電感耦合等離子體質(zhì)譜法和原子熒光法測(cè)定植物性食品中硒含量的對(duì)比分析

摘要[目的]運(yùn)用電感耦合等離子體質(zhì)譜法和原子熒光法對(duì)植物性食品中的硒含量進(jìn)行測(cè)定。[方法]試驗(yàn)采用密閉高壓消解技術(shù)和濕法消解對(duì)樣品進(jìn)行前處理，分別采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法和原子熒光法測(cè)定植物性食品中痕量硒的含量，并對(duì)2種方法進(jìn)行了對(duì)比分析。[結(jié)果]研究表明，2種方法的線性回歸方程的相關(guān)系數(shù)均大于0.999，其方法檢出限分別為0.01、0.04 μg/L，加標(biāo)回收率在95.6%～103.0%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%，2種方法均具有良好的準(zhǔn)確度和靈敏度。[結(jié)論]試驗(yàn)表明，電感耦合等離子體質(zhì)譜法簡(jiǎn)單快速、線性范圍寬，更加省時(shí)，效率更高。

關(guān)鍵詞 電感耦合等離子體質(zhì)譜法；原子熒光法；植物性食品；硒

中圖分類號(hào)S609.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2015）05-228-03

Comparative of Determination of Selenium in Plant Food by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry and Atomic Fluorescence Spectrometry

JIANG Yong-hong （Guangxi Center for Disease Prevention and Control，Nanning，Guangxi 530028）

Abstract [Objective] Selenium content in plant food was determined by using Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry （ICP-MS） and Atomic Fluorescence Spectrometry （AFS）.[Method] The methods of Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry （ICP-MS） and Atomic Fluorescence Spectrometry （AFS） for determination of selenium in plant food were developed and compared.The samples were digested by sealed high pressure digestion and wet digestion.The good veracity and precision were obtained in the comparison study on the two methods.[Result] The correlation coefficients for the standard curves of two methods were greater than 0.999，and the detection limits were 0.01 and 0.04 μg/L respectively.The recoveries varied from 95.6% to 103.0%，and the relative standard deviations were less than 5%.[Conclusion] The experimental results show that ICP-MS is simple，rapid，and which has a wide linear range and the precision and recovery are better than AFS.

Key words Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry； Atomic Fluorescence Spectrometry； Plant food； Selenium

作者簡(jiǎn)介江永紅（1968- ），女，廣西融安人，主管技師，從事理化檢驗(yàn)工作。

收稿日期2014-12-26

硒是人體必需的15種微量元素之一，參與體內(nèi)許多重要的代謝過(guò)程，被稱為生命元素。它能清除生物體內(nèi)的活性氧自由基，提高機(jī)體免疫功能，有效防止心血管疾病、腫瘤、癌癥等疾病的發(fā)生，但攝入過(guò)量的硒會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)的血紅蛋白和谷丙轉(zhuǎn)氨酶升高，血糖、谷胱甘肽降低，從而對(duì)人體造成傷害[1]。因而對(duì)食品中硒含量進(jìn)行檢測(cè)具有重要的意義。

目前測(cè)定硒的主要方法有：分光光度法[2-3]、原子吸收光譜法[4-6]、電化學(xué)法[7-8]、原子熒光法[9-10]和電感耦合等離子體質(zhì)譜法[11-13]。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中以微波消解氫化物-原子熒光法測(cè)定蔬菜中的硒，胡蘭基等用微波消解法對(duì)樣品進(jìn)行前處理使用原子熒光法對(duì)鮮黃蘑菇中的硒含量進(jìn)行了測(cè)定[14]，但該方法對(duì)酸度和溫度要求較為苛刻，操作繁瑣。電感耦合等離子體質(zhì)譜法[15]作為一種新興的痕量分析技術(shù)，由于具有高效快速、靈敏度和準(zhǔn)確度較高等優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)80年代發(fā)展至今，在金屬測(cè)定方面已得到廣泛的應(yīng)用。筆者運(yùn)用這2種方法對(duì)植物性食品中的硒含量進(jìn)行了測(cè)定，并加以對(duì)比研究。

1材料與方法

1.1材料國(guó)家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)大米（GBW10010）和圓白菜（GBW10014），中國(guó)地球物理地球化學(xué)勘察研究所。

主要儀器：Nexion 300D電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，美國(guó)PE公司；SA-10型原子熒光形態(tài)分析儀，北京吉天儀器有限公司；硒空心陰極燈，北京有色金屬研究總院；Milli-Q Academic超純水系統(tǒng)，美國(guó)Millipore公司。主要試劑：硝酸（優(yōu)級(jí)純），德國(guó)Merck公司；過(guò)氧化氫（優(yōu)級(jí)純），國(guó)藥集團(tuán)；質(zhì)譜調(diào)諧液，1.0 μg/L：Li、Be、Mg、In和U。硒標(biāo)準(zhǔn)溶液[GBW（E）080215]：100 μg/ml，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院；Ge標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSB 041728）：1 000 μg/ml。超純水：電阻率18.2 MΩ·cm。

試驗(yàn)用水均為超純水，所用的器皿均在體積分?jǐn)?shù)為20%的硝酸溶液中浸泡24 h以上，并用超純水沖洗干凈備用；所有試驗(yàn)均在室溫（25 ℃）下完成。

1.2試驗(yàn)原理

1.2.1電感耦合等離子體質(zhì)譜法。樣品經(jīng)密閉高壓酸消解轉(zhuǎn)化為溶液，樣品溶液經(jīng)霧化由載氣送入等離子體炬管中，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、解離、原子化和離子化等過(guò)程，轉(zhuǎn)化為帶正電荷的離子，經(jīng)離子采集系統(tǒng)進(jìn)入質(zhì)譜儀，質(zhì)譜儀根據(jù)質(zhì)荷比進(jìn)行分離。對(duì)于一定的質(zhì)荷比，質(zhì)譜的信號(hào)強(qiáng)度與進(jìn)入質(zhì)譜儀的離子數(shù)成正比，即樣品濃度與質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度成正比。通過(guò)測(cè)量質(zhì)譜的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)測(cè)定試樣溶液的元素濃度。

1.2.2原子熒光法。試樣經(jīng)酸加熱消解后，在6 mol/L鹽酸介質(zhì)中，將試樣中的六價(jià)硒還原成四價(jià)硒，用硼氫化鉀作還原劑，將四價(jià)硒在鹽酸中還原成硒化氫（H2Se），由載氣帶入原子化器中進(jìn)行原子化，在硒空心陰極燈照射下，基態(tài)硒原子被激發(fā)至高能態(tài)，在去活化回到基態(tài)時(shí)，發(fā)射出特征波長(zhǎng)的熒光，其熒光強(qiáng)度與硒含量成正比。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1標(biāo)準(zhǔn)曲線與內(nèi)標(biāo)溶液的配制。電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）：用硝酸溶液（5%）將100 μg/ml的硒元素標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)稀釋成0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、12.0、20、40、50 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)使用液。Ge內(nèi)標(biāo)使用液（1.0 μg/ml）：用硝酸溶液（5%）將1 000 μg/ml Ge標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)稀釋配得。

原子熒光光譜法（AFS）：0.1 μg/ml Se標(biāo)準(zhǔn)使用液為用10%的鹽酸溶液將硒標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 μg/ml）逐級(jí)稀釋得到，現(xiàn)配現(xiàn)用。標(biāo)準(zhǔn)曲線：分別移取0、0.25、0.50、1.25、2.50、5.00、10.00 ml 0.1 μg/ml Se標(biāo)準(zhǔn)使用液于25 ml容量瓶中，各加入2.50 ml濃鹽酸和1.00 ml 100 g/L鐵氰化鉀溶液用純水定容至25 ml，搖勻待用。

1.3.2樣品預(yù)處理

1.3.2.1電感耦合等離子體質(zhì)譜法。

稱取樣品約2.0 g于100 ml高壓密閉消解內(nèi)罐中，加入8.0 ml硝酸在60～90 ℃下預(yù)消解2 h后（或放置過(guò)夜），加入2.0 ml H2O2后蓋好內(nèi)蓋，旋緊不銹鋼外套，放入恒溫干燥箱中，120～170 ℃保持4～6 h，在箱內(nèi)自然冷卻至室溫，緩慢旋松不銹鋼外套，將消解內(nèi)罐取出，放在控溫電熱板上140 ℃趕酸，待溶液約剩1.0 ml 時(shí)，用水洗滌消解罐3～5次，洗液合并于25 ml塑料容量瓶中，用水定容至刻度，混勻備用。同時(shí)做試劑空白試驗(yàn)和質(zhì)控樣。

1.3.2.2氫化物-原子熒光光譜法。稱取樣品約2.0 g于三角燒瓶中，加10.0 ml的混合酸（V硝酸∶V高氯酸=9∶1）蓋上表面皿冷消化過(guò)夜。次日于電熱板上加熱，并及時(shí)補(bǔ)加硝酸。當(dāng)溶液變?yōu)榍辶翢o(wú)色并伴有白煙時(shí)，再繼續(xù)加熱至剩余2.0 ml，放冷，加入5.0 ml（1+1）HCl繼續(xù)加熱至冒白煙后全量轉(zhuǎn)移，加1.00 ml 100 g/L鐵氰化鉀用純水定容至25 ml，混勻備用。同時(shí)做空白試驗(yàn)和質(zhì)控樣。

1.3.3電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定。儀器開(kāi)機(jī)預(yù)熱20 min后，用質(zhì)譜調(diào)諧液對(duì)儀器進(jìn)行最優(yōu)化選擇，使儀器的靈敏度、氧化物、雙電荷和分辨率等各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到測(cè)定要求。具體參數(shù)如下：射頻功率1 100 W；采樣深度2.5 mm；霧化器流量0.96 L/min；等離子體氣流量15 L/min；輔助氣流量1.2 L/min；霧室溫度2 ℃；取樣速率0.5 L/min；獲取點(diǎn)數(shù)30；掃描方式為跳峰；重復(fù)測(cè)定次數(shù)為3次；Be>3 000 cps；Mg>20 000 cps；In>50 000 cps；U>40 000 cps；CeO/Ce<2.5%；Ce++/Ce<3.0%。

1.3.4原子熒光法測(cè)定。預(yù)熱后確定儀器最佳工作狀態(tài)，參考工作條件如下：負(fù)高壓270 V；燈電流60 mA；原子化器高度8 mm；載氣流量300 ml/min；屏蔽氣流量800 ml/min；測(cè)量方法為校準(zhǔn)曲線；讀數(shù)方式為峰面積；讀數(shù)時(shí)間10 s；延遲時(shí)間1.0 s。

2結(jié)果與分析

2.1電感耦合等離子體質(zhì)譜法

2.1.1酸的種類和用量的選擇。

預(yù)處理試驗(yàn)中用于分解樣品的試劑主要有：硝酸、鹽酸、高氯酸和過(guò)氧化氫等。由于使用鹽酸和高氯酸消解試樣會(huì)產(chǎn)生大量的氯離子影響電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定，而單一使用硝酸來(lái)處理樣品，其產(chǎn)生的大量氮氧化物又會(huì)干擾試驗(yàn)的測(cè)定，過(guò)氧化氫是一種強(qiáng)氧化劑，與硝酸共用不但能夠增強(qiáng)消解能力將有機(jī)物完全破壞而且消解完成后易于分解除去；所以試驗(yàn)選用“硝酸+過(guò)氧化氫”作為消解試劑。同時(shí)為了使樣品消解徹底、試驗(yàn)空白值低等，試驗(yàn)選擇“8.0 ml HNO3+2.0 mlH2O2”。

2.1.2硝酸濃度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。

當(dāng)混合標(biāo)準(zhǔn)使用液的濃度為2.0 μg/L時(shí)，考察了硝酸濃度對(duì)測(cè)定信號(hào)相對(duì)強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)硝酸濃度在0.5%～15.0%范圍內(nèi)時(shí)，隨著硝酸酸度的增加，試驗(yàn)的測(cè)定結(jié)果基本沒(méi)有變化，同時(shí)為了減少酸對(duì)采樣錐和截取錐的腐蝕和降低試劑空白值，該試驗(yàn)選擇硝酸濃度為5%。

2.1.3干擾的消除。

使用ICP-MS測(cè)定食品中的Se時(shí)受到的干擾除了非質(zhì)譜干擾外，還有質(zhì)譜干擾（如Kr、BrH、Ar2H、Ho++、Dy++、Er++）。對(duì)于這些同量異位素、多原子、雙電荷離子等質(zhì)譜干擾，使用普通模式采用數(shù)學(xué)校正方程來(lái)校正往往不太可靠，為此該試驗(yàn)采用最優(yōu)化儀器條件（降低氧化物和雙電荷的產(chǎn)生）和動(dòng)態(tài)反應(yīng)池（NH3模式下對(duì)可能出現(xiàn)的各類干擾能有效地消除）等方法來(lái)消除。非質(zhì)譜干擾主要源于樣品基體，克服基體效應(yīng)最有效的方法是稀釋樣品、內(nèi)標(biāo)校正。試驗(yàn)通過(guò)在線加入74Ge內(nèi)標(biāo)溶液監(jiān)測(cè)信號(hào)變動(dòng)情況，用內(nèi)標(biāo)法定量，有效地克服了儀器的漂移，保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2.2氫化物-原子熒光光譜法

2.2.1負(fù)高壓與燈電流的選擇。

考察了不同負(fù)高壓和燈電流對(duì)體系的熒光強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)顯示，當(dāng)負(fù)高壓為 270 V，燈電流為 60 mA。此時(shí)體系的靈敏度較高，噪聲小，校準(zhǔn)曲線的線性較好。

2.2.2載氣與屏蔽氣流量的選擇。

改變載氣流量，測(cè)定硒標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強(qiáng)度。結(jié)果表明，過(guò)小的載氣流量易導(dǎo)致硒化氫的傳輸效率較低，從而降低熒光信號(hào)；而過(guò)大的載氣流量則容易沖稀硒原子蒸汽的濃度，造成熒光信號(hào)降低。屏蔽氣流量為800 ml/min時(shí)，體系的熒光強(qiáng)度最大且變化較小，為達(dá)到最佳效果，試驗(yàn)選擇載氣流量300 ml/min；屏蔽氣流量800 ml/min。

2.2.3酸度的選擇。

合適的酸度有利于氫化物的生成。試驗(yàn)考察了酸度在1%～15%范圍內(nèi)，熒光信號(hào)的變化情況。試驗(yàn)表明，隨著酸度的增加，產(chǎn)物的熒光強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，當(dāng)酸度在1%～15%時(shí)熒光強(qiáng)度達(dá)到最大，所以試驗(yàn)選用10%的鹽酸作介質(zhì)。

2.2.4硼氫化鉀濃度的選擇。

硼氫化鉀的濃度大小直接影響硒化氫的生成。用量較小時(shí)，由于還原能力比較弱，所以靈敏度很低；而當(dāng)用量過(guò)大時(shí)，由于生成大量氫氣產(chǎn)生稀釋作用，靈敏度也降低。試驗(yàn)固定其他條件不變，改變硼氫化鉀的濃度，對(duì)硒的熒光強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，當(dāng)硼氫化鉀濃度為 25 g/L時(shí)，熒光強(qiáng)度最大，效果較佳。

2.3校準(zhǔn)曲線、線性范圍及檢出限

在最佳試驗(yàn)條件下，以硒的質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度（cps）與Ge的質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度（cps）的比值為縱坐標(biāo)，硒濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線；熒光法則測(cè)定不同濃度硒標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)應(yīng)的熒光強(qiáng)度，繪制硒濃度與熒光強(qiáng)度的工作曲線。2種方法的檢出限均按空白溶液平行測(cè)定11次所得的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍計(jì)算，如表1所示。

2.4方法的精密度和準(zhǔn)確度

取待檢食品的消化液，分別添加高、中、低3種不同濃度的硒元素標(biāo)準(zhǔn)液，連續(xù)重復(fù)測(cè)定3次，樣品的回收率及精密度如表2所示。由表2可以看出，2種方法的準(zhǔn)確度和精密度都較好，符合痕量分析的要求。

2.5樣品測(cè)定結(jié)果

采用試驗(yàn)方法對(duì)樣品進(jìn)行處理，平行測(cè)定3次并計(jì)算其平均值，結(jié)果如表4所示。

3結(jié)論

試驗(yàn)分別采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法與原子熒光法對(duì)植物性食品中的硒含量進(jìn)行了檢測(cè)，并在樣品處理及結(jié)果影響方面對(duì)2種方法進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，2種方法用于蔬菜中硒的測(cè)定均具有較好的準(zhǔn)確度與靈敏度。但與原子熒光法相比，電感耦合等離子體質(zhì)譜法用于食品中硒的測(cè)定操作更為簡(jiǎn)單，分析更快速，檢出限更低，更有推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]

王夔.生物科學(xué)中的微量元素（上冊(cè)）[M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1992.

[2] REVANASIDDAPPA H D，KIRAN KUMAR T N.Spectrophotometric determination of selenium by use of thionin[J].Analytical and Bioanalytical Chemistry，2002，374：1121-1124.

[3] 朱鴨梅，崔群，王海燕.紫外分光光度法測(cè)定硒氧化過(guò)程中二氧化硒[J].分析試驗(yàn)室，2010，9（10）：60-63.

[4] 舒永紅，牟德海.石墨爐原子吸收法測(cè)定麥芽粉中的鍺和硒[J].光譜學(xué)與光譜分析，1998，18（6）：703-706.

[5] 哈婧，康維鈞，孫漢文，等.流動(dòng)注射-氫化物發(fā)生-導(dǎo)數(shù)原子吸收光譜法測(cè)定水中痕量硒[J].冶金分析，2007，27（5）：14-19.

[6] 弓巧娟，楊海英.石墨爐原子吸收法測(cè)定黑花生中的硒[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2011，30（2）：218-221.

[7] LANGE B，VAN DEN BERG，C M G.Determination of selenium by catalytic cathodic stripping voltammertry[J].Analytica Chimica Acta，2000，418：33-42.

[8] 楊志明，李方實(shí)，江濤.陰極溶出伏安法測(cè)定硒酵母中微量硒[J].廣東微量元素科學(xué)，2001，11（8）：62-65.

[9] 薛超群，郭敏.氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測(cè)定土壤樣品中不同價(jià)態(tài)的硒[J].巖礦測(cè)試，2012，31（6）：980-984.

[10] 倪迎瑞，李中璽，李海濤，等.氫化物發(fā)生-四通道無(wú)色散原子熒光光譜法同時(shí)測(cè)定純銅中的痕量砷銻硒碲[J].冶金分析，2012，32（9）：26-29.

[11] LABAT L，DEHON B，LHERMITTE M.Rapid and simple determination of selenium in blood serum by inductively coupled plasma-mass spectrometry （ICP-MS）[J].Analytical and Bioanalytical Chemistry，2003，376：270-273.

[12] 劉軍，陳建平.微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定靈芝孢子粉中鍺和硒[J].食品科學(xué)，2008，29（12）：531-532.

[13] 墨淑敏.微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定大米中痕量硒和鍶[J].分析試驗(yàn)室，2013，32（10）：84-86.

[14] 胡蘭基，楊娜，王洪桂，等.氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測(cè)定鮮黃蘑菇中的硒[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（19）：6387-6480.

[15] 王小如.電感耦合等離子體質(zhì)譜應(yīng)用實(shí)例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2015年

責(zé)任編輯李菲菲責(zé)任校對(duì)李巖