聶 剛， 李忠宏， 杜雙奎， 朱占燁

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.農(nóng)業(yè)部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心（楊凌），陜西 楊凌 712100）

0 引 言

硒是人體必需微量元素。硒對(duì)人體具有延緩衰老、增強(qiáng)免疫力、防癌抗癌等功效?，F(xiàn)已證實(shí)人體的多種疾病均與體內(nèi)缺硒有關(guān)[1]。隨著對(duì)硒生物學(xué)功能的深入研究，硒的測定方法已成為分析化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前硒的測定方法有分光光度法[2]、電化學(xué)法[3]、催化動(dòng)力學(xué)法[4]、原子光譜法[5]、原子熒光法[6]和ICP-MS 法[7]等。

電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法具有靈敏度高、干擾小、檢出限低等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、冶金、食品等領(lǐng)域。由于硒元素具有較高的電離能，在氬氣等離子體中電離程度相對(duì)較低，且存在嚴(yán)重的氬多原子離子的干擾，導(dǎo)致ICP-MS檢測硒的能力大大降低。近幾年，硒的ICP-MS法研究主要是選擇豐度較高的硒同位素80Se或78Se測定，利用碰撞反應(yīng)技術(shù)消除質(zhì)譜干擾，從而提高硒元素的檢測能力[7-9]。碰撞反應(yīng)模式下測定硒，不僅需要額外的碰撞反應(yīng)氣體H2、He、CH4等，同時(shí)需要耗時(shí)對(duì)儀器參數(shù)進(jìn)行摸索和優(yōu)化才能獲得滿意的測定結(jié)果，因此有一定的局限性。大量研究表明含碳有機(jī)物能對(duì)As、Se、Hg等元素分析信號(hào)產(chǎn)生顯著的增敏作用[10-12]。在普通模式下，利用基體改進(jìn)劑增強(qiáng)硒的分析信號(hào)成為提高硒元素分析能力的一種新途徑。含碳有機(jī)物對(duì)元素分析信號(hào)增敏的機(jī)理主要有以下解釋，Allain等[10]認(rèn)為有機(jī)物中碳的存在使等離子體中離子的生成過程發(fā)生了變化。Larsen等[11]認(rèn)為有機(jī)物使電離電位較高的原子將電子轉(zhuǎn)移到碳原子或含碳多原子離子上，從而增加元素在等離子體中的電離度。李冰等[12]認(rèn)為有機(jī)物改變了溶液的物理特性，提高溶液的霧化效率。本文選用豐度較低77Se測定，以2%（V/V）乙醇作為基體改進(jìn)劑，建立了食品原料中微量硒的測定方法，該法干擾小，檢出限低，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可為食品原料中微量硒的測定提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和材料

ICP-820MS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，美國瓦里安公司；Mars 5微波消解儀，美國CEM公司；DR-40石墨消解器，北京盈安美誠儀器公司；Milli-Q50超純水系統(tǒng)，美國Millpore公司。

硒元素標(biāo)準(zhǔn)溶液、釔元素內(nèi)標(biāo)貯備液均為1000mg/L，購于國家有色金屬及電子材料分析測試中心；硝酸、雙氧水（分析純），購于上海國藥化學(xué)試劑有限公司；實(shí)驗(yàn)用水均為超純水。

豬肉國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW08552，中國科學(xué)院上海原子核研究所；圓白菜國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10014，地球物理地球化學(xué)勘查研究所。

1.2 樣品處理

準(zhǔn)確稱取約0.2～0.5 g試樣（準(zhǔn)確至0.000 1 g），置于干凈的聚四氟乙烯（PTFE）高壓消解罐中，加入5mL硝酸和1mL雙氧水，加蓋，放入微波消解儀中120℃保持5min，160℃保持5min，185℃保持25min進(jìn)行加熱消解。消解結(jié)束后冷卻至室溫，緩慢打開蓋子，置于石墨消解爐上150℃趕酸到消解液體積約1mL，冷卻，用超純水洗劑3～4次，將消解液全部轉(zhuǎn)移至25mL干凈的容量瓶中，定容混勻。空白處理同上。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線和內(nèi)標(biāo)配制

用2%硝酸介質(zhì)將元素硒標(biāo)準(zhǔn)貯備液（1000mg/L）逐級(jí)稀釋， 配制成 0，1，2，5，10，20，50μg/L 的標(biāo)準(zhǔn)系列；用2%硝酸介質(zhì)將元素釔的內(nèi)標(biāo)貯備液（1000mg/L）逐級(jí)稀釋成1000μg/L內(nèi)標(biāo)溶液,乙醇基體改進(jìn)劑添加到內(nèi)標(biāo)溶液中，內(nèi)標(biāo)采用三通在線加入。

1.4 儀器工作參數(shù)

優(yōu)化儀器工作參數(shù)，使儀器靈敏度、氧化物、雙電荷、分辨率等指標(biāo)達(dá)到測定要求后，進(jìn)行測定。普通模式工作參數(shù)為：功率1 400 W；等離子氣流量18L/min；輔助氣流量1.0L/min；殼氣流量0.12L/min；采樣深度7.5mm；掃描模式為跳峰；積分時(shí)間0.05s。

2 結(jié)果與討論

2.1 乙醇基體濃度對(duì)硒信號(hào)的影響

在最佳儀器工作參數(shù)條件下，高濃度的乙醇基體溶液會(huì)消耗過多等離子體能量，因此實(shí)驗(yàn)考察了1%～8%乙醇基體對(duì)硒分析信號(hào)的影響（見圖1）。隨著乙醇濃度的增加，硒信號(hào)不斷增強(qiáng)，在2%乙醇濃度時(shí)達(dá)到最大，之后呈逐漸減低趨勢，超過7%乙醇基體會(huì)對(duì)硒信號(hào)產(chǎn)生抑制作用，這與胡兆初等[13]研究結(jié)果基本一致。從圖1可以看出，對(duì)于10μg/L硒溶液，加入2%乙醇作為基體改進(jìn)劑，硒的分析信號(hào)強(qiáng)度增加3倍以上，這表明利用乙醇基體改進(jìn)劑來提高硒的分析能力是可行的。

圖1 乙醇基體濃度對(duì)硒信號(hào)強(qiáng)度的影響

2.2 硒同位素的選擇

實(shí)驗(yàn)采用2%（V/V）乙醇作為基體改進(jìn)劑，Y元素作內(nèi)標(biāo)，分別選擇77Se和82Se測定國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)圓白菜和豬肉中的硒含量（見表1）。結(jié)果顯示，選擇同位素77Se和82Se的測定值與標(biāo)準(zhǔn)值都能較好地吻合，表明選擇77Se或82Se測定均能滿足硒分析的一般要求。在同位素的選擇時(shí)，通常以優(yōu)先選擇最大豐度值為原則，避免多原子干擾和同量異位素重疊。普通模式通常選擇豐度相對(duì)較高的82Se測定，其受到82Kr同量異位素干擾，利用干擾方程82Se=[82]-1.009×[83]消除。實(shí)驗(yàn)中通過對(duì)高純氬中83Kr的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，83Kr的計(jì)數(shù)值一般在400cps以上，與1～2μg/L硒的計(jì)數(shù)值相當(dāng)，計(jì)數(shù)值相對(duì)偏差較大（RSD＞5%，n=5），表明83Kr所受干擾隨機(jī)性大，內(nèi)標(biāo)校正較差。77Se豐度相對(duì)稍低，其受到氬多原子離子干擾小。從干擾方程可知，在測定低濃度硒溶液時(shí)，理論上選擇77Se要優(yōu)于82Se。

表1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定結(jié)果

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍

在0～50μg/L硒標(biāo)準(zhǔn)溶液范圍內(nèi)，分別選擇77Se和82Se測定繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（見圖2）。由圖可知，兩者的相關(guān)系數(shù)均在0.9999以上，表明在上述濃度范圍線性相關(guān)較好。由于77Se和82Se豐度相差較小，從線性擬合方程來看，兩條曲線斜率也相差較小，表明選擇77Se和82Se的分析靈敏度基本接近。

圖2 硒標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.4 準(zhǔn)確度和精密度

由于儀器穩(wěn)定性及干擾物的存在，方法準(zhǔn)確度和精密度需要用不同含量水平試樣進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)以標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)圓白菜為試樣，對(duì)不同濃度水平溶液的準(zhǔn)確度和精密度進(jìn)行測定。準(zhǔn)確稱取0.5 g（準(zhǔn)確至0.0001g）試樣進(jìn)行消解，分別定容至 10，25，50，100，200mL，對(duì)應(yīng)溶液的濃度約為 10，4，2，1，0.5μg/L，每個(gè)濃度做6個(gè)平行，測定結(jié)果見圖3。由圖可知，當(dāng)溶液質(zhì)量濃度在2 μg/L以上時(shí)，選擇77Se和82Se的測定值的準(zhǔn)確度均能達(dá)到要求，當(dāng)測定溶液質(zhì)量濃度低于2μg/L時(shí)，82Se的測定值偏高，而77Se測定值與標(biāo)準(zhǔn)值仍能較好的吻合。測定結(jié)果的精密度顯示，隨著測定溶液濃度降低，82Se測定精密度（RSD,n=6）變大，當(dāng)測定溶液質(zhì)量濃度低于2μg/L時(shí)，精密度均大于5%，表明干擾方程對(duì)低水平濃度硒溶液校正偏差較大，從而影響硒的準(zhǔn)確測定。77Se由于受到的干擾小，在以上溶液濃度范圍內(nèi)測定結(jié)果精密度均小于5%，表明選擇77Se測定結(jié)果穩(wěn)定可靠，尤其是對(duì)低水平硒含量樣品的分析。

2.5 檢出限和加標(biāo)回收

圖3 不同質(zhì)量濃度溶液的測定結(jié)果

測定11份平行空白溶液中的硒，按照檢出限計(jì)算公式LOD=3σ/K（σ為11次測定的標(biāo)準(zhǔn)偏差，K為標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率）計(jì)算出方法檢出限。77Se和82Se測定的方法檢出限分別為0.87ng/g和2.8ng/g，顯然，77Se的檢出限要明顯高于82Se。從以上可知，雖然82Se比77Se靈敏度稍高，但82Se在測定過程中需要方程校正，且在低濃度時(shí)內(nèi)標(biāo)校正偏差較大，而77Se受到的干擾小，因此出現(xiàn)77Se檢測能力反而高于82Se的現(xiàn)象。采用大米試樣進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)（見表2），回收率為 98.1%～106.0%，結(jié)果滿意。

表2 加標(biāo)回收率

2.6 實(shí)際樣品分析

應(yīng)用以上建立的硒的測定方法，對(duì)送檢的糧食、肉類、蔬菜、水果等多種食品原料樣品進(jìn)行了分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿意，表3列出常見的8種食品原料試樣的測定結(jié)果。

表3 實(shí)際樣品分析

3 結(jié)束語

本文建立了基于同位素77Se、乙醇基體改進(jìn)電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）直接測定食品原料中微量硒的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法干擾小，無需方程校正和額外的碰撞反應(yīng)氣體，測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，具有簡便、快速、靈敏、準(zhǔn)確、消耗小等優(yōu)點(diǎn)，可滿足食品原料中微量硒的測定。

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