艾斯卡試劑半熔法分離-氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定食物中硒的含量

馬 娜,張靈火,顧 雪,孫彬彬,白金峰,陳海杰

(中國地質(zhì)科學(xué)院 地球物理地球化學(xué)勘查研究所 自然資源部地球化學(xué)探測重點實驗室,廊坊 065000)

硒是人體必需的微量元素之一,具有抗氧化以及延緩衰老的作用[1]?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)表明,缺乏硒會引起重要器官的功能失調(diào),導(dǎo)致許多疾病的發(fā)生。由于人體內(nèi)不存在長期儲備硒的器官,機體需要源源不斷攝入足量的硒以維持體內(nèi)硒濃度的平衡,而硒攝入過量又會引起中毒反應(yīng)[2-5],因此準(zhǔn)確測定食物中硒的含量對富硒作物的開發(fā)及其安全風(fēng)險評估具有重要意義。

目前,硒的測定方法主要有熒光分光光度法[6]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)[7-8]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)[9]和氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法(HG-AFS)[10-11]等。其中,分光光度法無法滿足高靈敏度和穩(wěn)定性的要求;ICP-MS存在嚴(yán)重的多原子離子干擾;ICP-AES 靈敏度略低,檢出限難以滿足植物樣品中硒元素的測定要求。HG-AFS具有靈敏度高、儀器操作簡便等優(yōu)點,是目前測定微量砷、銻、鉍、汞、硒和鍺等元素的首選方法。氫化物發(fā)生技術(shù)能將待測元素與絕大多數(shù)基體成分分離,同時產(chǎn)生的硒化氫可以直接導(dǎo)入原子化器,提高了進樣效率和測定靈敏度。

食物中硒的消解方法主要有常壓濕法消解[12]和微波消解[13],都以硝酸-高氯酸、硝酸-硫酸等強酸體系為消解液[14];當(dāng)采用HG-AFS測定硒時,溶液中殘留的硝酸會對測定造成干擾,因此國家標(biāo)準(zhǔn)要求加熱溶液至近干,以除去殘留的硝酸。但在實際操作中,加熱終點難以控制,若未到終點,樣品中殘留的硝酸會嚴(yán)重干擾硒的測定結(jié)果;若加熱過度或完全蒸干則會造成硒的揮發(fā),直接影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確度。艾斯卡試劑半熔法是利用高溫將硒與樣品基體分離,可有效消除樣品中銅、鎳等元素對硒的干擾,多用于礦石、土壤樣品中硒的測定[15],目前未見測定食品中硒的報道。

基于此,本工作建立了艾斯卡試劑半熔法分離-HG-AFS測定食品中硒含量的方法,并采用國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進行驗證,以期為食品中硒的測定提供參考。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

XGY-1011型原子熒光光度計。

硒標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液:1 g·L－1。

硒標(biāo)準(zhǔn)溶液:50μg·L－1,移取適量的硒標(biāo)準(zhǔn)溶液,用20%(體積分?jǐn)?shù),下同)鹽酸溶液逐級稀釋,配制成質(zhì)量濃度為50μg·L－1的硒標(biāo)準(zhǔn)溶液。

艾斯卡試劑:稱取氧化鎂15.0 g 和碳酸鈉5.0 g,研磨并混勻,配制成艾斯卡試劑,備用。

0.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)苯酚紅指示劑:稱取0.1 g苯酚紅,用乙醇溶解并稀釋至100 mL。

硼氫化鉀溶液:9.0 g·L－1,稱取硼氫化鉀9.0 g和氫氧化鈉2.0 g,用水溶解并稀釋至1 L,搖勻,配制成質(zhì)量濃度為9.0 g·L－1的硼氫化鉀溶液,現(xiàn)用現(xiàn)配。

鐵鹽溶液:18.6 g·L－1(以Fe3＋計),稱取180 g六水合三氯化鐵于燒杯中,加入200 mL鹽酸,溶解后,再用水稀釋至2 L,混勻,備用。

鹽酸為優(yōu)級純;氧化鎂、碳酸鈉、氫氧化鈉、六水合三氯化鐵、苯酚紅、硼氫化鉀均為分析純;試驗用水為去離子水。

1.2 儀器工作條件

燈電流80 m A;原子化器高度7 mm,原子化器溫度200 ℃;載氣為氬氣,載氣流量800 mL·min－1;進樣量4.0 mL;硼氫化鉀溶液加液量5.0 mL。

1.3 試驗方法

稱取艾斯卡試劑0.50 g和樣品0.50 g于石英坩堝中,充分?jǐn)嚢?混勻,再覆蓋1.25 g艾斯卡試劑后,將其置于馬弗爐中,于750 ℃焙燒60 min。焙燒結(jié)束后,冷卻,取出,轉(zhuǎn)移至50 mL 玻璃燒杯中,加入1滴0.1%苯酚紅指示劑,再加入鹽酸使溶液顏色由紅色變?yōu)辄S色,于200 ℃電熱板加熱至溶液體積至6 mL 左右。加入6 mL 鹽酸,繼續(xù)煮沸10 min后,取下冷卻,加入2 mL 鐵鹽溶液,轉(zhuǎn)移至25 mL比色管中,用水定容,搖勻,按照儀器工作條件進行測定。隨同做空白試驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 艾斯卡試劑的選擇

艾斯卡試劑通常由氧化鎂或氧化鋅與碳酸鈉配制而成。以蒜粉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 10022(硒的認(rèn)定值為0.390μg·g－1)為研究對象,考察了質(zhì)量比為3∶1的氧化鎂-碳酸鈉、氧化鋅-碳酸鈉為艾斯卡試劑時對GBW 10022中硒測定結(jié)果的影響。

結(jié)果顯示:以氧化鋅-碳酸鈉為艾斯卡試劑時,硒的測定值為0.282μg·g－1;而以氧化鎂-碳酸鈉為艾斯卡試劑時,硒的測定值為0.396μg·g－1,與認(rèn)定值基本一致。這可能是由于氧化鋅密度較大,相同質(zhì)量的艾斯卡試劑,氧化鋅-碳酸鈉未能很好地覆蓋樣品,導(dǎo)致焙燒過程中硒的揮發(fā),因此試驗選擇采用氧化鎂與碳酸鈉配制艾斯卡試劑。

試驗進一步考察了氧化鎂(a)、碳酸鈉(b)以及不同質(zhì)量比(1∶4、1∶3、1∶2、2∶3、1∶1、3∶2、2∶1、3∶1、4∶1)的氧化鎂-碳酸鈉(編號依次為c～k)為艾斯卡試劑時對GBW 10022中硒測定結(jié)果的影響,結(jié)果見圖1。

圖1 不同質(zhì)量比的氧化鎂-碳酸鈉對硒測定結(jié)果的影響Fig.1 Effect of different mass ratios of magnesium oxide and sodium carbonate on the determination results of Se

結(jié)果顯示:單獨使用氧化鎂時,硒的測定結(jié)果接近于空白值;單獨使用碳酸鈉時,測定結(jié)果偏低,可能是大部分碳酸鈉分解所致;當(dāng)同時使用氧化鎂和碳酸鈉時,硒的測定結(jié)果與認(rèn)定值基本一致。艾斯卡試劑中氧化鎂的作用是提高混合試劑的分解溫度,碳酸鈉的作用是吸收焙燒揮發(fā)出的硒。考慮到氧化鎂的密度較小,而碳酸鈉的密度相對較大,為減少試劑的用量,試驗選擇氧化鎂和碳酸鈉的質(zhì)量比為3∶1。

2.2 焙燒溫度的選擇

試驗考察了焙燒溫度為650,700,750,800,850,900 ℃時對GBW 10022中硒測定結(jié)果的影響,結(jié)果見圖2。

圖2 焙燒溫度對硒測定結(jié)果的影響Fig.2 Effect of calcination temperature on the determination results of Se

結(jié)果顯示:當(dāng)焙燒溫度為650,700℃時,硒的測定值較低,可能是由于樣品中的硒并未完全揮發(fā)進入艾斯卡試劑所致;當(dāng)焙燒溫度為750℃時,硒的測定值與認(rèn)定值相符,因此試驗選擇焙燒溫度為750 ℃。

2.3 焙燒時間選擇

試驗考察了焙燒時間為15,30,60,120,240,360,480 min 時對GBW 10022 中硒測定結(jié)果的影響。

結(jié)果顯示,當(dāng)焙燒時間為15～480 min時,硒的測定值為0.382～0.413μg·g－1,表明焙燒時間對硒的測定值無明顯影響,都能使樣品中的硒進入艾斯卡試劑。為提高焙燒效率同時保證焙燒效果,試驗選擇焙燒時間為60 min。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

分別移取0,1.0,2.0,4.0,8.0,16.0 mL的硒標(biāo)準(zhǔn)溶液于一組50 mL 容量瓶中,各加入4.0 mL 鐵鹽溶液,再用20%鹽酸溶液稀釋至刻度,配制成質(zhì)量濃度為0,1.0,2.0,4.0,8.0,16.0μg·L－1的硒標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。按照儀器工作條件對硒標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進行測定,以硒的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),其對應(yīng)的響應(yīng)值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果顯示,硒的質(zhì)量濃度在16.0μg·L－1以內(nèi)與其對應(yīng)的響應(yīng)值呈線性關(guān)系,線性回歸方程為y＝39.49x＋6.618,相關(guān)系數(shù)為0.999 2。

按照試驗方法對12份空白樣品進行測定,計算測定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差(s),以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計算檢出限(3s),結(jié)果為6.0 ng·g－1。

2.5 精密度試驗

按照試驗方法對國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 10010、GBW 10022、GBW 10023進行測定,每個樣品平行測定12 份,計算測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見表1。

表1 精密度試驗結(jié)果(n=12)Tab.1 Results of test for precision(n=12)

2.6 準(zhǔn)確度試驗

選取16種國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),按照試驗方法進行測定,每個樣品平行測定6份,計算測定值的相對誤差,結(jié)果見表2。

表2 準(zhǔn)確度試驗結(jié)果Tab.2 Results of test for accuracy

結(jié)果顯示,16種國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中硒測定值的相對誤差為－10%～17%,滿足測定要求[16]。

本工作通過對艾斯卡試劑、焙燒條件等因素進行優(yōu)化,建立了艾斯卡試劑半熔法分離-HG-AFS測定食物中硒含量的方法。與傳統(tǒng)濕法消解相比,該方法操作簡便、檢出限低、精密度好、準(zhǔn)確度高,為食品中硒的測定提供依據(jù)。