稻米中硒含量測定的消解方法探討

楊 靜 洪 玲 許艷霞 梅 廣 黃 力 倪小英 胡元斌

(湖南省糧油產品質量監(jiān)測中心1，長沙 410201) (稻谷及副產物深加工國家工程實驗室2，長沙 410201)

硒是人體必需的微量元素，缺硒與心臟病、癌癥、肝病等疾病的發(fā)生有著密切的關系，同時過量食用硒也會引起疾病[1-3]。近幾年來，富硒稻谷等富硒產品的開發(fā)已成為人們廣泛關注的熱點[4-6]。目前，食品中硒含量的檢測方法主要以氫化物-原子熒光光譜法為主[7，8]，因其靈敏度高、基體干擾少等優(yōu)點。但在對硒含量檢測時，必須先進行樣品前處理，前處理是為了將樣品中硒進行預濃縮、破壞樣品的基質特性或從樣品中提取硒元素，使得樣品滿足儀器檢測的要求，是檢測食品中硒含量的首要關鍵步驟。

目前常規(guī)的前處理技術包括濕法消解、微波消解、高壓罐消解以及干法灰化[9]，其中，高壓罐消解操作復雜，干法灰化易造成損失且耗時長，濕法消解和微波消解是當前可靠、有效的2種前處理方法。在國標 GB 5009.93食品中硒的測定中[10]，因各類食品消解的難易程度不一致，統(tǒng)一采用了混酸或加H2O2的辦法進行前處理，但高氯酸、H2O2在高溫下極易爆炸，尤其是當試樣消解液在蒸干的情況下。針對稻米硒主要是以有機硒形式存在于蛋白質中[11,12]，易于提取，所以，本文建立在僅使用濃硝酸消解的基礎下，采用濕法消解和微波消解兩種前處理消解方法測定稻米中硒的含量，并通過考查料液比、溫度、酸度、加與不加掩蔽劑及過夜預消解與否等方面對實驗結果的影響，探索出一條既能對稻米中硒含量的準確定量又能將樣品前處理步驟簡化、量化、快速的“道路”。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

雙道原子熒光光度計(AFS-8800)，恒溫消解儀(BHW-09A Digestor)，微波消解儀(ETHOS UP)，聚四氟乙烯消解管。

1 000 μg/mL硒標準溶液(GSB G 62029-90)、大米標準物質(GBW 10010)、稻谷(湖南省本地產)；鹽酸、硝酸、硼氫化鉀、氫氧化鉀：優(yōu)級純。

1.2 試樣制備

稻谷去除雜質，經礱谷機去殼制得糙米，粉碎至全部過20目篩，儲于塑料瓶中備用；大米試樣直接粉碎至全部過20目篩，儲于塑料瓶中備用。

1.3 試樣預處理

1.3.1 濕法消解

稱取試樣0.5 g(精確至0.001 g)置于聚四氟乙烯消解管中，加入20 mL硝酸，于恒溫消解儀上170 ℃加熱，當溶液變?yōu)榍辶翢o色并伴有白煙產生后，再繼續(xù)加熱至剩余體積約為2 mL，冷卻，再加體積分數(shù)為50%鹽酸溶液5 mL，繼續(xù)加熱至溶液變?yōu)榍辶翢o色并伴有白煙出現(xiàn)，剩余體積約為2 mL。冷卻后轉移至25 mL比色管中，用水定容，混勻待測。同時做試劑空白實驗。

1.3.2 微波消解

稱取試樣0.5 g(精確至0.001 g)置于聚四氟乙烯消解管中，加入10 mL硝酸，于微波消解儀中按設定程序(見表1)進行消解，消解結束待冷卻后，于恒溫消解儀上170 ℃加熱，當溶液變?yōu)榍辶翢o色并伴有白煙產生后，再繼續(xù)加熱至剩余體積約2 mL，冷卻，再加體積分數(shù)為50%鹽酸溶液5 mL，繼續(xù)加熱至溶液變?yōu)榍辶翢o色并伴有白煙出現(xiàn)，剩余體積約為2 mL。冷卻后轉移至25 mL比色管中，用水定容，混勻待測。同時做試劑空白實驗。

表1 微波消解儀設置條件

1.4 儀器條件

光電倍增管負高壓 300 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，延遲時間1.0 s，讀數(shù)時間15 s，測定方式標準曲線法，讀數(shù)方法峰面積。

載流：5%鹽酸溶液；還原劑：15 g/L 硼氫化鉀+5 g/L氫氧化鉀。

1.5 標準溶液配制

取濃度為1 000 μg/mL 硒標準溶液，加5%鹽酸溶液定容至刻度，混勻，并將其依次稀釋成濃度為0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 μg/L的硒標準工作液。

2 結果與討論

2.1 料液比對實驗結果的影響

取兩個不同濃度硒含量的稻谷樣品(以下考查不同條件對實驗結果的影響均使用此稻谷樣品)，濃度1約0.1 mg/kg；濃度2約0.5 mg/kg。同一種樣品15份，3份一組做平行實驗，分別考察了在濕法消解和微波消解法下樣品質量與硝酸不同試料液比(g/mL)對實驗結果的影響，其中濕法消解料液比設置為：1/5、1/10、1/20、1/40，微波消解料液比設置為：1/20。樣液定容前發(fā)現(xiàn)：當使用濕法消解時，料液比1/5試樣完全呈現(xiàn)黑色，基本沒有消解；料液比1/10試樣部分呈現(xiàn)黃色或黑色，消解不完全；料液比1/20試樣基本都呈無色，有部分呈現(xiàn)淡黃色。料液比1/40試樣完全呈現(xiàn)無色，并與微波消解法料液比1/20試樣呈現(xiàn)一致。其實驗結果見表2：在濕法消解條件下，料液比1/5、1/10、1/20時，試樣消解不完全，以致檢測結果不準確，無法滿足實驗的要求，料液比1/40時試樣消解完全，兩個不同濃度樣品結果平行性良好；在微波消解條件下，料液比1/20時能達到濕法消解法1/40時的效果，這是因為微波消解采用了密閉溶樣罐及微波加熱的方式，有利于試樣的消化。為了將樣品稱樣量與加入濃硝酸體積比量化，本研究濕法消解采用料液比為1/40，微波消解為料液比1/20。

表2 不同料液比對實驗結果的影響

2.2 溫度對實驗結果的影響

取兩不同濃度硒含量的稻谷樣品，同一種樣品12份，3份一組做平行實驗，分別考察了在濕法消解時，溫度130、150、170 ℃條件下，不同溫度對實驗結果的影響，結果見圖1。結果表明，在130、150、170 ℃條件下，溫度對實驗結果均無影響。因為在滿足高于濃硝酸(68%)沸點120.5 ℃的溫度、較大的料液比條件下，都能保持較好的回流消解。為了縮短消解時間，本文中濕法消解采用溫度170 ℃條件進行，微波消解采用程序升溫，最高溫度為170 ℃條件進行(見表1)，但切不能將消解液煮干，以免影響其實驗結果。

圖1 不同溫度對實驗結果的影響

2.3 酸度對實驗結果的影響

氫化物發(fā)生-原子熒光法要求應有適宜的酸度，選擇無氧化性的5%鹽酸作為載流，在還原劑15 g/L硼氫化鉀+5 g/L氫氧化鉀條件下，使配制所得硒標準工作液鹽酸濃度分別為5%、10%和20%，考察不同鹽酸濃度的硒標準工作液對熒光強度的影響。取兩不同濃度硒含量的樣品，同一種樣品12份，3份一組做平行實驗，分別將樣品樣液定容前加入鹽酸使得樣液含酸濃度分別約為5%、10%和20%，考察對其實驗結果的影響，其結果見表3。實驗結果表明，在酸度5%～20%的范圍內，硒的熒光強度隨著酸度的變化影響較小，這與國標GB 5009.93—2010到GB 5009.93—2017內容中刪除樣液定容時補加鹽酸的步驟是一致的。因此，本實驗采用5%鹽酸配制硒標準工作液，且樣品前處理趕酸步驟完成后直接加水定容。

表3 酸度對實驗結果的影響

2.4 掩蔽劑對實驗結果的影響

氫化物原子熒光光譜法測定食品中硒的過程中存在著離子干擾，如As、Bi、Cu等，為消除干擾離子對測定硒的影響，國標法中加入鐵氰化鉀可有效地抑制干擾，從而保證測定結果的準確性[13]。本實驗取兩不同溶度硒含量的稻谷樣品，同一種樣品12份，6份一組做平行實驗，分別測得在加與不加鐵氰化鉀兩種情況下的樣品結果，結果見表4。實驗表明：稻米中硒含量的測定基本不受掩蔽劑鐵氰化鉀的影響。這也說明測定稻米中硒含量時干擾離子濃度很低，不足以影響其測定結果[14]。另外鐵氰化鉀因其有顏色，長期使用必然會對儀器管路有所污染，因此，從滿足分析測試的要求來說，測定稻米中硒含量可不加掩蔽劑鐵氰化鉀。

表4 掩蔽劑對實驗結果的影響(n=6)

2.5 過夜預消解對實驗結果的影響

國標中食品硒測定時，消解前需要過夜預消解，大大增加了檢測時間，降低了檢測效率。本論文考察了直接消解與過夜預消解后再消解兩種情況下，稻米樣品硒的檢測結果，探討直接消解的可行性。取兩不同濃度硒含量的試樣，同一種樣品12份，6份一組做平行實驗，一組加硝酸過夜預消解，另一組直接加硝酸消煮或微波消解，比較兩組實驗結果。結果發(fā)現(xiàn)：直接消解與過夜預消解再消解測定稻米中硒含量的結果基本一致。這說明稻米基體中的硒易于提取，可以省去預消解步驟，從而節(jié)省樣品前處理時間。

2.6 線性關系、檢出限和定量限

以GSB G 62029-90硒標準物質稀釋所得的硒標準工作液(0～16.0 μg/L)，在確定的載流、還原劑和熒光光譜條件下進行測定。以峰面積為縱坐標、質量濃度(單位μg/L)為橫坐標繪制標準曲線。實驗結果表明，稻米中硒含量在0～16 μg/L的范圍內線性關系良好，線性方程：If=77.462×c+7.854，相關系數(shù)：0.999 6。按測試方法平行進行11次空白實驗，以3倍的標準偏差除以工作曲線的斜率求得檢出限為0.001 8 mg/kg；以10倍的標準偏差除以工作曲線的斜率求得定量限為0.005 4 mg/kg，完全能滿足糧食中硒含量的測定需求。

2.7 標準物質測定、回收率和精密度實驗

應用本論文中的濕法消解和微波消解2種前處理方法對大米標準物質GBW 10010 消解處理后測定，并以該大米標準物質作為本底，加入硒標準溶液(3個濃度水平，添加量相當于硒含量0.10、0.20、0.40 mg/kg)后按照本文建立的方法進行處理和測定，每份樣品進行6次平行測定，考察加標回收率實驗，結果如表5。大米標準物質實測值在標準準確值范圍內，且3個濃度水平加標回收率為90.0%～102.5%，精密度為1.7%～8.4%，符合一般痕量分析要求。

表5 標準物質硒的測定結果、加標回收及精密度(n=6)

2.8 實際樣品分析

2個不同濃度的稻谷實際樣品采用現(xiàn)國標法(第一法)、改進法(1.3.1和1.3.2)比對考查，結果見表6。發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)國標法(第一法)、改進法(1.3.1和1.3.2)共4種方法對稻米中硒含量測定均能達到同樣的效果，而本文所建方法不需要采用極易爆炸的高氯酸、H2O2等消化試劑，并簡化了實驗步驟(如不加掩蔽劑鐵氰化鉀、省去預消解步驟等)。

表6 實際樣品現(xiàn)國標、改進法比對實驗結果(n=3)

3 結論

以純硝酸為消解液，采用濕法消解法和微波消解法2種前處理消化方法測定了稻米中硒的含量，通過實際稻谷樣品現(xiàn)國標法與改進法比對考查、大米標準物質及加標回收實驗進行方法可靠性的驗證，并重點考察料液比、溫度、酸度、掩蔽劑及過夜預消解對實驗結果的影響。結果發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)國標法與改進法比對結果一致，大米標準物質實測值在標準準確值范圍內，且3個濃度水平加標回收率為90.0%～102.2%，精密度為1.7%～8.4%；濕法消解法在料液比1/40(g/mL)、170 ℃恒溫消煮能得到較好實驗結果；微波消解法在料液比1/20(g/mL)封閉消解也能得到較好實驗結果；酸度在5%～20%的范圍內對實驗結果的影響較小；稻米中硒含量的測定基本不受掩蔽劑鐵氰化鉀和過夜預消解與否的影響。改進后的2種前處理方法消化液單一、準確可靠、步驟簡化，能夠滿足糧食檢測工作的需要。