氫化物原子熒光光譜法檢測(cè)富硒稻米中 硒含量的方法研究

硒是人體必需的微量元素。世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）推薦的成年人硒的攝入量為 55 μg·d-1，低于 40 μg·d-1被判為硒攝入量不足[1]。據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示，全球有40多個(gè)國家或地區(qū)存在不同程度缺硒的情況，僅我國就有超出8億人硒攝入量不足，因此如何有效地補(bǔ)充硒微量元素是解決健康問題的關(guān)鍵[2-4]。富硒稻谷、富硒大米等相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)也已成為人們廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)[5-7]。硒按其存在形態(tài)可分為有機(jī)硒和無機(jī)硒。無機(jī)硒化學(xué)毒性大，不易被人體所吸收，不適合人類食用；而有機(jī)硒相對(duì)化學(xué)毒性小，生物利用率高，成為人們從食物中直接攝取硒的重要來源。

硒的檢測(cè)方法有很多，主要有原子吸收光譜法、電感耦合等離子體法、紫外分光光度法、原子熒光光譜法等[8-12]，其中原子吸收光譜法受背景干擾嚴(yán)重，靈敏度較低，穩(wěn)定性差；紫外分光光度法雖然操作成本低，但流程較長，耗時(shí)耗力不利于實(shí)驗(yàn)室大批量的開展工作；氫化物原子熒光光譜法操作簡單、背景干擾少、靈敏度高，被廣泛應(yīng)用于食品中硒含量的測(cè)定[13-15]。食品消解的難易程度不同，富硒稻米中硒元素主要以有機(jī)硒為主，因此選用濃硝酸，采用微波消解程序，使用氫化物-原子熒光光譜法測(cè)定富硒稻米中硒的含量，并對(duì)儀器參數(shù)、稱樣量、硝酸消解量等進(jìn)行優(yōu)化，建立一種便捷、快速、有效檢測(cè)富硒稻谷、富硒大米中硒含量的方法，為糧食行業(yè)檢測(cè)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

富硒大米粉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：GBW（E）100697（NCS 100032），鋼研納克檢測(cè)技術(shù)股份有限公司。

市售不同地區(qū)富硒大米品種：富硒粥米；富硒東北大米；富硒原米；富硒大米-1；富硒大米-2；富硒大米-3；富硒大米-4。

市售富硒稻谷：天津市稻谷；哈爾濱市稻谷-1；哈爾濱市稻谷-2；銀川市稻谷。

硒 Se單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000 μg·mL-1，GSB 04-1751-2004，國家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；硝酸：優(yōu)級(jí)純，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；鐵氰化鉀：優(yōu)級(jí)純，山東西亞化學(xué)股份有限公司；氫氧化鉀：優(yōu)級(jí)純，成都市科龍化工試劑廠；硼氫化鉀：優(yōu)級(jí)純，天津市大茂化學(xué)試劑廠；鹽酸：優(yōu)級(jí)純，成都市科隆化學(xué)品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

原子熒光光度計(jì)：AFS-9330，北京吉天儀器有限公司；實(shí)驗(yàn)?zāi)ィ簆erten3100，波通瑞華科技儀器（北京）有限公司；電子天平：XP204，瑞士梅特勒托利多（上海）有限公司；超微波化學(xué)平臺(tái)：ULtraCLAVE，意大利Milestone S.i.L公司；微波消解儀：Ethos UP，意大利Milestone S.i.L公司；實(shí)驗(yàn)用碾米機(jī)：Kett，株式會(huì)社Kett科學(xué)研究院；聚四氟乙烯消解管。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備

稻谷去除雜質(zhì)，經(jīng)礱谷機(jī)去殼制得糙米，粉碎至全部過20目篩，儲(chǔ)于樣品袋中備用；大米試樣直接粉碎至過20目篩，儲(chǔ)于樣品袋中備用。

1.3.2 試樣預(yù)處理

（1）超微波化學(xué)平臺(tái)消解預(yù)處理。稱取試樣0.3 g（精確至0.001 g）于聚四氟乙烯管中，加入2 mL硝酸于微波消解儀中按消解程序（表1）進(jìn)行消解，消解結(jié)束待冷卻后轉(zhuǎn)移至50 mL離心管中，加12.5 mL鐵氰化鉀溶液，用去離子水定容至刻度，混勻待機(jī)檢測(cè)，同時(shí)做試劑空白實(shí)驗(yàn)。

表1 超微波化學(xué)平臺(tái)消解程序表

（2）微波消解儀消解預(yù)處理。稱取試樣0.3 g（精確至0.001 g）于聚四氟乙烯管中，加入8 mL硝酸于微波消解儀中按消解程序（表2）進(jìn)行消解，消解結(jié)束待冷卻后于恒溫消解儀160 ℃加熱趕酸至近干，加5 mL 5%鹽酸溶液繼續(xù)趕酸至清亮無色并伴有白煙出現(xiàn)，冷卻至室溫，將試樣轉(zhuǎn)移至50 mL比色管中，加12.5 mL鐵氰化鉀，去離子水定容至刻度待機(jī)檢測(cè)。

表2 微波消解儀消解程序表

1.3.3 儀器條件參數(shù)

光電倍增管負(fù)高壓：285 V；原子化器高度：8 mm；燈電流：75 mA；載氣流量：400 mL·min-1；屏蔽氣流量：800 mL·min-1；讀數(shù)時(shí)間：9 s；延時(shí)時(shí)間：0.5 s；有效測(cè)量次數(shù)：1；重復(fù)次數(shù)：1；稀釋液：標(biāo)準(zhǔn)空白；測(cè)量方法：Std.Curve；讀數(shù)方式：Peak Area。載流：5%鹽酸溶液；還原劑：0.2%氫氧化鉀+1%硼氫化鉀。

1.3.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

取濃度 1 000 μg·mL-1硒標(biāo)準(zhǔn)溶液 100 μL 于 10 mL 容量瓶，用5%鹽酸溶液定容至刻度，得到濃度10 μg·mL-1的中間儲(chǔ)備液；取濃度10 μg·mL-1硒中間儲(chǔ)備液250 μL于25 mL容量瓶，用5%鹽酸溶液定容至刻度，得到濃度100 ng·mL-1的中間使用液；取濃度100 ng·mL-1硒中間使用液2.5 mL于25 mL容量瓶，加6.25 mL鐵氰化鉀，用5%鹽酸溶液定容至刻度，得到濃度10 ng·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)使用液；儀器自動(dòng)稀釋硒的標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度點(diǎn)分別為 0 ng·mL-1、1 ng·mL-1、2 ng·mL-1、4 ng·mL-1、8 ng·mL-1和 10 ng·mL-1。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同微波消解程序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

對(duì)比微波消解儀和超微波化學(xué)平臺(tái)兩臺(tái)消解儀消解程序?qū)τ趯?shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。兩種微波消解程序時(shí)間比較接近，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響不大，但考慮到實(shí)驗(yàn)效率，微波消解儀消解時(shí)間雖然比超微波化學(xué)平臺(tái)時(shí)間短7 min，但加硝酸量大，需要趕酸，排除硝酸濃度過大對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的影響，耗時(shí)過長，而超微波化學(xué)平臺(tái)加硝酸量少，消解過程中能穩(wěn)定的將物質(zhì)消解出來，省去了趕酸過程，大大加快了實(shí)驗(yàn)效率，因此選取超微波化學(xué)平臺(tái)進(jìn)行微波消解預(yù)處理。

2.2 樣品稱樣量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

分別稱取富硒大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)0.1 g、0.2 g、0.3 g、0.4 g和0.5 g（精確至0.001 g），并對(duì)比不同質(zhì)量試樣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示，0.1 g、0.2 g試樣雖然在不確定度范圍內(nèi)，但考慮到稱樣量少，不滿足消解程序，不靠近準(zhǔn)確值；0.3 g、0.4 g、0.5 g試樣靠近準(zhǔn)確值，但考慮到節(jié)省樣品，提高使用頻次，因此選擇稱取0.3 g試樣。

2.3 消解加硝酸量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

對(duì)比分別稱取富硒大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)0.3 g（精確至0.001 g），分別加入2 mL、3 mL、4 mL、5 mL硝酸消解對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示，加入4 mL、5 mL硝酸量雖然在不確定度范圍內(nèi)，但加酸量過多，過度消解，導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確；而加入2 mL、3 mL的硝酸量剛好可以使樣品消解充分，回收率較高，且考慮到節(jié)省試劑，排除硝酸濃度過大對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，選取2 mL為最合適的加硝酸量。

表3 稱樣量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響表

表4 加硝酸量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響表

2.4 燈電流對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

在稱樣量為0.3 g，加硝酸量為2 mL條件下，對(duì)比儀器參數(shù)條件燈電流分別為60 mA、70 mA、75 mA、80 mA和90 mA對(duì)加標(biāo)回收率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，燈電流為60 mA、70 mA時(shí)，加標(biāo)回收率分別為59.02%、77.55%，燈電流過低，導(dǎo)致熒光值偏低，濃度值偏低；燈電流為80 mA、90 mA時(shí)，加標(biāo)回收率分別為106.6%、133.7%，燈電流過高，導(dǎo)致熒光值偏高；濃度值也偏高；燈電流為75 mA時(shí)，加標(biāo)回收率是96.28%。在一定范圍內(nèi)熒光強(qiáng)度和檢測(cè)靈敏度隨著燈電流的增加而增大，燈電流過大時(shí)，會(huì)發(fā)生自吸現(xiàn)象，而且噪聲也會(huì)增大，同時(shí)會(huì)縮短燈的壽命，因此選取燈電流為75 mA。

圖1 燈電流對(duì)加標(biāo)回收率的影響圖

2.5 負(fù)高壓對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

在稱樣量為0.3 g，加硝酸量為2 mL條件下，對(duì)比儀器參數(shù)負(fù)高壓分別設(shè)置為260 V、270 V、280 V、285 V和290 V，并對(duì)加標(biāo)回收率的影響進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，負(fù)高壓為260 V、270 V時(shí)，熒光值偏低，加標(biāo)回收率分別為48.00%、63.33%；負(fù)高壓為290 V時(shí)，熒光值偏高，加標(biāo)回收率為110.0%，值過高容易損耗硒燈的使用壽命；負(fù)高壓為280 V、285 V時(shí)，加標(biāo)回收率分別為82.38%、98.86%，在負(fù)高壓為285 V時(shí)加標(biāo)回收率最接近真實(shí)值。在一定范圍內(nèi)，負(fù)高壓熒光強(qiáng)度與負(fù)高壓成正比。負(fù)高壓越大，放大倍數(shù)越大，熒光強(qiáng)度也越大，但同時(shí)暗電流等噪聲也相應(yīng)增大。此外，性能可靠的熒光光度儀建議滿足分析要求前提下，光電倍增管負(fù)高壓盡量不要設(shè)置太高，因此選取負(fù)高壓為285 V。

圖2 負(fù)高壓對(duì)加標(biāo)回收率的影響圖

2.6 線性關(guān)系、檢出限和定量限

以GSB 04-1751-2004 硒 Se 單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg·mL-1） 所 稀 釋 得 到 硒 的 標(biāo) 準(zhǔn) 工 作 液（0～10 ng·mL-1），在載流為5%鹽酸溶液，還原劑為0.2%氫氧化鉀+1%硼氫化鉀和熒光光譜條件下，選取標(biāo)準(zhǔn)曲線中間濃度點(diǎn)重復(fù)進(jìn)樣測(cè)定11次，對(duì)儀器穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)證；以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以熒光值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。方法檢出限依據(jù)3倍信噪比計(jì)算，方法定量限依據(jù)10倍信噪比計(jì)算。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，富硒稻米中硒含量在0～10 ng·mL-1的線性良好，線性方程為I=130.199 8C-1.128 9，相關(guān)系數(shù)為1.000 0，方法定量限為 0.035 3 mg·kg-1，檢出限為 0.010 6 mg·kg-1，滿足糧食中對(duì)硒含量的測(cè)定。

2.7 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、回收率及精密度實(shí)驗(yàn)

對(duì)富硒稻谷、富硒大米進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，3水平加標(biāo)濃度分別為 1 ng·mL-1、4 ng·mL-1、8 ng·mL-1，按照文本建立的方法進(jìn)行處理并進(jìn)樣檢測(cè)6次，考察標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)以及加標(biāo)回收率，結(jié)果如表5、表6所示。富硒大米粉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)得結(jié)果為（0.15±0.03）mg·kg-1；富硒稻谷的加標(biāo)回收率在85.23%～98.48%，RSD值在0.90%～1.04%；富硒大米的加標(biāo)回收率在85.73%～97.85%，RSD值在0.49%～0.96%；說明該方法穩(wěn)定性良好，儀器精密度高，能滿足糧食行業(yè)中硒的檢測(cè)需求。

表5 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)硒的測(cè)定結(jié)果表

表6 加標(biāo)回收率測(cè)定結(jié)果表（n=6）

2.8 實(shí)際樣品分析

采用本文方法對(duì)市場購買的富硒稻谷、富硒大米中硒含量進(jìn)行方法測(cè)定，具體測(cè)得結(jié)果如表7、表8所示。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《富硒稻谷》，硒含量小于0.04 mg·kg-1則判定為非富硒稻谷；硒含量大于0.30 mg·kg-1，則判定為硒量超標(biāo)稻谷，不應(yīng)食用。用該方法對(duì)市場購買的富硒稻谷、富硒大米進(jìn)行檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)市場購買的富硒大米檢測(cè)值在0.041～0.280 mg·kg-1，市場購買的富硒稻谷及加工成精米的檢測(cè)值在0.058～0.270 mg·kg-1，富硒稻谷、富硒大米檢測(cè)值在限量范圍，符合富硒稻谷的判定規(guī)則，樣品利于市場流通，便于廣大消費(fèi)者購買。

表8 富硒稻谷中硒含量的檢測(cè)結(jié)果表

3 結(jié)論

以純硝酸為消解液，采用超微波化學(xué)平臺(tái)消解程序測(cè)定富硒稻谷、富硒大米中硒的含量。通過標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)定值及加標(biāo)回收率對(duì)方法進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)超微波化學(xué)平臺(tái)消解程序簡便、快捷，一定程度上加快了前處理時(shí)間，提高工作效益；稱取試樣0.300 0 g，加硝酸量2 mL，燈電流為75 mA，負(fù)高壓為285 V的優(yōu)化條件下，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)值在不確定度范圍內(nèi)，3水平的加標(biāo)回收率在85.23%～98.48%，相對(duì)偏差在0.49%～1.04%，該方法檢測(cè)效率高，微波消解程序簡單，可為以后糧食檢測(cè)行業(yè)提供一定的參考依據(jù)。