微波消解-气相色谱法测定罗汉参中硒的含量*

张修景

(菏泽学院化学与化工系，山东菏泽，274015)

硒(Se)作为一种人体必需微量元素，具有重要的生理功能及广泛的药理作用，硒的缺乏与过剩都与人的生命休戚相关［1］。现代医学证明，硒具有清除自由基，预防癌症，养颜抗衰，保护肝脏，拮抗有害金属，抗辐射，免疫调节等方面的重要作用，人体缺硒会导致心脑血管病、高血压、代谢综合征、胃肠道疾病、糖尿病、哮喘、帕金森病、肝病、癌症等40多种疾病的高发［2，3］。

罗汉参(香芋)是国家稀有名贵作物，单县独家特产。山东大学中心实验室对罗汉参的营养分析表明，罗汉参干物质中富含特殊功能因子“抗性淀粉”［4］38.2%，粗蛋白 17.3%，还原性糖 4.2%，且含有较多的粗纤维、纤维素，富含钾、锌、铁、钙、镁、硒等16种微量元素和苏氨酸、赖氨酸、蛋氨酸等17种氨基酸等，通过动物和人体实验罗汉参食后具有降胆固醇，降甘油脂，降血糖［5］;能润肠通便，预防便秘［6］;能促进肠道毒素的分解和排出，可预防胃肠癌的发生等作用。同时，山东营养学会认定罗汉参系富硒食品。

目前，硒的测定方法有多种，其中较为成熟的方法包括分子荧光法、原子吸收光谱法、原子荧光法、电感耦合等离子体发射光谱法、分光光度法、气相色谱法、高效液相色谱法、气-质联用法等［7-9］。而气相色谱法有较其他方法更高的灵敏度、准确度、更好的选择性［10］，但是，已有方法具有样品前处理复杂、不适应气相色谱技术发展等缺点，影响了其在食品里硒含量测定中的应用。本文作者通过对已有气相色谱测定硒含量的方法进行改进，引入了微波消解作为样品前处理方法，该法利用微波为能量对样品具有消解快速、溶剂用量少、硒流失少、节省能源、对环境污染小的优点，优于传统消解手段［11］;在气相色谱条件的选择上，应用石英毛细管色谱柱代替文献中普遍运用的不锈钢填充柱［12］，从而提高了分离效率和灵敏度，加快了分析速度，进一步降低了检出限;采用程序升温方式，明显改善了分离效果;新型微池电子捕获检测器(UECD)的运用也提高了检测的准确度;建立了一种快速、准确测定罗汉参中痕量硒的气相色谱方法。该法可以推广运用到大多数食品中硒的测定。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

1.1.1 主要仪器

气相色谱仪(安捷伦7890A型)，带63Ni微池电子捕获检测器(UECD)，Agilent Chem32工作站;微波消解仪(WX-8000，上海屹尧仪器科技发展有限公司);高速万能粉碎机，天津泰斯特仪器有限公司;电子分析天平，日本岛津制作所;恒温水浴锅，北京永光明医疗仪器厂。

1.1.2 试剂

HCl、HNO3(优级纯);硒粉、4-硝基邻苯二胺、30%过H2O2、甲苯(均为分析纯);去离子水。

提纯甲苯:将分析纯甲苯依次用4.000 mol/L的硫酸和4.000 mol/L的NaOH溶液洗涤数分钟后，以去离子水洗至中性，加入CaCl2干燥后蒸馏，收集110～111℃馏分备用。

1%4-硝基邻苯二胺(NPDA)溶液:准确称量1.000 g 4-硝基邻苯二胺溶于100.0 mL 1.000 mol/L的H2O2，于分液漏斗中用10.0 mL提纯甲苯振荡洗涤3.00 min，反复萃取2次，取出甲苯层置于棕色瓶中4.00℃保存，备用。

硒标准储备液(100 μg/mL):准确称取0.100 0 g硒粉，溶于5.00 mL硝酸中，加入2.00 mL高氯酸，置沸水浴中加热3.00 h，冷却后再加入8.40 mL浓盐酸，再置沸水浴中加热2.00 min，转移至1L容量瓶中加水定容，4.00℃保存备用。

罗汉参(菏泽市单县天祥罗汉参专业合作社生产-华福牌)。

1.2 测定步骤

1.2.1 色谱条件

色谱柱为OV-101石英毛细管柱(30 m×0.32 mm，0.5 μm，中科院兰化所);载气为高纯氮气，流速为2.00 mL/min;进样口温度220℃;UECD检测器，检测器温度300℃;柱温采用程序升温(130℃保持1 min，以 20℃/min升至 210℃，保持 5 min);尾吹气(氮气)流速 60.00 mL/min;进样体积 1 μL;不分流进样。

1.2.2 标准曲线的制备

将100μg/mL的硒标准储备溶液用1%HCl稀释至0.1μg/mL的硒标准工作溶液，再逐级配制成0.005、0.010、0.015、0.020、0.025 μg/mL 的标准系列。分别加入1.00 mL 1%4-硝基邻苯二胺(NPDA)溶液，80℃水浴加热20 min。待冷却后分别加1.00 mL提纯甲苯，振荡萃取2.00 min。分出甲苯层，用2.00 mL 6.000 mol/L的HCl溶液振荡洗涤甲苯层1.00 min后取出甲苯层。吸取1μL进样，由峰高和硒含量绘制得标准曲线，硒浓度在0.005～0.025 μg/mL内线性关系良好，回归方程为y=744.925x+0.217，相关系数 R=0.998 3。

1.2.3 样品测定

微波消解:将罗汉参洗净干燥后在高速粉碎机中彻底粉碎并混匀，准确称取0.300 0 g置于经10%HNO3浸泡清洗好的聚四氟乙烯消解罐中，共取3份平行样，分别加入6 mL硝酸和2 mL 30%H2O2，同时做空白试验。盖上杯盖密封并轻摇罐体，放入套筒中，拧紧顶丝后置于微波反应系统中，选择多步运行，设置消解条件后启动消解系统。微波消解条件见表1。

表1 微波消解条件Table 1 Microwave digestion conditions

Se(Ⅵ)的还原:消解完成后取出消解罐，冷却后转入100 mL烧杯中，以少量水冲洗消解罐，将洗液一并转移至烧杯中，向平行的3个烧杯中分别加入3.00 mL 6.000 mol/L的盐酸溶液，置于电热板上120℃加热 20.00 min，使 Se(Ⅵ)全部还原为 Se(Ⅳ)。冷却后转移至25 mL具塞比色管，加水定容至15 mL，备用。

气相色谱测定:向上述溶液中分别加入1.00 mL 1%4-硝基邻苯二胺(NPDA)溶液，80℃水浴20.00 min。待冷却后分别加9.00 mL提纯甲苯，振荡萃取2.00 min。分出甲苯层，用2.00 mL 6.000 mol/L的HCl溶液振荡洗涤甲苯层1.00 min后取出甲苯层，用微量进样器吸取1.0 μL进样，由保留时间和峰高代入标准曲线线性方程可计算出分析结果。

2 结果与讨论

2.1 气相色谱条件的选择

选择OV-101石英毛细管色谱柱分离样品，由于其固定液为非极性，而样品萃取过程采用的溶剂甲苯极性较弱，故色谱图上溶剂峰有较严重的拖尾。采取减少进样量，升高气化温度等措施均不能明显的改善拖尾现象。在柱温的选择上，采用不同的程序升温方式，确定以130℃保持1.00 min，再以20℃/min升至210℃，保持5 min的方式能获得较平稳的基线，较好的分离度和对称性。由样品中硒含量为痕量，采用不分流的进样方式来提高响应值。由反应生成的苤硒脑具有较高的电负性，采用电子捕获检测器(UECD)以提高检测的选择性及灵敏度。

2.2 定性与定量分析

由标准系列的谱图分析得知，除标准空白外各标准浓度系列均在6.640～6.659 min的保留时间内出峰，且峰高随浓度的增大而增高。浓度为0.025 μg/mL标准硒溶液峰出现在6.650 min保留时间处，见图1。因此可以用6.640～6.659 min内的保留时间定性分析。

图1 浓度0.025 μg/mL标准溶液谱图Fig.1 Concentration of 0.025 μg/mL standard solution spectra

同样条件下分别进3份平行试样和样品空白，可测得3份平行样分别在6.649、6.653、6.655 min出峰，而样品空白在此范围内不出峰，可以判断样品中含有硒。

由峰面积(或峰高)与硒含量呈线性关系，可以用峰高定量。3份平行试样谱图的峰高分别为4.572.1 mV、4.312 mV、4.631 mV，3 组数据的算术平均值为4.505 mV，相对标准偏差RSD为3.7%，满足分析要求。将3组数据分别代入标准曲线y=744.925x+0.217计算得样品溶液的硒含量分别为0.005 8、0.005 5、0.005 9 μg/mL，取平均值为 0.005 7 μg/mL相对标准偏差RSD为3.6%。，由试液体积及样品质量计算得罗汉参中硒含量为0.190 mg/kg。与张修景［13］《微波消解样品氢化物发生—原子荧光光谱法测定罗汉参中痕量的硒》中测定的罗汉参中硒含量0.180 8 mg/kg相比，相对误差为5.088%，说明测定结果的准确度较高。

2.3 方法的检出限

方法检测的最低浓度，也称方法的检测限(MDL)。本实验在测定的过程中，在保证仪器的设定条件稳定的情况下，连续10次对空白样品溶液进行测定分析，根据MDL=3S0的计量方法，计算求得方法检出限为0.003 mg/L，其中S0为空白样品溶液的标准偏差。

2.4 回收率和精密度试验

向2.2的3份试样中分别加入不同量的硒，采用与样品相同的前处理和气相色谱测定条件做回收率实验，用加标后测定值减去原试样测定值，再除以加标量来计算加标回收率，每种加标量测定5次，求平均值，计算样本标准偏差和相对标准偏差。实验数据见表2。

表2 回收率和精密度试验(n=5)Table 2 Recovery rate and precision test(n=5)

由表2知，加标回收率在98.0% ～100.7%内，相对标准偏差RSD在0.94% ～1.06%之间，说明此法重现性良好，准确度较高，试样前处理及气相色谱分析过程中硒的损失量较少，可以满足痕量硒的分析要求。

3 结论

联合国卫生组织规定含硒超过0.10 mg/kg的食品为富硒食品。本文通过气相色谱法对罗汉参中的硒含量进行了准确测定，得到罗汉参中含硒为0.190 mg/kg。罗汉参完全符合富硒食品的要求，是人们补硒的理想食品。该法具有较高的准确度和精密度，且检测快速，分析过程硒含量损失少，实用性强，值得大力推广应用。

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