環(huán)境中硒的形態(tài)分析

【摘 要】本文對光譜分析法、色譜分析法、電化學(xué)分析法、質(zhì)譜法以及聯(lián)用技術(shù)在硒形態(tài)分析中的應(yīng)用進(jìn)行了評述，并比較了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】硒；形態(tài)分析；光譜分析法；色譜分析法；電化學(xué)分析法；質(zhì)譜法；聯(lián)用技術(shù)

硒是人體必需的微量元素，硒在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、生物效應(yīng)及其毒理不僅取決于其總濃度，還依賴于其存在的具體化學(xué)形態(tài)，硒的形態(tài)常分為有機(jī)態(tài)硒和無機(jī)態(tài)硒，按其價(jià)態(tài)區(qū)分為硒化物、元素硒、亞硒酸鹽和硒酸鹽，其中硒酸鹽和亞硒酸鹽具較高水溶性，可被植吸收利用，因此硒的形態(tài)分析在環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)、食品和醫(yī)藥衛(wèi)生等方面都具有重要意義。目前，硒的形態(tài)一般為各種形態(tài)的有機(jī)硒和無機(jī)硒，各種形態(tài)硒的分析方法主要有光譜分析法、色譜分析法、電化學(xué)分析法、質(zhì)譜法等，由于硒的含量低，樣品基體復(fù)雜，很多情況下需將特效分離技術(shù)和特效檢測方法結(jié)合起來，在硒的形態(tài)分析中，聯(lián)用技術(shù)也獲得了廣泛的應(yīng)用。

1.樣品的預(yù)處理

形態(tài)分析中樣品預(yù)處理的關(guān)鍵在于防止處理過程中形態(tài)的轉(zhuǎn)變和損失。國內(nèi)對血液、奶汁和組織體液中硒的形態(tài)進(jìn)行了分析，對土壤、沉積物樣品，如用水、鹽溶液提取則液中主要含無機(jī)硒；如用堿溶液提取則可提取出較多的有機(jī)硒。另外研究較多的是植物的樣品、硒營養(yǎng)品、硒酵母等食品，除用水提取外，也用醇、醚、氯仿等有機(jī)溶劑來浸提，以提高硒代氨基酸及蛋白質(zhì)等有機(jī)形態(tài)的提取率。對固體樣品進(jìn)行提取，既要保證有足夠的提取回收率，又要盡量避免提取過程中分析物的損失、污染、形態(tài)的轉(zhuǎn)化且考慮是否和所用的檢測方法相適合。有文獻(xiàn)對此有詳細(xì)的論述。

測定前還涉及到不同形態(tài)的硒轉(zhuǎn)變?yōu)橐子跍y定的形式，為此要對樣品進(jìn)行消化。消化時(shí)要保證樣品中的硒全部轉(zhuǎn)化為適于測定的形式，同時(shí)盡量避免硒的損失。目前，常用HNO3—H2SO4、HNO3—HClO4、和HNO3—HClO4—HF等消解體系。用紫外消化技術(shù)處理生物樣品，有效防止了硒的揮發(fā)損失。

2.硒的分離富集

環(huán)境和生物樣品中的硒含量一般都很低，硒的各形態(tài)分量就更低，這就有必要在測定各形態(tài)之前進(jìn)行分離富集，同時(shí)減少基體干擾，最終降低分析方法的檢出限。經(jīng)典的分離富集方法，如共沉淀、溶劑萃取、離子交換和固相萃取等在硒的形態(tài)分析中均有應(yīng)用。這些方法主要應(yīng)用于無機(jī)硒，即Se(IV)和Se(VI)。有文獻(xiàn)中用活性氧化鋁微柱富集Se(IV)，氨水作洗脫劑，F(xiàn)1在線HG-AAS測定環(huán)境水樣，硒的檢出限為6ng/L。近年來，SPME、SFE、和MAE等新型的分離富集方法發(fā)展很快，但在硒的形態(tài)分析中應(yīng)用仍較少。

3.硒的形態(tài)分析方法

3．1 光譜分析法

3.1.1分子光譜分析法

隨著大量新試劑的研制，硒形態(tài)分析的分子光譜法的應(yīng)用研究也相對活躍，發(fā)展了較多的光度分析方法，如熒光光譜法、化學(xué)發(fā)光分析法、紫外-可見分光光度法、萃取光度法、浮選光度法、固相光度法等。

熒光光譜法基于硒-有機(jī)配合物熒光體系建立的分析方法有很多報(bào)道，現(xiàn)行中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)中食品中硒含量的測定方法(第一法)采用2，3-二氨基萘(DAN)分子熒光光譜法，方法靈敏、準(zhǔn)確，但是所用試劑有毒，硒與DAN的反應(yīng)條件(如pH值、溫度)要求嚴(yán)格，操作較為繁瑣。

化學(xué)發(fā)光分析法主要有氣相化學(xué)發(fā)光法和液相化學(xué)發(fā)光法，后者可用于一些痕量過渡金屬離子的測定。利用化學(xué)發(fā)光分析硒形態(tài)，儀器設(shè)備簡單，不需要光源及單色器，所以沒有散射光和雜散光的背景干擾，線性范圍寬，分析速度快，但是發(fā)光用的試劑目前尚有限，發(fā)光機(jī)理也有待進(jìn)一步研究。

紫外-可見分光光度法是利用分光光度計(jì)直接測定Se(Ⅳ)與衍生化試劑反應(yīng)后的產(chǎn)物，方法雖然簡便，但靈敏度低，常常需要有機(jī)溶劑萃取后測定，操作較為繁瑣。

3.1.2原子光譜分析法

火焰原子吸收光譜法(FAAS)是一種常用于測定環(huán)境、食品、地質(zhì)等樣品中硒含量的方法，由于靈敏度低，常常需要萃取等繁瑣的富集手段。石墨爐原子吸收光譜法較火焰原子吸收光譜法靈敏度高，但基體干擾和灰化損失比較嚴(yán)重。在眾多光譜分析方法中，原子熒光光譜法以靈敏度高、線性范圍寬、檢出限低、干擾少、儀器價(jià)格相對便宜，較其他光譜類儀器分析方法在我國的應(yīng)用領(lǐng)域有很大的優(yōu)勢。我國在研制、開發(fā)與應(yīng)用原子熒光光譜儀技術(shù)方面走在了世界的前列，已經(jīng)具備了成熟的HGAFS分析技術(shù)與方法。

光譜分析法的靈敏度雖然較高，但通常只能對總硒和無機(jī)硒化合物進(jìn)行檢測分析，而且樣品前處理步驟較為復(fù)雜，因此現(xiàn)在廣泛利用具有高分辨率的色譜分析法檢測分析功能性的有機(jī)化合物。

3.2色譜分析法

3.2.1 高效液相色譜法

目前，高效液相色譜法(HPLC)所用的檢測器種類較多，最常用的是紫外檢測器。吳永堯等運(yùn)用硫酸胺分段鹽析，分子篩柱層析，分離出高含硒組分，經(jīng)水解后采用標(biāo)樣對照法，用高效液相色譜分離并用質(zhì)譜法確認(rèn)，檢測出了大米硒蛋白中的硒蛋氨酸和硒胱氨酸。

3.2.2氣相色譜法

通常，氣相色譜法(GC)測定硒及硒的化合物，需要將其衍生成揮發(fā)性的有機(jī)硒化合物，然后經(jīng)過萃取和色譜兩次分離，消除共萃取物的干擾，同時(shí)結(jié)合高靈敏度和高選擇性檢測器，可以準(zhǔn)確地對硒的形態(tài)進(jìn)行定性和定量分析。

氫火焰離子化檢測器(FID)作為通用型檢測器，在硒的有機(jī)化合物檢測分析中用得較為普遍。于長華等用GC結(jié)合FID檢測分析了二甲基硒。

3.3電化學(xué)分析法

電化學(xué)分析利用物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)來測定物質(zhì)的組成和含量，此法具有靈敏度高、準(zhǔn)確度高、選擇性好、加上儀器設(shè)備簡單等優(yōu)點(diǎn)，可適用于痕量硒的測定。

3.4 質(zhì)譜法

電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)是上世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種理想的多元素同時(shí)檢測技術(shù)，雖然該技術(shù)靈敏度高在微量元素分析中具有獨(dú)特的優(yōu)越性。然而，對于Se元素，ICP-MS的檢測能力卻大為遜色，這主要是因?yàn)镾e元素具有較高的電離能(9.75eV)，在氬等離子體中電離程度較低，所以靈敏度較差。李冰等提出利用乙醇作為信號增強(qiáng)劑結(jié)合氫化物發(fā)生，靈敏度比霧化進(jìn)樣高4-17倍。另外，用ICP-MS法測定Se時(shí)，其他元素對測定會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，特別是Cl-。

3.5 聯(lián)用技術(shù)

與單一的檢測技術(shù)相比，聯(lián)用技術(shù)通常能將高靈敏度的檢測技術(shù)和高選擇性的分離技術(shù)結(jié)合在一起，具有更強(qiáng)的分析能力，并有助于硒形態(tài)分析的靈敏度和準(zhǔn)確度的改善。謝申猛等和Sathe等采用凝膠電泳結(jié)合高壓液相色譜-熒光法從大豆中分離并檢測了13個(gè)含硒蛋白。ErzsebetP.等使用離子對HPLC-AFS聯(lián)用技術(shù)分析測定了大蒜中硒蛋氨酸、硒乙硫氨基酪酸、硒胱氨酸，并優(yōu)化了影響靈敏度的主要參數(shù)氬氣和氫氣的流量，3種硒氨基酸的檢出限分別為42ng/mL、71ng/mL、50ng/mL，這種方法的缺點(diǎn)是不能分離有機(jī)硒和無機(jī)硒。石墨爐原子吸收光譜法測定硒時(shí)，通常加入基體改進(jìn)劑，如Ni、Ag、Cu、Mo等消除樣品中的氯離子的干擾，加入基體改進(jìn)劑一方面增加了背景吸收，另一方面也增加了試劑空白。

4.結(jié)語

近年來在硒的形態(tài)研究方面，對硒的化學(xué)形態(tài)分析測定的報(bào)道不多，對土壤或植物樣品，多是對其形態(tài)進(jìn)行定性的分類，(下轉(zhuǎn)第14頁）(上接第87頁）并對各部分總量進(jìn)行測定。對水樣或固體樣品水提取液中的無機(jī)價(jià)態(tài)分析近年來報(bào)道漸增，大多采用傳統(tǒng)的熒光光度法測定。目前原子光譜法，尤其是原子熒光光譜法用于硒的測定逐漸引起了人們的重視，但在發(fā)展高效可靠的聯(lián)用技術(shù)及多種形態(tài)特別是有機(jī)形態(tài)的分析測定方面仍需深入研究。 [科]

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