ICP-MS测定食品原料中微量硒

聂 刚， 李忠宏， 杜双奎， 朱占烨

（1.西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西 杨凌 712100；2.农业部食品质量监督检验测试中心（杨凌），陕西 杨凌 712100）

0 引 言

硒是人体必需微量元素。硒对人体具有延缓衰老、增强免疫力、防癌抗癌等功效。现已证实人体的多种疾病均与体内缺硒有关[1]。随着对硒生物学功能的深入研究，硒的测定方法已成为分析化学领域的研究热点。目前硒的测定方法有分光光度法[2]、电化学法[3]、催化动力学法[4]、原子光谱法[5]、原子荧光法[6]和ICP-MS 法[7]等。

电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法具有灵敏度高、干扰小、检出限低等优点，已被广泛应用于医学、冶金、食品等领域。由于硒元素具有较高的电离能，在氩气等离子体中电离程度相对较低，且存在严重的氩多原子离子的干扰，导致ICP-MS检测硒的能力大大降低。近几年，硒的ICP-MS法研究主要是选择丰度较高的硒同位素80Se或78Se测定，利用碰撞反应技术消除质谱干扰，从而提高硒元素的检测能力[7-9]。碰撞反应模式下测定硒，不仅需要额外的碰撞反应气体H2、He、CH4等，同时需要耗时对仪器参数进行摸索和优化才能获得满意的测定结果，因此有一定的局限性。大量研究表明含碳有机物能对As、Se、Hg等元素分析信号产生显著的增敏作用[10-12]。在普通模式下，利用基体改进剂增强硒的分析信号成为提高硒元素分析能力的一种新途径。含碳有机物对元素分析信号增敏的机理主要有以下解释，Allain等[10]认为有机物中碳的存在使等离子体中离子的生成过程发生了变化。Larsen等[11]认为有机物使电离电位较高的原子将电子转移到碳原子或含碳多原子离子上，从而增加元素在等离子体中的电离度。李冰等[12]认为有机物改变了溶液的物理特性，提高溶液的雾化效率。本文选用丰度较低77Se测定，以2%（V/V）乙醇作为基体改进剂，建立了食品原料中微量硒的测定方法，该法干扰小，检出限低，结果准确可靠，可为食品原料中微量硒的测定提供参考。

1 实验部分

1.1 仪器和材料

ICP-820MS电感耦合等离子体质谱仪，美国瓦里安公司；Mars 5微波消解仪，美国CEM公司；DR-40石墨消解器，北京盈安美诚仪器公司；Milli-Q50超纯水系统，美国Millpore公司。

硒元素标准溶液、钇元素内标贮备液均为1000mg/L，购于国家有色金属及电子材料分析测试中心；硝酸、双氧水（分析纯），购于上海国药化学试剂有限公司；实验用水均为超纯水。

猪肉国家标准物质GBW08552，中国科学院上海原子核研究所；圆白菜国家标准物质GBW10014，地球物理地球化学勘查研究所。

1.2 样品处理

准确称取约0.2～0.5 g试样（准确至0.000 1 g），置于干净的聚四氟乙烯（PTFE）高压消解罐中，加入5mL硝酸和1mL双氧水，加盖，放入微波消解仪中120℃保持5min，160℃保持5min，185℃保持25min进行加热消解。消解结束后冷却至室温，缓慢打开盖子，置于石墨消解炉上150℃赶酸到消解液体积约1mL，冷却，用超纯水洗剂3～4次，将消解液全部转移至25mL干净的容量瓶中，定容混匀。空白处理同上。

1.3 标准曲线和内标配制

用2%硝酸介质将元素硒标准贮备液（1000mg/L）逐级稀释， 配制成 0，1，2，5，10，20，50μg/L 的标准系列；用2%硝酸介质将元素钇的内标贮备液（1000mg/L）逐级稀释成1000μg/L内标溶液,乙醇基体改进剂添加到内标溶液中，内标采用三通在线加入。

1.4 仪器工作参数

优化仪器工作参数，使仪器灵敏度、氧化物、双电荷、分辨率等指标达到测定要求后，进行测定。普通模式工作参数为：功率1 400 W；等离子气流量18L/min；辅助气流量1.0L/min；壳气流量0.12L/min；采样深度7.5mm；扫描模式为跳峰；积分时间0.05s。

2 结果与讨论

2.1 乙醇基体浓度对硒信号的影响

在最佳仪器工作参数条件下，高浓度的乙醇基体溶液会消耗过多等离子体能量，因此实验考察了1%～8%乙醇基体对硒分析信号的影响（见图1）。随着乙醇浓度的增加，硒信号不断增强，在2%乙醇浓度时达到最大，之后呈逐渐减低趋势，超过7%乙醇基体会对硒信号产生抑制作用，这与胡兆初等[13]研究结果基本一致。从图1可以看出，对于10μg/L硒溶液，加入2%乙醇作为基体改进剂，硒的分析信号强度增加3倍以上，这表明利用乙醇基体改进剂来提高硒的分析能力是可行的。

图1 乙醇基体浓度对硒信号强度的影响

2.2 硒同位素的选择

实验采用2%（V/V）乙醇作为基体改进剂，Y元素作内标，分别选择77Se和82Se测定国家标准物质圆白菜和猪肉中的硒含量（见表1）。结果显示，选择同位素77Se和82Se的测定值与标准值都能较好地吻合，表明选择77Se或82Se测定均能满足硒分析的一般要求。在同位素的选择时，通常以优先选择最大丰度值为原则，避免多原子干扰和同量异位素重叠。普通模式通常选择丰度相对较高的82Se测定，其受到82Kr同量异位素干扰，利用干扰方程82Se=[82]-1.009×[83]消除。实验中通过对高纯氩中83Kr的监测发现，83Kr的计数值一般在400cps以上，与1～2μg/L硒的计数值相当，计数值相对偏差较大（RSD＞5%，n=5），表明83Kr所受干扰随机性大，内标校正较差。77Se丰度相对稍低，其受到氩多原子离子干扰小。从干扰方程可知，在测定低浓度硒溶液时，理论上选择77Se要优于82Se。

表1 标准物质的测定结果

2.3 标准曲线的线性范围

在0～50μg/L硒标准溶液范围内，分别选择77Se和82Se测定绘制标准曲线（见图2）。由图可知，两者的相关系数均在0.9999以上，表明在上述浓度范围线性相关较好。由于77Se和82Se丰度相差较小，从线性拟合方程来看，两条曲线斜率也相差较小，表明选择77Se和82Se的分析灵敏度基本接近。

图2 硒标准曲线

2.4 准确度和精密度

由于仪器稳定性及干扰物的存在，方法准确度和精密度需要用不同含量水平试样进行验证。实验以标准物质圆白菜为试样，对不同浓度水平溶液的准确度和精密度进行测定。准确称取0.5 g（准确至0.0001g）试样进行消解，分别定容至 10，25，50，100，200mL，对应溶液的浓度约为 10，4，2，1，0.5μg/L，每个浓度做6个平行，测定结果见图3。由图可知，当溶液质量浓度在2 μg/L以上时，选择77Se和82Se的测定值的准确度均能达到要求，当测定溶液质量浓度低于2μg/L时，82Se的测定值偏高，而77Se测定值与标准值仍能较好的吻合。测定结果的精密度显示，随着测定溶液浓度降低，82Se测定精密度（RSD,n=6）变大，当测定溶液质量浓度低于2μg/L时，精密度均大于5%，表明干扰方程对低水平浓度硒溶液校正偏差较大，从而影响硒的准确测定。77Se由于受到的干扰小，在以上溶液浓度范围内测定结果精密度均小于5%，表明选择77Se测定结果稳定可靠，尤其是对低水平硒含量样品的分析。

2.5 检出限和加标回收

图3 不同质量浓度溶液的测定结果

测定11份平行空白溶液中的硒，按照检出限计算公式LOD=3σ/K（σ为11次测定的标准偏差，K为标准曲线斜率）计算出方法检出限。77Se和82Se测定的方法检出限分别为0.87ng/g和2.8ng/g，显然，77Se的检出限要明显高于82Se。从以上可知，虽然82Se比77Se灵敏度稍高，但82Se在测定过程中需要方程校正，且在低浓度时内标校正偏差较大，而77Se受到的干扰小，因此出现77Se检测能力反而高于82Se的现象。采用大米试样进行加标回收试验（见表2），回收率为 98.1%～106.0%，结果满意。

表2 加标回收率

2.6 实际样品分析

应用以上建立的硒的测定方法，对送检的粮食、肉类、蔬菜、水果等多种食品原料样品进行了分析，实验结果满意，表3列出常见的8种食品原料试样的测定结果。

表3 实际样品分析

3 结束语

本文建立了基于同位素77Se、乙醇基体改进电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）直接测定食品原料中微量硒的方法。实验结果表明该方法干扰小，无需方程校正和额外的碰撞反应气体，测定结果准确可靠，具有简便、快速、灵敏、准确、消耗小等优点，可满足食品原料中微量硒的测定。

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