硒是人体必需的15种微量元素之一,参与体内许多重要的代谢过程,是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成部分[1]。硒元素在预防疾病和提高人体免疫方面有着重要的作用[2],比如防癌作用,预防心血管疾病和心肌梗塞的发生,抗衰老作用,对重金属有解毒作用等[3]。缺少硒元素会导致大骨节病和克山病,但是摄入过多的硒会对人体健康造成危害[4]。金枪鱼是富硒食物之一。近年来,有关金枪鱼的营养研究主要集中于氨基酸组成及含量,不饱和脂肪酸、蛋白质的测定等方面[5-6],检测及比较不同种类的金枪鱼肉中硒的含量研究较少。
硒的检测方法主要有荧光法、原子吸收光谱法和原子荧光法等[7-10]。荧光法的优点是准确,但存在试剂毒性强,显色物质不稳定,操作步骤烦琐等缺陷[11];原子吸收火焰法的缺点是灵敏度低,并且石墨炉法有基体干扰[12];原子荧光法测定硒克服了以上方法的缺点,是一种简便、灵敏度高的检测方法。原子荧光法原理是样品加酸经过微波消化后,继续加入盐酸溶液(6 mol·L-1)高温湿法消解,将样品中的六价硒全部还原成四价硒,硼氢化钠作还原剂将四价硒还原成硒化氢(H2Se),由载气带入原子化器中进行原子化,在硒特制空心阴极灯照射下,基态硒原子被激发至高能态,在去活化回到基态时,发射出特征波长的荧光,其荧光强度与硒含量成正比。
本文以蓝鳍金枪鱼(T. thynnus)、长鳍金枪鱼(T. alalunga)、黄鳍金枪鱼(T. albacares)和大眼金枪鱼(T. obesus)作为研究对象,采用原子荧光法检测并比较其背部硒的含量。
1 材料与方法 1.1 仪器与试剂北京吉天仪器有限公司AFS-9130双道原子荧光分光光度计,配有计算机处理系统,硒空心阴极灯;CEM公司Mars 5微波消解仪;梅特勒公司AE-163电子天平;硝酸、盐酸为优级纯,氢氧化钠、硼氢化钠(98%)、铁氰化钾为分析纯,实验用水为超纯水;硒标准液:国家标准物质GBW(E)080215,100 μg·mL-1;载流:盐酸溶液5%(V/V)。
1.2 试样处理黄鳍金枪鱼(远洋打捞,-40 ℃运输保存)试样背部肉,搅拌机搅拌,精密称定试样(约0.2 g)于消化管中,加硝酸6 mL,过氧化氢1 mL,微波消化仪消化(见表 1),冷却后转入石英锥形瓶中,继续加热至近干,加入盐酸溶液(6 mol·L-1)5 mL,继续加热至溶液变为清亮无色并伴有白烟出现,完全将六价硒还原成四价硒;冷却,转移至15 mL刻度离心管中,定容至10 mL,加盐酸2 mL,混匀,移取2.0 mL于15 mL刻度离心管中,加铁氰化钾水溶液(100 g·L-1)1 mL,加5%(V/V)盐酸溶液定容至10 mL,放置30 min后待测。同时做待测样品平行、试剂空白实验。
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表 1 微波消解程序 Table 1 Operating parameter of microwave digestion |
精密移取硒标准液10 mL,以超纯水定容至100 mL(10 μg·mL-1),精密移取10 mL,以超纯水定容至100 mL(1 000 ng·mL-1),移取1.5 mL,以超纯水定容至50 mL,即得30.0 ng·mL-1的标准溶液。仪器自动稀释30.0 ng·mL-1标准溶液,即得3.0、12.0、18.0、24.0、30.0 ng·mL-1,放置30 min后测定,得到标准曲线。
2 结果与讨论 2.1 实验条件优化优化试验在硒质量浓度为5 ng·mL-1的标准溶液,100 g·L-1铁氰化钾溶液,5%(V/V)盐酸溶液作载流的反应体系中进行,对硼氢化钠浓度、灯电流、负高压、屏蔽气流和载气流量工作条件进行试验。
2.1.1 硼氢化钠浓度的选择硼氢化钠还原剂的浓度对硒的测定有着重要的影响,可将四价硒还原成二价硒。硼氢化钠浓度太低则反应不完全,灵敏度降低;浓度太高则会由于氢气稀释硒原子蒸气而使灵敏度降低,反应不稳定[13-14]。本实验考察还原剂1%、1.5%、2%、2.5%硼氢化钠溶液,结果(图 1)表明,随着硼氢化钠浓度增大,荧光强度增大,当硼氢化钠浓度为1.5%或2%,荧光强度趋于稳定,因此选用1.5%硼氢化钠溶液作还原剂。
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图 1 硼氢化钠浓度对荧光强度的影响 Figure 1 Effect of sodium borohydride concentration on fluorescence intensity |
灯电流大小与待测元素测定的荧光信号强度、信噪比有密切关系。在一定范围内(50~100 mA),随着灯电流增大,仪器灵敏度增大,测得的荧光信号越强,但灯电流过大会引起自吸,且噪音增大,并且降低灯的使用寿命。由图 2可知,当阴极灯的电流为50~100 mA时,可以得到较好的线性关系,荧光强度相对较大。考虑到方法的实用性和灯的使用寿命,选用60 mA灯电流。
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图 2 空心阴极灯电流对荧光强度的影响 Figure 2 Effect of hollow cathode lamp current on fluorescence intensity |
负高压的高低与测定的荧光强度、信噪比有密切的关系,在一定范围内(负高压260~320 V),负高压越高,灵敏度越高。但是太高的负高压会增加暗电流和噪声,基线漂移,影响其稳定性[15],且过高的负高压可缩短光电倍增管的使用寿命。由图 3可知,负高压为260~320 V时,荧光强度相对稳定,灵敏度高,能够满足分析要求。因此,在保证实验灵敏度的前提下,本方法选定负高压为300 V。
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图 3 光电倍增管负高压对荧光强度的影响 Figure 3 Effect of negative high voltage on fluorescence intensity of photo multiplier tube |
屏蔽气作为外围保护气,流量小时会导致氩氢火焰肥大,信号不稳定;气流大时会导致氩氢火焰细长,信号不稳定且灵敏度降低[16]。适当的屏蔽气可阻止空气干扰氩氢火焰,保证火焰形状稳定。本实验考察屏蔽气流速400、600、800、1 000 mL·min-1,保证实验灵敏度的前提下,选择600 mL·min-1,结果见图 4。
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图 4 屏蔽气流对荧光强度的影响 Figure 4 Effect of shielding gas flow on fluorescence intensity |
合适的载气流速对样品检出信号具有重要作用,过小的流速不利于氢氩焰的稳定,难以将氢化物迅速带入原子化器,测量的重现性差,并且容易产生记忆效应;过高的载气会冲稀气态原子的浓度,测量的荧光值降低。本实验考察载气流量300、400、500、600 mL·min-1。保证实验灵敏度的前提下,选择400 mL·min-1。结果见图 5。
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图 5 载气流量对荧光强度的影响 Figure 5 Effect of carrier gas flow rate on fluorescence intensity |
以上仪器条件是在本方法的线性范围内选择的,如改变线性范围,仪器条件可在适当范围内调整。优化后仪器条件:硒灯电流60 mA;负高压300 V;载气流量400 mL·min-1;屏蔽气流600 mL·min-1。测量方式:标准曲线法;读数方式:峰面积;延迟时间1 s,读数时间7 s。
2.1.6 硒标准曲线、检出限、精密度取3.0、12.0、18.0、24.0、30.0 ng·mL-1硒标准溶液,测定其荧光强度,并进行回归分析。结果,线性范围3.0~30.0 ng·mL-1,硒线性方程:
$ Y = 60.203\;9X + 22.732\;6\;\;r = 0.999\;7 $ |
根据本仪器设定的检出限测定程序,连续测定试剂空白溶液(不加待测样品的试剂空白,按“1.2”项下方法制备的溶液)11次,根据公式DL=3σ/K,自动计算检出限为0.16 μg·L-1。对标准溶液(5 ng·mL-1)连续测定11次,RSD为1.7%。
2.1.7 加样回收率精密称定黄鳍金枪鱼样品适量,加入低、中、高3种浓度的标准溶液适量,按照“1.2”项下方法操作,制备供试溶液,用本文优化后的条件进行测定,测得加样回收率结果见表 2。回收率范围为92.6%~101.8%,准确度较好。
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表 2 回收率结果(n=3) Table 2 Resuts of recoveries |
对蓝鳍金枪鱼、长鳍金枪鱼、黄鳍金枪鱼、大眼金枪鱼背部肉硒进行测定,并比较4种金枪鱼背部肉中硒的含量。由表 3可知,蓝鳍金枪鱼背部肉硒的含量最高,其他3种金枪鱼背部肉硒含量由高到低依次为大眼金枪鱼、黄鳍金枪鱼、长鳍金枪鱼。
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表 3 4种金枪鱼背部肉中硒的含量(n=3) Table 3 Content of selenium in the back meat of four kinds of tuna |
硒是人体必需的重要微量元素,成人每天通过尿液、粪便、汗液和毛发等排出的硒约为50 μg [11],这些硒的损失主要通过摄入食物中所含的微量硒来补充,硒的推荐日摄入量被限制在每人50~200 μg之间[17]。由本文实验结果可知,金枪鱼背部肉中硒的含量极为丰富,具有很高的营养价值,是补硒的理想物质。本文建立了原子荧光法测定金枪鱼背部肉中硒含量的测定方法。该方法具有简便、快速、准确和灵敏等特点,可用于不同品种金枪鱼肉中的硒的测定。
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