin d'éviter toute contamination et intoxication, le port de gants est conseillé durant toute la manipulation. L'élimination des solvants et des solutions se fait dans les bidons prévus à cet effet en suivant les recommandations d usage au laboratoire. La manipulation d acides et de solutions chaudes requiert le port de lunettes de sécurité. Les mises en solutions se font sous hottes. 8 Réactifs et solutions Sauf mention contraire, les solutions restent valables tant que les critères de validité de l analyse sont respectés. Les réactifs sont de qualités «pour analyse» sauf mention contraire. Les dates de validités des standards d éléments sont respectées. 8.1 Réactifs courants Eau ultrapure (18.2 MΩ.cm) HNO3 concentré à 65 % qualité «Normapur» ou équivalent Solution d HNO3 à 5 % (par litre de solution, diluer à l eau ultrapure, 50 ml d HNO3 concentré à 65 %) Peroxyde d hydrogène à 30 % HCl concentré d=1.19 (37 %) de qualité pour analyse ou équivalent NaCl en poudre de pureté connue > 99 % Solution de NaCl à 5 % dans l eau ultrapure. La concentration exacte de cette solution est mesurée par ICP dans chaque série de dosage du sel dans le pain après l avoir diluée 500 fois avec le diluteur automatique (programme «pain 500 X»). 2013/I-MET-132/LAB/LFSAL v03 D application dès : /14

6 8.2 Solutions stock certifiées multiéléments et purs Solution standard certifiée de référence multiéléments à 1000 mg/l dans HNO3 5% (B, Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Se, Zn) Solution standard certifiée de référence multiéléments à 1000 mg/l dans HNO3 5% (P, S, Ca, K, Mg, Na) Solution standard certifiée de référence multiéléments à 10 mg/l dans HNO3 5% (B, Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Se, Zn) Solution standard certifiée de référence multiéléments à 100 mg/l dans HNO3 5% (P, S, Ca, K, Mg, Na) Acide borique en poudre de pureté connue > 99% Solution d acide borique à 1000 mg/l dans l eau ultrapure, validité 6 mois 8.3 Solutions d étalonnages Pour les oligo-éléments (B, Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Se, Zn), les droites d étalonnage sont construites sur 7 points (0-0, µg/ml) et sur 6 points pour le Ca, Mg, Na, S, P, K ( ). Les dilutions sont faites au diluteur automatique dans l HNO3 5% à partir des solutions stocks certifiées ( & ) à 1000 mg/l. Les programmes de dilutions utilisés sont respectivement «oligo falcon» et «alcalino falcon» («80 ctr 16 falcon» pour le point à 80 µg/ml). La validité des droites ne peut dépasser la date de validité des solutions certifiées à 1000 mg/l. 8.4 Solutions de contrôle Pour les oligo-éléments, Une solution de contrôle à 2 µg/ml est fabriquée au diluteur (programme «2 ppm falcon») par dilution dans HNO3 5% de la solution stock certifiée à 10 mg/l (8.2.3.) Pour le Ca, Mg, Na, S, P, K, une solution de contrôle à 16 µg/ml est fabriquée au diluteur (programme «16 ppm falcon») par dilution dans HNO3 5% de la solution stock certifiée à 100 mg/l (8.2.4.). La validité des solutions de contrôle ne peut dépasser la date de validité des solutions mères certifiées dont elles sont issues. 9 Appareils Tubes Falcon de 50 ml Tubes en plastique et bouchons jetables de 10 ml Entonnoirs en verre Papier filtre de type Sartorius grade 292 (diamètre 185 mm) ou équivalent Papier filtre de type Whatman cat no ( diamètre 185 mm ) ou équivalent Balance analytique capable d une résolution de 1 mg Diluteur automatique 2013/I-MET-132/LAB/LFSAL v03 D application dès : /14

7 Vortex Rampe chauffante électrique Bac de refroidissement idem Verrerie de laboratoire Flacons, entonnoirs en plastique Étuve Lyophilisateur Agitateur à plat Culbuteur Digesteur sous pression par µ-onde ICP-OES 10 Méthode 10.1 Préparation des échantillons Echantillons pouvant être moulus tel quels Les échantillons arrivant dans la section ont été préalablement moulus à une finesse d au moins 0,1 mm Echantillons liquides ou pâteux Les échantillons d engrais liquides peuvent être analysés tel quel. Avant d être moulus à une finesse d au moins 0,1 mm, les échantillons d aliments pâteux devront-être préalablement pré séchés à l étuve (70 C +/- 5 C pendant 16h00) ou lyophilisés. La masse des échantillons avant et après pré séchage/séchage devra être mesurée sur une balance analytique Méthode d extraction Eléments «solubles eau» à froid Peser à la balance analytique 2.5 g d échantillon et l introduire dans un flacon Duran avec bouchon à visser de 100 ml (1.0 g pour l échantillon de contrôle). Ajouter environ 80 ml d eau ultrapure ; Homogénéiser à température ambiante pendant 30 minutes sur le culbuteur (Rotoshake, vitesse 12 rpm ; Vider et rincer les flacons dans un ballon jaugé de 250 ml (100 ml pour solution de contrôle) ; Mettre au volume à l eau ultrapure ; Homogénéiser et filtrer sur papier filtre de type Sartorius grade 292 ; Utiliser le filtrat pour analyse après dilutions au diluteur automatique si nécessaires afin d obtenir une concentration comprise dans la gamme de la droite d étalonnage. 2013/I-MET-132/LAB/LFSAL v03 D application dès : /14

8 Eléments «solubles eau» à chaud Dans le cadre d un résultat ne respectant pas la tolérance à la garantie par la méthode «solubles eau à froid», on affinera par l extraction à chaud (on choisira le résultat le plus proche de la garantie) Peser à la balance analytique 2.5 g d échantillon et l introduire dans une verrerie de chauffe de 250 ml (1.0 g pour l échantillon de contrôle) ; Ajouter environ 150 ml d eau ultrapure (50 ml pour solution de contrôle) ; Homogénéiser et porter à ébullition lente sur une plaque électrique chauffante ; Maintenir l ébullition pendant 30 minutes en remuant légèrement (pince) et en y ajoutant si nécessaire de l eau ultrapure : l extraction ne doit pas aller à sec ; Après les 30 minutes d extraction, laisser refroidir dans un bac de refroidissement puis transférer dans un ballon jaugé de 250 ml (100 ml pour solution de contrôle) ; Mettre au volume à l eau ultrapure ; Homogénéiser et filtrer sur papier filtre de type Sartorius grade 292 ; Utiliser le filtrat pour analyse après dilutions au diluteur automatique si nécessaires afin d obtenir une concentration comprise dans la gamme de la droite d étalonnage Eléments «totaux» Peser à la balance analytique 0.5 g d échantillon (1.0 g pour l échantillon de contrôle) et l introduire dans une bombe en téflon du digesteur micro-onde ; Ajouter précautionneusement dans la bombe et sous hotte 9 ml d HNO3 65 % en 2 étapes de 4,5 ml afin d éviter tout développement excessif de mousse ; Ajouter précautionneusement 3 ml d HCl 37 % ; Remarque : pour les échantillons du privé, les tests interlaboratoires ou les échantillons dont la garantie n est pas vérifiée, deux nouvelles extractions seront effectuées : une à l eau régale (9/3 m/m ; HCl 37%/HNO3 65 %) et une avec le mélange HNO3/peroxyde d hydrogène (10/2 m/m ; HNO3 65 % / H2O2 30%) ; Mettre la bombe dans son support, la fermer directement et la serrer à la clef dynamométrique réglée sur un couple de 60 Nm ; Placer les bombes dans leur rack et placer ce dernier dans le digesteur micro-onde. Consigne d utilisation du micro-onde : Pour les généralités de démarrage, d utilisation et de nettoyage de l appareil se référer à l I-LOG 051. En particulier pour cette méthode, on utilise 2 programmes selon la quantité de bombes utilisées par digestion. o De 1 à 7 bombes, programme «LONG7», puissance max = 600 w : Monter en température jusqu à 120 C en 5 ; Rester en palier de température, 5 à 120 C ; 2013/I-MET-132/LAB/LFSAL v03 D application dès : /14

9 Monter en température jusqu à 180 C en 5 ; Rester en palier de température, 30 à 180 C ; Laisser refroidir et ne retirer les bombes que lorsque la température est retombée à environ 25 C. o De 8 à 12 bombes, programme «DIF12» : Idem programme «LONG7» mais la puissance max est de 1200 W On veillera dans la mesure du possible à placer la sonde de température dans la bombe contenant l échantillon le plus «réactif» se traduisant par un important dégagement gazeux lors de l ajout du mélange oxydant (s il n y a pas de différence significative, y placer l échantillon de contrôle) ; Reprendre le digestat par de l eau ultrapure, transvaser et mettre au volume dans un ballon jaugé de 100 ml (ou 50 ml si nécessaire), mettre au trait avec de l eau ultrapure ; si nécessaire filtrer ; Utiliser le digestat pour analyse après dilutions au diluteur automatique si nécessaires afin d obtenir une concentration comprise dans la gamme de la droite d étalonnage. o Remarque : Tous les 2 mois, on veillera à faire une vérification de la sonde dans de l eau à environ 95 C à l aide d une sonde de type Testo étalonnée, le résultat sera consigné dans le dossier de l appareil (I-LOG 051) Bore dans les crustacés Peser à la balance analytique 30 +/- 5,0 g de crustacés dans un flacon en plastique muni d un bouchon à viser ; ajouter environ 200 ml d eau ultrapure ; Agiter 30 sur agitateur à plat ; Filtrer avec un filtre type Whatman cat. No et un entonnoir en plastique dans un jaugé de 250 ml en plastique ; Porter au volume, à 250 ml à l aide d eau ultrapure ; Passer au micro-ondes avec un peu d acide pour éliminer la matière organique (45 ml d échantillon filtré prélevé du jaugé+ 5 ml d HNO3 concentré 65%). Analyser la solution telle quelle à l ICP. Dans chaque série, doper un échantillon à raison d environ 5.24 µg en élément bore par gramme de crustacés (retrancher la valeur de l échantillon tel quel non dopé) ; ceci correspond à environ 30 µg d acide borique par gramme de crustacés (contrôle 1 er ligne) ; accepter le contrôle pour un taux de récupération entre 85 et 115 % ; s il est compris entre 70 et 85 %, corriger sur le rendement, s il est < à 70 %, recommencer l analyse. Pour réaliser le dopage, ajouter 900 µl de solution d acide borique à 1000 mg/l (8.2.) à la prise d essai Sodium dans le pain Peser à la balance analytique 0.5 g d échantillon et l introduire dans une bombe en téflon du digesteur µ-onde ; Ajouter précautionneusement dans la bombe et sous hotte 10 ml d HNO3 65 % en 2 étapes de 5 ml afin d éviter tout développement excessif de mousse ; Ajouter précautionneusement 2 ml de peroxyde d hydrogène 30 % 2013/I-MET-132/LAB/LFSAL v03 D application dès : /14

10 Mettre la bombe dans son support, la fermer directement et la serrer à la clef dynamométrique réglée sur un couple de 60 Nm ; Placer les bombes dans leur rack et placer ce dernier dans le digesteur micro-onde. (Consigne d utilisation du micro-onde : voir éléments «totaux»). Dans chaque série, doper un échantillon (biscotte garantie maximum 0.15 % en NaCl) à raison d environ 20 mg en NaCl par gramme de pain (retrancher la valeur de l échantillon tel quel non dopé ; = contrôle 1 er ligne) ; accepter le contrôle pour un taux de récupération entre 95 et 105 % ; s il est compris entre 90 et 95 %, corriger sur le rendement, s il est < à 90 %, recommencer l analyse. Pour réaliser le dopage, ajouter 200 µl de solution de NaCl 5 % (8.2.) à la prise d essai Analyse à l ICP-OES Démarrage Démarrer l appareil conformément à sa procédure reprise dans l I-LOG096, la pression d argon au nanomètre sera de minimum 5.5 bars. Ne pas oublier de démarrer l extracteur d air (hotte) audessus du plasma. Dans le passeur automatique de l ICP, placer les points d étalonnage, les contrôles (dans des tubes Falcon) et les échantillons (dans des tubes à essai en plastique jetables) dans le bon ordre ; Effectuer l analyse en sélectionnant les méthodes «oligo-éléments» ou «alcalino-terreux» Attention à ne pas modifier les réglages du plasma, ils sont repris ici à titre d information pour les oligoéléments (les vitesses de pompe en prélèvement et en analyse sont de 50 tpm pour l analyse du Ca, Na, Mg, K, P et S). 2013/I-MET-132/LAB/LFSAL v03 D application dès : /14

11 La séquence d analyse o Le profil type d une séquence d analyse est la suivante : Injection des points de la droite Injection du contrôle à 2 ou 16 µg/ml 3 rinçages (HNO3 5%) 2 échantillons Injection du contrôle à 2 ou 16 µg/ml 5 échantillons Injection du contrôle à 2 ou 16 µg/ml Les longueurs d onde de travail Dans le tableau ci-dessous, sont reprises, par éléments, les longueurs d onde de travail utilisées habituellement. Choisir la longueur d onde en fonction de la fenêtre de lecture en sélectionnant le meilleur rapport signal / bruit de fond et en évitant au maximum les interférences. Eléments Longueurs d onde d émission en nm Ca ; ; Na ; K ; Mg ; P ; ; S ; ; B ; ; Co ; ; Cu ; ; Fe ; ; Mn ; ; Mo ; ; Se Zn ; ; Contrôle de la qualité 11.1 Contrôle première ligne o Dans chaque séquence d analyse, un ou plusieurs échantillons de contrôle seront placés dans la séquence. Chaque échantillon de contrôle subira la procédure d extraction dans sa totalité et les résultats seront consignés dans une carte shewhart repris dans le fichier «LAB23 P018 F02_shewart_ICP_µonde». Il est admis que par carte de contrôle un élément soit hors norme (supérieur à 3 sigma) pour autant que cela ne soit pas systématique lors de toutes les séquences, et que les autres éléments de la carte soient conformes et qu il n y ait pas d analyse demandée pour cet élément dans la séquence concernée. 2013/I-MET-132/LAB/LFSAL v03 D application dès : /14

12 o Dans chaque séquence d analyse, une solution de contrôle multiéléments à 2 ou 16 µg/ml (8.4) est placée toutes les 5 injections. Tout dépassement de +/- 10 % d un ou plusieurs éléments d un contrôle invalide le résultat des échantillons qui le suivent pour les éléments concernés. o Les droites d étalonnage sont modélisées en régression linéaire pondérée (1/concentration). Les paramètres d acceptation pour une droite sont un coefficient de corrélation R de minimum 0.99 et une différence résiduelle par concentration de maximum 10 %. Le cas échéant, il est permis de supprimer un point par droite pour autant que les mesures sur échantillons soient comprises dans la gamme des points restants. Si ces conditions ne sont pas respectées la droite n est pas utilisable pour quantifier Contrôle deuxième ligne Pour le dosage du bore dans les crustacés, des échantillons dopés sont analysés 3 fois par an. Pour le dosage du sodium dans le pain, des échantillons de deuxième ligne sont prévus en cas d absence de contrôle de troisième ligne Contrôle troisième ligne Si les circuits existent, le laboratoire sera inscrit aux différents tests interlaboratoires. Les contrôles deuxième et troisième ligne seront réalisés selon la procédure : «2011/433/LAB Assurance qualité dans les laboratoires AFSCA». 2013/I-MET-132/LAB/LFSAL v03 D application dès : /14

13 12 Calcul et rapportage Les résultats sont exprimés en µg/g ou en % de l élément. La teneur en µg/g s obtient en appliquant l équation suivante : où V V 1 2 C µg/g = PE Val V1 : Volume du jaugé où est repris le filtrat (ml) C µg/ml V2 : Volume total dans le tube à essai final du passeur (ml) PE : prise d essai (g) Val : Volume de l aliquote prélevée pour dilution Cµg/ml : Concentration en µg/ml sur la droite d étalonnage (on multiplie par 10-4 si l on désire la concentration dans l échantillon en %) Si l on désire exprimer les résultats sous forme d oxyde ou d acide (bore dans les crustacés), on applique le facteur multiplicatif suivant : Eléments Oxyde/acide Facteur multiplicatif Ca CaO 1.40 K K2O 1.20 Mg MgO 1.66 Na Na2O 1.35 P P2O S SO S SO B H3BO Na NaCl 2.54 Toutes les données et les calculs se retrouvent sur formulaire de calcul Excel : I-MET-132-F01 Suivi des analyses par ICP-OES : dosage des alcalino terreux ou I-MET-132-F02 Suivi des analyses par ICP-OES : dosage des oligo éléments auquel est adjoint les données brutes fournies par l ICP. 2013/I-MET-132/LAB/LFSAL v03 D application dès : /14

14 13 Annexes et documents connexes 13.1 Procédures LAB 23 I-LOG 096 : ICP-OES 2009/I-LOG-051/LAB/LFSAL: digesteur micro-ondes 2011/433/LAB «Assurance qualité dans les laboratoires AFSCA». 2003/P018/LAB/LFSAL : cartes de contrôle qualité 13.2 Formulaires I-MET-132-F01 Suivi des analyses par ICP-OES : dosage des alcalino terreux I-MET-132-F02 Suivi des analyses par ICP-OES : dosage des oligo éléments I-MET 132 F03 Feuille de préparation des échantillons par micro-ondes I-MET 132 F04 Feuille de préparation des échantillons aqueux. LAB 23 P018 F01_AS_shewart_ICP_µ-onde 13.3 Liste Liste d incertitudes de mesures : LAB L Incertitude mesure AS 2013/I-MET-132/LAB/LFSAL v03 D application dès : /14

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