電感耦合等離子體質譜法和原子熒光法測定植物性食品中硒含量的對比分析

摘要[目的]運用電感耦合等離子體質譜法和原子熒光法對植物性食品中的硒含量進行測定。[方法]試驗采用密閉高壓消解技術和濕法消解對樣品進行前處理，分別采用電感耦合等離子體質譜法和原子熒光法測定植物性食品中痕量硒的含量，并對2種方法進行了對比分析。[結果]研究表明，2種方法的線性回歸方程的相關系數均大于0.999，其方法檢出限分別為0.01、0.04 μg/L，加標回收率在95.6%～103.0%，相對標準偏差均小于5%，2種方法均具有良好的準確度和靈敏度。[結論]試驗表明，電感耦合等離子體質譜法簡單快速、線性范圍寬，更加省時，效率更高。

關鍵詞 電感耦合等離子體質譜法；原子熒光法；植物性食品；硒

中圖分類號S609.9文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2015）05-228-03

Comparative of Determination of Selenium in Plant Food by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry and Atomic Fluorescence Spectrometry

JIANG Yong-hong （Guangxi Center for Disease Prevention and Control，Nanning，Guangxi 530028）

Abstract [Objective] Selenium content in plant food was determined by using Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry （ICP-MS） and Atomic Fluorescence Spectrometry （AFS）.[Method] The methods of Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry （ICP-MS） and Atomic Fluorescence Spectrometry （AFS） for determination of selenium in plant food were developed and compared.The samples were digested by sealed high pressure digestion and wet digestion.The good veracity and precision were obtained in the comparison study on the two methods.[Result] The correlation coefficients for the standard curves of two methods were greater than 0.999，and the detection limits were 0.01 and 0.04 μg/L respectively.The recoveries varied from 95.6% to 103.0%，and the relative standard deviations were less than 5%.[Conclusion] The experimental results show that ICP-MS is simple，rapid，and which has a wide linear range and the precision and recovery are better than AFS.

Key words Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry； Atomic Fluorescence Spectrometry； Plant food； Selenium

作者簡介江永紅（1968- ），女，廣西融安人，主管技師，從事理化檢驗工作。

收稿日期2014-12-26

硒是人體必需的15種微量元素之一，參與體內許多重要的代謝過程，被稱為生命元素。它能清除生物體內的活性氧自由基，提高機體免疫功能，有效防止心血管疾病、腫瘤、癌癥等疾病的發生，但攝入過量的硒會導致體內的血紅蛋白和谷丙轉氨酶升高，血糖、谷胱甘肽降低，從而對人體造成傷害[1]。因而對食品中硒含量進行檢測具有重要的意義。

目前測定硒的主要方法有：分光光度法[2-3]、原子吸收光譜法[4-6]、電化學法[7-8]、原子熒光法[9-10]和電感耦合等離子體質譜法[11-13]。國家標準中以微波消解氫化物-原子熒光法測定蔬菜中的硒，胡蘭基等用微波消解法對樣品進行前處理使用原子熒光法對鮮黃蘑菇中的硒含量進行了測定[14]，但該方法對酸度和溫度要求較為苛刻，操作繁瑣。電感耦合等離子體質譜法[15]作為一種新興的痕量分析技術，由于具有高效快速、靈敏度和準確度較高等優點，自20世紀80年代發展至今，在金屬測定方面已得到廣泛的應用。筆者運用這2種方法對植物性食品中的硒含量進行了測定，并加以對比研究。

1材料與方法

1.1材料國家有證標準物質大米（GBW10010）和圓白菜（GBW10014），中國地球物理地球化學勘察研究所。

主要儀器：Nexion 300D電感耦合等離子體質譜儀，美國PE公司；SA-10型原子熒光形態分析儀，北京吉天儀器有限公司；硒空心陰極燈，北京有色金屬研究總院；Milli-Q Academic超純水系統，美國Millipore公司。主要試劑：硝酸（優級純），德國Merck公司；過氧化氫（優級純），國藥集團；質譜調諧液，1.0 μg/L：Li、Be、Mg、In和U。硒標準溶液[GBW（E）080215]：100 μg/ml，中國計量科學研究院；Ge標準溶液（GSB 041728）：1 000 μg/ml。超純水：電阻率18.2 MΩ·cm。

試驗用水均為超純水，所用的器皿均在體積分數為20%的硝酸溶液中浸泡24 h以上，并用超純水沖洗干凈備用；所有試驗均在室溫（25 ℃）下完成。

1.2試驗原理

1.2.1電感耦合等離子體質譜法。樣品經密閉高壓酸消解轉化為溶液，樣品溶液經霧化由載氣送入等離子體炬管中，經過蒸發、解離、原子化和離子化等過程，轉化為帶正電荷的離子，經離子采集系統進入質譜儀，質譜儀根據質荷比進行分離。對于一定的質荷比，質譜的信號強度與進入質譜儀的離子數成正比，即樣品濃度與質譜信號強度成正比。通過測量質譜的信號強度來測定試樣溶液的元素濃度。

1.2.2原子熒光法。試樣經酸加熱消解后，在6 mol/L鹽酸介質中，將試樣中的六價硒還原成四價硒，用硼氫化鉀作還原劑，將四價硒在鹽酸中還原成硒化氫（H2Se），由載氣帶入原子化器中進行原子化，在硒空心陰極燈照射下，基態硒原子被激發至高能態，在去活化回到基態時，發射出特征波長的熒光，其熒光強度與硒含量成正比。

1.3試驗方法

1.3.1標準曲線與內標溶液的配制。電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）：用硝酸溶液（5%）將100 μg/ml的硒元素標準溶液逐級稀釋成0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、12.0、20、40、50 μg/L的標準使用液。Ge內標使用液（1.0 μg/ml）：用硝酸溶液（5%）將1 000 μg/ml Ge標準溶液逐級稀釋配得。

原子熒光光譜法（AFS）：0.1 μg/ml Se標準使用液為用10%的鹽酸溶液將硒標準溶液（100 μg/ml）逐級稀釋得到，現配現用。標準曲線：分別移取0、0.25、0.50、1.25、2.50、5.00、10.00 ml 0.1 μg/ml Se標準使用液于25 ml容量瓶中，各加入2.50 ml濃鹽酸和1.00 ml 100 g/L鐵氰化鉀溶液用純水定容至25 ml，搖勻待用。

1.3.2樣品預處理

1.3.2.1電感耦合等離子體質譜法。

稱取樣品約2.0 g于100 ml高壓密閉消解內罐中，加入8.0 ml硝酸在60～90 ℃下預消解2 h后（或放置過夜），加入2.0 ml H2O2后蓋好內蓋，旋緊不銹鋼外套，放入恒溫干燥箱中，120～170 ℃保持4～6 h，在箱內自然冷卻至室溫，緩慢旋松不銹鋼外套，將消解內罐取出，放在控溫電熱板上140 ℃趕酸，待溶液約剩1.0 ml 時，用水洗滌消解罐3～5次，洗液合并于25 ml塑料容量瓶中，用水定容至刻度，混勻備用。同時做試劑空白試驗和質控樣。

1.3.2.2氫化物-原子熒光光譜法。稱取樣品約2.0 g于三角燒瓶中，加10.0 ml的混合酸（V硝酸∶V高氯酸=9∶1）蓋上表面皿冷消化過夜。次日于電熱板上加熱，并及時補加硝酸。當溶液變為清亮無色并伴有白煙時，再繼續加熱至剩余2.0 ml，放冷，加入5.0 ml（1+1）HCl繼續加熱至冒白煙后全量轉移，加1.00 ml 100 g/L鐵氰化鉀用純水定容至25 ml，混勻備用。同時做空白試驗和質控樣。

1.3.3電感耦合等離子體質譜法測定。儀器開機預熱20 min后，用質譜調諧液對儀器進行最優化選擇，使儀器的靈敏度、氧化物、雙電荷和分辨率等各項指標達到測定要求。具體參數如下：射頻功率1 100 W；采樣深度2.5 mm；霧化器流量0.96 L/min；等離子體氣流量15 L/min；輔助氣流量1.2 L/min；霧室溫度2 ℃；取樣速率0.5 L/min；獲取點數30；掃描方式為跳峰；重復測定次數為3次；Be>3 000 cps；Mg>20 000 cps；In>50 000 cps；U>40 000 cps；CeO/Ce<2.5%；Ce++/Ce<3.0%。

1.3.4原子熒光法測定。預熱后確定儀器最佳工作狀態，參考工作條件如下：負高壓270 V；燈電流60 mA；原子化器高度8 mm；載氣流量300 ml/min；屏蔽氣流量800 ml/min；測量方法為校準曲線；讀數方式為峰面積；讀數時間10 s；延遲時間1.0 s。

2結果與分析

2.1電感耦合等離子體質譜法

2.1.1酸的種類和用量的選擇。

預處理試驗中用于分解樣品的試劑主要有：硝酸、鹽酸、高氯酸和過氧化氫等。由于使用鹽酸和高氯酸消解試樣會產生大量的氯離子影響電感耦合等離子體質譜法測定，而單一使用硝酸來處理樣品，其產生的大量氮氧化物又會干擾試驗的測定，過氧化氫是一種強氧化劑，與硝酸共用不但能夠增強消解能力將有機物完全破壞而且消解完成后易于分解除去；所以試驗選用“硝酸+過氧化氫”作為消解試劑。同時為了使樣品消解徹底、試驗空白值低等，試驗選擇“8.0 ml HNO3+2.0 mlH2O2”。

2.1.2硝酸濃度對測定結果的影響。

當混合標準使用液的濃度為2.0 μg/L時，考察了硝酸濃度對測定信號相對強度的影響。試驗結果表明，當硝酸濃度在0.5%～15.0%范圍內時，隨著硝酸酸度的增加，試驗的測定結果基本沒有變化，同時為了減少酸對采樣錐和截取錐的腐蝕和降低試劑空白值，該試驗選擇硝酸濃度為5%。

2.1.3干擾的消除。

使用ICP-MS測定食品中的Se時受到的干擾除了非質譜干擾外，還有質譜干擾（如Kr、BrH、Ar2H、Ho++、Dy++、Er++）。對于這些同量異位素、多原子、雙電荷離子等質譜干擾，使用普通模式采用數學校正方程來校正往往不太可靠，為此該試驗采用最優化儀器條件（降低氧化物和雙電荷的產生）和動態反應池（NH3模式下對可能出現的各類干擾能有效地消除）等方法來消除。非質譜干擾主要源于樣品基體，克服基體效應最有效的方法是稀釋樣品、內標校正。試驗通過在線加入74Ge內標溶液監測信號變動情況，用內標法定量，有效地克服了儀器的漂移，保證了測量的準確性。

2.2氫化物-原子熒光光譜法

2.2.1負高壓與燈電流的選擇。

考察了不同負高壓和燈電流對體系的熒光強度的影響。試驗顯示，當負高壓為 270 V，燈電流為 60 mA。此時體系的靈敏度較高，噪聲小，校準曲線的線性較好。

2.2.2載氣與屏蔽氣流量的選擇。

改變載氣流量，測定硒標準溶液的熒光強度。結果表明，過小的載氣流量易導致硒化氫的傳輸效率較低，從而降低熒光信號；而過大的載氣流量則容易沖稀硒原子蒸汽的濃度，造成熒光信號降低。屏蔽氣流量為800 ml/min時，體系的熒光強度最大且變化較小，為達到最佳效果，試驗選擇載氣流量300 ml/min；屏蔽氣流量800 ml/min。

2.2.3酸度的選擇。

合適的酸度有利于氫化物的生成。試驗考察了酸度在1%～15%范圍內，熒光信號的變化情況。試驗表明，隨著酸度的增加，產物的熒光強度不斷增強，當酸度在1%～15%時熒光強度達到最大，所以試驗選用10%的鹽酸作介質。

2.2.4硼氫化鉀濃度的選擇。

硼氫化鉀的濃度大小直接影響硒化氫的生成。用量較小時，由于還原能力比較弱，所以靈敏度很低；而當用量過大時，由于生成大量氫氣產生稀釋作用，靈敏度也降低。試驗固定其他條件不變，改變硼氫化鉀的濃度，對硒的熒光強度進行測試。結果表明，當硼氫化鉀濃度為 25 g/L時，熒光強度最大，效果較佳。

2.3校準曲線、線性范圍及檢出限

在最佳試驗條件下，以硒的質譜信號強度（cps）與Ge的質譜信號強度（cps）的比值為縱坐標，硒濃度為橫坐標繪制標準曲線；熒光法則測定不同濃度硒標準溶液對應的熒光強度，繪制硒濃度與熒光強度的工作曲線。2種方法的檢出限均按空白溶液平行測定11次所得的標準偏差的3倍計算，如表1所示。

2.4方法的精密度和準確度

取待檢食品的消化液，分別添加高、中、低3種不同濃度的硒元素標準液，連續重復測定3次，樣品的回收率及精密度如表2所示。由表2可以看出，2種方法的準確度和精密度都較好，符合痕量分析的要求。

2.5樣品測定結果

采用試驗方法對樣品進行處理，平行測定3次并計算其平均值，結果如表4所示。

3結論

試驗分別采用電感耦合等離子體質譜法與原子熒光法對植物性食品中的硒含量進行了檢測，并在樣品處理及結果影響方面對2種方法進行了對比分析。結果表明，2種方法用于蔬菜中硒的測定均具有較好的準確度與靈敏度。但與原子熒光法相比，電感耦合等離子體質譜法用于食品中硒的測定操作更為簡單，分析更快速，檢出限更低，更有推廣應用價值。

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安徽農業科學2015年

責任編輯李菲菲責任校對李巖