微波消解法測定大米中的硒

劉新菲 盧正才 崔榮敏 王丹 張文歡

（1.丹東市疾病預(yù)防控制中心 遼寧丹東 118003；2.遼寧省農(nóng)科院森林經(jīng)營研究所）

1 前言

硒是人體所必需的微量元素，有“生命元素”的美譽(yù)，能夠提高基體的免疫力，具有預(yù)防心血管疾病、延緩衰老和抗癌的作用。細(xì)胞的生長和死亡直接關(guān)系到人體健康，缺少硒元素會導(dǎo)致人體細(xì)胞死亡的速度大于生長速度，故硒的缺乏會加速人體的衰老。人體和動物體內(nèi)無法合成硒元素，必須通過外界輸入的方式獲得。通常情況下，我國稻米中硒的平均含量為0.016 mg/kg~0.032 mg/kg，無法滿足人體的正常需求。若需要通過食用稻米來補(bǔ)充人體中的硒含量，必須采用外源施硒的方式，但是硒的攝入量一旦超過人體的必須量，就會對人體造成危害，因此，精準(zhǔn)測量富硒大米中的硒含量是非常重要的。

目前，測定硒的主要方法有：分光光度法[1]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法[2]、原子吸收光譜法[3-4]、電化學(xué)法和原子熒光法。進(jìn)樣前的樣品處理通常選擇電加熱板法和微波消解法。部分方法操作復(fù)雜，樣品處理時間冗長且產(chǎn)生大量酸霧，造成環(huán)境污染的同時，還會對檢測人員的健康造成威脅。本文采用微波消解富硒大米，原子熒光光譜法測定大米中的硒含量，以期為相關(guān)人員提供參考。

2 試劑與儀器

2.1 試劑

超純水（電阻率ρ=18.4 MΩ·cm）；過氧化氫溶液（30%）；鹽酸（優(yōu)級純）、硫酸（優(yōu)級純）、硝酸（優(yōu)級純）、高氯酸（優(yōu)級純）；硼氫化鈉（分析純）、氫氧化鈉（分析純）；硒標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液（C=100μg/mL，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心）；10批次市售富硒大米。

2.2 儀器

AFS-9330原子熒光光度計（北京）；硒空心陰極燈；微波消解儀（上海）；天平（梅特勒）。

2.3 試劑濃度的配制

硒標(biāo)準(zhǔn)使用液（100μg/L）：精確吸取硒標(biāo)準(zhǔn)儲備液1.0 mL，稀釋至100 mL容量瓶中，此溶液濃度為1 000μg/L；再精確吸取1 000μg/L硒標(biāo)準(zhǔn)溶液10.0 mL稀釋至100 mL容量瓶中，此溶液濃度為100μg/L。

分別從硒標(biāo)準(zhǔn)使用液（100μg/L）中吸取2.0 mL、4.0 mL、6.0 mL、8.0 mL、16.0 mL、20.0 mL、30.0 mL、60.0mL的溶液定容至200mL容量瓶中，得到標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的濃度為1.0μg/L、2.0μg/L、3.0μg/L、4.0μg/L、8.0μg/L、10.0μg/L、15.0μg/L和30.0μg/L，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。以上定溶液的選擇均為2%的鹽酸溶液。

硼氫化鈉溶液（8.0 g/L）：稱取4.0 g的硼氫化鈉固體，用去離子水溶解，待恢復(fù)至室溫時，定容至500 ml容量瓶中。

氫氧化鈉溶液（5.0 g/L）：稱取2.5 g的氫氧化鈉固體，用去離子水溶解，待恢復(fù)至室溫時，定容至500 ml容量瓶中。

鐵氰化鉀溶液（100 g/L）：稱取50.0 g的鐵氰化鉀固體，用去離子水溶解，待恢復(fù)至室溫時，定容至500 ml容量瓶中。

2.4 儀器條件

儀器主要條件見表1，光電倍增管負(fù)高壓：270 V；硒空心陰極燈電流：70 mA；爐高：8.0 mm；氬氣流速：載氣450 mL／min，屏蔽氣1 100 mL／min；讀數(shù)延遲時間：5.0 s；讀數(shù)時間：10.0 s；清洗時間：15.0 s。

表1 儀器主要條件

2.5 實(shí)驗(yàn)操作步驟

將大米粉碎，過40目篩，準(zhǔn)確稱取0.300 0~0.500 0 g的大米粉碎試樣，于聚四氟乙烯內(nèi)罐中，加入硝酸4.4 mL，過氧化氫2.5 mL，蓋好安全閥，裝進(jìn)保護(hù)套，將消解罐放入微波消解儀器內(nèi)，用扳手將每一個消解罐扭緊。設(shè)置微波消解程序（消解條件見表2），消解待測樣品。消解結(jié)束后，取出內(nèi)罐，放到加熱儀上趕酸，溫度調(diào)到130℃，當(dāng)加熱至消解罐中液體的體積1 mL左右，取下冷卻，再加50%鹽酸溶液5.0 mL，繼續(xù)加熱至溶液冒白煙，將硒元素全部以正四價硒的形式呈現(xiàn)，冷卻室溫，轉(zhuǎn)移至25 mL比色管中，再加2 mL鹽酸和2 mL鐵氰化鉀溶液，定容并混勻待測。試劑空白實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行[5-6]。

表2 微波消解程序

3 結(jié)果與討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

由于六價硒在酸性環(huán)境中不能與硼氫化鈉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以為了測試硒濃度的準(zhǔn)確，必須將溶液中所有六價硒都還原為四價硒。故本實(shí)驗(yàn)操作中選用50%鹽酸作為配制溶液的介質(zhì)，是因?yàn)辂}酸能夠?qū)⒘鶅r硒還原為四價硒以及生成硒化氫提供顯酸性的必要條件。同時，生成的硒化氫必須在在酸性介質(zhì)中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但酸的濃度對實(shí)驗(yàn)干擾有很大的影響，若酸度適當(dāng)，硒元素的溶解度不僅可以提高，其他過渡金屬元素的干擾還能降低。當(dāng)酸度過大時，由于氫氣會對熒光強(qiáng)度產(chǎn)生稀釋作用，即熒光強(qiáng)度也會逐漸降低，故本實(shí)驗(yàn)選擇20%的鹽酸溶液，結(jié)果令人滿意。第二個因素對硒的熒光強(qiáng)度的影響是硼氫化鈉的濃度，若硼氫化鈉的濃度低，并且硼氫化鈉的水溶液及其不穩(wěn)定，濃度越低穩(wěn)定性越差，但是氫氧化鈉的加入以提高硼氫化鈉溶液的穩(wěn)定性，若氫氧化鈉的使用量過多，反應(yīng)時的酸度會降低。還原力弱，靈敏度則低；硼氫化鈉濃度高時，信噪比降低，噪聲增加，但產(chǎn)生的大量氫氣會降低硒元素的濃度，還能導(dǎo)致更多的金屬元素被還原，導(dǎo)致靈敏度隨之降低，故本實(shí)驗(yàn)選擇硼氫化鈉的濃度選擇8.0 g／L。由于硼氫化鈉屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，所以水溶液不穩(wěn)定，加入氫氧化鈉提高其溶液的穩(wěn)定性，但氫氧化鈉濃度不易過高，會降低反應(yīng)時的酸度。本標(biāo)準(zhǔn)選用氫氧化鈉濃度為5.0 g／L，效果較好。直到爐溫達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需溫度，此時需要穩(wěn)定20 min，儀器調(diào)至穩(wěn)定的狀態(tài)，基線很穩(wěn)時準(zhǔn)備開始測量[7]。與測定標(biāo)準(zhǔn)曲線相同的條件下測定樣品，由標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程確定硒含量，配制好的標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0μg/L、2.0μg/L、3.0μg/L、4.0μg/L、8.0μg/L、10.0μg/L、15.0μg/L和30.0 μg/L分別進(jìn)行測定，根據(jù)吸光度值與濃度的關(guān)系，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。得到標(biāo)準(zhǔn)曲線y=45.385x+3.6349，r=0.999 4.標(biāo)準(zhǔn)曲線結(jié)果圖見圖1。

連續(xù)測定11次試樣空白，計算試樣空白結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差，按最低檢出限D(zhuǎn)L=3S/K（其中S為標(biāo)準(zhǔn)偏差，K為斜率），四價硒元素的儀器檢出限為0.0413μg／L。若稱取0．5 g試樣，消解定容至25 mL，則本方法最低檢出質(zhì)量濃度定為0．0021μg／g，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.31%。

3.2 準(zhǔn)確度的測定

對大米的2個國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品分別進(jìn)行測定（結(jié)果見表3），測定值均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

表3 準(zhǔn)確度測定結(jié)果

3.3 樣品測定結(jié)果及加標(biāo)回收率

將10個批次的富硒米樣品進(jìn)行測量同時進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表4，回收率在90.0%~94.0%，說明該實(shí)驗(yàn)方法可以準(zhǔn)確的測出大米中硒元素的含量[8]。

表4 樣品測定結(jié)果及加標(biāo)回收率

3.4 實(shí)驗(yàn)精密度的測定

根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法，抽取3種不同批次含量富硒米樣品分別進(jìn)行10次平行測定，考察方法精密度。結(jié)果見表5.測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為3.80%、3.06%和1.57%，說明本方法精密度較高。

表5 精密度的測定

4 結(jié)論

采用微波消解樣品，操作簡單快速，機(jī)體干擾少，分析具有較高靈敏度、精密度和準(zhǔn)確度，是測定大米中硒的有效方法。將富硒大米微波消解，利用氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定，加標(biāo)回收率在90.0%~94.0%，精密度分別為3.80%、3.06%和1.57%，該實(shí)驗(yàn)操作簡單，干擾少，靈敏度、精密度和準(zhǔn)確度都符合實(shí)驗(yàn)要求，是測定大米中硒的有效方法。