富硒農(nóng)產(chǎn)品中硒含量檢測方法研究

鄭 偉

(濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 濟(jì)源 459000)

引 言

硒(Se)在1817年被首次發(fā)現(xiàn)時被認(rèn)為是一種有毒的微量元素。1973年，硒被世界衛(wèi)生組織認(rèn)定為人和動物生命中必須的微量元素。1988年，中國營養(yǎng)協(xié)會將硒列入我國居民每日必須攝入的15種膳食營養(yǎng)素之一。2017年，中國衛(wèi)生部推薦我國成年人每天補(bǔ)充60 μg～400 μg的硒元素。我國72%以上的地區(qū)為缺硒和低硒區(qū)，人均硒攝入量普遍不足，因此開發(fā)富硒農(nóng)產(chǎn)品，使缺硒地區(qū)居民通過日常飲食提高硒攝入量具有重要意義[1]。

1 硒元素形態(tài)及作用

硒元素具有防癌抗癌、抗氧化、解毒、排毒及防止糖尿病、白內(nèi)障、預(yù)防心腦血管疾病、克山病、大骨節(jié)病等作用。

自然界中硒主要以無機(jī)硒和有機(jī)硒兩種形態(tài)存在。其中，無機(jī)硒如亞硒酸鈉(Na2SeO3)、硒酸鈉(Na2SeO4)等不僅生物有效性低，還具有較大的毒性，被嚴(yán)格限制其使用量；而有機(jī)硒如硒代蛋氨酸(SeMet)、硒代半胱氨酸(Se-Cys)等來源于生物體內(nèi)，和無機(jī)硒相比，毒性小，生物利用率高，是人類從食物中獲得硒的重要來源[1]。目前，富硒農(nóng)產(chǎn)品中的硒主要是將無機(jī)硒通過生物轉(zhuǎn)化得到。

2 富硒農(nóng)產(chǎn)品

隨著生活水平的提高，人們越來越重視硒元素對健康的影響，富硒農(nóng)產(chǎn)品應(yīng)運而生，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大。富硒農(nóng)產(chǎn)品包括天然富硒產(chǎn)品和人工合成富硒產(chǎn)品兩種類型。天然富硒產(chǎn)品主要利用特定地區(qū)的富硒土壤進(jìn)行種植和生產(chǎn)加工得到，如，富硒大米、富硒蔬菜等；人工合成富硒產(chǎn)品則包括通過液面噴灑、施用富硒肥料、富硒溶液浸泡種子等植物轉(zhuǎn)化法得到的富硒植物和在動物飼料中添加硒，通過動物轉(zhuǎn)化得到的富硒牛奶、富硒雞蛋和富硒肉制品等。

3 富硒農(nóng)產(chǎn)品中硒含量檢測研究

3.1 總硒的測定

3.1.1 消解方法

3.1.1.1 濕法消解

濕法消解常選擇硝酸和高氯酸作為消解液過夜消解，將農(nóng)產(chǎn)品中硒全部轉(zhuǎn)化為無機(jī)硒形式。

3.1.1.2 微波消解

微波消解中常采用硝酸-過氧化氫作為消化液，微波消解結(jié)束后再在消解液中加入鹽酸作為還原劑將Se(Ⅵ)還原成Se(Ⅳ)后采用氫化物原子熒光光譜法進(jìn)行測定。陳曉霞等[2]則利用的硝酸-鹽酸混合酸(7∶3)微波消解糧食完全后，于電熱板上加熱趕酸，再采用原子熒光光譜法測定糧食中總硒量。

3.1.1.3 其他方法

除傳統(tǒng)的濕法消解和微波消解法外，近年來一些新興的總硒提取方法也涌現(xiàn)出來。韋麗麗等[3]以硝酸-高氯酸混合酸為消解液，用程序控溫石墨消解法消解豆類，消解過程程序化，操作簡單。超級微波消解技術(shù)因反應(yīng)釜對溫度、壓力的耐受力更高，大大縮短了樣品的消解時間。

3.1.2 檢測方法

總硒的測定測的是農(nóng)產(chǎn)品中無機(jī)硒和有機(jī)硒的總含量。目前農(nóng)產(chǎn)品總硒量的測定常用的檢測方法有氫化物原子熒光光譜法、熒光分光光度法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、原子吸收光譜法、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法和極譜法。其中，前3種方法是國家標(biāo)準(zhǔn)法，是農(nóng)產(chǎn)品中總硒量的測定方法。

3.1.2.1 氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法(HG-AFS)

氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法(HG-AFS)因靈敏度高、儀器設(shè)備操作簡便，目前廣泛應(yīng)用于富硒農(nóng)產(chǎn)品中微量元素硒的測定。李慧峰等[2]用體積比為(5+1)的硝酸-高氯酸提取甘薯樣品中的總硒；用45%的酒精溶液在60 ℃水浴中加熱30 min，超聲提取30 min來提取甘薯樣品中的無機(jī)硒。然后采用氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定了甘薯薯塊中總硒含量和無機(jī)硒含量，該法的加標(biāo)回收率為96.70%～106%，具有較高的準(zhǔn)確度。韋麗麗等[3]使用的硝酸-高氯酸(10+1)在石墨消解儀中程序消解豆類樣品，采用順序注射氫化物原子熒光光譜法測定豆類中總硒含量，在硒質(zhì)量濃度0 μg/mL～40 μg/mL范圍內(nèi)線性良好，檢出限低、精密度好。李連平等[4]采用氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定了大蒜、黃花菜及草菇等蔬菜樣品中硒的總量及硒的無機(jī)和有機(jī)形態(tài)含量，加標(biāo)回收率為97.6%～101%。王喆等[5]使用的硝酸+高氯酸(4+1)濕法消解樣品，利用斷續(xù)流動氫化物發(fā)生原子熒光法測定了富硒小米、富硒雞蛋中總硒量。

3.1.2.2 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法具有靈敏度高、分析速度快、所需樣品量少等優(yōu)點，被廣泛用于微量元素的測定。黃曉君等[6]采用氫化物原子吸收法測定了富硒猴頭菌中總硒量。張玲等[7]利用石墨爐原子吸收光譜法測定了富硒決明子芽中總硒量。

3.1.2.3 電感耦合等離子體質(zhì)譜法

電感耦合等離子體質(zhì)譜法具有超高的靈敏度，是GB5009.93-2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中硒的測定》中將其增加為食品中硒的測定方法中的第三種方法。林毅韻等[8]采用超級微波-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定了富硒茶葉中總硒量，所用方法在0 μg/L～100 μg/L范圍內(nèi)線性良好。鄒春苗等[9]則研究了電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定富硒大米中硒含量的消解體系選擇和儀器條件優(yōu)化，加標(biāo)回收率為97.3%～102.7%。

3.1.2.4 電化學(xué)分析法

電化學(xué)分析法測定農(nóng)產(chǎn)品中硒含量，應(yīng)用較廣泛的為溶出伏安法和極譜法。臧樹良等[10]以銀基汞膜電極作為工作電極，采用陰極溶出伏安法測定了富硒蛹蟲草中的痕量硒，峰電流與硒質(zhì)量濃度5 μg/L～30 μg/L線性良好。王慶茹[11]利用無機(jī)硒與亞硫酸鈉生成的硒硇在碘酸鉀存在下能產(chǎn)生靈敏的催化波的原理建立了極譜法測定食品中的硒的檢測方法。

3.2 硒形態(tài)分析

目前市面上的富硒農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，有些生產(chǎn)者甚至?xí)苯釉谑称分屑尤霟o機(jī)硒以提高產(chǎn)品總硒量，無機(jī)硒對人體是有毒的，長期食用會引起慢性中毒。而現(xiàn)行食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)測定方法測出的是包括無機(jī)硒在內(nèi)的總硒量，因此研究準(zhǔn)確測定農(nóng)產(chǎn)品中各種硒形態(tài)的檢測方法對甄別富硒農(nóng)產(chǎn)品真假及開展食品安全監(jiān)測具有重要的意義。

3.2.1 樣品前處理

測定農(nóng)產(chǎn)品中各種硒形態(tài)，需要先對樣品進(jìn)行前處理，將樣品中各種硒形態(tài)提取出來且防止硒的損失，一般包括提取、濃縮和富集等環(huán)節(jié)。因為硒形態(tài)不穩(wěn)定，在樣品前處理過程中，各種形態(tài)硒易相互轉(zhuǎn)換。農(nóng)產(chǎn)品中硒形態(tài)提取方法目前包括液相萃取、液相微萃取和固相微萃取等。液相萃取主要包括水提、酸提、堿提及酶解提取等，并常與微波消解技術(shù)、超聲波等輔助方法結(jié)合以提高提取效率，其中超聲輔助酶提取法因提取條件溫和，提取效率高且在提取過程中不改變硒的形態(tài)，是近年來農(nóng)產(chǎn)品硒形態(tài)提取方法中的研究熱點。

3.2.2 硒形態(tài)分離和檢測技術(shù)

富硒農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)過前處理后，硒在提取液中會以不同的形態(tài)存在。若想精確檢測出不同硒形態(tài)的準(zhǔn)確含量，就需要將高選擇性的分離技術(shù)如氣相色譜、高效液相色譜、電泳技術(shù)等與高靈敏度的檢測方法如電感耦合等離子體發(fā)射法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、原子熒光光譜法等聯(lián)合在一起，在檢測前將不同形態(tài)的硒先有效分離。

3.2.2.1 液相色譜及其聯(lián)用法

液相色譜與光譜或質(zhì)譜等技術(shù)聯(lián)用是目前硒形態(tài)分析的主流方法。曾鳳澤等[12]使用微波輔助酶萃取靈芝中的6種硒形態(tài)，使用高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法(HPLC-ICP-MS)對6種硒形態(tài)進(jìn)行了分析；王鐵良等[13]使用高效液相色譜-氫化物發(fā)生原子熒光法(HPLC-HG-AFS)測定了富硒大米中SeCysz、MeSeCys、Se(Ⅳ)、SeMet和Se(Ⅵ)5種硒形態(tài)；張明等[14]使用氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法(GCcMS-MS)鑒定富硒植物中GSeMC、SeMC、SeCys和SeMet 4種有機(jī)含硒化合物。

3.2.2.2 氣相色譜及其聯(lián)用法

氣相色譜聯(lián)用技術(shù)測定農(nóng)產(chǎn)品中各種硒形態(tài)含量時，往往需要利用衍生劑對沒有揮發(fā)性的硒化合物進(jìn)行衍生化處理使其具有揮發(fā)性后，再對其進(jìn)行分離、測定。張浩等[15]采用氯甲酸乙酯衍生法，建立了毛豆中硒蛋氨酸的氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜檢測法；段建坤[16]采用GC-ICP-MS 法測定了洋蔥中揮發(fā)性有機(jī)硒化合物。

3.2.2.3 毛細(xì)管電泳法及其聯(lián)用法

毛細(xì)管電泳法也是分離硒化物形態(tài)的常用方法，但其應(yīng)用范圍卻因在復(fù)雜食品基質(zhì)中靈敏度不高而受到限制。馮金素[17]利用CE-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)測定了西瓜中硒形態(tài)。

4 研究方向展望

目前市面上富硒農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，有機(jī)硒含量很低。而目前國家標(biāo)準(zhǔn)中的方法都是檢測食品中的總硒量，而各種聯(lián)用技術(shù)測定的也只適用于有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特定有機(jī)硒形態(tài)，而未知形態(tài)硒的分析尚不能精確測定。因此，研究農(nóng)產(chǎn)品中未知硒形態(tài)的提取和測定方法將是未來未來富硒農(nóng)產(chǎn)品中硒含量測定的研究方向。