微波消解-原子荧光光谱法测定富硒精米中硒
刘丙正     
河北省衡水市疾病预防控制中心
摘要: 目的 建立微波消解-氢化物发生原子荧光光谱法测定富硒精米中硒的方法。方法 富硒精米样品经微波消解后, 用氢化物原子荧光光谱法测定富硒精米中硒的浓度。结果 本法在硒浓度为0~10 μg/L范围有良好的线性关系, 相关系数r=0.9997, 检出限为0.002 mg/kg; 相对偏差为0.57%~2.7%;回收率为99.8%~101.0%。结论 该方法具有简便、快速、灵敏度高等优点, 适合日常批量检测。
关键词: 微波消解     原子荧光     富硒精米         
Determination of Selenium-Rich Rice by Atomic Fluorescence Spectrometry with Microwave Digestion
Liu Bingzheng     
Abstract: Objectives To establish a method for determinations of Se in selenium-rich rice by atomic fluorescence spectrometry with microwave digestions. Methods The selenium-rich rice was digested by microwave and Se in them was determinated by hydride generation-atomic fiuorescence spectrometry. Results Linear range for the determination was 0~10 μg/L, the correlation coefficient was 0.9997, the detection limit was 0.002 mg/kg, with the RSD was 0.57%~2.7%. The recovery rate was 99.8%~101.0%. Conclusions The method is simple, rapid and sensitive. It is suitable for the regular batch determination.
Key words: microwave digestion     atomic fluorescence     spectrometry     selenium-rich rice     selenium    

微量元素硒的测定方法有分光光度法、荧光法、氢化原子吸收分光光度法、催化示波极谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法以及氢化物原子荧光法[1-4]。上述方法中存在试剂毒性强、显色剂不稳定、灵敏度低、易挥发损失、重复性差、操作步骤繁琐、仪器价格昂贵难以普及等缺陷[2-3]。微波消解-原子荧光光谱法测定富硒精米中的硒,通过研究富硒大米中硒的最佳测定条件,建立原子荧光光谱法测定富硒大米中硒的分析方法。该方法具有操作简便、速度快、取样量小、元素损失少等优点。

1 材料与方法 1.1 仪器设备

PF6-3非色散原子荧光光度计(普析通用仪器有限公司);硒空心阴极灯(北京有色金属研究总院);MARS微波消解仪(美国CEM公司);TE1502S电子天平(德国Sartorius);Dv4000精确控温电热消解器(北京安南科技)。

1.2 试剂

载流液: HCL溶液(5%,临用现配);硼氢化钾(15 g/L)溶液:取硼氢化钾15 g用5 g/L的氢氧化钾溶液溶解并稀释至1 000 mL(临用现配);硫脲—抗坏血酸还原剂:取硫脲10 g、抗坏血酸10 g,用纯水溶解并稀释至100 mL;所用盐酸、硝酸、氢氧化钾、硼氢化钾均为优级纯,其余试剂可用分析纯;水为去离子水。

1.3 仪器工作条件

负高压: 280 V;灯电流: 80 mA;载气流量: 200 mL/min;屏蔽器流量: 600 mL/min;原子化器高度: 8 mm;原子化器温度: 160℃;读数方式:峰面积法;读数时间: 14 s;延迟时间3 s。

1.4 试验方法

1.4.1 样品预处理

准确称取约0.3 g富硒精米样品置于微波消解罐中,加入HNO3 3 mL浸泡过夜,再加H2O22 mL,于MARS微波消解仪中按表 1设置条件消解。待消解罐冷却后打开盖,置于DV4000精确控温电热消解器上于140℃赶酸至近干,取下用纯水转容至25 mL,加入盐酸1.25 mL、硫脲-抗坏血酸还原剂1.25 mL。同时做试剂消化空白。

表 1 微波消解条件
步骤 功率 升温时间(min) 温度(℃) 保温时间(min)
1 1 200w 100% 4: 00 100℃ 1: 00
2 1 200w 100% 3: 00 120℃ 10: 00
3 1 200w 100% 2: 00 140℃ 15: 00

1.4.2 标准溶液的配制

硒标准使用液:临用前将硒标准储备液(GSB 04-1751-2004)1 000 μg/mL逐级稀释为10 μg/mL。

1.4.3 质量控制措施

所有玻璃器具及微波消解罐均用10%硝酸浸泡24 h以上,临用前洗净,以避免污染造成的背景值。

整个研究过程均使用有证硒标准(GSB 04-1751-2004) 溶液配制标准曲线并进行仪器的校准。通过选取2种富硒大米样品,由本实验室和唐山市疾病预防控制中心实验室均进行了6次平行样测定,各组数据未见离群值,结果取均值进行比对。

2 结果与讨论 2.1 微波消解条件的选择

微波消解具有取样量少、速度快、元素损失少等优点,在参考文献[2-4]的基础上进行了试验。如有硫酸或高氯酸存在,精密度不好,而且空白较高。用硝酸和过氧化氢混合消解液进行试验,结果见图 1图 2。硝酸用量在3 mL以上均可,过氧化氢用量在2 mL以上均可,本文选用硝酸3 mL和过氧化氢2 mL。

图 1 消解样品硝酸用量(mL)

图 2 消解样品过氧化氢用量(mL)

2.2 仪器条件的优化选择

2.2.1 灯电流

元素灯电流增大,荧光强度增加,但会影响元素灯的使用寿命。通常在满足测试条件下,选择尽可能低的灯电流。本文试验了灯电流对荧光强度的影响情况。实验表明,灯电流为80 mA和85 mA时荧光强度最大,信号稳定,峰形好,超过85 mA时由于灯的自吸,使荧光强度降低,如图 3所示。本实验选用的灯电流为80 mA。

图 3 灯电流对荧光强度的影响

2.2.2 负高压

负高压增强,荧光响应值也会显著增大,但噪声也随之增大。通常在满足灵敏度要求时,尽可能采用低的负高压。在固定仪器其它条件下,改变负高压,考察荧光强度的变化情况。实验表明,负高压超过280 V时,噪声明显增大,信噪比降低,硒的浓度与荧光强度不成线性,如图 4所示。本实验选择负高压为280 V。

图 4 负高压对荧光强度的影响

2.2.3 原子化器高度

随着原子化器高度的降低,荧光信号强度增大,但噪声也会随之增大。分别选择不同原子化器高度进行试验,结果表明:测定硒的最佳原子化器高度为8 mm。本实验选择原子化器高度为8 mm。

2.2.4 载气、屏蔽气流量

载气的作用是将样品中待测元素的气态氢化物携带至原子化器。过高的载气流量会稀释待测元素气态氢化物原子的浓度,使其荧光响应值降低;过低的载气流量不足以完全将待测元素气态氢化物原子携带至石英炉,而且会造成火焰不稳定。实验表明:载气流量在200 mL/min时荧光强度最大(图 5)。本实验选择载气流量为200 mL/min。

图 5 载气流量对荧光强度的影响

屏蔽气的作用是将载气与外界空气屏蔽开,防止由载气携带的待测元素气态氢化物原子扩散损失,同时具有稳定火焰的作用。在一定流量的载气情况下,试验了屏蔽气流量和硒的荧光强度变化情况。实验表明,随着屏蔽气流量的增大,荧光强度随之增大,在大于600 mL/min流量时,荧光强度的增加趋于缓和(图 6)。在满足测定要求的情况下,为节省氩气,本实验选择600 mL/min屏蔽气流量。

图 6 屏蔽气流量对荧光强度的影响

2.2.5 载流溶液酸度

配制不同浓度载流(盐酸)溶液进行荧光强度试验(图 7)。本实验选择5%盐酸溶液为载流液。

图 7 盐酸浓度对荧光强度的影响

2.2.6 硼氢化钾浓度

配制不同浓度硼氢化钾溶液进行荧光强度试验(图 8)。本实验选择15 g/L硼氢化钾溶液。

图 8 硼氢化钾浓度对荧光强度的影响

2.2.7 氢氧化钾浓度

为使硼氢化钾溶液稳定,在配制硼氢化钾时需要加入一定量的氢氧化钾,但氢氧化钾过量会影响反应的酸度,从而影响待测元素氢化物原子的生成。不同浓度氢氧化钾溶液进行荧光强度试验(图 9)。本实验选择5 g/L氢氧化钾溶液。

图 9 氢氧化钾浓度对荧光强度的影响

2.3 标准曲线的绘制

硒标准使用液10 μg/mL由仪器自动稀释为2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 μg/mL的标准系列进行测定,以荧光强度(If)为纵坐标、浓度(x)为横坐标进行自动回归处理。回归方程为: y=488.5x(μg/L)-4.813,r=0.9997。

2.4 方法检出限

对标准空白溶液连续测定11次,计算检出限为: 0.002 mg/kg;相对标准偏差为0.83%。

2.5 精密度试验

配制3个高、中、低浓度的硒标准溶液1.0,5.0和9.0 μg/L,各浓度标准溶液按方法步骤平行测定7次,计算相对标准偏差RSD(表 2)。

表 2 精密度测试结果(n=7)
浓度(μg/L) 测定结果(μg/L) 平均值(μg/L) 相对标准偏差(%)
1.0 1.02、1.04、1.00、1.05、0.98、0.96、1.03 1.0 2.7
5.0 4.98、5.05、4.94、4.96、5.06、5.03、0.97 5.0 0.82
9.0 9.04、8.95、9.07、9.06、8.96、9.05、8.94 9.0 0.57

表 2中数据可知:本试验方法的测定精密度RSD<5%,符合仪器分析要求。

2.6 准确性试验

分别采用大米标准物质和样品加标回收进行了准确性试验。

取大米标准物质(GBW 10010,硒含量为0.061± 0.015 mg/kg)4份各约0.3 g,按上述方法步骤微波消解后上机测定。标准物质测定结果在国家规定的范围之内(表 3)。

表 3 国家标准物质GBW 10010测定结果(n=4)
标准值(mg/kg) 不确定度 测定值(mg/kg) 平均值(mg/kg) 相对标准偏差(%)
0.061 0.015 0.057、0.059、0.054、0.061 0.058 3.88

取富硒精米样品3份各约0.3 g,分别加入一定量的硒进行连续7次测定,进行加标回收试验,测得硒的回收率范围为99.8%~101.0%(表 4)。

表 4 试验结果比对(n=6)
样品含量(μg/L) 加标量(μg/L) 加标测定值(μg/L) 平均回收率(%)
4.46 1.00 5.47、5.44、5.49、5.48、5.50、5.44、5.49 101.0
4.45 3.00 7.46、7.48、7.43、7.51、7.44、7.45、7.49 100.7
4.46 5.00 9.42、9.41、9.47、9.50、9.42、9.51、9.42 99.8

2.7 样品测定

采用本实验室建立的方法,选取2种富硒大米样品,由本实验室和唐山市疾病预防控制中心实验室分别进行了6次平行测定,结果取平均值进行比对(表 5)。

表 5 加标回收试验(n=7)
样品 衡水CDC(mg/kg) 唐山CDC(mg/kg) 相对标准偏差(%)
富硒精米 0.372 0.364 2.1
富硒大米 0.295 0.287 2.7

3 结论

用微波消解-氢化物发生原子荧光光谱法测定富硒精米中硒,具有操作简捷、快速、取样量小、被测元素损失少的优点。本实验方法精密度和回收率均达到食品分析的要求,用标准物质检测对照以及其他实验室的检测验证,结果准确可靠,适合日常富硒大米的批量检测。

参考文献
[1] 中华人民共和国卫生部. GB/T 5750. 6-2006生活饮用水标准检验方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007.
[2] 谷小伟, 陈建, 朱孔岳. 氢化物原子荧光法测定大米中硒的含量[J]. 现代农业科技, 2011, 6: 33–34. doi: 10.3969/j.issn.1007-5739.2011.02.014
[3] 尹礼国, 蒲云峰, 钟耕. 氢化物发生-原子荧光法测定富硒发芽糙米中的硒含量[J]. 食品科技, 2008(5): 207–209.
[4] 曹璨, 吴志刚. 微波消解-原子荧光光谱法测定鸡蛋中痕量硒[J]. 光谱实验室, 2008, 25(5): 797–800.

中国疾病预防控制中心主办。
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刘丙正
Liu Bingzheng
微波消解-原子荧光光谱法测定富硒精米中硒
Determination of Selenium-Rich Rice by Atomic Fluorescence Spectrometry with Microwave Digestion
环境卫生学杂志, 2013, 3(2): 136-139
Journal of Environmental Hygiene, 2013, 3(2): 136-139

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