石墨消解-氫化物發生原子熒光光譜法測定乳粉中硒的含量

楊曉靈,劉 倩,夏 淼

(常州市疾病預防控制中心,常州 213001)

硒是人體必需的一種營養元素,硒攝入量過多或過少都會影響人的身體健康[1]。食品中硒的測定方法主要有電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)[2]、高效液相色譜-電感耦合等離子體質譜法(HPLC-ICP-MS)[3]、氫化物發生原子吸收光譜法(HG-AAS)[4]以及氫化物發生原子熒光光譜法(HG-AFS)[5],其中HG-AFS由于具有靈敏度高、分析快速、操作簡單等特點被廣泛應用于食品中硒含量的檢測,并被列為標準方法(GB 5009.93-2017《食品安全國家標準 食品中硒的測定》)。常見的樣品前處理方法主要包括微波消解[6]和濕法消解[7],使用的消解液一般為硝酸或高氯酸,這種前處理方法既費時又危險。石墨消解儀多用于環境樣品中金屬檢測的前處理過程[8-9],通常采用低沸點混合酸(硝酸-鹽酸-水)消解樣品[9-10],不使用高氯酸危險試劑,且在密閉環境中消解,對實驗人員和環境友好。因此,本工作提出了石墨消解-HG-AFS測定乳粉中硒含量的方法,為乳粉中硒的測定提供有力的技術支持。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

AFS 9320型原子熒光光度計;SPB50-48型石墨消解儀;XSE205DualRange型分析天平;Centrifuge5804型離心機;Milli-Q IQ7000型超純水儀。

硒元素標準溶液：100.0 μg·mL-1,編號GBW 08692。

硒元素標準使用液：100 μg·L-1,取0.1 mL 100.0 μg·mL-1硒元素標準溶液,用5%(體積分數,下同)鹽酸溶液逐級稀釋,配制成質量濃度為100 μg·L-1的硒元素標準使用液。

鐵氰化鉀溶液：100 g·L-1,稱取5 g鐵氰化鉀,用水溶解并定容至50 mL,現配現用。

5 g·L-1氫氧化鉀和8 g·L-1硼氫化鉀的混合溶液：在200 mL水中先加入1.00 g氫氧化鉀,攪拌均勻,再加入1.60 g硼氫化鉀,混勻,現配現用。

生物成分分析標準物質GBW10017a(GSB-8a,乳粉),硒認定值為(24.0±3.0) μg/100 g;氫氧化鉀、鹽酸、硝酸均為優級純;其他試劑均為分析純;試驗用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

燈電流80 mA;載氣流量400 mL·min-1,屏蔽氣流量800 mL·min-1;光電倍增管負高壓270 V;延遲時間1.0 s;載流為5%鹽酸溶液;還原劑為5 g·L-1氫氧化鉀和8 g·L-1硼氫化鉀的混合溶液。

1.3 試驗方法

稱取0.400 g乳粉樣品于50 mL離心管中,加入4 mL 鹽酸和1 mL硝酸,混勻后置于石墨消解儀上,于120 ℃消解3.0 h。消解完成后,冷卻至室溫,加入2.5 mL 100 g·L-1鐵氰化鉀溶液,再用水定容至25 mL,搖勻,按照儀器工作條件進行測定。

2 結果與討論

2.1 消解條件的選擇

2.1.1 消解液

消解液是影響乳粉中硒測定準確度的關鍵因素。以乳粉標準物質GSB-8a為待測對象,考察了6種不同類型的消解液對硒測定值的影響,結果見表1。

表1 消解液類型對硒測定值的影響

結果表明：單獨的硝酸、鹽酸(消解液①、②)或稀硝酸、稀鹽酸(消解液③、④)都無法很好地消解乳粉樣品;強氧化性硝酸能夠消解樣品基質,鹽酸可將Se(VI)還原成Se(IV),將二者相結合可以很好地消解乳粉樣品,并且得到的硒測定值與認定值接近(消解液⑤);而在混合酸中加入水(消解液⑥),會使得硒測定值降低,可能由于水的加入降低了硝酸的氧化性能,導致樣品中的硒未能完全釋放。因此,試驗選擇以鹽酸和硝酸的混合溶液消解乳粉樣品。

試驗進一步考察了不同體積比的鹽酸和硝酸對硒測定值的影響,結果見表2。

表2 鹽酸和硝酸體積比對硒測定值的影響

結果表明：當鹽酸與硝酸體積比為4…1時,得到的硒測定值較大,且在認定值的不確定度范圍內,因此試驗選擇以體積比為4…1的鹽酸和硝酸的混合溶液作為乳粉樣品的消解液。建議消解時,在樣品中分別加入兩種酸試劑,若將二者提前混合均勻,長時間放置會產生氣泡,影響酸加入量的準確度。

2.1.2 料液比

試驗考察了料液比[樣品質量(g)：消解液總體積(mL)]分別為1…2.5,1…5,1…10,1…12.5,1…20,1…40時對乳粉中硒測定值的影響,結果見圖1。

圖1 料液比對硒測定值的影響Fig.1 Effect of material-liquid ratio on the determined value of selenium

結果表明：當料液比為1…2.5,1…5時有黑色沉淀物產生,樣品消解后需要過濾才能上機測定;當料液比為1…12.5時,樣品消解效果較好,硒測定值較高,且在認定值的不確定度范圍內。因此,試驗選擇的料液比為1…12.5,即在0.400 g乳粉樣品中加入5 mL消解液(4 mL鹽酸+1 mL硝酸)。

2.1.3 消解溫度和消解時間

試驗采用的消解溫度為離心管的最高耐受溫度120 ℃,該溫度可保持較好的消解效果;同時利用離心管的刻度線直接進行后續定容,無需轉移,減少了樣品的損失,使整個操作更加便捷。試驗還考察了消解時間分別為0.5,1.0,2.0,3.0,4.0 h時對硒測定值的影響。結果表明：硒測定值隨著消解時間的延長先增大后降低;當消解時間為3.0 h時,硒測定值在認定值的不確定度范圍內。因此,試驗選擇的消解時間為3.0 h。

2.2 載流的選擇

試驗分別以5%鹽酸溶液和10%(體積分數)鹽酸溶液為載流,結果發現不同體積分數的鹽酸溶液對試驗結果無影響?？紤]實際測試時,稀鹽酸的使用更加經濟環保,因此試驗選擇以5%鹽酸溶液為載流。

2.3 標準曲線、檢出限和測定下限

取100 μg·L-1硒元素標準使用液0.1,0.2,0.4,0.8,1.0 mL于10 mL容量瓶中,各加入1 mL 100 g·L-1鐵氰化鉀溶液,再用5%鹽酸溶液定容,搖勻,配制成硒質量濃度為1,2,4,8,10 μg·L-1的標準溶液系列,按照儀器工作條件測定。以硒的質量濃度為橫坐標,熒光強度為縱坐標進行線性回歸。結果顯示：硒標準曲線的線性回歸方程為y=106.4x-1.805,相關系數為1.000。

測定10次全流程空白溶液的熒光強度,計算標準偏差(s),分別以3,10倍標準偏差計算檢出限(3s)和測定下限(10s),結果分別為0.029 μg·L-1和0.098 μg·L-1,因此硒標準曲線的線性范圍為0.098～10 μg·L-1。

2.4 精密度試驗

按照試驗方法對6份乳粉標準物質GSB-8a進行測定,結果顯示6份樣品測定值的相對標準偏差(RSD)為1.5%,說明本方法日內精密度良好。

按照試驗方法對3份乳粉標準物質GSB-8a進行測定,連續測定3天,結果顯示9次測定值的RSD為2.5%,說明本方法日間精密度良好。

2.5 回收試驗

按照試驗方法對乳粉標準物質GSB-8a進行低、中、高等3個濃度水平的加標回收試驗,每個濃度水平重復加標3次,計算回收率,結果見表3。

表3 回收試驗結果

2.6 樣品分析

按照試驗方法對4種不同類型的乳粉樣品進行測定,并與標準方法GB 5009.93-2017(濕法消解-HG-AFS)的測定結果進行比對,結果見表4。

表4 樣品分析結果

結果表明：乳粉標準物質GSB-8a和質控樣品QC-IP-702的硒測定值均在其認定值的不確定度范圍內;能力驗證樣品23-T207和23-W395的硒測定值與標準方法所得結果基本一致。

本工作提出了石墨消解-HG-AFS測定乳粉中硒含量的方法,為乳粉中硒的測定提供了一種簡單、快捷的測定方法。