抑制植物樣品消解過程中硒揮發(fā)的方法

陳海杰 馬娜 陳衛(wèi)明 顧雪 張鵬鵬 張靈火 白金峰 于兆水

摘?要?氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法（HG-AFS）是測(cè)定植物樣品中硒（Se）的理想方法，但植物樣品中Se在消解過程中容易揮發(fā)損失，而使結(jié)果偏低。Se標(biāo)準(zhǔn)溶液采用HCl、HF、HClO4消解時(shí)，加熱至蒸干后，Se會(huì)揮發(fā)損失，而單獨(dú)采用HNO3消解時(shí)不會(huì)揮發(fā)損失，表明Se的揮發(fā)可能與F、Cl的存在有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，Ca2+可以有效抑制Se的揮發(fā)損失，基于此建立了HG-AFS測(cè)定植物樣品中痕量Se的分析方法。 取0.5000 g植物樣品，加入8 mL 0.015 g/mL Ca2+，采用HNO3-HClO4（15∶2，V/V）混合液于低溫電熱板進(jìn)行消解，加熱至蒸干，Se也不會(huì)揮發(fā)損失?？疾炝薈a2+對(duì)于共存干擾元素允許量的影響，發(fā)現(xiàn)加入Ca2+后，共存干擾元素的允許量并未發(fā)生明顯變化。本方法檢出限為4.95 ng/g，精密度達(dá)到2.56%～3.17%，采用不同類型的植物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證，測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值吻合。

關(guān)鍵詞?氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法; 痕量硒; 植物樣品; 揮發(fā); 損失

1?引 言

硒（Se）是人體必須的微量元素，參與多種酶和蛋白質(zhì)的合成，Se的缺乏和過量都會(huì)引起毒性作用[1～4]。糧食、蔬菜和水果等植物是人體攝入Se的重要來源，因此準(zhǔn)確測(cè)定植物樣品中Se的含量具有重要的意義。

目前，Se的測(cè)定方法主要有伏安法[5，6]、原子吸收光譜法（AAS）[7，8]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）[9～11]、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）[12，13]和原子熒光光譜法（AFS）[14，15]。其中，伏安法操作簡便，靈敏度高，但長期穩(wěn)定性略差; AAS和ICP-OES檢出限相對(duì)較高; 由于Se的第一電離能較高，因此ICP-MS測(cè)定Se的靈敏度相對(duì)較低，同時(shí)存在較為嚴(yán)重的多原子離子干擾，雖然可以采用氦氣、氧氣等碰撞反應(yīng)消除干擾，但卻降低了測(cè)定的靈敏度; 氫化物發(fā)生（HG）[16]技術(shù)具有將分析元素與可能引起干擾的元素分離，進(jìn)樣效率高等優(yōu)點(diǎn)，多與AAS、ICP-OES、ICP-MS和AFS聯(lián)用[12～15，17，18]。其中，HG-AFS具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、設(shè)備使用成本低等優(yōu)點(diǎn)，是測(cè)定Se的主要方法。

植物樣品中Se的消解主要采用濕法敞開消解[15]和微波密閉消解[9]等方法，消解后殘留的氮氧化物和HNO3等會(huì)對(duì)HG-AFS的測(cè)定造成干擾[19]。因此，需要將HNO3等除盡，而Se容易在消解過程中揮發(fā)損失。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求加熱至近干，但切不可蒸干[20]，防止Se揮發(fā)。鄒大瓊等[21]采用HNO3 + HClO4對(duì)樣品進(jìn)行消解，加入Cu可以抑制HClO4冒煙時(shí)Se揮發(fā)損失。但Cu作為HG-AFS測(cè)定Se時(shí)最主要的干擾元素之一，其允許量較低。本研究的干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，1.6 μg/mL Cu2+已嚴(yán)重影響2 ng/mL Se的測(cè)定，因此，加入Cu后的含Se樣品并不適合采用HG-AFS測(cè)定。植物樣品采用濕法消解時(shí)，未見加熱至蒸干而Se不揮發(fā)的方法。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，消解過程中Se的揮發(fā)可能是樣品中存在的氯（Cl）等引起的，本研究前期實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過加入Ca2+可以抑制Se在消解過程的揮發(fā)，即使加熱至干，Se也不會(huì)揮發(fā)損失。 在此基礎(chǔ)上，建立了HG-AFS測(cè)定植物樣品中痕量Se的分析方法，顯著降低了操作難度，提高了方法的準(zhǔn)確度和可靠性。

2?實(shí)驗(yàn)部分

2.1?儀器與試劑

XGY-1011 A氫化物-原子熒光光譜儀（河北廊坊開元高技術(shù)開發(fā)公司）。HNO3、HCl、HClO4和HF（優(yōu)級(jí)純，北京化工廠）; Ca（NO3）2、CaCl2、Ca（OH）2（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)大米（GBW10010）、小麥（GBW10011）、玉米（GBW10012））、圓白菜（GBW10014）、豆角（GBW100121）、蒜粉（GBW10022）、紫菜（GBW10023）、人參（GBW10027））、黃芪（GBW10028）、胡蘿卜（GBW10047）和芹菜（GBW10048）（中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所）; KBH4溶液： 取7 g KBH4和2 g NaOH以去離子水溶解并定容1000 mL配制而成; 0.015 g/mL Ca2+溶液：取88.4 g Ca（NO3）2·4H2O，以去離子水溶解并定容至1000 mL。

1000 mg/L Se標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心），逐級(jí)稀釋成 0.1 μg/mL Se標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。標(biāo)準(zhǔn)系列溶液：分別移取0.1 μg/mL Se標(biāo)準(zhǔn)工作溶液0.0、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0和8.0 mL于100 mL容量瓶中，分別加入20 mL HCl和32 mL Ca2+溶液，以去離子水定容，配制成0、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0和8.0 ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。

2.2?儀器工作條件

XGY-1011 A型氫化物-原子熒光光譜儀工作條件為：燈電流80 mA，負(fù)高壓280 V，原子化器高度7 mm，原子化器溫度100 ℃，載氣流量800 mL/min，樣品進(jìn)樣量 2 mL，KBH4用量為5 mL。

2.3?樣品消解程序

稱取0.5000 g樣品于50 mL玻璃錐形瓶中，加入15 mL HNO3、2 mL HClO4和8 mL 0.015 g/mL Ca2+溶液，于低溫電熱板（約220℃）上加熱至蒸干。取下冷卻后，加入10 mL HCl（1∶1，V/V），于低溫電熱板繼續(xù)加熱5 min，取下冷卻后，轉(zhuǎn)入25 mL比色管中，加去離子水至刻度，搖勻，待測(cè)。

3?結(jié)果與討論

3.1?Ca2+對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液中Se回收率的影響

取HNO3、HCl、HF、HClO4和HNO3-HClO4（10∶1，V/V）溶液各10 mL，分別加入2 mL 50 ng/mL Se標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照2.3節(jié)進(jìn)行消解，加熱至蒸干，結(jié)果見圖1。不加Ca2+時(shí)，單獨(dú)采用HNO3消解（避免標(biāo)準(zhǔn)溶液中引入Cl），Se不會(huì)揮發(fā)損失; 引入F和Cl后，Se的損失加劇，表明Se易與F和Cl形成易揮發(fā)化合物; 加入Ca2+后，所有消解溶液中Se均不會(huì)揮發(fā)損失。可能是Ca與Se形成穩(wěn)定的化合物，抑制了Se的揮發(fā)。加入Ca2+后，不僅回收率接近100%，而且重現(xiàn)性也明顯改善。

3.2?Ca2+對(duì)實(shí)際樣品中Se回收率的影響

選取植物樣標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) GBW10022（蒜粉），按照樣品消解步驟，分別加熱到不同階段，加Ca2+和不加Ca2+的對(duì)比結(jié)果見圖2。加熱至消解液剩余較多且HClO4尚未冒白煙時(shí)，植物樣品中殘留了大量HNO3、氮氧化物和有機(jī)顆粒物等，會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)定，加Ca2+和不加Ca2+的結(jié)果均偏低; 不加Ca2+時(shí)，只在HClO4冒白煙時(shí)，回收率較好。這與植物樣品的標(biāo)準(zhǔn)分析方法中要求加熱至近干的描述一致，此時(shí)Se并未揮發(fā)損失。如蒸干就會(huì)造成Se的揮發(fā)損失; HClO4冒煙時(shí)間不足時(shí)，植物樣消解不完全，結(jié)果也會(huì)偏低，這極大增加了操作難度。加入Ca2+后，從HClO4冒白煙一直到蒸干2 h后，回收率基本恒定（趨近于100%），表明在植物樣品消解過程中，Ca同樣可以抑制Se的揮發(fā)損失。

3.3?Ca2+加入量

分別取 0.5000 g 植物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) GBW10022（蒜粉，標(biāo)準(zhǔn)值為 0.390 μg/g）、GBW10023（紫菜，標(biāo)準(zhǔn)值為 0.124 μg/g），加入不同量的0.015 g/mL Ca2+溶液，按照樣品消解步驟進(jìn)行消解，

結(jié)果見圖3。對(duì)于0.5000 g植物樣，加入6 mL Ca2+溶液可以抑制Se的揮發(fā)，即使加入量達(dá)到10 mL時(shí)，也不會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果造成干擾。為保證加入足量的Ca2+，對(duì)于0.5000 g 植物樣，選擇加入8 mL 0.015 g/mL Ca2+溶液。另外，不改變Ca2+的加入量，采用Ca（NO3）2、CaCl2和Ca（OH）2均能取得一致的效果。

3.4?加Ca2+對(duì)干擾元素允許量的影響

HG-AFS測(cè)定Se時(shí)，共存離子會(huì)對(duì)測(cè)定造成影響[22]。分別采用不同量的干擾離子，加入50 ng Se和5 mL HCl，配制成25 mL溶液后進(jìn)行測(cè)定（結(jié)果見表1）。共存元素Cd（1.0 mg）、 Cu （0.02 mg）、 Co（1.0 mg）、 Ni（1.0 mg）、Pb（1.0 mg）、Sn（1.0 mg）、Zn（1.0 mg）、As（0.25 mg）、Ge（0.05 mg）、Hg（0.1 mg）、 Sb（1.0 mg）、Ag（5.0 μg）、Au（1.0 μg）、Pt（100 μg）、Bi（25 μg）、Te（10 μg）不會(huì)對(duì)測(cè)定造成干擾。其中主要干擾元素為Cu、Ag、Au、Pt和能生成氫化物的元素As、Ge 、Hg 、Sb、 Bi、 Te等。加Ca前后，共存干擾元素的允許量無明顯差異，并且干擾元素的允許量遠(yuǎn)高于植物樣品中的含量，因此不會(huì)對(duì)Se的測(cè)定產(chǎn)生影響。

3.5?加 Ca2+對(duì)方法精密度和檢出限的影響

采用本方法，平行進(jìn)行12份樣品空白溶液的測(cè)定（稀釋倍數(shù)50）。加Ca2+和不加Ca2+的檢出限分別為 5.19和 4.95 ng/g。采用 GBW10022（蒜粉）和GBW10048（芹菜），每個(gè)樣品進(jìn)行10次平行測(cè)定，按照制定的樣品消解步驟進(jìn)行消解，計(jì)算方法的精密度（表2）。結(jié)果表明，加Ca2+后，方法的精密度和準(zhǔn)確度都明顯提高。

3.6?方法準(zhǔn)確度

選擇糧食作物（大米、小麥等）、蔬菜（圓白菜、胡蘿卜等）和中藥材（人參、黃芪等）等不同類型的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)共9個(gè)，按照制定的分析方法進(jìn)行測(cè)定（表3），每個(gè)樣品進(jìn)行4次平行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值一致。

References

1?Rayman M P. Lancet，2012，379（9822）： 1256-1268

2?Zhang L，Gao Y，F(xiàn)eng H，Zou N，Wang K，Sun D. J. Trace Elem. Med. Bio.，2019，56： 21-30

3?Kurniawati S，Lestiani D D，Damastuti E，Santoso M. J. Food Compos. Anal.，2019，82： 103222

4?Ghimire S，Baral B K，F(xiàn)eng D，Sy F S，Rodriguez R. Nutrition，2019，62： 169-176

5?Shahbazi Y，Ahmadi F，F(xiàn)akhari F. Food Chem.，2016，192： 1060-1067

6?Ochab M，Geca I，Korolczuk M. Talanta，2017，165： 364-368

7?Luz M S，Nascimento A N，Oliveira P V. Talanta，2013，115（17）： 409-413

8?de Oliveira R M，Antunes A C N，Vieira M A，Medina A L，Ribeiro A S. Microchem. J.，2016，124： 402-409

9?Wei Y H，Zhang J Y，Zhang D W，Luo L G，Tu T H. Food Chem.，2014，159： 507-511

10?Griboff J，Wunderlin D A，Monferran M V. Microchem. J.，2017，130： 236-244

11?Henn A S，Rondan F S，Mesko M F，Mello P A，Perez M，Armstrong J，Bullock L A，Parnell J，F(xiàn)eldmann J，F(xiàn)lores E M M. Spectrochim. Acta B，2018，143： 48-54

12?Welna M，Szymczycha-Madeja A. Food Chem.，2014，159： 414-419

13?Welna M，Szymczycha-Madeja A，Pohl P. Talanta，2017，167： 217-226

14?Liu L，Yang X A，Lu X P，Zhang W B. Talanta，2017，171： 90-100

15?L Li，LI Yuan，JING Mei-Jiao，MA Meng-Dan，PENG Yue-Han，QIN Sun-Yi，LI Liu-An. Spectros. Spect. Anal.，2019，39（2）： 607-611

呂 莉，李 源，井美嬌，馬夢(mèng)丹，彭玥晗，秦順義，李留安. 光譜學(xué)與光譜分析，2019，39（2）： 607-611

16?Long Z，Chen C，Hou X，Zheng C. Appl. Spectrosc. Rev.，2012，47（7）： 495-517

17?QIAN Wei，JING Qian，WANG Ru-Hai，GONG Hua，HAN Yong. Spectros. Spect. Anal.，2014，34（1）： 235-240

錢 薇，蔣 倩，王如海，龔 華，韓 勇. 光譜學(xué)與光譜分析，2014，34（1）： 235-240

18?Romanovskiy K A，Bolshov M A，Münz A V，Temerdashev Z A，Burylin M Y，Sirota K A. Talanta，2018，187： 370-378

19?WANG Xue-Qin，LU Dan，LIU Jin-Hua，YIN Xue-Feng. Chinese J. Anal. Chem.，2009，37（2）： 288-290

王雪芹，魯 丹，劉金華，殷學(xué)鋒. 分析化學(xué)，2009，37（2）： 288-290

20?DZ/T 0253.2-2014，Analytic Methods for Biologic Samplesin Eco-Geochemistry Assessment-Part 2： Determination of Selenium Content-Fluorescent Spectrophotometry. Geological and Mineral Industry Standards of the People′s Republic of China

生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)動(dòng)植物樣品分析方法.第2部分： 硒量的測(cè)定 原子熒光光譜法. 中華人民共和國地礦行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，DZ/T 0253.2-2014

21?ZOU Da-Qong，ZHAN Zhi-Chun，ZHANG Ai-Yuan. J. Instr. Anal.，1992，11（1）： 75-78

鄒大瓊，詹志春，張愛沅. 分析測(cè)試學(xué)報(bào)，1992，11（1）： 75-78

22?ZHANG Jin-Mao，F(xiàn)AN Fan，REN Ping. Rock Min. Anal.，1993，12（04）： 264-267

張錦茂，范 凡，任 萍. 巖礦測(cè)試，1993，12（04）： 264-267