電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測(cè)定紫菜中硒含量

程雪華，曾 夢(mèng)，林少華

（1.北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，北京 100031；2.德國(guó)耶拿分析儀器股份公司北京代表處，北京 100027）

紫菜是一類生長(zhǎng)在潮間帶的海藻，其分布范圍涵蓋了寒帶、溫帶、亞熱帶和熱帶海域。紫菜是世界上產(chǎn)值最高的栽培海藻，同時(shí)也是我國(guó)海洋農(nóng)業(yè)的主導(dǎo)品種之一。干紫菜中粗蛋白含量30%～50%，富含膳食纖維、多種維生素及鈣、鉀、鎂等微量元素，還含藻類特有的藻膽蛋白，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，是一種不可多得的海洋食材，也是我國(guó)東南沿海農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)品。硒是人體必需的微量元素，可消除自由基對(duì)生物膜的攻擊，保護(hù)生物膜氧化損傷，延緩細(xì)胞衰老，保護(hù)細(xì)胞的完整性，從而延長(zhǎng)人類壽命，故硒被稱為長(zhǎng)命之素，也被科學(xué)家稱之為人體微量元素中的“防癌之王”。

電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）作為一種新興的痕量分析技術(shù)，具有高效快速、靈敏準(zhǔn)確等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于食品中無(wú)機(jī)元素檢測(cè)領(lǐng)域。最新食品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.93—2017已將ICP-MS法作為檢測(cè)食品中硒Se元素的主要方法之一。采用單四極桿ICP-MS法測(cè)定食品中低含量Se時(shí)，常常會(huì)受到多原子離子（ArAr、ArCa等）干擾，偶爾也會(huì)受到稀土雙電荷（Gd等）及一些同質(zhì)異位素（Mo等）的干擾，傳統(tǒng)以氦氣為碰撞氣就能夠消除大部分干擾，可以滿足絕大部分食品樣品中Se的測(cè)試，但如果食品中元素含量過(guò)于復(fù)雜，會(huì)同時(shí)存在多種干擾，反應(yīng)產(chǎn)物離子與樣品中共存離子重疊，那么采用傳統(tǒng)的氦氣碰撞模式則難以消除干擾，有時(shí)甚至還必須使用價(jià)格昂貴的三重四極桿電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Triple Quadrupole Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，QQQ-ICPMS）才能解決。QQQ-ICP-MS法可對(duì)干擾物質(zhì)進(jìn)行多級(jí)篩選，從而消除干擾，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜基質(zhì)中元素的測(cè)定，但三重四級(jí)桿電感耦合等離子體質(zhì)譜儀價(jià)格較昂貴，成本較高。因此，本文采用單桿電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Single Queadrupole Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，Q-ICPMS），以氫氣作為碰撞氣，以解決紫菜樣品中雙電荷離子干擾、同量異位素干擾、多原子離子干擾導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏高的問(wèn)題，最終獲得準(zhǔn)確的測(cè)定方法。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

儀器：萬(wàn)分之一電子天平（梅特勒公司）；全自動(dòng)微波消解儀（Analytik Jena AG）；PQ系列ICP-MS等離子體質(zhì)譜儀（Analytik Jena AG）；iCAP TQ-ICP-MS三重四極桿等離子體質(zhì)譜儀（Thermo Scientific）；超純水儀（北京同泰聯(lián)科技發(fā)展有限公司）。

試劑與標(biāo)準(zhǔn)溶液：硝酸（優(yōu)級(jí)純）；超純水（電阻率＞18 MΩ/cm）；硒標(biāo)準(zhǔn)系列溶液：（Se）＝0.0、0.5、1.0、5.0、10.0 μg/L；干擾溶液：釓溶液（Gd）＝10 μg/L；內(nèi)標(biāo)溶液：用4%異丙醇（IPA）溶液配制成含有10 μg/L銠（Rh）的內(nèi)標(biāo)溶液。

紫菜樣品：為了保證驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確度，選擇了紫菜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10023（GSB-14）作為樣品。以Se（同位素豐度：23.78%）為待測(cè)元素。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)紫菜溶液及全程序樣品空白配制

標(biāo)準(zhǔn)紫菜溶液配制：參照GB 5009.268—2016，準(zhǔn)確稱取紫菜標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)0.250 0 g（精確至0.000 1 g）后置于微波消解罐中，加入5 mL硝酸搖勻，先在電熱板上低溫加熱1 h左右，旋緊罐蓋，于微波消解儀中消解（消解程序見(jiàn)表1），微波消解完全后將消解罐放置于電熱板上于100 ℃下加熱30 min，用超純水轉(zhuǎn)移并定容至25 mL，搖勻，待測(cè)。

表1 微波消解系統(tǒng)工作條件

樣品空白配制：樣品平行處理3份，樣品空白溶液的制備除不加紫菜樣品外，加入與標(biāo)準(zhǔn)紫菜溶液同等量的硝酸，同法制備全程序樣品空白。

供試品消化處理后，分別由PQ系列ICP-MS等離子體質(zhì)譜儀（單桿氦氣模式、單桿氫氣模式）、iCAP TQ-ICP-MS三重四極桿等離子體質(zhì)譜儀（三重四極桿氦氣模式）測(cè)定硒元素，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線（Se＝0.0、0.5、1.0、5.0、10.0 μg/L）計(jì)算紫菜中硒含量。對(duì)比3種方法測(cè)試的準(zhǔn)確度。

1.2.2 釓（Gd）對(duì)硒（Se）的干擾試驗(yàn)

在測(cè)試紫菜中硒含量之前，首先在單桿氦氣模式、單桿氫氣模式、三重四極桿氦氣模式下測(cè)試釓（Gd）對(duì)硒（Se）的干擾，試驗(yàn)方法為：在3種模式下，分別作硒（Se）標(biāo)準(zhǔn)曲線（0.0、0.5、1.0、5.0、10.0 μg/L），以0、10μg/L釓（Gd）標(biāo)準(zhǔn)溶液為待測(cè)溶液，重復(fù)3次測(cè)定硒元素含量，檢測(cè)Gd對(duì)Se的干擾。

1.2.3 不同檢測(cè)模式對(duì)紫菜（GSB-14）中硒（Se）含量檢出量的影響試驗(yàn)

分別采用單桿氦氣模式、單桿氫氣模式、三重四極桿氦氣模式測(cè)定紫菜（GSB-14）中Se含量。具體操作：3種模式下分別作Se標(biāo)準(zhǔn)曲線：0.0、0.5、1.0、5.0、10.0 μg/L，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定全程序樣品空白和紫菜（GSB-14）消解液中的Se含量，每種模式下分別做3次重復(fù)的平行試驗(yàn)，紫菜消解液中測(cè)試值與空白值之差為紫菜中Se含量。儀器狀態(tài)均優(yōu)化到最佳。

1.2.4 單桿氫氣模式測(cè)定紫菜硒含量的質(zhì)量水平評(píng)價(jià)

對(duì)全流程樣品空白連續(xù)測(cè)定10次，將測(cè)定值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)的濃度作為檢出限。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同檢測(cè)模式下釓（Gd）對(duì)硒（Se）的干擾

由表2可以看出，在單桿氦氣模式下，當(dāng)溶液中Gd含量為0 μg/L時(shí)，測(cè)得Se含量為0.0 μg/L；當(dāng)溶液中Gd含量為10 μg/L時(shí)，測(cè)得硒元素含量為2.0 μg/L，而其他2種模式下測(cè)得Se含量均僅為0.2 μg/L，說(shuō)明單桿氦氣模式下干擾結(jié)果為其他2種模式的10倍；由此可見(jiàn)，單桿氦氣模式下，Gd對(duì)Se的干擾程度最大；單桿氫氣模式下，Gd對(duì)Se的干擾程度與三重四極桿氦氣模式相當(dāng)，均較小。

表2 不同檢測(cè)模式下Gd對(duì)Se的干擾情況

2.2 不同檢測(cè)模式對(duì)紫菜（GSB-14）中硒（Se）含量檢出量對(duì)比

3種模式下首先分別作Se的標(biāo)準(zhǔn)曲線：0.0、0.5、1.0、5.0、10.0 μg/L，線性系數(shù)均大于0.999。對(duì)不同模式下紫菜（GSB-14）中Se的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)單分析（表3）：采用單桿氦氣模式測(cè)定紫菜（GSB-14）中Se含量的結(jié)果為0.180 0 mg/kg，結(jié)果高于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書標(biāo)寫的硒含量標(biāo)準(zhǔn)值（0.124 7±0.014 mg/kg），查閱GSB-14各元素含量，發(fā)現(xiàn)該紫菜標(biāo)物中含有0.76 mg/kg Gd。進(jìn)一步證實(shí)Gd對(duì)Se的干擾在單桿氦氣模式下難以去除，且測(cè)定值的RSD為5.3%，說(shuō)明該方法的準(zhǔn)確度和精密度較差。采用單桿氫氣模式測(cè)試紫菜（G S B-14）中Se含量，測(cè)定結(jié)果為0.124 8 mg/kg，在標(biāo)準(zhǔn)值（0.124 7±0.014 mg/kg）范圍內(nèi)，且測(cè)定值的RSD為0.4%，說(shuō)明該方法的準(zhǔn)確度和精密度較好。采用三重四極桿氦氣模式測(cè)定紫菜（GSB-14）中Se含量，測(cè)得紫菜含量為0.115 0 mg/kg，在標(biāo)準(zhǔn)值（0.124 7±0.014 mg/kg）范圍內(nèi)，且測(cè)定值的RSD為0.5%，說(shuō)明方法的準(zhǔn)確度和精密度較好。由此可見(jiàn)，在測(cè)定復(fù)雜基體紫菜中Se含量時(shí)，參照紫菜標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中Se含量標(biāo)準(zhǔn)值及3組試驗(yàn)精密度數(shù)據(jù)，單桿氫氣模式具有與三重四極桿氦氣模式同樣優(yōu)異的消除干擾能力，且準(zhǔn)確度和精密度較高。

表3 不同檢測(cè)模式對(duì)紫菜（GSB-14）中Se含量檢出量對(duì)比

2.3 單桿氫氣模式測(cè)定紫菜中硒（Se）含量方法的質(zhì)量水平評(píng)價(jià)

單桿氫氣模式方法的檢出限為0.000 32 mg/kg，優(yōu)于GB 5009.268—2016所要求的0.01 mg/kg。

3 結(jié)論與討論

對(duì)于食品中Se的檢測(cè)一般都選擇78質(zhì)量數(shù)并采用氦氣碰撞模式檢測(cè)，Se也存在一些干擾，主要包括多原子離子干擾和Gd雙電荷干擾，多原子離子可以通過(guò)單桿氦氣碰撞模式去除，但Gd雙電荷干擾無(wú)法去除，且Gd的同位素質(zhì)量數(shù)分布寬且均勻，分別為152、154、155、156、157、158、160，Gd會(huì)影響到Se的大部分質(zhì)量數(shù)，本文也通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)驗(yàn)證了Gd對(duì)Se的干擾。

對(duì)比三重四極桿氦氣模式，單桿氫氣模式成本較低且結(jié)果準(zhǔn)確。對(duì)比單桿氦氣模式，單桿氫氣模式消除干擾能力強(qiáng)，解決了以往單桿電感耦合等離子體質(zhì)譜法氦氣模式測(cè)定紫菜中Se含量偏高的問(wèn)題，適用于紫菜中Se含量的測(cè)定。綜上述結(jié)果，單桿氫氣模式測(cè)定紫菜中Se含量方法是準(zhǔn)確、可靠的。

采用單桿氫氣模式測(cè)定紫菜中硒含量，測(cè)定結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，這其中一部分原因是由于采用簡(jiǎn)潔的H反應(yīng)模式不易與被測(cè)物產(chǎn)生副產(chǎn)物干擾，且高效碰撞可消除質(zhì)譜干擾離子，包括多原子離子干擾、雙電荷離子干擾及同量異位素離子干擾。本文建立了單桿電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定紫菜中硒含量的方法，即采用加入5 mL硝酸對(duì)紫菜進(jìn)行微波消解前處理，于100 ℃趕酸，定容后，以Se為待測(cè)元素，以Rh為內(nèi)標(biāo)元素，采用氫氣反應(yīng)模式對(duì)紫菜中硒含量進(jìn)行測(cè)定。單桿氫氣模式方法曲線線性范圍為0～10 μg/L，相關(guān)系數(shù)大于0.999，方法檢出限為0.000 32 mg/kg，操作簡(jiǎn)便，線性良好，靈敏度高。對(duì)比三重四極桿氦氣模式，單桿氫氣模式成本較低且結(jié)果準(zhǔn)確。對(duì)比單桿氦氣模式，單桿氫氣模式消除干擾能力強(qiáng)，解決了以往單桿電感耦合等離子體質(zhì)譜法氦氣模式測(cè)定紫菜中硒含量偏高的問(wèn)題，適用于紫菜中硒含量的測(cè)定。

食品中硒的測(cè)定在其他文獻(xiàn)中也驗(yàn)證了以上結(jié)論，例如，礦泉水中微量元素的測(cè)定，在單桿氦氣模式下，其他元素均有較準(zhǔn)確的測(cè)定結(jié)果及精密度，但硒元素易受干擾，測(cè)定偏差較大；在三重四極桿模式下，多次篩選功能有效抑制了對(duì)硒元素的質(zhì)譜干擾，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。對(duì)于單桿氫氣模式，食品相關(guān)文獻(xiàn)較少，本研究的結(jié)果對(duì)硒元素含量的精準(zhǔn)測(cè)定具有重要意義。