DRC-ICP-MS測定蜂王漿中硒的方法研究

陜　紅，孫寶利，黃金麗，仝乘風(fēng)，封朝暉

(農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京　100081)

?

DRC-ICP-MS測定蜂王漿中硒的方法研究

陜紅，孫寶利，黃金麗，仝乘風(fēng)，封朝暉*

(農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京100081)

為解決電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測定蜂王漿中硒(Se)含量時(shí)產(chǎn)生的干擾問題，應(yīng)用動(dòng)態(tài)反應(yīng)池(DRC)技術(shù)，通過對(duì)反應(yīng)氣種類、流量及測定元素同位素的優(yōu)化，確定了消除干擾的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)以78Se為分析物，甲烷(CH4)為反應(yīng)氣且流量為0.5 mL·min-1時(shí)，可有效降低干擾。該方法的線性范圍寬(0.1～100 μg·L-1)，檢出限低(0.052 2 μg·L-1)，精密度好，重復(fù)測定7次結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小于5%，加標(biāo)回收率為95.0%～103.9%。實(shí)際樣品測定結(jié)果顯示，DRC-ICP-MS法與經(jīng)典原子熒光法的測定結(jié)果相比無顯著差異。

動(dòng)態(tài)反應(yīng)池(DRC)；電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)；蜂王漿；硒

硒(Se)是人體必需的微量營養(yǎng)元素，具有清除過氧化物、防止細(xì)胞損傷、延緩細(xì)胞衰老、抗癌、防止心血管疾病等作用[1-3]。缺硒會(huì)導(dǎo)致人類和動(dòng)物的一系列疾病，如克山病和大骨節(jié)病等[4]。人類攝取硒的主要途徑為食物。其中蜂王漿作為集營養(yǎng)、食療及保健多功能于一體的天然物質(zhì)，被越來越多的人們所食用[5]。硒在蜂王漿營養(yǎng)價(jià)值中占據(jù)一定作用，但每天攝入量過多則會(huì)引起中毒[6-8]，因此其在蜂王漿中含量極低，選擇高靈敏度的測試方法分析蜂王漿中硒含量，科學(xué)規(guī)范指導(dǎo)對(duì)硒的攝入，對(duì)于人類身體健康具有重要意義。

目前，蜂王漿中硒含量的分析方法主要有氫化物原子熒光光譜法、氫化物發(fā)生原子吸收光譜法、氫化物發(fā)生石墨爐原子吸收光譜法、催化示波極譜法、ICP-AES/OES等[9-11]。但這些方法均具有一定缺點(diǎn)，氫化物原子熒光法測定過程中硒易揮發(fā)損失；氫化物發(fā)生原子吸收光譜法雖有較高的靈敏度和選擇性，但操作繁瑣；催化示波極譜法的穩(wěn)定性差[12]。隨著儀器分析技術(shù)的發(fā)展，ICP-MS以其分析速度快、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用[13]，也為蜂王漿中痕量硒的測定提供了可能性。但硒的豐度較大的幾個(gè)同位素干擾嚴(yán)重，不能用質(zhì)譜檢測，而使用幾乎無干擾的82Se檢測，其天然豐度又較低(9.2%)，因此不易測定[14]。本研究采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)蜂王漿進(jìn)行前處理，應(yīng)用先進(jìn)的ICP-MS碰撞池技術(shù)，通過對(duì)關(guān)鍵干擾因素進(jìn)行分析確定了儀器測定條件的優(yōu)化方案，并進(jìn)行一系列干擾消除試驗(yàn)，最終通過與經(jīng)典方法的比對(duì)確證，探索出一種操作簡單、靈敏度高、準(zhǔn)確度高的蜂王漿中硒的測定方法。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器、試劑及材料

ELAN DRC-e動(dòng)態(tài)反應(yīng)池(DRC)-電感耦合等離子體(ICP)-質(zhì)譜(MS)儀(美國Perkin Elmer公司；AFS-9120原子熒光光度計(jì)(北京吉天儀器有限公司)；超純水儀(美國Millipore公司)；ME215S電子分析天平(感量0.000 1 g，塞特瑞斯公司)。

ICP-MS調(diào)諧液：介質(zhì)為1%硝酸，內(nèi)含10 μg·L-1的Mg，Cu，Rh，Cd，In，Ba，Ce，Pb，U(美國Perkin-Elmer公司產(chǎn)品)。硒標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：500 mg·L-1(中國計(jì)量科學(xué)院，GBW(E)082115)；濃硝酸、高氯酸、鹽酸(優(yōu)級(jí)純)。

蜂王漿樣品：取自中國農(nóng)科院蜜蜂研究所。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1樣品消解方法 參照國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 5009.93-2010)[15]對(duì)樣品進(jìn)行消解，具體步驟為：取2.0 g蜂王漿于500 mL三角瓶中，加入9 mL濃硝酸和1.0 mL高氯酸，加玻璃彎頸漏斗后冷消化24 h，在恒溫加熱板(溫度不超過120 ℃)消化至清亮并伴有白煙時(shí)(及時(shí)補(bǔ)加硝酸，不可蒸干)，繼續(xù)加熱至剩余體積約2 mL。冷卻，加入5.0 mL鹽酸，繼續(xù)加熱至溶液變?yōu)榍辶翢o色并伴有白煙，冷卻后移入50 mL容量瓶中，用超純水定容至刻度，混合均勻并靜置后，分別用ICP-MS和原子熒光光度計(jì)進(jìn)行測定，每個(gè)樣品重復(fù)3次。同時(shí)做空白試驗(yàn)。

1.2.2原子熒光光度計(jì)工作條件光電倍增管負(fù)高壓270 V，硒燈總電流80 mA，原子化器高度8 mm，原子化器溫度200 ℃，載氣流量400 mL·min-1，屏蔽氣流量800 mL·min-1，讀數(shù)時(shí)間7 s，延遲時(shí)間1.5 s，測量方式Std.Curve，讀數(shù)方式PeakArea，載流為3% HCl，還原劑為1% KBH4溶于0.5% KOH。

表1　儀器工作條件Table 1　Instrumental conditions

1.2.3ICP-MS工作參數(shù)使用ICP-MS調(diào)諧溶液，優(yōu)化儀器參數(shù)，使所有測定元素有最大的靈敏度、最小的氧化物和雙電荷比值、最好的分辨率，且能滿足JJF1159-2006《四極桿電感耦合等離子體質(zhì)譜儀校準(zhǔn)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，即靈敏度以Be,In,Bi的強(qiáng)度值為參考，其強(qiáng)度值應(yīng)分別大于5,30,20 Mcps/(mg·L-1)，氧化物和雙電荷離子產(chǎn)率均應(yīng)小于3%，分辨率應(yīng)小于0.8 u。具體參數(shù)見表1。

2　結(jié)果與討論

2.1儀器工作參數(shù)的優(yōu)化

Se在自然界中有74Se，76Se，77Se，78Se，80Se和82Se 6個(gè)穩(wěn)定同位素。74Se，76Se，77Se和82Se的豐度值較低，若以其為響應(yīng)信號(hào)會(huì)對(duì)分析方法的靈敏度產(chǎn)生較大影響。78Se和80Se的自然豐度大，ICP-MS信號(hào)較強(qiáng)[12]，但儀器所使用的等離子氣體氬氣電離時(shí)產(chǎn)生的40Ar40Ar+會(huì)對(duì)80Se產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾，因此本實(shí)驗(yàn)選擇78Se為分析目標(biāo)。

使用ICP-MS分析78Se含量時(shí)，常見的干擾有38Ar40Ar+，40Ca38Ar+，77SeH+，62Ni16O+，41K37Cl+，39K39K+等。DRC技術(shù)可以消除Se測定過程中的質(zhì)譜干擾[16]，操作條件主要由反應(yīng)氣類型、氣流量和Rpq參數(shù)決定。由于CH4具有通用性，可廣泛用于消除干擾[17-18]，因此本實(shí)驗(yàn)選擇CH4為反應(yīng)氣。

實(shí)驗(yàn)在不同低質(zhì)量截取(Rpq)值條件下，研究了25 μg·L-1Se標(biāo)準(zhǔn)溶液中78Se+離子的信噪比。結(jié)果表明，Rpq值從0.3逐漸增至0.75時(shí)(變化間隔為0.05)，78Se+的信號(hào)先增加后減小。當(dāng)Rpq值為0.45時(shí)，78Se+的信噪比最大，因此將Rpq值設(shè)為0.45。

在最優(yōu)Rpq值條件下，研究了不同DRC氣體流量下，25 μg·L-1Se標(biāo)準(zhǔn)溶液中78Se+離子的信噪比。結(jié)果表明，DRC氣體流量從0.3 mL·min-1逐漸增至0.7 mL·min-1時(shí)(變化間隔為0.1 mL·min-1)，78Se+的信號(hào)先增加后減小，在0.5 mL·min-1時(shí)78Se+的信噪比最大，因此將DRC氣體流量設(shè)為0.5 mL·min-1。

2.2線性范圍及精密度

采用外標(biāo)法定量。將500 mg·L-1的硒標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)稀釋配成0.1，1.0，2.5，5.0，10，25，50，100 μg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在本方法條件下進(jìn)行分析測定，以硒濃度(x，μg·L-1)對(duì)其響應(yīng)值(y，cps)繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。結(jié)果表明，0.1～100 μg·L-1濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，線性方程為y=173.33x-33.633，相關(guān)系數(shù)(r2)為0.999 5。但在實(shí)際樣品測定過程中，根據(jù)樣品含量，工作曲線范圍通常選擇1.0～25 μg·L-1。

以購自環(huán)保部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所的不同濃度水質(zhì)標(biāo)樣(批號(hào)分別為202711，202712，202713)為樣品，采用本方法平行測定7次，并計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為2.2%,4.2%,3.7%。結(jié)果表明，3個(gè)不同批次的硒標(biāo)樣測定結(jié)果均在證書給出的參考值范圍內(nèi)，且相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%。說明本研究所建立的方法精密度較高。

2.3方法檢出限

采用蜂王漿消化樣品空白溶液，重復(fù)進(jìn)樣測定10次，測得結(jié)果分別為0.041 7，0.037 7，0.032 1，0.056 5，0.072 0，0.087 6，0.063 4，0.066 7，0.042 3，0.056 5 μg·L-1，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.017 4 μg·L-1。通過3δ法估算方法的檢出限為0.052 2 μg·L-1。

2.4樣品加標(biāo)回收率

選擇1份蜂王漿樣品，分別向其中加入低、中、高(0.01,0.05,0.10 mg·kg-1) 3種濃度的硒標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照本方法消解后進(jìn)行分析，重復(fù)測定3次，計(jì)算實(shí)際樣品的加標(biāo)回收率。結(jié)果表明，3種加標(biāo)水平下硒的回收率為95.0%～103.9%(表2)。

表2　實(shí)際樣品的加標(biāo)回收率Table 2　Spiked recoveries of standard addition in actual samples

2.5實(shí)際樣品分析及與原子熒光光譜法測定結(jié)果的比較

用DRC-ICP-MS法測定蜂王漿樣品中Se，并通過甲烷反應(yīng)以減少或消除多分子離子干擾，將測定結(jié)果與原子熒光法(Atomic fluorescence spectrometry，AFS)進(jìn)行比較(見表3)。由表3可見，用DRC-ICP-MS可基本消除多分子離子對(duì)78Se的影響。應(yīng)用SPSS軟件對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行T檢驗(yàn)，結(jié)果說明通過ICP-MS反應(yīng)池技術(shù)消除蜂王漿樣品中基體干擾后，Se的測定值與原子熒光法的結(jié)果無顯著性差異。說明本研究建立的方法是可行的。

表3蜂王漿樣品中Se的分析結(jié)果

Table 3Content of Se in royal juice sample

(mg·kg-1)

SampleNo.AFSDRC-ICP-MSSampleNo.AFSDRC-ICP-MSSampleNo.AFSDRC-ICP-MS10.04210.0432110.05080.0521210.06520.065720.04820.0478120.03490.0360220.05980.057430.04510.0462130.04880.0496230.03990.038740.04070.0398140.03750.0361240.04080.041450.04960.0503150.04820.0480250.05740.056360.03380.0342160.04360.0423260.03610.035670.03420.0353170.04500.0459270.06020.059880.04270.0421180.03430.0338280.04390.041390.04450.0452190.05640.0551290.03760.0380100.04230.0415200.04320.0441300.05030.0487

3　結(jié)　論

通過對(duì)反應(yīng)氣種類、流量及測定元素同位素的優(yōu)化，建立了動(dòng)態(tài)反應(yīng)池(DRC)技術(shù)與ICP-MS聯(lián)用測定蜂王漿中硒的分析方法。結(jié)果表明：以78Se為分析目標(biāo)，CH4為反應(yīng)氣，反應(yīng)氣流量為0.5 mL·min-1時(shí)，可有效降低干擾對(duì)Se測定的影響。該方法的線性范圍為0.1～100 μg·L-1，檢出限為0.052 2 μg·L-1，RSD小于5%。實(shí)際樣品測定結(jié)果顯示，DRC-ICP-MS法與原子熒光法的測定結(jié)果無顯著差異，本方法適用于蜂王漿中Se的測定。

[1]Reid M E，Duffield-Lillico A J，Slate E.Nutr.Cancer，2008，60：155-163.

[2]Alfthan G，Eurola M，Ekholm P，Venalainen E，Root T，Korkalainen K，Hartikainen H，Salminen P，Hietaniemi V，Aspila P，Aro A.J.TraceElem.Med.Bio.，2015，31：142-147.

[3]Feng R W，Liao G J，Guo J K，Wang R G，Xu Y M，Ding Y Z，Mo L Y，F(xiàn)an Z L，Li N Y.Environ.Exp.Bot.，2016，122：29-38.

[4]Spadoni M，Voltaggio M，Carcea M，Coni E，Raggi A，Cubadda F.Sci.TotalEnviron.，2007，376：160-177.

[5]Chen Y L，Zhang J.FoodRes.Dev.(陳亞玲，張晶.食品研究與開發(fā))，2015，36(2)：148-151.

[6]Wang X Y，Bu Y Y.Phys.Test.Chem.Anal.：Chem.Anal.(汪學(xué)英，卜元玉.理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊(cè))，2008，44(12)：1172-1175.

[7]Sun H J，Rathinasabapathi B，Wu B，Luo J，Pu L P，Ma L Q.Environ.Int.，2014，69:148-158.

[8]Vinceti M，Mandrioli J，Borella P，Michalke B，Tsatsakis A，F(xiàn)inkelstein Y.Toxicol.Lett.，2014，230：295-303.

[9]Cava-Montesinos P，Cervera M L，Pastor A，Guardia M D L.Anal.Chim.Acta，2003，481：291-300.

[10]Falandysz J.J.Environ.Sci.HealthC，2008，26：256-299.

[11]Wang J，Liu C Q，Wang Y Y.J.Chin.MassSpectrom.Soc.(王軍，劉叢強(qiáng)，王瑩瑩.質(zhì)譜學(xué)報(bào))，2008，29(5)：311-320.

[12]He W B，Li S A，Ye Y J.Admin.Tech.Environ.Monitor.(何偉彪，李少艾，葉毓婧.環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù))，2014，26(5)：40-42.

[13]Wang H T，Qu Z Y，Lu D，Qu Z，Wang J C，Gao J M.J.Instrum.Anal.(王海濤，曲志勇，陸地，曲震，王家春，高建民.分析測試學(xué)報(bào))，2012，31(S1)：229-232.

[14]Tie M，Zang S L，Zhang W，Li J，Sun T B，Li H W.Spectrosc.SpectralAnal.(鐵梅，藏樹良，張崴，李晶，孫鐵彪，李華為.光譜學(xué)與光譜分析)，2006，26(3)：551-553.

[15]GB 5009.93-2010.National Food Safety Stanfard Determination of Selenium in Foods.National Standards of the People’s Republic of China(食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中硒的測定.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)).

[16]Wang H Y，Tian Y C，Dong T Z.InnerMongoliaSci.Technol.Economy(王海鷹，田玉川，董天姿.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì))，2015，328(6)：94-96.

[17]Ni C M，Tang J G，Wang H L，Meng Z Y.Chin.J.Spectrosc.Lab.(倪朝敏，湯建國，王海麗，孟昭宇.光譜實(shí)驗(yàn)室)，2010，27(2)：472-476.

[18]Guo W，Hu S H，Wang Y X，Zhang L Y，Hu Z C，Zhang J Y.Microchem.J.，2013，108(3):106-112.

Analysis of Selenium in Royal Jelly by ICP-MS with Dynamic Reaction Cell

SHAN Hong，SUN Bao-li，HUANG Jin-li，TONG Cheng-feng，F(xiàn)ENG Zhao-hui*

(Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture，Chinese Academy of Agricultural Science，Key Laboratory for Agricultural Environment，Ministry of Agriculture，Beijing100081，China)

To eliminate the interference on the determination of selenium(Se) in royal jelly by inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS)，a dynamic reaction cell(DRC) method was established by the study of reaction gas species，flow rate and isotope of Se.The results showed that78Se was suitable for the analysis.The interference on the determination of Se was eliminated when CH4was used as reaction gas and its flow rate was set to 0.5 mL·min-1.The method had a wide linear range of 0.1-100 μg·L-1and a low detection limit of 0.052 2 μg·L-1.The relative standard deviations(RSD) were less than 5%.The recoveries were between 95.0% and 103.9%.The differences of the results of Se in royal jelly samples determined by DRC-ICP-MS and atomic fluorescence spectrometry were not significant.

dynamic reaction cell(DRC)；inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS);royal jelly;selenium

2016-01-14；

2016-04-25

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201303106);國家自然科學(xué)基金(41301341)

封朝暉，碩士，副研究員，研究方向：無機(jī)元素分析技術(shù)，Tel:010-82105982，E-mail:fengzhaohui@caas.cn

實(shí)驗(yàn)技術(shù)

10.3969/j.issn.1004-4957.2016.09.022

O657.63；O613.52

A

1004-4957(2016)09-1191-04