微波消解-氣相色譜法測(cè)定羅漢參中硒的含量*

張修景

(菏澤學(xué)院化學(xué)與化工系，山東菏澤，274015)

硒(Se)作為一種人體必需微量元素，具有重要的生理功能及廣泛的藥理作用，硒的缺乏與過剩都與人的生命休戚相關(guān)［1］。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明，硒具有清除自由基，預(yù)防癌癥，養(yǎng)顏抗衰，保護(hù)肝臟，拮抗有害金屬，抗輻射，免疫調(diào)節(jié)等方面的重要作用，人體缺硒會(huì)導(dǎo)致心腦血管病、高血壓、代謝綜合征、胃腸道疾病、糖尿病、哮喘、帕金森病、肝病、癌癥等40多種疾病的高發(fā)［2，3］。

羅漢參(香芋)是國家稀有名貴作物，單縣獨(dú)家特產(chǎn)。山東大學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室對(duì)羅漢參的營養(yǎng)分析表明，羅漢參干物質(zhì)中富含特殊功能因子“抗性淀粉”［4］38.2%，粗蛋白 17.3%，還原性糖 4.2%，且含有較多的粗纖維、纖維素，富含鉀、鋅、鐵、鈣、鎂、硒等16種微量元素和蘇氨酸、賴氨酸、蛋氨酸等17種氨基酸等，通過動(dòng)物和人體實(shí)驗(yàn)羅漢參食后具有降膽固醇，降甘油脂，降血糖［5］;能潤腸通便，預(yù)防便秘［6］;能促進(jìn)腸道毒素的分解和排出，可預(yù)防胃腸癌的發(fā)生等作用。同時(shí)，山東營養(yǎng)學(xué)會(huì)認(rèn)定羅漢參系富硒食品。

目前，硒的測(cè)定方法有多種，其中較為成熟的方法包括分子熒光法、原子吸收光譜法、原子熒光法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、分光光度法、氣相色譜法、高效液相色譜法、氣-質(zhì)聯(lián)用法等［7-9］。而氣相色譜法有較其他方法更高的靈敏度、準(zhǔn)確度、更好的選擇性［10］，但是，已有方法具有樣品前處理復(fù)雜、不適應(yīng)氣相色譜技術(shù)發(fā)展等缺點(diǎn)，影響了其在食品里硒含量測(cè)定中的應(yīng)用。本文作者通過對(duì)已有氣相色譜測(cè)定硒含量的方法進(jìn)行改進(jìn)，引入了微波消解作為樣品前處理方法，該法利用微波為能量對(duì)樣品具有消解快速、溶劑用量少、硒流失少、節(jié)省能源、對(duì)環(huán)境污染小的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)于傳統(tǒng)消解手段［11］;在氣相色譜條件的選擇上，應(yīng)用石英毛細(xì)管色譜柱代替文獻(xiàn)中普遍運(yùn)用的不銹鋼填充柱［12］，從而提高了分離效率和靈敏度，加快了分析速度，進(jìn)一步降低了檢出限;采用程序升溫方式，明顯改善了分離效果;新型微池電子捕獲檢測(cè)器(UECD)的運(yùn)用也提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確度;建立了一種快速、準(zhǔn)確測(cè)定羅漢參中痕量硒的氣相色譜方法。該法可以推廣運(yùn)用到大多數(shù)食品中硒的測(cè)定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 主要儀器

氣相色譜儀(安捷倫7890A型)，帶63Ni微池電子捕獲檢測(cè)器(UECD)，Agilent Chem32工作站;微波消解儀(WX-8000，上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司);高速萬能粉碎機(jī)，天津泰斯特儀器有限公司;電子分析天平，日本島津制作所;恒溫水浴鍋，北京永光明醫(yī)療儀器廠。

1.1.2 試劑

HCl、HNO3(優(yōu)級(jí)純);硒粉、4-硝基鄰苯二胺、30%過H2O2、甲苯(均為分析純);去離子水。

提純甲苯:將分析純甲苯依次用4.000 mol/L的硫酸和4.000 mol/L的NaOH溶液洗滌數(shù)分鐘后，以去離子水洗至中性，加入CaCl2干燥后蒸餾，收集110～111℃餾分備用。

1%4-硝基鄰苯二胺(NPDA)溶液:準(zhǔn)確稱量1.000 g 4-硝基鄰苯二胺溶于100.0 mL 1.000 mol/L的H2O2，于分液漏斗中用10.0 mL提純甲苯振蕩洗滌3.00 min，反復(fù)萃取2次，取出甲苯層置于棕色瓶中4.00℃保存，備用。

硒標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(100 μg/mL):準(zhǔn)確稱取0.100 0 g硒粉，溶于5.00 mL硝酸中，加入2.00 mL高氯酸，置沸水浴中加熱3.00 h，冷卻后再加入8.40 mL濃鹽酸，再置沸水浴中加熱2.00 min，轉(zhuǎn)移至1L容量瓶中加水定容，4.00℃保存?zhèn)溆谩?/p>

羅漢參(菏澤市單縣天祥羅漢參專業(yè)合作社生產(chǎn)-華福牌)。

1.2 測(cè)定步驟

1.2.1 色譜條件

色譜柱為OV-101石英毛細(xì)管柱(30 m×0.32 mm，0.5 μm，中科院蘭化所);載氣為高純氮?dú)猓魉贋?.00 mL/min;進(jìn)樣口溫度220℃;UECD檢測(cè)器，檢測(cè)器溫度300℃;柱溫采用程序升溫(130℃保持1 min，以 20℃/min升至 210℃，保持 5 min);尾吹氣(氮?dú)?流速 60.00 mL/min;進(jìn)樣體積 1 μL;不分流進(jìn)樣。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

將100μg/mL的硒標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液用1%HCl稀釋至0.1μg/mL的硒標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，再逐級(jí)配制成0.005、0.010、0.015、0.020、0.025 μg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)系列。分別加入1.00 mL 1%4-硝基鄰苯二胺(NPDA)溶液，80℃水浴加熱20 min。待冷卻后分別加1.00 mL提純甲苯，振蕩萃取2.00 min。分出甲苯層，用2.00 mL 6.000 mol/L的HCl溶液振蕩洗滌甲苯層1.00 min后取出甲苯層。吸取1μL進(jìn)樣，由峰高和硒含量繪制得標(biāo)準(zhǔn)曲線，硒濃度在0.005～0.025 μg/mL內(nèi)線性關(guān)系良好，回歸方程為y=744.925x+0.217，相關(guān)系數(shù) R=0.998 3。

1.2.3 樣品測(cè)定

微波消解:將羅漢參洗凈干燥后在高速粉碎機(jī)中徹底粉碎并混勻，準(zhǔn)確稱取0.300 0 g置于經(jīng)10%HNO3浸泡清洗好的聚四氟乙烯消解罐中，共取3份平行樣，分別加入6 mL硝酸和2 mL 30%H2O2，同時(shí)做空白試驗(yàn)。蓋上杯蓋密封并輕搖罐體，放入套筒中，擰緊頂絲后置于微波反應(yīng)系統(tǒng)中，選擇多步運(yùn)行，設(shè)置消解條件后啟動(dòng)消解系統(tǒng)。微波消解條件見表1。

表1 微波消解條件Table 1 Microwave digestion conditions

Se(Ⅵ)的還原:消解完成后取出消解罐，冷卻后轉(zhuǎn)入100 mL燒杯中，以少量水沖洗消解罐，將洗液一并轉(zhuǎn)移至燒杯中，向平行的3個(gè)燒杯中分別加入3.00 mL 6.000 mol/L的鹽酸溶液，置于電熱板上120℃加熱 20.00 min，使 Se(Ⅵ)全部還原為 Se(Ⅳ)。冷卻后轉(zhuǎn)移至25 mL具塞比色管，加水定容至15 mL，備用。

氣相色譜測(cè)定:向上述溶液中分別加入1.00 mL 1%4-硝基鄰苯二胺(NPDA)溶液，80℃水浴20.00 min。待冷卻后分別加9.00 mL提純甲苯，振蕩萃取2.00 min。分出甲苯層，用2.00 mL 6.000 mol/L的HCl溶液振蕩洗滌甲苯層1.00 min后取出甲苯層，用微量進(jìn)樣器吸取1.0 μL進(jìn)樣，由保留時(shí)間和峰高代入標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程可計(jì)算出分析結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2.1 氣相色譜條件的選擇

選擇OV-101石英毛細(xì)管色譜柱分離樣品，由于其固定液為非極性，而樣品萃取過程采用的溶劑甲苯極性較弱，故色譜圖上溶劑峰有較嚴(yán)重的拖尾。采取減少進(jìn)樣量，升高氣化溫度等措施均不能明顯的改善拖尾現(xiàn)象。在柱溫的選擇上，采用不同的程序升溫方式，確定以130℃保持1.00 min，再以20℃/min升至210℃，保持5 min的方式能獲得較平穩(wěn)的基線，較好的分離度和對(duì)稱性。由樣品中硒含量為痕量，采用不分流的進(jìn)樣方式來提高響應(yīng)值。由反應(yīng)生成的苤硒腦具有較高的電負(fù)性，采用電子捕獲檢測(cè)器(UECD)以提高檢測(cè)的選擇性及靈敏度。

2.2 定性與定量分析

由標(biāo)準(zhǔn)系列的譜圖分析得知，除標(biāo)準(zhǔn)空白外各標(biāo)準(zhǔn)濃度系列均在6.640～6.659 min的保留時(shí)間內(nèi)出峰，且峰高隨濃度的增大而增高。濃度為0.025 μg/mL標(biāo)準(zhǔn)硒溶液峰出現(xiàn)在6.650 min保留時(shí)間處，見圖1。因此可以用6.640～6.659 min內(nèi)的保留時(shí)間定性分析。

圖1 濃度0.025 μg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液譜圖Fig.1 Concentration of 0.025 μg/mL standard solution spectra

同樣條件下分別進(jìn)3份平行試樣和樣品空白，可測(cè)得3份平行樣分別在6.649、6.653、6.655 min出峰，而樣品空白在此范圍內(nèi)不出峰，可以判斷樣品中含有硒。

由峰面積(或峰高)與硒含量呈線性關(guān)系，可以用峰高定量。3份平行試樣譜圖的峰高分別為4.572.1 mV、4.312 mV、4.631 mV，3 組數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值為4.505 mV，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為3.7%，滿足分析要求。將3組數(shù)據(jù)分別代入標(biāo)準(zhǔn)曲線y=744.925x+0.217計(jì)算得樣品溶液的硒含量分別為0.005 8、0.005 5、0.005 9 μg/mL，取平均值為 0.005 7 μg/mL相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為3.6%。，由試液體積及樣品質(zhì)量計(jì)算得羅漢參中硒含量為0.190 mg/kg。與張修景［13］《微波消解樣品氫化物發(fā)生—原子熒光光譜法測(cè)定羅漢參中痕量的硒》中測(cè)定的羅漢參中硒含量0.180 8 mg/kg相比，相對(duì)誤差為5.088%，說明測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度較高。

2.3 方法的檢出限

方法檢測(cè)的最低濃度，也稱方法的檢測(cè)限(MDL)。本實(shí)驗(yàn)在測(cè)定的過程中，在保證儀器的設(shè)定條件穩(wěn)定的情況下，連續(xù)10次對(duì)空白樣品溶液進(jìn)行測(cè)定分析，根據(jù)MDL=3S0的計(jì)量方法，計(jì)算求得方法檢出限為0.003 mg/L，其中S0為空白樣品溶液的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2.4 回收率和精密度試驗(yàn)

向2.2的3份試樣中分別加入不同量的硒，采用與樣品相同的前處理和氣相色譜測(cè)定條件做回收率實(shí)驗(yàn)，用加標(biāo)后測(cè)定值減去原試樣測(cè)定值，再除以加標(biāo)量來計(jì)算加標(biāo)回收率，每種加標(biāo)量測(cè)定5次，求平均值，計(jì)算樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表2 回收率和精密度試驗(yàn)(n=5)Table 2 Recovery rate and precision test(n=5)

由表2知，加標(biāo)回收率在98.0% ～100.7%內(nèi)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD在0.94% ～1.06%之間，說明此法重現(xiàn)性良好，準(zhǔn)確度較高，試樣前處理及氣相色譜分析過程中硒的損失量較少，可以滿足痕量硒的分析要求。

3 結(jié)論

聯(lián)合國衛(wèi)生組織規(guī)定含硒超過0.10 mg/kg的食品為富硒食品。本文通過氣相色譜法對(duì)羅漢參中的硒含量進(jìn)行了準(zhǔn)確測(cè)定，得到羅漢參中含硒為0.190 mg/kg。羅漢參完全符合富硒食品的要求，是人們補(bǔ)硒的理想食品。該法具有較高的準(zhǔn)確度和精密度，且檢測(cè)快速，分析過程硒含量損失少，實(shí)用性強(qiáng)，值得大力推廣應(yīng)用。

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