超聲波輔助消解-紫外可見分光光度法測定大肉姜中的硒

謝微，陳秋娟， 何星存，羅楊合，朱東建

(1.賀州學院食品科學與工程技術研究院，廣西 賀州 542899;2.賀州學院化學與生物工程學院，廣西 賀州 542899)

超聲波輔助消解-紫外可見分光光度法測定大肉姜中的硒

謝微1，陳秋娟2*， 何星存1，羅楊合1，朱東建1

(1.賀州學院食品科學與工程技術研究院，廣西 賀州 542899;2.賀州學院化學與生物工程學院，廣西 賀州 542899)

以鄰苯二胺為絡合顯色劑，超聲波輔助大肉姜的消解及硒與鄰苯二胺的絡合、萃取過程，利用紫外可見分光光度法測定大肉姜中的硒含量。結果表明：體系測定波長為334 nm，硒在0～2.08 μg/mL含量范圍內有良好的線性關系，相關系數為0.9999,樣品的最佳消解條件：消解體系為HNO3-HClO4，體積比為4∶1，用量為18 mL的混酸，超聲輔助消解時間為30 min，水浴溫度為50 ℃，測得大肉姜中的硒含量為4.4425 μg/g，加標回收率為97.79%～102.02%，消解效果好，結果令人滿意。

硒；大肉姜；超聲波；紫外可見分光光度法

大肉姜是一種藥食兩用的植物，具有增強食欲、保肝利膽、健胃祛寒等功效[1，2]，這些作用與其本身的化學成分和富含微量元素息息相關，特別是大肉姜的硒。硒是人體必需的微量元素，具有多種生物學功能，是人體組織合成酶的重要組成成分[3]，具有抗氧化、抗衰老、抗癌、抗腫瘤、消除自由基、預防心血管疾病等作用[4，5]，及調控基因表達、緩解有毒元素(如鉛、砷、汞、鎘)的毒性等生理功能[6]，人體缺硒或過剩都會對健康造成危害[7]。

測定硒的方法主要有原子吸收光譜法[8]、熒光法[9]、電感耦合等離子體質譜法[10]、極譜法[11]等。其中原子吸收光譜法測硒的線性范圍窄[12]；熒光法雖然靈敏度高，但由于熒光淬滅等干擾因素的存在而使測量重現性稍差且樣品需萃取濃縮，操作繁瑣費時；氣相色譜法、電化學方法、中子活化分析等方法條件要求苛刻，操作繁雜且其所需設備不易為一般實驗室所具備，不易推廣[13]。采用紫外分光光度法測定硒，參考有關文獻[14,15]等，與前述的方法相比較，該法具有操作簡便、靈敏度高、干擾少、準確度好、分析成本低、結果可靠等優點。

準確測定樣品中硒含量的關鍵是對樣品進行消解處理，使其轉變成適宜操作的硒溶液。本文采用超聲波利用空化、機械振蕩、乳化等作用，增加大肉姜樣品與混酸消解液的接觸頻率和接觸面積[16]，加快對樣品消解過程的進行，縮短消解時間，同時促進反應物的充分混合，促進化學反應的進行，加快鄰苯二胺與硒的絡合萃取過程[17]。該方法操作簡單、消解速率快、效率好。

超聲消解賀州大肉姜的方法條件鮮有報道，本文采用超聲波輔助消解-紫外可見分光光度法測定大肉姜中的硒含量，為建立硒含量的分析檢測提供了一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

大肉姜(購于賀州市某市場)。HCl、HNO3、30% H2O2、甲苯、鄰苯二胺、乙二胺四乙酸二鈉、NaOH、高純度硒粉、高氯酸(以上藥品均為分析純)；實驗用水為蒸餾水。

XMTD-204數顯式電熱恒溫水浴鍋；FA1004電子天平； PHS-3C精密pH計； TU-1901雙束光紫外可見分光光度計；SY-300超聲波處理器；JP-250A-8高速多功能粉碎機；DHG-9140A電熱恒溫鼓風干燥箱。

1.2 溶液的配制

1.2.1 硒標準儲備溶液的配制

準確稱取高純度硒粉0.1000 g于錐形瓶中，加入20 mL濃硝酸-高氯酸(4∶1)置于超聲波處理器中超聲30 min后水浴加熱，稍冷后加入2 mL 30% H2O2，再稍加熱，冷卻后轉入250 mL容量瓶中，加蒸餾水定容至刻度后置于棕色試劑瓶中，做儲備液(濃度0.4 mg/mL)，保存于冰箱中備用。

1.2.2 硒標準工作液的配制

準確移取 5.00 mL硒標準儲備液置于250 mL容量瓶中，加蒸餾水定容、搖勻即得濃度為 8.00 μg/mL的硒標準工作液，置于棕色試劑瓶中存放于冰箱中備用。

1.3 樣品的處理

取適量大肉姜除雜洗凈后，把大肉姜切成薄片于烘箱中進行干燥，干燥后用高速多功能粉碎機粉碎，于干燥處密封保存備用。

1.4 實驗方法

1.4.1 樣品的消解方法

稱取一定量的大肉姜粉末于錐形瓶中，加入適量的濃硝酸-高氯酸的混酸消解液，將錐形瓶置于超聲波處理器中輔助消解一定時間后取出，置于水浴鍋中水浴加熱，開始時有黃棕色的煙霧逸出，繼續加熱待黃棕色煙霧基本冒盡，當溶液為淡黃色、無殘渣時取出冷卻，再加入一定量的30% H2O2混勻，再稍加熱，待冷卻后用蒸餾水定容至50 mL。

1.4.2 樣品中硒的測定方法

準確移取10.00 mL消解好的樣品液于錐形瓶中，加入5 mL的2.5% EDTA溶液及4 mL的10 g/L鄰苯二胺溶液，用20% NaOH溶液調溶液的pH值為2.0，將錐形瓶置于超聲波處理器中避光輔助消解一定時間后取出，轉入分液漏斗中再用10 mL甲苯萃取，振蕩3 min，靜置8 min，待分層后，分離出甲苯層于25 mL比色管中待測，以甲苯為參比溶液，在最大波長處檢測其吸光度。

2 結果與討論

2.1 檢測波長的確定

以甲苯溶液為參比溶液，于290～420 nm 波長范圍內掃描，見圖1。

圖1 硒-鄰苯二胺絡合物的紫外可見光譜圖

由圖1可知，在334 nm波長處體系有最大光吸收，故選用334 nm為測定波長。

2.2 標準曲線的繪制

圖2 硒的標準曲線

由圖2可知，以甲苯為參比溶液，在334 nm波長處檢測其吸光度，根據吸光度A與檢測時的硒濃度C繪制標準曲線，結果顯示：硒濃度在0～2.08 μg/mL范圍內有良好的線性關系，線性方程為A=0.3026C+0.0163，相關系數為R2=0.9999。

2.3 樣品消解條件的選擇

2.3.1 消解液混酸體系的選擇

硒適于測定的形式通常為Se(Ⅳ)[18]，樣品中硒常用的消解液體系HNO3+H2O2，HNO3，HNO3+H2SO4，HNO3+HClO4，HClO4等，以H2SO4為消解液時，需要先對硫酸進行去硒處理濃縮，操作繁瑣費時[19]，因此稱取樣品粉末1 g共4份，加入4個錐形瓶中，分別加入HNO3,HNO3+H2O2，HNO3+HClO4，HClO4各20 mL進行消解，超聲波輔助消解相同的時間后取出，并仔細觀察樣品消解的結果，見表1。

表1 不同消解液對樣品的消解結果

由表1可知，單獨使用高氯酸消解時，樣品炭化變黑，消解效果極差，因此排除HClO4作為消解液。為了更好判斷消解液的消解情況好壞，將編號為1,2,3消解好的樣品液，考察不同混酸消解體系對大肉姜中硒的消解處理效果，其掃描結果見圖3。

圖3 混酸消解液體系的選擇

由圖3可知，HNO3和HClO4作為消解酸時，體系的吸光度最大，說明大肉姜中的硒消解得最充分。因此，測定大肉姜中的硒所用的消解液體系選擇HNO3+HClO4為最佳。

2.3.2 混合酸比對消解效果的影響

稱取樣品粉末1 g共6份，加入6個錐形瓶中，分別加入不同體積比的濃硝酸與高氯酸的混酸消解液各20 mL，考察混酸體系的不同體積比對大肉姜中硒含量的消解處理效果，其結果見圖4。

圖4 混酸比與吸光度的關系

由圖4可知,體系的吸光度隨著濃硝酸用量的增加而增大,當濃硝酸與高氯酸的體積比為4∶1時吸光度最大，繼續增加濃硝酸的用量，體系的吸光度逐漸減小，可能是由于當高氯酸的量過高時，硒被氧化到硒(Ⅵ)，無法與鄰苯二胺定量絡合反應；當高氯酸的量過低時，無法將樣品中硒(Ⅱ)全部氧化至硒(Ⅳ)，因此本實驗消解大肉姜樣品中所用混酸消解液中濃硝酸與高氯酸的體積比為4∶1為最佳混酸比。

2.3.3 混酸消解液用量對消解效果的影響

稱取樣品粉末1 g共6份，加入6個錐形瓶中，分別加入不同用量的混酸比最佳的混酸消解液，考察不同用量的混酸消解液對大肉姜中硒含量的消解處理效果，其結果見圖5。

圖5 混酸用量與吸光度的關系

由圖5可知,體系的吸光度隨著混酸消解液用量的增加而增大，當混酸消解液用量達到18 mL時吸光度達到最大值，隨后再繼續增加混酸消解液用量，體系的吸光度變化不大，因此本實驗消解大肉姜樣品所用的最佳混酸消解液用量為18 mL。

2.3.4 超聲波輔助消解時間對消解效果的影響

準確稱取樣品粉末1 g共7份，加入7個錐形瓶中，分別加入18 mL的體積比4∶1的HNO3和HClO4混酸消解液，置于超聲波處理器中超聲5，10，15，20，30，40，50 min后取出，考察不同超聲波輔助消解時間對大肉姜中硒含量的消解處理效果，其結果見圖6。

圖6 樣品超聲消解時間與吸光度的關系

由圖6可知,體系的吸光度隨著超聲波輔助消解時間的增加而增大，當超聲波輔助消解時間達到30 min時，繼續增加超聲波輔助消解時間，體系的吸光度基本不變，因此本實驗對大肉姜樣品所用的最佳超聲波輔助消解時間為30 min。

2.3.5 水浴溫度對消解效果的影響

稱取樣品粉末1 g共6份，加入6個錐形瓶中，分別加入18 mL的混酸比最佳的混酸消解液，置于超聲波處理器中超聲輔助消解30 min后取出，將錐形瓶置于溫度為30，40，50，60，70，80 ℃的恒溫水浴鍋中水浴加熱相同時間，考察不同水浴溫度對大肉姜中硒含量的消解處理效果，其結果見圖7。

圖7 超聲處理后水浴溫度與吸光度的關系

由圖7可知,體系的吸光度隨著水浴溫度的增加而增大，當水浴溫度達到50 ℃時，體系的吸光度達到最大，繼續增加水浴溫度，吸光度的變化不大，大于60 ℃時，體系的吸光度略有減小，可能由于硒是一種易揮發元素，因此在消解過程中溫度不能過高，否則易揮發流失，產生誤差，因此本實驗的樣品經超聲波輔助消解后的水浴溫度為50 ℃時為最佳選擇。

2.4 樣品的測定

準確稱取大肉姜粉末1 g共5份，加入5個錐形瓶中，分別加入18 mL的混酸消解液[V(濃硝酸)∶V(高氯酸)為4∶1]，置于超聲波處理器中輔助消解30 min后取出，將錐形瓶置于溫度為50 ℃的水浴鍋中水浴加熱，測定結果見表2。

表2 樣品中硒含量的測定結果

根據標準曲線方程得出大肉姜樣品中的硒濃度及計算出樣品中的硒含量，取5次測定的平均值即可得到大肉姜中的硒含量為4.4425 μg/g。

2.5 精密度實驗

稱取樣品粉末1 g共5份，于5個錐形瓶中，按照2.3.1的樣品處理方法進行處理，消解好后定容至編號為1,2,3,4,5的50 mL 容量瓶中，按2.3.2的測樣方法進行測定，測定結果顯示：標準偏差S=1.71%，相對標準偏差RSD=0.39%，而標準偏差和相對標準偏差能較好地反映測定結果的精密度，其結果見表3。

表3 精密度實驗結果

由表3可知，RSD=0.39%<2%，實驗的精密度較高。

2.6 穩定性實驗

選取其中的1份樣品液，每隔20 min測1次吸光度，測定結果見圖8。

圖8 樣品絡合物穩定性的實驗

由圖8可知，樣品液的吸光度在2 h內變化不大，表明樣品中硒的絡合物在2 h內基本穩定，可以滿足測定的時間要求。

2.7 加標回收率實驗

以樣品的加標回收率驗證分析方法的可靠性。回收率的計算公式如下：

回收率(%)=(加入標準物質后的樣品測定值-未知樣品測定值)/加入標準物質的量×100。

準確稱取樣品粉末1 g 共5份，于5個錐形瓶中，按照前面的方法進行消解然后測定，實驗結果見表4。

表4 回收率實驗結果

由表4可知，該方法的加標回收率為 97.79%～102.02%，因此用超聲波輔助消解-紫外可見分光光度法測定硒具有較高的回收率，此實驗分析方法非常可靠。

3 結論

實驗以賀州大肉姜為研究對象，使用濃硝酸-高氯酸(體積比為4∶1)的混酸消解液消解樣品，超聲波輔助消解樣品粉末，以鄰苯二胺為絡合顯色劑，用紫外可見分光光度法測定大肉姜樣品中的硒。測定最大吸收波長為334 nm，通過考察混酸體系、混酸比例、混酸用量、超聲時間及水浴溫度對體系吸光度的影響因素試驗，得出樣品的最優消解條件為18 mL體積比為4∶1的濃硝酸-高氯酸混酸消解體系，超聲波輔助消解時間為30 min，超聲后水浴處理溫度為50 ℃，消解效果好，結果令人滿意。

在最佳消解條件下，超聲波輔助消解-紫外可見分光光度法測定大肉姜中的硒含量，測得大肉姜中的硒含量為4.4425 μg/g。

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Determination of Selenium inZingiberofficinaleby Ultrasonic Wave Assisted Digestion-UV Visible Spectrophotometry

XIE Wei1, CHEN Qiu-juan2*, HE Xing-cun1, LUO Yang-he1, ZHU Dong-jian1

(1.Research Institute of Food Science & Engineering Technology,Hezhou University,Hezhou 542899,China; 2.College of Chemical and Biological Engineering, Hezhou University, Hezhou 542899, China)

O-phenylendiamine is used as chelating agent, with ultrasonic wave assisting the digestion ofZingiberofficinale, complexation and extraction process of Se-o-phenylenediamine are determined. The content of selenium inZingiberofficinaleis determined by UV visible spectrophotometry. The results show that the wavelength is 334 nm.This method has a good linearship of selenium content in the range of 0～2.08 μg/mL, and the correlation coefficient is 0.9999. The best conditions for samples' digestion are:digestion system of HNO3-HClO4, volume ratio of 4∶1, mixed acid dosage of 18 mL,ultrasonicassisted digestion time of 30 min,water bath temperature of 50 ℃, the selenium content inZingiberofficinaleof 4.4425 μg/g, the adding standard recovery rate of 97.79%～102.02%.The result of digestion is efficacious and satisfactory.

selenium;Zingiberofficinale;ultrasonic wave;UV visible spectrophotometry

2017-01-25 *通訊作者

廣西高校科學技術研究項目(KY2015LX477)；廣西科學研究與技術開發計劃課題(桂科合14251003)；賀州學院食品工程碩士專業學位學科建設科學研究培育項目(2014SGZSKY12)；賀州學院校級課題(2014ZC28)

謝微(1984-)，女，壯族，廣西梧州人，助理研究員，研究方向：分析檢測;

陳秋娟(1983-)，女，廣西南寧人，講師，研究方向：天然產物提取、純化與分析。

TS207.4

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.06.026

1000-9973(2017)06-0122-06