超声波辅助消解-紫外可见分光光度法测定大肉姜中的硒

谢微，陈秋娟， 何星存，罗杨合，朱东建

(1.贺州学院食品科学与工程技术研究院，广西 贺州 542899;2.贺州学院化学与生物工程学院，广西 贺州 542899)

超声波辅助消解-紫外可见分光光度法测定大肉姜中的硒

谢微1，陈秋娟2*， 何星存1，罗杨合1，朱东建1

(1.贺州学院食品科学与工程技术研究院，广西 贺州 542899;2.贺州学院化学与生物工程学院，广西 贺州 542899)

以邻苯二胺为络合显色剂，超声波辅助大肉姜的消解及硒与邻苯二胺的络合、萃取过程，利用紫外可见分光光度法测定大肉姜中的硒含量。结果表明：体系测定波长为334 nm，硒在0～2.08 μg/mL含量范围内有良好的线性关系，相关系数为0.9999,样品的最佳消解条件：消解体系为HNO3-HClO4，体积比为4∶1，用量为18 mL的混酸，超声辅助消解时间为30 min，水浴温度为50 ℃，测得大肉姜中的硒含量为4.4425 μg/g，加标回收率为97.79%～102.02%，消解效果好，结果令人满意。

硒；大肉姜；超声波；紫外可见分光光度法

大肉姜是一种药食两用的植物，具有增强食欲、保肝利胆、健胃祛寒等功效[1，2]，这些作用与其本身的化学成分和富含微量元素息息相关，特别是大肉姜的硒。硒是人体必需的微量元素，具有多种生物学功能，是人体组织合成酶的重要组成成分[3]，具有抗氧化、抗衰老、抗癌、抗肿瘤、消除自由基、预防心血管疾病等作用[4，5]，及调控基因表达、缓解有毒元素(如铅、砷、汞、镉)的毒性等生理功能[6]，人体缺硒或过剩都会对健康造成危害[7]。

测定硒的方法主要有原子吸收光谱法[8]、荧光法[9]、电感耦合等离子体质谱法[10]、极谱法[11]等。其中原子吸收光谱法测硒的线性范围窄[12]；荧光法虽然灵敏度高，但由于荧光淬灭等干扰因素的存在而使测量重现性稍差且样品需萃取浓缩，操作繁琐费时；气相色谱法、电化学方法、中子活化分析等方法条件要求苛刻，操作繁杂且其所需设备不易为一般实验室所具备，不易推广[13]。采用紫外分光光度法测定硒，参考有关文献[14,15]等，与前述的方法相比较，该法具有操作简便、灵敏度高、干扰少、准确度好、分析成本低、结果可靠等优点。

准确测定样品中硒含量的关键是对样品进行消解处理，使其转变成适宜操作的硒溶液。本文采用超声波利用空化、机械振荡、乳化等作用，增加大肉姜样品与混酸消解液的接触频率和接触面积[16]，加快对样品消解过程的进行，缩短消解时间，同时促进反应物的充分混合，促进化学反应的进行，加快邻苯二胺与硒的络合萃取过程[17]。该方法操作简单、消解速率快、效率好。

超声消解贺州大肉姜的方法条件鲜有报道，本文采用超声波辅助消解-紫外可见分光光度法测定大肉姜中的硒含量，为建立硒含量的分析检测提供了一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

大肉姜(购于贺州市某市场)。HCl、HNO3、30% H2O2、甲苯、邻苯二胺、乙二胺四乙酸二钠、NaOH、高纯度硒粉、高氯酸(以上药品均为分析纯)；实验用水为蒸馏水。

XMTD-204数显式电热恒温水浴锅；FA1004电子天平； PHS-3C精密pH计； TU-1901双束光紫外可见分光光度计；SY-300超声波处理器；JP-250A-8高速多功能粉碎机；DHG-9140A电热恒温鼓风干燥箱。

1.2 溶液的配制

1.2.1 硒标准储备溶液的配制

准确称取高纯度硒粉0.1000 g于锥形瓶中，加入20 mL浓硝酸-高氯酸(4∶1)置于超声波处理器中超声30 min后水浴加热，稍冷后加入2 mL 30% H2O2，再稍加热，冷却后转入250 mL容量瓶中，加蒸馏水定容至刻度后置于棕色试剂瓶中，做储备液(浓度0.4 mg/mL)，保存于冰箱中备用。

1.2.2 硒标准工作液的配制

准确移取 5.00 mL硒标准储备液置于250 mL容量瓶中，加蒸馏水定容、摇匀即得浓度为 8.00 μg/mL的硒标准工作液，置于棕色试剂瓶中存放于冰箱中备用。

1.3 样品的处理

取适量大肉姜除杂洗净后，把大肉姜切成薄片于烘箱中进行干燥，干燥后用高速多功能粉碎机粉碎，于干燥处密封保存备用。

1.4 实验方法

1.4.1 样品的消解方法

称取一定量的大肉姜粉末于锥形瓶中，加入适量的浓硝酸-高氯酸的混酸消解液，将锥形瓶置于超声波处理器中辅助消解一定时间后取出，置于水浴锅中水浴加热，开始时有黄棕色的烟雾逸出，继续加热待黄棕色烟雾基本冒尽，当溶液为淡黄色、无残渣时取出冷却，再加入一定量的30% H2O2混匀，再稍加热，待冷却后用蒸馏水定容至50 mL。

1.4.2 样品中硒的测定方法

准确移取10.00 mL消解好的样品液于锥形瓶中，加入5 mL的2.5% EDTA溶液及4 mL的10 g/L邻苯二胺溶液，用20% NaOH溶液调溶液的pH值为2.0，将锥形瓶置于超声波处理器中避光辅助消解一定时间后取出，转入分液漏斗中再用10 mL甲苯萃取，振荡3 min，静置8 min，待分层后，分离出甲苯层于25 mL比色管中待测，以甲苯为参比溶液，在最大波长处检测其吸光度。

2 结果与讨论

2.1 检测波长的确定

以甲苯溶液为参比溶液，于290～420 nm 波长范围内扫描，见图1。

图1 硒-邻苯二胺络合物的紫外可见光谱图

由图1可知，在334 nm波长处体系有最大光吸收，故选用334 nm为测定波长。

2.2 标准曲线的绘制

图2 硒的标准曲线

由图2可知，以甲苯为参比溶液，在334 nm波长处检测其吸光度，根据吸光度A与检测时的硒浓度C绘制标准曲线，结果显示：硒浓度在0～2.08 μg/mL范围内有良好的线性关系，线性方程为A=0.3026C+0.0163，相关系数为R2=0.9999。

2.3 样品消解条件的选择

2.3.1 消解液混酸体系的选择

硒适于测定的形式通常为Se(Ⅳ)[18]，样品中硒常用的消解液体系HNO3+H2O2，HNO3，HNO3+H2SO4，HNO3+HClO4，HClO4等，以H2SO4为消解液时，需要先对硫酸进行去硒处理浓缩，操作繁琐费时[19]，因此称取样品粉末1 g共4份，加入4个锥形瓶中，分别加入HNO3,HNO3+H2O2，HNO3+HClO4，HClO4各20 mL进行消解，超声波辅助消解相同的时间后取出，并仔细观察样品消解的结果，见表1。

表1 不同消解液对样品的消解结果

由表1可知，单独使用高氯酸消解时，样品炭化变黑，消解效果极差，因此排除HClO4作为消解液。为了更好判断消解液的消解情况好坏，将编号为1,2,3消解好的样品液，考察不同混酸消解体系对大肉姜中硒的消解处理效果，其扫描结果见图3。

图3 混酸消解液体系的选择

由图3可知，HNO3和HClO4作为消解酸时，体系的吸光度最大，说明大肉姜中的硒消解得最充分。因此，测定大肉姜中的硒所用的消解液体系选择HNO3+HClO4为最佳。

2.3.2 混合酸比对消解效果的影响

称取样品粉末1 g共6份，加入6个锥形瓶中，分别加入不同体积比的浓硝酸与高氯酸的混酸消解液各20 mL，考察混酸体系的不同体积比对大肉姜中硒含量的消解处理效果，其结果见图4。

图4 混酸比与吸光度的关系

由图4可知,体系的吸光度随着浓硝酸用量的增加而增大,当浓硝酸与高氯酸的体积比为4∶1时吸光度最大，继续增加浓硝酸的用量，体系的吸光度逐渐减小，可能是由于当高氯酸的量过高时，硒被氧化到硒(Ⅵ)，无法与邻苯二胺定量络合反应；当高氯酸的量过低时，无法将样品中硒(Ⅱ)全部氧化至硒(Ⅳ)，因此本实验消解大肉姜样品中所用混酸消解液中浓硝酸与高氯酸的体积比为4∶1为最佳混酸比。

2.3.3 混酸消解液用量对消解效果的影响

称取样品粉末1 g共6份，加入6个锥形瓶中，分别加入不同用量的混酸比最佳的混酸消解液，考察不同用量的混酸消解液对大肉姜中硒含量的消解处理效果，其结果见图5。

图5 混酸用量与吸光度的关系

由图5可知,体系的吸光度随着混酸消解液用量的增加而增大，当混酸消解液用量达到18 mL时吸光度达到最大值，随后再继续增加混酸消解液用量，体系的吸光度变化不大，因此本实验消解大肉姜样品所用的最佳混酸消解液用量为18 mL。

2.3.4 超声波辅助消解时间对消解效果的影响

准确称取样品粉末1 g共7份，加入7个锥形瓶中，分别加入18 mL的体积比4∶1的HNO3和HClO4混酸消解液，置于超声波处理器中超声5，10，15，20，30，40，50 min后取出，考察不同超声波辅助消解时间对大肉姜中硒含量的消解处理效果，其结果见图6。

图6 样品超声消解时间与吸光度的关系

由图6可知,体系的吸光度随着超声波辅助消解时间的增加而增大，当超声波辅助消解时间达到30 min时，继续增加超声波辅助消解时间，体系的吸光度基本不变，因此本实验对大肉姜样品所用的最佳超声波辅助消解时间为30 min。

2.3.5 水浴温度对消解效果的影响

称取样品粉末1 g共6份，加入6个锥形瓶中，分别加入18 mL的混酸比最佳的混酸消解液，置于超声波处理器中超声辅助消解30 min后取出，将锥形瓶置于温度为30，40，50，60，70，80 ℃的恒温水浴锅中水浴加热相同时间，考察不同水浴温度对大肉姜中硒含量的消解处理效果，其结果见图7。

图7 超声处理后水浴温度与吸光度的关系

由图7可知,体系的吸光度随着水浴温度的增加而增大，当水浴温度达到50 ℃时，体系的吸光度达到最大，继续增加水浴温度，吸光度的变化不大，大于60 ℃时，体系的吸光度略有减小，可能由于硒是一种易挥发元素，因此在消解过程中温度不能过高，否则易挥发流失，产生误差，因此本实验的样品经超声波辅助消解后的水浴温度为50 ℃时为最佳选择。

2.4 样品的测定

准确称取大肉姜粉末1 g共5份，加入5个锥形瓶中，分别加入18 mL的混酸消解液[V(浓硝酸)∶V(高氯酸)为4∶1]，置于超声波处理器中辅助消解30 min后取出，将锥形瓶置于温度为50 ℃的水浴锅中水浴加热，测定结果见表2。

表2 样品中硒含量的测定结果

根据标准曲线方程得出大肉姜样品中的硒浓度及计算出样品中的硒含量，取5次测定的平均值即可得到大肉姜中的硒含量为4.4425 μg/g。

2.5 精密度实验

称取样品粉末1 g共5份，于5个锥形瓶中，按照2.3.1的样品处理方法进行处理，消解好后定容至编号为1,2,3,4,5的50 mL 容量瓶中，按2.3.2的测样方法进行测定，测定结果显示：标准偏差S=1.71%，相对标准偏差RSD=0.39%，而标准偏差和相对标准偏差能较好地反映测定结果的精密度，其结果见表3。

表3 精密度实验结果

由表3可知，RSD=0.39%<2%，实验的精密度较高。

2.6 稳定性实验

选取其中的1份样品液，每隔20 min测1次吸光度，测定结果见图8。

图8 样品络合物稳定性的实验

由图8可知，样品液的吸光度在2 h内变化不大，表明样品中硒的络合物在2 h内基本稳定，可以满足测定的时间要求。

2.7 加标回收率实验

以样品的加标回收率验证分析方法的可靠性。回收率的计算公式如下：

回收率(%)=(加入标准物质后的样品测定值-未知样品测定值)/加入标准物质的量×100。

准确称取样品粉末1 g 共5份，于5个锥形瓶中，按照前面的方法进行消解然后测定，实验结果见表4。

表4 回收率实验结果

由表4可知，该方法的加标回收率为 97.79%～102.02%，因此用超声波辅助消解-紫外可见分光光度法测定硒具有较高的回收率，此实验分析方法非常可靠。

3 结论

实验以贺州大肉姜为研究对象，使用浓硝酸-高氯酸(体积比为4∶1)的混酸消解液消解样品，超声波辅助消解样品粉末，以邻苯二胺为络合显色剂，用紫外可见分光光度法测定大肉姜样品中的硒。测定最大吸收波长为334 nm，通过考察混酸体系、混酸比例、混酸用量、超声时间及水浴温度对体系吸光度的影响因素试验，得出样品的最优消解条件为18 mL体积比为4∶1的浓硝酸-高氯酸混酸消解体系，超声波辅助消解时间为30 min，超声后水浴处理温度为50 ℃，消解效果好，结果令人满意。

在最佳消解条件下，超声波辅助消解-紫外可见分光光度法测定大肉姜中的硒含量，测得大肉姜中的硒含量为4.4425 μg/g。

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Determination of Selenium inZingiberofficinaleby Ultrasonic Wave Assisted Digestion-UV Visible Spectrophotometry

XIE Wei1, CHEN Qiu-juan2*, HE Xing-cun1, LUO Yang-he1, ZHU Dong-jian1

(1.Research Institute of Food Science & Engineering Technology,Hezhou University,Hezhou 542899,China; 2.College of Chemical and Biological Engineering, Hezhou University, Hezhou 542899, China)

O-phenylendiamine is used as chelating agent, with ultrasonic wave assisting the digestion ofZingiberofficinale, complexation and extraction process of Se-o-phenylenediamine are determined. The content of selenium inZingiberofficinaleis determined by UV visible spectrophotometry. The results show that the wavelength is 334 nm.This method has a good linearship of selenium content in the range of 0～2.08 μg/mL, and the correlation coefficient is 0.9999. The best conditions for samples' digestion are:digestion system of HNO3-HClO4, volume ratio of 4∶1, mixed acid dosage of 18 mL,ultrasonicassisted digestion time of 30 min,water bath temperature of 50 ℃, the selenium content inZingiberofficinaleof 4.4425 μg/g, the adding standard recovery rate of 97.79%～102.02%.The result of digestion is efficacious and satisfactory.

selenium;Zingiberofficinale;ultrasonic wave;UV visible spectrophotometry

2017-01-25 *通讯作者

广西高校科学技术研究项目(KY2015LX477)；广西科学研究与技术开发计划课题(桂科合14251003)；贺州学院食品工程硕士专业学位学科建设科学研究培育项目(2014SGZSKY12)；贺州学院校级课题(2014ZC28)

谢微(1984-)，女，壮族，广西梧州人，助理研究员，研究方向：分析检测;

陈秋娟(1983-)，女，广西南宁人，讲师，研究方向：天然产物提取、纯化与分析。

TS207.4

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2017.06.026

1000-9973(2017)06-0122-06