原子熒光光譜法測(cè)定食品硒的前處理方法研究

屈明華， 湯富彬*， 倪張林, 袁新躍

(1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，國(guó)家林業(yè)局經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心(杭州)，浙江富陽(yáng) 311400;2.杭州市富陽(yáng)區(qū)食品安全檢驗(yàn)檢測(cè)中心,浙江富陽(yáng) 311400)

硒是人體必需的微量元素，具有抗氧化、防癌抗癌、拮抗重金屬毒性、協(xié)同抗氧化等多種生理功能[1]。食物中硒分為有機(jī)硒和無(wú)機(jī)硒，無(wú)機(jī)硒毒性較大，有機(jī)硒毒性小[2]。研制富硒食品，補(bǔ)硒已成為營(yíng)養(yǎng)學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)之一，而硒含量過(guò)高，又會(huì)對(duì)人和動(dòng)物產(chǎn)生毒害作用[3]。目前，硒含量的測(cè)定主要有原子熒光光譜法、氣相色譜法、質(zhì)譜法、熒光光譜法等[4 - 7]。

硒為氧族元素，其氫化物是共價(jià)化合物，具有揮發(fā)性，通常為氣態(tài)。氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法可以將樣品溶液中的分析元素還原為揮發(fā)性共價(jià)氫化物，然后借助載氣流將其導(dǎo)入熒光光譜分析系統(tǒng)進(jìn)行定量分析，具有檢出限低，靈敏度高，干擾少，儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)勢(shì)，成為硒測(cè)定的首選方法。有關(guān)食品中硒測(cè)定前處理方法研究，鮮見(jiàn)報(bào)道，大都采用混酸加熱分解食品樣品[8]，使用6 mol/L HCl繼續(xù)加熱至溶液清亮無(wú)色并伴有白煙出現(xiàn)，Se(Ⅵ)還原為Se(Ⅳ)再用原子熒光光譜檢測(cè)[9,10]。作者多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此步驟加入HCl再加熱冒HClO4白煙，Se(Ⅵ)部分還原，從而導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果異常。

本文通過(guò)強(qiáng)熱還原與溫?zé)徇€原的兩種前處理方法，探討了兩種還原方式對(duì)硒測(cè)定結(jié)果的影響，建立了食品中硒準(zhǔn)確測(cè)定的前處理方法，也對(duì)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行了改進(jìn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與材料

AFS-9130原子熒光光譜儀(北京吉天儀器公司)；硒空心陰極燈(北京有色金屬研究總院)；電熱板；梨形消煮瓶(食品專用)。

HNO3，HClO4，HCl均為優(yōu)級(jí)純。還原劑KBH4(10 g/L)溶液：稱取2.5 g NaOH(優(yōu)級(jí)純)溶解于500 mL超純水中，另稱取5.0 g KBH4溶解于NaOH溶液中；載流液HCl(5%)：吸取50 mL HCl定容至1 000 mL；0.1 mg/L硒標(biāo)準(zhǔn)溶液(GBW(E)080394)，使用5%HCl逐級(jí)稀釋至所需標(biāo)準(zhǔn)使用液濃度。

參考物質(zhì)綠茶(GBW10052)，湖南大米(GBW10045)，灌木枝葉(GBW07603)，富硒食品。

1.2 儀器條件

光電倍增管負(fù)高壓270 V，燈電流80 mA，原子化器高度10 mm，載氣氬氣流量400 mL/min，屏蔽氣氬氣流量800 mL/min，讀數(shù)時(shí)間7 s，延遲時(shí)間1.5 s。測(cè)量方式：標(biāo)準(zhǔn)曲線法；讀數(shù)方式：峰面積。

1.3 樣品處理

方法一：稱取樣品(精確至0.0001 g)于梨形消煮瓶中，加入15 mL HNO3+HClO4(9+1)混酸，低溫逐漸升至高溫280 ℃下消解至冒HClO4白煙，繼續(xù)加熱至剩余體積約1.5 mL，冷卻后加入6 mol/L HCl(加入量以消化液定容后HCl體積為20%以上為準(zhǔn)),繼續(xù)加熱至冒白煙，冷卻，蒸餾水定容，搖勻待測(cè)。

方法二：稱取樣品(精確至0.0001 g)于梨形消煮瓶中，加入15 mL HNO3+HClO4(9+1)混酸，低溫逐漸升至高溫280 ℃下消解至冒HClO4白煙，繼續(xù)加熱至剩余體積約1.5 mL，冷卻后加入6 mol/L HCl(加入量以消化液定容后HCl體積為20%以上為準(zhǔn))再溫?zé)?，冷卻，蒸餾水定容，搖勻待測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 鹽酸加熱冒白煙還原處理樣品的分析結(jié)果

富硒食品采用樣品處理方法一，加入6 mol/L HCl再加熱至冒白煙進(jìn)行高價(jià)硒還原至四價(jià)，結(jié)果如表1。樣品測(cè)試結(jié)果精密度差，綠茶標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定結(jié)果偏低，結(jié)果不能采信。造成結(jié)果異常，有可能因?yàn)橄鉁囟冗^(guò)高，硒揮發(fā)損失[11]；或是樣品消解不完全，導(dǎo)致有機(jī)硒沒(méi)有完全轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硒；或是還原方式不正確。

采用梯度升溫(高于HClO4沸點(diǎn)203 ℃)進(jìn)行硒加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證是否因?yàn)橄鉁囟冗^(guò)高，導(dǎo)致硒揮發(fā)損失，從而造成測(cè)定結(jié)果精密度差。吸取1.00 mL 50 μg/L硒，加入15 mL HNO3+HClO4(9+1)混酸進(jìn)行不同溫度下消解，消解至剩余體積約1.5 mL，使用4.00 mL 6 mol/LHCl溫?zé)岷笏ㄈ葜?0 mL。結(jié)果表明，采用240 ℃至320 ℃高于HClO4沸點(diǎn)進(jìn)行消解，硒回收率為105%～109%，消解溫度320 ℃，回收率106%，說(shuō)明在酸性環(huán)境中，320 ℃較高消解溫度下也不致使溶液中硒揮發(fā)損失。

2.2 鹽酸溫?zé)徇€原處理樣品的分析結(jié)果

富硒食品及多種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)采用方法二，加入6 mol/L HCl溫?zé)徇M(jìn)行高價(jià)硒還原至四價(jià)，結(jié)果如表1。采用溫?zé)岱绞竭M(jìn)行還原，樣品結(jié)果精密度良好，三種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)結(jié)果在認(rèn)定值范圍內(nèi)。

表1 不同還原方式對(duì)樣品總硒結(jié)果的影響

2.3 鹽酸不同還原方式結(jié)果比較

由表2，采用方法一進(jìn)行還原，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定結(jié)果偏低，一方面說(shuō)明還原劑加熱冒白煙進(jìn)行高價(jià)硒的還原方式是不妥的，文獻(xiàn)認(rèn)為測(cè)定結(jié)果偏低，可能是鹽還原Se(Ⅳ)為Se[12]的原因。本文認(rèn)為消解后的樣液沒(méi)有強(qiáng)的還原劑使Se(Ⅳ)繼續(xù)還原為硒，相反因樣液還原氛圍不夠，氧化氛圍強(qiáng)而導(dǎo)致Se(Ⅳ)又部分升至六價(jià)。HNO3和HClO4分別為強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化劑，加熱分解使樣品中硒全部氧化為六價(jià)，Se(Ⅵ)需采用高濃度HCl才可還原為四價(jià)，從而生成氣態(tài)氫化物SeH4，在石英爐芯處進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)而原子化。反應(yīng)機(jī)理如下：

加入HCl后再加熱至冒白煙，盡管大量HNO3已經(jīng)分解或趕盡，但冒白煙后1.5 mL左右的消解液殘留未分解的HClO4和少量HNO3，使溶液氧化氛圍增強(qiáng)，HCl強(qiáng)熱過(guò)程中揮發(fā)導(dǎo)致其還原能力減弱，消解液還原為Se(Ⅳ)部分又氧化為六價(jià)，造成樣品測(cè)定結(jié)果偏低；采用方法二加入HCl溫?zé)?，此過(guò)程，氧化氛圍低，Cl-還原性增強(qiáng)，溫?zé)徇^(guò)程中使六價(jià)硒還原為四價(jià)，使用蒸餾水定容可以保持還原氛圍而不致使四價(jià)硒升至六價(jià)，從而能夠?yàn)樵訜晒鉁?zhǔn)確定量。另外，通過(guò)溫?zé)徇€原方式，在280 ℃下對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行消解，測(cè)定值在認(rèn)定值范圍內(nèi)，說(shuō)明此溫度下消解，有機(jī)物能夠分解完全，有機(jī)硒會(huì)完全轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硒。因此，強(qiáng)熱還原方式可造成測(cè)定結(jié)果偏低。

表2 兩種加熱還原方式結(jié)果

3 結(jié)論

(1) 氫化物原子熒光光譜法測(cè)定元素，價(jià)態(tài)是影響氫化物生成與否的關(guān)鍵因素，樣品前處理元素價(jià)態(tài)的轉(zhuǎn)化及保持是至關(guān)重要的。原子熒光光譜法測(cè)定食品硒，濕法消解后Se(Ⅵ)完全轉(zhuǎn)化為四價(jià)且保持是結(jié)果準(zhǔn)確與否的關(guān)鍵因素。

(2) HCl用于消解液中Se(Ⅵ)還原，不能再進(jìn)行強(qiáng)熱至冒白煙，只需溫?zé)峒纯捎盟ㄈ?，但定容液HCl濃度需保持在20%以上的還原氛圍[12,13]，可使Se(Ⅵ)還原為四價(jià)并保持Se(Ⅳ)不致轉(zhuǎn)化回高價(jià)態(tài)。參照國(guó)標(biāo)(GB 5009.93-2010)，濕法消解方式采用HCl溫?zé)徇€原直接用水定容，即可上機(jī)檢測(cè)。