微波消解-原子熒光法測定牛乳中硒含量的優化實驗

周歡 夏忠悅 錢成林 范光彩 黃漫蓉

摘 要：本文采用微波消解-原子熒光法，通過對比不同的消解參數、趕酸溫度、補加鹽酸的濃度和體積及后續趕酸時間對檢測結果的影響，選擇最佳的操作參數，實現對GB 5009.93—2017檢測方法的優化，提升可操作性和穩定性。此外，采用優化后的檢測方法測定不同地域生牛乳中硒的含量。實驗結果表明，試樣經微波消解處理后，在150 ℃條件下趕酸50 min，再補加5 mL 6 mol/L的鹽酸，繼續趕酸15 min，在該處理條件下檢測結果相對偏差在2.6%～3.6%，加標回收率在93.04%～97.06%。對不同區域生牛乳中硒含量進行測定，結果表明，山東產地的硒含量最高，達47.94 μg/L，明顯高于其他生牛乳。

關鍵詞：硒;生牛乳;原子熒光;參數

Determination of Selenium in Raw Milk from Different Areas by Microwave Digestion Atomic Fluorescence Spectrometry

ZHOU Huan， XIA Zhongyue， QIAN Chenglin， FAN Guangcai， HUANG Manrong

（New Hope Dairy Co.， Ltd.， Chengdu 610023， China）

Abstract： In this experiment， microwave digestion atomic fluorescence method was used to compare the effects of different digestion parameters， acid driving temperature， hydrochloric acid concentration and volume， and subsequent acid driving time on the detection results， so as to optimize the detection method in GB 5009.93—2017， and improve its operability and stability. In addition， the optimized detection method was used to determine the selenium content in raw milk from different regions. The results showed that the sample was digested by microwave， the acid was removed at 150 ℃ for 50 min， then 5 mL 6 mol/L hydrochloric acid were added for 15 min. Under this condition， the relative deviation of detection results was in the range of 2.6%～3.6%， and the recovery was 93.04%～97.06%. The results showed that the selenium content in Shandong was the highest， up to 47.94 μg/L， significantly higher than other raw milk.

Keywords： selenium; raw milk; atomic fluorescence; parameters

硒具有提高人體免疫力、消除自由基、保護心臟和肝臟等功能，但是我國大部分地區處于低硒帶，因此加強對硒的攝入比較重要[1]。研究發現，無機硒（比如亞硒酸鈉等）不易被人體吸收，生物有效性低且毒副作用較大，而存在于生物體中的硒（尤其是植物來源的有機硒）是人們攝取硒的主要來源[2-3]。牛奶中含有痕量硒，對牛奶進行硒強化有利于人體吸收。因此，快速準確地測定牛奶中的硒含量具有重大意義。目前測定牛奶中的硒含量可采用濕法消解或微波消解結合原子熒光法、原子吸收光譜法[4]，其中微波消解操作簡單、快速，被廣泛應用于測定食品中的硒含量，但是標準中對趕酸溫度與時間等并未進行說明，因此有必要對條件進行優化。本研究用硝酸∶過氧化氫（4∶1）消化樣品，對實驗條件進行優化，利用氫化物發生-原子熒光光譜法（Hydrid Generation-Atomic Fluorescence Spectrometry，HG-AFS）同時測定了不同產地牛奶中硒的含量，為快速準確測定牛奶中的硒含量提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生牛乳（四川新華西乳業有限公司）;優級純鹽酸（HCl）;進口分析純硝酸（HNO3）;優級純雙氧水（H2O2）;優級純鐵氰化鉀[K3Fe（CN）6];優級純氫氧化鈉（NaOH）;優級純硼氫化鈉（NaBH4）。

1.2 儀器與設備

Kylin-S12型原子熒光光度計（北京吉天儀器有限公司）;TOPEX+型微波消解儀（上海屹堯儀器科技發展有限公司）;趕酸儀（上海屹堯儀器科技發展有限公司）;UPR-Ⅱ-20 L型超純水儀（四川優普超純科技有限公司）。

1.3 實驗方法

1.3.1 標準溶液的配制

（1）硒標準中間液（10 mg/L）。準確量取濃度為1 000 mg/L的硒標準溶液1 mL于100 mL容量瓶中，用5%鹽酸定容至刻度，混勻制成10 mg/L的硒標準中間液。

（2）硒標準使用液（1 mg/L）。準確量取濃度為10 mg/L的硒標準中間液10 mL于100 mL容量瓶中，用5%鹽酸定容至刻度，混勻制成1 mg/L的硒標準使用液。

（3）硒上機工作液（20 μg/L）。準確量取濃度為1 mg/L的硒標準使用液2 mL于100 mL容量瓶中，加入5 mL鐵氰化鉀（100 g/L），用5%鹽酸定容至刻度，混勻制成20 μg/L的硒上機工作液。

1.3.2 樣品前處理

準確稱取1.00 g（精確至0.000 1 g）混合均勻的各牛奶樣品置于消解罐中加入4 mL硝酸，1 mL雙氧水，振搖混合均勻，于微波消解儀中消化，待消解結束，將消解罐放在趕酸儀上繼續加熱至近干，加5 mL鹽酸溶液（6 mol/L），繼續加熱至溶液變為清亮無色并伴有白煙出現，冷卻，轉移至25 mL比色管中，加入

2.5 mL鐵氰化鉀溶液（100 g/L），純水定容，混勻待測，同時做空白實驗[5]。

1.3.3 微波消解程序

微波消解程序見表1。

1.3.4 儀器參數

負高壓340 V;燈電流100 mA;原子化溫度800 ℃;爐高8 mm;載氣流速500 mL/min;屏蔽氣流速1 000 mL/min;測量方式為標準曲線法;讀數方式為峰面積;延遲時間1 s;讀數時間15 s;加液時間8 s;進樣體積1 mL。

1.3.5 條件優化

（1）通過比對牛奶試樣在微波消解時最高溫度（200 ℃）的保溫時間，驗證試樣在經過消解后硒的檢測回收率。

（2）本實驗參考常見的趕酸溫度及相關耗材的最高耐受溫度，對比選用120 ℃、150 ℃和180 ℃ 3個趕酸溫度，同步趕酸30 min，測定硒的加標回收率。

（3）相關文獻報道原子熒光檢測載流劑濃度差異對檢測影響較大，本實驗選用5%和10%兩組載流劑濃度進行對比實驗。

1.3.6 優化后方法的穩定性實驗和測試

采用優化后的方法測定2種樣品，觀察其相對標準偏差和加標回收率，測試該方法的穩定性;采用該方法對不同產地生牛乳的硒含量進行測定，比較各產地生牛乳中硒含量的高低。

2 結果與分析

2.1 消解時間優化

表2為200 ℃下消解不同時間的生牛乳中硒含量的測定結果。由表2可知，隨著消解時間的減少，相對標準偏差顯著降低（P<0.05），回收率明顯增加，為93.04%，這可能是由于硒是熱敏性物質，長時間消解會導致硒損失。因此，為確保樣品消解完全，本實驗確定消解時間為10 min。

2.2 趕酸溫度優化

基于硒的熱敏性，對趕酸溫度進行優化，結果見表3。硝酸分解的中間產物能導致熒光淬滅及熒光強度降低，從而影響測定[6]。消解結束待冷卻后，將消解罐放在趕酸儀上加熱趕酸至近干，同等條件下150 ℃，50 min能將樣液中的硝酸除去，時間較短而且硒濃度值穩定。加入鹽酸后再次趕酸，在鹽酸介質中，樣液中六價硒充分還原成四價硒，四價硒與NaBH4反應生成氫化物，提高鹽酸濃度能減少共存元素的干擾并有利于硒元素的還原[7-9]。在用鹽酸預還原時，不用蒸太長時間，只要看到有白煙冒出即可停止加熱。當趕酸溫度控制在150 ℃，13～17 min

時就能看到有白煙冒出，液體略帶黃色，但冷卻后液體即變成清亮無色，此條件下硒濃度值穩定，加標回收率較高。為實現實驗的可操作性和穩定性，最終確定選用150 ℃條件下趕酸15 min。

2.3 載流劑濃度優化

戴瑞平等[10]研究發現，載流劑鹽酸濃度影響硒的測定，隨著鹽酸濃度的增大，熒光強度也隨之增大。本實驗對5%和10%的鹽酸濃度進行比較發現（見表4），其他條件一致，載流劑濃度對回收率無顯著性影響（P>0.05），載流劑鹽酸濃度為5%時，回收率為96.39%，鹽酸濃度為10%時，回收率為97.07%。綜合考慮所用鹽酸濃度越大對儀器損傷越大的影響。因此，本實驗選用濃度為5%的鹽酸為載流劑。

2.4 優化后方法的穩定性實驗

采用優化后方法測定2種樣品。如表5所示，不同樣品的相對標準偏差控制在5%以內，加標回收率在93.04%～97.06%，重復性及精確度良好。

2.5 優化后的方法測定不同產地生牛乳的硒含量

由表6可知，采用優化后的方法對不同產地生牛乳的硒含量進行比較發現，山東產地的硒含量最高，達47.94 μg/L，明顯高于其他生牛乳。

3 結論

本實驗在采用國標方法的基礎上對樣品微波消解處理后，在150 ℃條件下趕酸50 min，再補加5 mL 6 mol/L的鹽酸，繼續趕酸15 min，在該處理條件下檢測牛奶中硒含量的結果穩定且加標回收率高。采用此參數條件對陜西、四川、山東等地的生乳硒含量進行測定，結果發現除山東高于其他產地外，其余地域生牛乳中硒含量差異不明顯。

參考文獻

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基金項目：乳品營養與功能四川省重點實驗室（2020YFN0153）。