Dowex Marathon A固相萃取-氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定食品和水中硒含量

吳 航，姜效軍,*，呂琳琳,2，艾 天

（1.遼寧科技大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114051；2.鞍山師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 鞍山 114007）

Dowex Marathon A固相萃取-氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定食品和水中硒含量

吳 航1，姜效軍1,*，呂琳琳1,2，艾 天1

（1.遼寧科技大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114051；2.鞍山師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 鞍山 114007）

建立食品和水樣中硒的Dowex Marathon A固相萃取-氫化物發(fā)生-原子熒光光譜檢測方法，基于Dowex Marathon A樹脂交換技術(shù)消除食品和水中金屬離子對硒含量測定的干擾。硒的檢出限為0.013 μg/L，定量限為0.043 μg/L，線性定量范圍為0.1～10.0 μg/L，線性相關(guān)系數(shù)為0.999 9，方法回收率不小于95%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3%（n=11）。方法操作簡單、靈敏度高、回收率好，適用于多種食品和水樣中硒含量的測定，準(zhǔn)確性通過標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗證，結(jié)果滿意。

硒是人和動物的必需微量營養(yǎng)元素，具有重要的生理功能，在預(yù)防克山病、某些癌癥和延緩衰老中發(fā)揮著重要作用[1-3]。我國2/3的地區(qū)缺硒，適當(dāng)補充硒可以增強人體抗癌能力、提高免疫功能、防止人體過快衰老[4-5]。硒能加強VE的抗氧化作用，二者在這一生理功能上有協(xié)同作用[6-7]。所以，準(zhǔn)確分析食品和水中的硒含量具有重要的現(xiàn)實意義。

測定硒的方法主要有聯(lián)苯胺比色法[8]、石墨爐原子吸收法[9]、分光光度法[10]、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[11]、高效液相色譜法[12]、氫化物-原子熒光光譜法[13-14]，其中氫化物-原子熒光光譜法具有操作簡單、干擾少、靈敏度高等諸多特點[15]。但是如果在基體干擾并且硒元素濃度較低的情況下，想要直接檢測出樣品中的硒含量是非常困難的[16]。常用分離富集技術(shù)有離子交換法[17-18]、濁點萃取法[19]、溶劑萃取法[20]、沉淀法[21]、深共晶溶劑萃取法[22]、離子液體法[23]和固相萃取法等諸多方法[24-25]。然而，離子交換法缺乏選擇性，濁點萃取法的局限性是金屬元素分配系數(shù)相對較低，溶劑萃取法需要使用大量有機溶劑，深共晶溶劑在室溫條件下黏度較高限制了其作為萃取劑的應(yīng)用，離子液體法的缺點為毒性較大，成本較高[26]。固相萃取技術(shù)是目前常用的樣品前處理方法，其操作簡單，富集效率高，回收率好[27-29]。

Dowex Marathon A（DMA）是一種為除鹽而使用的均粒性樹脂。小顆粒的均粒樹脂展現(xiàn)出比傳統(tǒng)粒徑樹脂更快的動力性，改良的動力學(xué)帶來了更好的再生效率，更高的運行交換容量。本實驗提出一種快速、準(zhǔn)確分離食品和水中硒的固相萃取方法，并通過原子熒光光譜法進(jìn)行定量分析。該方法是基于DMA樹脂對微量金屬離子的保留提出的，目前還鮮見使用這種樹脂來進(jìn)行此類分離富集的相關(guān)報道。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豆（n=2）、果蔬（n=7）、草本植物（n=6）、肉制品（n=8）、香料（n=16）、面粉（n=1）、飲料（n=5） 于遼寧鞍山地區(qū)購買；DMA樹脂 萊特萊德北京水處理設(shè)備公司；濃硝酸、雙氧水（均為優(yōu)級純）美國Aladdin公司；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10014（GSB-5圓白菜） 中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘察研究所；硒標(biāo)準(zhǔn)溶液（GBW(E)080215，100 mg/L） 中國計量科學(xué)研究院；實驗用水均為超純水（電阻率18.2 MΩ·cm，25 ℃）。標(biāo)準(zhǔn)使用液每天用超純水稀釋制備，1.0 g DMA樹脂用于固相萃取。

1.2 儀器與設(shè)備

AFS-930雙道原子熒光光度計 北京吉天儀器有限公司；MARS微波消解儀 美國CEM公司；Milli-Q Academic超純水機 美國Millipore公司；Orion-star A211臺式PH/ORP測量儀 美國Thermo Electron公司。實驗用聚四氟乙烯容器、玻璃容器均在1∶3硝酸中浸泡48 h以上，用超純水沖洗3 次備用。

1.3 方法

1.3.1 樣品預(yù)處理及標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

用超純水將豆類、蔬菜、水果和草本植物等清洗干凈，將有殼的樣品研磨備用。然后，70 ℃條件下干燥24 h，肉制品110 ℃條件下干燥48 h。硒標(biāo)準(zhǔn)溶液：取100 μg/mL硒標(biāo)準(zhǔn)儲備液10.0 mL，定容至100 mL。

1.3.2 固相萃取

取6 mL SPE空柱管，在底部鋪上篩板，裝入DMA樹脂，輕輕敲打使填料均勻填充避免過柱時出現(xiàn)大量的氣泡，壓好篩板，即得自制SPE小柱。使用前用pH值為4.5的稀鹽酸活化，保持柱體濕潤。取25 mL含5 μg/L硒（Ⅳ）溶液，樣品溶液和洗脫液的流速控制為2.0 mL/min。樣品溶液流出后，用少量超純水沖洗柱子，再用25 mL濃度為0.3 mol/L硝酸溶液洗脫。

1.3.3 硒含量的測定

稱取樣品0.300 0 g左右（精確至0.000 1 g）于聚四氟乙烯消解管中，加4 mL濃硝酸浸泡過夜，次日加3 mL H2O2程序升溫進(jìn)行消解，同時做空白實驗。消解完全后，樣液澄清透明，150 ℃條件下趕酸至近干。加入鹽酸2.0 mL，100 g/L鐵氰化鉀溶液1.0 mL，用超純水定容至25 mL，再用KH2PO4-H3PO4緩沖液調(diào)節(jié)pH值至4.5。

收集固相萃取洗脫液蒸發(fā)濃縮至2 mL，濃度為0.5 mol/L硝酸溶液，最后用原子熒光光譜法測定洗脫液中的金屬含量。

1.3.4 儀器條件

原子化器高度8 mm；燈電流60 mA；載氣流量300 mL/min；屏蔽氣流量1 000 mL/min；原子化溫度800 ℃；光電倍增管負(fù)高壓300 V；延遲時間1 s；讀數(shù)時間8 s；進(jìn)樣體積1 mL。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

配制質(zhì)量濃度為10 μg/L的硒標(biāo)準(zhǔn)溶液，按儀器工作條件測定標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度，以硒質(zhì)量濃度（μg/L）為橫坐標(biāo)，熒光強度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線y=67.875 1x+ 6.287 7，R2為0.999 9，測定質(zhì)量濃度在0.1～10.0 μg/L線性關(guān)系良好，適用于樣品的測定分析。

圖 1 pH值（A）、樣液和洗脫液流速（B）對回收率的影響Fig. 1 Effect of pH and flow rates of sample and eluent on recovery of 100 mg/L Se (Ⅳ) on DMA

2.2 pH值及樣液和洗脫液流速的考察在固相萃取中，溶液的pH值是影響回收率的關(guān)鍵參數(shù)。研究pH值在1.0～7.0的范圍內(nèi)對硒（Ⅳ）離子回收率的影響。緩沖溶液分別為HCl-KCl緩沖液pH 1.0～2.0，

KH2PO4-H3PO4緩沖液pH 3.0～5.0，KH2PO4-NaOH緩沖液

pH 6.0～7.0。如圖1A可知，在pH值范圍為4.0～7.0時，回收率達(dá)到95%以上，當(dāng)pH值為4.5時，回收率達(dá)到最高。在緩沖液pH值為4.5，洗脫液為25 mL 0.3 mol/L硝酸條件下考察樣液和洗脫液流速對回收率的影響。如圖1B所示，在0.5～10 mL/min的范圍內(nèi)，流量通過柱旋塞調(diào)整，當(dāng)流速為2 mL/min時，金屬離子的回收率最高為

100%，所以樣液和洗脫液流速選擇2 mL/min。

2.3 洗脫液類型、濃度和體積的考察

表 1 不同體積和濃度的鹽酸與硝酸對回收率的影響Table 1 Effects of volumes and concentrations of HCl and HNO3solutions on the recovery of the analyte

對樹脂上吸附硒（Ⅳ）的洗脫，分別以不同濃度和體積的稀酸溶液洗脫，如表1所示。25 mL濃度為0.3 mol/L硝酸溶液對金屬離子能夠完全洗脫。所以，選取體積為25 mL濃度為0.3 mol/L硝酸溶液作為實驗的洗脫液。

2.4 樹脂用量的考察

在pH 4.5，洗脫液為25 mL 0.3 mol/L硝酸溶液，樣液和洗脫液流速為2 mL/min條件下研究樹脂用量對金屬離子的吸附影響。結(jié)果表明，回收率隨著樹脂用量的增加而升高，當(dāng)樹脂用量為1.0 g時，回收率達(dá)到100%。樹脂超過1.0 g后，由于洗脫液不足，金屬離子的回收率降低。當(dāng)增加洗脫液體積后，回收率不變。

2.5 基質(zhì)離子的考察

Au3+、Ag+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+等離子會對硒含量的測定存在干擾[30-31]，加入一定量的鐵氰化鉀作掩蔽劑可以消除這些離子對硒檢測的干擾，并且可以在原子化器內(nèi)較好地生成硒化氫。結(jié)果表明，當(dāng)鐵氰化鉀質(zhì)量濃度在10.0 μg/L時基本消除了干擾，并且對原子熒光信號無影響，從而保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.6 檢出限、標(biāo)準(zhǔn)差和富集因子結(jié)果

將空白溶液的pH值（25 mL，n=11）用KH2PO4-H3PO4緩沖溶液調(diào)節(jié)至pH 4.5，然后富集分析。方法的檢出限，為3 倍空白溶液的標(biāo)準(zhǔn)偏差，為0.013 μg/L，定量限為10 倍空白溶液的標(biāo)準(zhǔn)偏差，為0.043 μg/L。在優(yōu)化條件下，對硒質(zhì)量濃度10.0 μg/L溶液進(jìn)行連續(xù)11 次的循環(huán)洗脫，用原子熒光光譜法定量，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差低于3%。如表2所示，當(dāng)樣品體積為500 mL時，回收率保持不變，計算得硒（Ⅳ）富集因子為250。

表 2 樣品體積對分析物回收率的影響（n=3）Table 2 Effect of sample volume on the recovery of the analyte (n= 3)

表 2 樣品體積對分析物回收率的影響（n=3）Table 2 Effect of sample volume on the recovery of the analyte (n= 3)

樣品體積/mL1002003004005006007008001 000回收率/%100±1 100±1 99±1 99±1 97±1 94±1 93±1 92±1 92±1

2.7 精密度和準(zhǔn)確性實驗結(jié)果

表 3 樣品檢測的準(zhǔn)確性（n=3）Table 3 Results of accuracy test for real samples (n = 3)

將已知量的硒（Ⅳ）添加到水樣和食品樣品中，進(jìn)行富集分析，如表3所示。添加量和實際測定值達(dá)到很好的吻合，回收率均高于95%，從而可以確認(rèn)該方法的準(zhǔn)確性。

表 4 通過固相萃取方法測定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中硒含量（n=3）Table 4 Results of Se determination in standard reference materials by using the presented pre-concentration procedure (n = 3)

驗證固相萃取的準(zhǔn)確性，將標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW(E)080215和GBW10014（GSB-5 圓白菜）分析檢測。如表4所示，測定值和標(biāo)準(zhǔn)值可以達(dá)到很好的吻合。

表 5 通過固相萃取測定分析物中硒含量（n=3）Table 5 Results of Se determination in some food samples by application of the proposed solid phase extraction procedure (n = 3) μg/kg

將方法應(yīng)用到食品樣品中硒元素的分離和富集，如表5所示，硒含量最高的是魚肉為15.06 μg/kg，雞肉和肉桂分別為10.07 μg/kg和8.79 μg/kg，本方法可應(yīng)用于食品和水中硒含量的測定。

3 結(jié) 論

本實驗使用DMA樹脂作為吸附劑的固相萃取法被用于分離富集硒（Ⅳ）離子，用原子熒光光譜法測定多種食品樣品和水中硒含量。對于可能存在的干擾進(jìn)行分析，并沒有找到明顯的干擾。通過分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，對于方法的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗證，本方法具有簡單方便、準(zhǔn)確、成本低廉等優(yōu)點。為食品和水中硒含量的測定提供完善的檢測方法。

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Determination of Se in Food and Water Samples by Solid Phase Extraction-Hydride Generation-Atomic Fluorescence Spectroscopy

WU Hang1, JIANG Xiaojun1,*, Lü Linlin1,2, AI Tian1
(1. College of Chemical Engineering, University of Science and Technology Liaoning, Anshan 114051, China; 2. School of Chemistry and Life Science, Anshan Normal University, Anshan 114007, China)

A solid phase extraction method coupled with hydride generation-atomic fluorescence spectrometry (HGAFS) method was developed for the determination of Se in various food and water samples. The method was based on the retention of the trace metal ions on Dowex Marathon A ion exchange resin for eliminating the interference from co-existing metal ions. The limits of detection (LOD) for Se (Ⅳ) was 0.013 μg/L, while the limit of quanti cation (LOQ) was 0.043 μg/L. The linear range was in the range of 0.110.0 μg/L (R2= 0.999 9). The relative standard derivation was less than 3% for 11 parallel determinations. The recovery was more than 95%. The method was rapid, accurate and precise, and its accuracy was satisfactorily veri ed by using it to analyze certi ed reference materials.

solid phase extraction; Dowex Marathon A; atomicuorescence spectrometry; food samples; selenium

定環(huán)境樣品中痕量硒[J]. 分析化學(xué), 2005, 33(2): 195-197.

10.3321/j.issn:0253-3820.2005.02.012.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201710034

O657.31

A

1002-6630（2017）10-0204-04

吳航, 姜效軍, 呂琳琳, 等. Dowex Marathon A固相萃取-氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定食品和水中硒含量[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(10): 204-207. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201710034. http://www.spkx.net.cn

WU Hang, JIANG Xiaojun, Lü Linlin, et al. Determination of Se in food and water samples by solid phase extraction-hydride generation-atomic fluorescence spectroscopy[J]. Food Science, 2017, 38(10): 204-207. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201710034.http://www.spkx.net.cn

2016-08-18

遼寧鞍山市高端人才培養(yǎng)計劃項目（20153743）

吳航（1982—），男，博士研究生，研究方向為食品中重金屬。E-mail：aswuhang@sina.com

*通信作者：姜效軍（1961—），男，教授，博士，研究方向為食品中重金屬、電化學(xué)。E-mail：anshanjiangxj@163.com

固相萃取；Dowex Marathon A樹脂；原子熒光；食品樣品；硒