氫化物原子熒光光譜法測定黃芪中硒含量的方法優化

梅 凡

[名成騰德檢測服務(福州)有限公司， 福建 福州 350000]

硒是人體每日必須補充的微量元素，具有抗氧化、增強免疫力、調節甲狀腺功能等作用[1-3]。植物中的有機硒是人體獲取硒最安全最重要的途徑[4-5]。眾多植物來源中，黃芪屬植物對硒的富集能力較強，是較好的補硒來源[6]。黃芪于2018年被我國衛生和計劃生育委員會列為既是食品又是中藥材試點生產物質，其富硒功效研究近年來備受關注[7-9]。然而體內硒的補充并非越多越好，中國居民膳食營養素參考指南中對硒的每日攝入量進行了規定[10]，如果過量補充則會導致中毒，出現脫發、脫甲等癥狀[11]，因此對黃芪中硒含量進行準確、靈敏的檢測具有重要意義。

目前食品中硒的常用檢測方法有電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)、氫化物原子熒光光譜法和熒光分光光度法[12]。電感耦合等離子體質譜法所用儀器價格昂貴，儀器操作較復雜，并且測試過程中基質干擾大[13]；熒光分光光度法需要消除熒光雜質和控制空白值[14]；氫化物原子熒光光譜法具有抗干擾能力強的特點，可不使用抗干擾試劑，操作簡便，重現性好，精密度高，更適合于食品中硒含量的測定[15-16]。本研究采用氫化物原子熒光光譜法檢測硒含量，以黃芪成分分析標準物質對儀器條件、試劑條件和消解條件進行優化，并在優化條件下測定黃芪中硒的含量，建立一種簡單、準確度高的測硒方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1試驗材料 黃芪成分分析標準物質(GBW10028，硒含量0.071 mg·kg-1，購于物化探究所化探分析質量監控站)；黃芪(飲片，購于福州好藥師藥店)。

1.1.2主要試劑 硒標準液(濃度1 000 μg·mL-1，國家有色金屬及電子材料分析測試中心)；鹽酸(優級純，西隴科學股份有限公司)；硼氫化鉀(KBH4)(分析純，天津永大化學試劑有限公司)。

1.1.3硒標準溶液配制 參考GB 5009.93-2017《食品中硒的測定》中的方法[17]，準確吸取1.00 mL硒標準溶液(1 000 μg·mL-1)于10 mL容量瓶中，加5%鹽酸溶液定容，配制成100 μg·mL-1硒標準中間液。準確吸取1.00 mL硒標準中間液于100 mL容量瓶中，用5%鹽酸溶液定容，配制成1 μg·mL-1硒標準使用液。再分別準確吸取1 μg·mL-1硒標準使用液0、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00 mL于100 mL容量瓶中，各加入10 mL鐵氰化鉀溶液(100 g·L-1)，用5%鹽酸溶液定容，配制成0、5.00、10.0、20.0、30.0、40.0 μg·L-1的硒標準系列溶液。

1.2 儀器與設備

雙道原子熒光光度計(AFS-23OE，北京海光儀器公司)；電子天平[AR224CN型號，奧豪斯儀器(常州)有限公司]。

1.3 試驗方法

1.3.1樣品前處理 精確稱取樣品0.500 0 g于錐形瓶中，加入10 mL硝酸-高氯酸混合酸(9∶1)，消化過夜后，于電熱板上加熱至剩余體積為2 mL左右，溶液變為清亮無色并伴有白煙產生后進行冷卻，再加入6 mol·L-1鹽酸溶液，并繼續加熱至溶液變為清亮無色并伴有白煙出現，冷卻后轉移至10 mL容量瓶中，加入2.5 mL鐵氰化鉀溶液(100 g·L-1)，用水定容備用。

1.3.2儀器和測量條件 總燈電流80 mA；輔陰極燈電流40 mA；光電倍增管負高壓300 V；原子化器高度10 mm；載氣流量400 mL·min-1；屏蔽氣流量1 000 mL·min-1；讀數時間15 s；延遲時間2.0 s。

1.3.3儀器條件優化方法 根據1.3.1的前處理方法，在黃芪成分分析標準物質濃度、載流試劑和其他測量條件不變情況下，綜合考慮儀器本身工作性能的限制，儀器條件參照1.3.2，分別研究不同負高壓(250～300 V)和燈電流(60～80 mA)對黃芪成分分析標準物質中硒熒光強度的影響。

1.3.3載流試劑條件優化方法 根據1.3.1的前處理方法，在黃芪成分分析標準物質濃度、儀器和測量條件不變情況下，綜合考慮載流試劑濃度范圍對儀器的影響，儀器條件參照1.3.2，分別研究不同載流鹽酸濃度(1%～6%)和還原劑硼氫化鉀濃度(2～14 g·L-1)對黃芪成分分析標準物質中硒熒光強度的影響。

1.3.6消解條件優化方法 以黃芪成分分析標準物質為材料，前處理方法參照1.3.1，儀器條件參照1.3.2，采用濕法消解，分別研究不同鹽酸體積(2、3、4、5 mL)和消解時間(30、60、90、120、150 min)對黃芪成分分析標準物質中硒元素提取量的影響。

2 結果與分析

2.1 儀器條件優化

2.1.1負高壓對硒熒光強度的影響 由圖1可知，在負高壓250～300 V范圍內，隨負高壓值增大，熒光強度逐漸增大，在300 V時熒光強度最大，因此300 V負高壓為測硒的較優條件。

圖1 負高壓對熒光強度的影響Fig.1 Effect of the negative high voltage on the fluorescence intensity

2.1.2燈電流對硒熒光強度的影響 由圖2可知，在燈電流60～80 mA范圍內，隨燈電流增大，熒光強度逐漸增大，在80 mA時熒光強度最大，因此80 mA燈電流為測硒的較優條件。

圖2 燈電流對熒光強度的影響Fig.2 Effect of the lamp current on the fluorescence intensity

2.2 試劑條件優化

2.2.1載流鹽酸濃度對硒熒光強度的影響 由圖3可知，在鹽酸體積濃度1%～6%范圍內，隨鹽酸濃度增加，熒光強度呈先增大后減小的趨勢，在鹽酸濃度為2%時熒光強度最大，因此選擇2%載流鹽酸濃度作為測硒的較優條件。

2.2.2硼氫化鉀濃度對硒熒光強度的影響 由圖4可知，在硼氫化鉀濃度2～14 g·L-1范圍內，隨硼氫化鉀濃度增加，熒光強度逐漸增大，在硼氫化鉀濃度12～14 g·L-1時熒光強度達到12 000 A.U以上，但硼氫化鉀濃度在14 g·L-1時的熒光強度比12 g·L-1時只增加了2.4%，考慮到硼氫化鉀溶液濃度過高可能會產生大量氫氣對硒氫化物產生稀釋作用，因此選擇12 g·L-1硼氫化鉀溶液濃度作為測硒的較優條件。

圖3 鹽酸濃度對熒光強度的影響Fig.3 Effect of the concentration of hydrochloric acid on the fluorescence intensity

圖4 硼氫化鉀濃度對熒光強度的影響Fig.4 Effect of the concentration of potassium borohydride on the fluorescence intensity

2.3 標準曲線繪制

在上述最優儀器和試劑條件下，對硒標準溶液進行測定，建立標準曲線(圖5)。線性方程為y=319.802x-119.659，相關系數為0.999 8，說明在0～40 μg·L-1硒含量范圍內方程線性關系良好，適用于樣品檢測。

圖5 標準曲線Fig.5 Standard curve

2.4 消解條件優化

2.4.1鹽酸體積對硒提取量的影響 采用6 mol·L-1鹽酸溶液進行消解，由圖6可知，在鹽酸體積2～5 mL范圍內，隨鹽酸體積增加，黃芪成分分析標準物質的硒含量檢測值與標準含量差值逐漸減小，在鹽酸體積5 mL時測得硒含量與標準含量相差0.003 mg·kg-1，差值最小，因此選擇鹽酸體積5 mL作為消解的較優條件。

圖6 鹽酸體積對硒含量的影響Fig.6 Effect of the hydrochloric acid volume on the selenium content

2.4.2消解時間對硒提取量的影響 由圖7可知，在消解時間30～150 min范圍內，隨消解時間增加，黃芪成分分析標準物質的硒含量檢測值與標準含量差值先減小后增大，在90 min時測得硒含量與標準含量相差0.009 mg·kg-1，差值最小，因此選擇90 min作為消解的較優條件。

圖7 消解時間對硒含量的影響Fig.7 Effect of the digestion time on the selenium content

2.5 檢出限和精密度

對硒標準空白溶液連續測定20次，以3倍空白溶液標準偏差除以標準曲線斜率得出儀器最低檢出限為0.002 mg·kg-1。對5.00 ng·mL-1硒標準溶液連續測定7次，計算得儀器精密度為4.04%。

2.6 黃芪樣品中硒含量測定及加標回收率

在上述最優測定條件下，對黃芪樣品進行硒含量測定和加標回收試驗，結果見表1。黃芪樣品中硒含量測定值為0.135 mg·kg-1，該方法回收率為94.9%～97.5%。

表1 加標回收率試驗結果

3 討論與結論

本試驗研究了氫化物原子熒光光譜法測定黃芪中總硒的儀器參數和載流條件，對樣品消解方式進行了優化。儀器負高壓對原子熒光空白值的影響較大，負高壓能調節熒光信號強度，使所測數據準確，通常情況下儀器負高壓在250～300 V時，熒光強度值重現性好。燈的輻射強度直接影響熒光強度，燈電流越大產生的熒光強度信號越大，靈敏度越高，一般燈電流的推薦值為60～80 mA。使用鹽酸為載流能避免沉淀和氮氧化物對測定產生影響，鹽酸濃度還可影響還原劑硼氫化鉀的溶解速度，對硒氫化物形成產生影響。在酸性介質中還原劑硼氫化鉀生成氫氣，進而與四價硒反應生成氫化物，因此硼氫化鉀濃度影響硒氫化物形成的濃度和速度。樣品在硝酸-高氯酸混合酸中進行加熱消煮，使有機物質充分氧化分解得到六價硒，進而在鹽酸中還原為蒸氣發生效率高的四價硒，因此消解程序中鹽酸用量和消解時間直接影響四價硒的還原效果。

本試驗最終得到氫化物原子熒光光譜法測硒的優化條件為：負高壓300 V、燈電流80 mA、載流鹽酸濃度2%、硼氫化鉀溶液濃度12 g·L-1，鹽酸體積5 mL，消解時間90 min。在此條件下測得黃芪中硒含量為0.135 mg·kg-1，線性范圍為0～40 μg·L-1，方法檢出限為0.002 mg·kg-1，儀器精密度為4.04%，樣品加標回收率為94.9%～97.5%。說明本試驗建立的氫化物原子熒光光譜法測定黃芪中總硒含量，具有線性范圍廣、檢出限低、精密度和回收率較高等特點，該法簡單、易操作、準確度高，為黃芪中硒含量的測定提供了一種較好的方法。

黃芪中硒含量受地理環境、土壤條件和采收時期等諸多因素影響，測定黃芪中的硒含量，可以為富硒黃芪的種植、食用量及資源開發利用提供參考依據。