氫化物發生-原子熒光光譜法測定富硒雜糧中的有機硒和無機硒

劉 恒，馬 盼，王浩東，黃 婷

（安康學院化學化工系，陜西 安康 725000）

氫化物發生-原子熒光光譜法測定富硒雜糧中的有機硒和無機硒

劉 恒，馬 盼，王浩東，黃 婷*

（安康學院化學化工系，陜西 安康 725000）

采用氫化物-原子熒光光譜法與無水乙醇提取相結合的方法測定了富硒雜糧中總硒、無機硒和有機硒的含量，并對儀器的試驗參數進行優化。結果表明，富硒雜糧樣品中硒主要以有機硒的形態存在，占硒總量的63.02%～95.10%，其中黃玉米有機硒含量最高，達到95.10%。該方法檢出限為0.01 μg/L，總硒回收率為97.31%～103.53%，無機硒回收率96.10%～105.45%。本方法操作簡單、靈敏度高、回收率好，適合富硒雜糧有機硒和無機硒的測定。

氫化物-原子熒光光譜法；有機硒；無機硒；富硒雜糧

硒是人和動物體內必須的微量元素之一[1]。人體內含硒量約為14～20 mg，主要分布在肝、肺、皮膚、腎等部位，其中的1/3存在于肌肉尤其是心肌中[2]。食物中硒分為有機硒和無機硒，人們對無機硒吸收和利用不是很理想，其生物有效性低，毒性 較大，中毒量與需要量之間范圍小，因而被嚴格限制其使用量，而與無機硒相比，有機硒安全性高，不易發生中毒，生物利用率高[3]，因此特別受歡迎。隨著生活水平的改善，測定食品中硒含量及硒形態對健康營養膳食的制定和指導人體內硒的攝入量具有科學指導意義。

目前，測定硒的方法主要有聯苯胺比色法[4]、石墨爐原子吸收法[5-6]、分光光度法[7-8]、電感耦合等離子體發射光譜法[9]、高效液相色譜法[10-11]、氫化物-原子熒光光譜法[12-13]，其中氫化物-原子熒光光譜法（hydride generation-atomic fluorescence spectrometry，HG-AFS）具有操作簡單、干擾少、靈敏度高的特點[14-16]。本實驗主要以無水乙醇作為無機硒提取劑并結合HG-AFS方法測定雜糧中的總硒、無機硒及有機硒的含量，確定提取無機硒所用乙醇最佳體積分數，并簡化實驗操作，提高實驗準確性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗選取陜西省安康市平利縣富硒地帶的玉米、大豆等11 種富硒雜糧。樣品先用自來水反復沖洗3 次去除上面附著的土壤等雜質，然后用超純水沖洗，剔除不可食用部分，放在60 ℃烘箱里烘干，待其冷卻用粉碎機粉碎，待用。

硼氫化鉀、5 g/L氫氧化鉀、無水乙醇、10 μg/L鐵氰化鉀（均為分析純），鹽酸、硝酸、高氯酸（均為優級純）廣州萬從化工有限公司；超純水。

1.2 儀器與設備

AFS-8X雙道原子熒光光度計 北京吉天儀器有限公司；超純水機 重慶摩爾水處理設備有限公司；800型離心沉淀器 上海手術器械廠；FW-100高速萬能粉碎機 北京中興偉業儀器有限公司；KH2200DE數控超聲波清洗器 昆山禾創超聲儀器有限公司；HH-S4型電熱恒溫水浴鍋、Mb可調式電熱板 北京科偉永興儀器有限公司；MARS Xpress微波消解儀 美國CEM公司。

1.3 方法

1.3.1 溶液的配制

混合酸：硝酸：高氯酸=4：1（配比與樣品有關）；硼氫化鉀溶液（10 g/L）：取10 g KBH4溶于1 000 mL 5 g/L的KOH溶液中（現用現配）；硒標準儲備液：準確稱取0.200 0g高純硒粉，根據測量總硒的預處理方法進行處理，然后轉入1 000 mL容量瓶中定容備用。

1.3.2 儀器條件設置

負高壓270 V；燈電流60 mA；原子化器溫度200 ℃；原子化器高度8.0 mm；載氣流量400 mL/min；屏蔽氣流量1 000 mL/min；讀數時間10.0 s；延遲時間1.0 s；進樣方式為自動進樣。

1.3.3 總硒含量測定

稱取各種樣品粉末1.000 0 g于消解罐中，加入混合酸10.00 mL，最佳微波消解條件下進行消解。待消解基本完成后，用超純水將消解液轉移到50 mL三角瓶中，于電熱板上加熱（150～180 ℃），趕酸至2 mL左右，當樣品清澈透明且冒出白煙時取下，冷卻后加入6 mol/L的鹽酸5.00 mL加熱20 min后，加入1 mL鐵氰化鉀（10 g/L）并用超純水定容至25.00 mL，用原子熒光光度計進行測定，同時做空白實驗。

1.3.4 無機硒的測定

取各種樣品粉末1.000 0g于三角瓶中，加入15～20 mL超純水并混合均勻，于水浴鍋加熱（100 ℃）蒸至形成勻漿（切勿蒸干），加入15～20 mL無水乙醇，超聲提取30 min后，以4 000 r/min離心30 min，取清液于100 mL三角瓶中，剩余殘渣再反復用無水乙醇進行上述提取，合并上清液。加熱蒸去大部分無水乙醇，再按照1.3.3節方法測定上清液，即無機硒的含量。

1.3.5 有機硒的測定

根據1.3.3節和1.3.4節方法利用差減法換算出有機硒的含量（有機硒含量=總硒含量-無機硒含量）。

2 結果與分析

2.1 乙醇用量的選擇

圖1 乙醇體積分數對無機硒測量的影響Fig.1 Effect of ethanol concentration on the determination of inorganic selenium

根據多糖等部分有機物易溶水而不溶于乙醇的性質，利用乙醇作為提取液比超純水更為理想。實驗考察了乙醇用量對無機硒含量的影響，見圖1。結果表明，當乙醇體積分數達到80%以上時，無機硒測定結果趨于穩定，因此為使實驗更為準確，選擇無水乙醇作為提取液。

2.2 鹽酸用量的選擇

圖2 鹽酸體積分數對熒光值的影響Fig.2 Effect of f HCl concentration on fluorescent intensity

由圖2可見，當鹽酸用量增加時熒光值也隨之增加，當鹽酸體積分數在5%～15%時，熒光值（IF）基本趨于穩定且較高，考慮到鹽酸用量過高會對儀器管路造成損壞，因此，采用體積分數3%的鹽酸作為載流液。

2.3 硼氫化鉀用量的選擇

由圖3可見，隨著KBH4用量的增大，熒光值隨之增大，但當KBH4的用量過高時，熒光值反而降低，這是因為產生的氫氣量太大而稀釋硒原子蒸汽造成的[17]。因此KBH4最佳質量濃度為10 g/L。

圖3 KBH4質量濃度對熒光值的影響Fig.3 Effect of KBH4concentration on fluorescence intensity

2.4 儀器工作條件的選擇

2.4.1 燈電流的選擇

燈電流選擇過小，會大大降低實驗的靈敏度，若燈電流選擇過大，雖然光信號增強，但相應的噪音也隨之增大并且引起空心陰極燈的陰極密度過大，因多普勒效應使譜線變寬并且容易發生自吸現象[18]。實驗表明，當燈電流為60 mA時，儀器的精密度（相對標準偏差）基本恒定，所以采用60 mA的燈電流進行測定。

2.4.2 光電倍增管負高壓的選擇

實驗考察Se的熒光信號隨負高壓的變化情況。實驗結果表明，熒光信號隨負高壓的增大而增強，但當負高壓超過270 V時，熒光信號反而降低，且不穩定，因此選擇負高壓為270 V。

2.4.3 原子化器溫度的選擇

原子化器溫度在20～350 ℃時，Se的熒光信號強度隨溫度的升高而增強，可見升高溫度提高了硒化氫的傳輸效率。但當溫度過高時硒化氫在通過原子化器時被部分分解，從而造成熒光信號降低。實驗表明，原子化溫度在200 ℃時可獲得較好的檢測效果，因此選擇原子化器溫度為200 ℃。

2.4.4 載氣和屏蔽氣流量的選擇

對不同載氣流量實驗結果表明，當載氣流量過大時，火焰中Se原子蒸汽濃度被稀釋并且在光路中停留時間較短，從而造成熒光信號降低。當載氣流量過小時，硒化氫的傳輸效率降低而導致熒光信號降低。實驗結果表明，當載氣流量400 mL/min時可獲得較好的檢測效果，因此選用400 mL/min的載氣流量。

當屏蔽氣的流量在700～1 000 mL/min時可防止周圍空氣進入火焰避免Se與空氣組分反應而降低Se質量濃度，能獲得較強的熒光信號且穩定性較好。為使實驗得到較好的效果選用1 000 mL/min的屏蔽氣流量。

2.4.5 原子化器高度的選擇

實驗考察了原子化器高度對熒光信號的影響，實驗結果表明，原子化器高度在8.0～9.5 mm時熒光信號較強且靈敏度較高。當原子化器高度過低時，雖然熒光信號加強，但儀器噪聲加大信噪比降低，從而使儀器的精密度下降，因此選用原子化高度為8.0 mm。

2.5 標準曲線的繪制及線性范圍

分別量取不同體積硒標準溶液（20 μg/L）配制質量濃度梯度，標準曲線回歸方程為IF=82.778C（Se）＋9.04，線性范圍為0.1～20 μg/L，相關系數R2為0.999 7。

2.6 干擾的排除

Cu2+、Bi+3、Ni+等離子會對硒含量的測定存在干擾[19-20]，加入一定量的鐵氰化鉀作掩蔽劑可以消除這些離子對硒檢測的干擾，并且可以在原子化器內較好的生成硒化氫。實驗結果表明，當鐵氰化鉀質量濃度在10 μg/L時基本消除了干擾，并且對原子熒光信號無影響，從而保證結果的準確性。

2.7 樣品測定

對富硒雜糧樣品中總硒、有機硒和無機硒的含量的測定結果及百分比，見表1。

表1 各種形態硒含量及所占比例Table1 The relative proportion of each selenium species in seleniumenriched grains

2.8 檢出限和加標回收率的測量

表2 各樣品總硒和無機硒回收率Table2 Recoveries of total and inorganic Se

按照測量總硒的方法，以超純水進行測量，根據測出的空白值計算其標準偏差（σ），按照3σ計算檢出限為0.01 μg/L。

對各樣品待測液分別加入不同量的硒標液進行測量，得出總硒回收率為97.31%～103.53%，無機硒回收率為96.10%～105.45%，見表2。

3 結 論

采用HG-AFS結合無水乙醇提取的方法測定了雜糧中總硒和無機硒的含量，并計算出有機硒的含量。結果表明，農產品中硒主要以有機硒的形式存在，占總硒的63.02%～95.10%，可見是良好的綠色補硒食物。對實驗條件進行了考察，確定乙醇、硼氰化鉀、鹽酸的最佳用量，實驗儀器的最佳工作條件的優化，加入10 μg/L鐵氰化鉀可消除測量樣品中Cu2+等主要金屬離子的干擾。本方法操作簡單、靈敏高、回收率好，適合富硒雜糧中有機硒和無機硒的測定。

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Determination of Organic Selenium and Inorganic Selenium in Selenium-Enriched Grains by Hydride Generation-Atomic Fluorescence Spectrometry

LIU Heng, MA Pan, WANG Hao-dong, HUANG Ting*
(Department of Chemistry and Chemical Engineering, Ankang University, Ankang 725000, China)

A novel method for the determination of inorganic, organic and total selenium in Se-enriched grains was developed using hydride generation-atomic fluorescence spectrometry (HG-AFS) after anhydrous ethanol extraction. The instrumental parameters were optimized. The results showed that selenium was found to exist mainly in the form of organic Se compounds in selenium-enriched grains in the range of 63.02%–95.10% relative to total Se amount. Among the selenium-enriched grains investigated, yellow corn was the richest in organic Se, accounting for 95.10% of total Se amount. The detection limit (3σ) of the proposed method was 0.01 μg/L. Recoveries ranged from 97.31% to 103.53% for total Se and 96.10% to 105.45% for inorganic Se. This method has the advantages of simple operation, high sensitivity and high recovery rate, and is suitable for the determination of organic selenium and inorganic selenium in selenium-enriched grains.

hydride generation-atomic fluorescence spectrometry (HG-AFS); organic selenium; inorganic selenium; selenium-enriched grains

O657.3

A

1002-6630（2014）10-0170-04

10.7506/spkx1002-6630-201410032

2013-05-09

陜西省科技廳農業攻關項目（2010k01-19）；陜西省教育廳科學研究計劃項目（12JK0477）；安康學院大學生科技創新訓練項目（2013aku023）；安康學院大學生科技創新訓練項目（2013aku022）

劉恒（1993—），男，本科生，主要從事富硒產品的開發與研究。E-mail：873508094@qq.com

*通信作者：黃婷（1983—），女，講師，碩士，主要從事分析化學研究。E-mail：tingyu2008jh@126.com