稻米中硒含量测定的消解方法探讨

杨 静 洪 玲 许艳霞 梅 广 黄 力 倪小英 胡元斌

(湖南省粮油产品质量监测中心1，长沙 410201) (稻谷及副产物深加工国家工程实验室2，长沙 410201)

硒是人体必需的微量元素，缺硒与心脏病、癌症、肝病等疾病的发生有着密切的关系，同时过量食用硒也会引起疾病[1-3]。近几年来，富硒稻谷等富硒产品的开发已成为人们广泛关注的热点[4-6]。目前，食品中硒含量的检测方法主要以氢化物-原子荧光光谱法为主[7，8]，因其灵敏度高、基体干扰少等优点。但在对硒含量检测时，必须先进行样品前处理，前处理是为了将样品中硒进行预浓缩、破坏样品的基质特性或从样品中提取硒元素，使得样品满足仪器检测的要求，是检测食品中硒含量的首要关键步骤。

目前常规的前处理技术包括湿法消解、微波消解、高压罐消解以及干法灰化[9]，其中，高压罐消解操作复杂，干法灰化易造成损失且耗时长，湿法消解和微波消解是当前可靠、有效的2种前处理方法。在国标 GB 5009.93食品中硒的测定中[10]，因各类食品消解的难易程度不一致，统一采用了混酸或加H2O2的办法进行前处理，但高氯酸、H2O2在高温下极易爆炸，尤其是当试样消解液在蒸干的情况下。针对稻米硒主要是以有机硒形式存在于蛋白质中[11,12]，易于提取，所以，本文建立在仅使用浓硝酸消解的基础下，采用湿法消解和微波消解两种前处理消解方法测定稻米中硒的含量，并通过考查料液比、温度、酸度、加与不加掩蔽剂及过夜预消解与否等方面对实验结果的影响，探索出一条既能对稻米中硒含量的准确定量又能将样品前处理步骤简化、量化、快速的“道路”。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

双道原子荧光光度计(AFS-8800)，恒温消解仪(BHW-09A Digestor)，微波消解仪(ETHOS UP)，聚四氟乙烯消解管。

1 000 μg/mL硒标准溶液(GSB G 62029-90)、大米标准物质(GBW 10010)、稻谷(湖南省本地产)；盐酸、硝酸、硼氢化钾、氢氧化钾：优级纯。

1.2 试样制备

稻谷去除杂质，经砻谷机去壳制得糙米，粉碎至全部过20目筛，储于塑料瓶中备用；大米试样直接粉碎至全部过20目筛，储于塑料瓶中备用。

1.3 试样预处理

1.3.1 湿法消解

称取试样0.5 g(精确至0.001 g)置于聚四氟乙烯消解管中，加入20 mL硝酸，于恒温消解仪上170 ℃加热，当溶液变为清亮无色并伴有白烟产生后，再继续加热至剩余体积约为2 mL，冷却，再加体积分数为50%盐酸溶液5 mL，继续加热至溶液变为清亮无色并伴有白烟出现，剩余体积约为2 mL。冷却后转移至25 mL比色管中，用水定容，混匀待测。同时做试剂空白实验。

1.3.2 微波消解

称取试样0.5 g(精确至0.001 g)置于聚四氟乙烯消解管中，加入10 mL硝酸，于微波消解仪中按设定程序(见表1)进行消解，消解结束待冷却后，于恒温消解仪上170 ℃加热，当溶液变为清亮无色并伴有白烟产生后，再继续加热至剩余体积约2 mL，冷却，再加体积分数为50%盐酸溶液5 mL，继续加热至溶液变为清亮无色并伴有白烟出现，剩余体积约为2 mL。冷却后转移至25 mL比色管中，用水定容，混匀待测。同时做试剂空白实验。

表1 微波消解仪设置条件

1.4 仪器条件

光电倍增管负高压 300 V，灯电流60 mA，原子化器高度8 mm，载气流量300 mL/min，屏蔽气流量800 mL/min，延迟时间1.0 s，读数时间15 s，测定方式标准曲线法，读数方法峰面积。

载流：5%盐酸溶液；还原剂：15 g/L 硼氢化钾+5 g/L氢氧化钾。

1.5 标准溶液配制

取浓度为1 000 μg/mL 硒标准溶液，加5%盐酸溶液定容至刻度，混匀，并将其依次稀释成浓度为0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 μg/L的硒标准工作液。

2 结果与讨论

2.1 料液比对实验结果的影响

取两个不同浓度硒含量的稻谷样品(以下考查不同条件对实验结果的影响均使用此稻谷样品)，浓度1约0.1 mg/kg；浓度2约0.5 mg/kg。同一种样品15份，3份一组做平行实验，分别考察了在湿法消解和微波消解法下样品质量与硝酸不同试料液比(g/mL)对实验结果的影响，其中湿法消解料液比设置为：1/5、1/10、1/20、1/40，微波消解料液比设置为：1/20。样液定容前发现：当使用湿法消解时，料液比1/5试样完全呈现黑色，基本没有消解；料液比1/10试样部分呈现黄色或黑色，消解不完全；料液比1/20试样基本都呈无色，有部分呈现淡黄色。料液比1/40试样完全呈现无色，并与微波消解法料液比1/20试样呈现一致。其实验结果见表2：在湿法消解条件下，料液比1/5、1/10、1/20时，试样消解不完全，以致检测结果不准确，无法满足实验的要求，料液比1/40时试样消解完全，两个不同浓度样品结果平行性良好；在微波消解条件下，料液比1/20时能达到湿法消解法1/40时的效果，这是因为微波消解采用了密闭溶样罐及微波加热的方式，有利于试样的消化。为了将样品称样量与加入浓硝酸体积比量化，本研究湿法消解采用料液比为1/40，微波消解为料液比1/20。

表2 不同料液比对实验结果的影响

2.2 温度对实验结果的影响

取两不同浓度硒含量的稻谷样品，同一种样品12份，3份一组做平行实验，分别考察了在湿法消解时，温度130、150、170 ℃条件下，不同温度对实验结果的影响，结果见图1。结果表明，在130、150、170 ℃条件下，温度对实验结果均无影响。因为在满足高于浓硝酸(68%)沸点120.5 ℃的温度、较大的料液比条件下，都能保持较好的回流消解。为了缩短消解时间，本文中湿法消解采用温度170 ℃条件进行，微波消解采用程序升温，最高温度为170 ℃条件进行(见表1)，但切不能将消解液煮干，以免影响其实验结果。

图1 不同温度对实验结果的影响

2.3 酸度对实验结果的影响

氢化物发生-原子荧光法要求应有适宜的酸度，选择无氧化性的5%盐酸作为载流，在还原剂15 g/L硼氢化钾+5 g/L氢氧化钾条件下，使配制所得硒标准工作液盐酸浓度分别为5%、10%和20%，考察不同盐酸浓度的硒标准工作液对荧光强度的影响。取两不同浓度硒含量的样品，同一种样品12份，3份一组做平行实验，分别将样品样液定容前加入盐酸使得样液含酸浓度分别约为5%、10%和20%，考察对其实验结果的影响，其结果见表3。实验结果表明，在酸度5%～20%的范围内，硒的荧光强度随着酸度的变化影响较小，这与国标GB 5009.93—2010到GB 5009.93—2017内容中删除样液定容时补加盐酸的步骤是一致的。因此，本实验采用5%盐酸配制硒标准工作液，且样品前处理赶酸步骤完成后直接加水定容。

表3 酸度对实验结果的影响

2.4 掩蔽剂对实验结果的影响

氢化物原子荧光光谱法测定食品中硒的过程中存在着离子干扰，如As、Bi、Cu等，为消除干扰离子对测定硒的影响，国标法中加入铁氰化钾可有效地抑制干扰，从而保证测定结果的准确性[13]。本实验取两不同溶度硒含量的稻谷样品，同一种样品12份，6份一组做平行实验，分别测得在加与不加铁氰化钾两种情况下的样品结果，结果见表4。实验表明：稻米中硒含量的测定基本不受掩蔽剂铁氰化钾的影响。这也说明测定稻米中硒含量时干扰离子浓度很低，不足以影响其测定结果[14]。另外铁氰化钾因其有颜色，长期使用必然会对仪器管路有所污染，因此，从满足分析测试的要求来说，测定稻米中硒含量可不加掩蔽剂铁氰化钾。

表4 掩蔽剂对实验结果的影响(n=6)

2.5 过夜预消解对实验结果的影响

国标中食品硒测定时，消解前需要过夜预消解，大大增加了检测时间，降低了检测效率。本论文考察了直接消解与过夜预消解后再消解两种情况下，稻米样品硒的检测结果，探讨直接消解的可行性。取两不同浓度硒含量的试样，同一种样品12份，6份一组做平行实验，一组加硝酸过夜预消解，另一组直接加硝酸消煮或微波消解，比较两组实验结果。结果发现：直接消解与过夜预消解再消解测定稻米中硒含量的结果基本一致。这说明稻米基体中的硒易于提取，可以省去预消解步骤，从而节省样品前处理时间。

2.6 线性关系、检出限和定量限

以GSB G 62029-90硒标准物质稀释所得的硒标准工作液(0～16.0 μg/L)，在确定的载流、还原剂和荧光光谱条件下进行测定。以峰面积为纵坐标、质量浓度(单位μg/L)为横坐标绘制标准曲线。实验结果表明，稻米中硒含量在0～16 μg/L的范围内线性关系良好，线性方程：If=77.462×c+7.854，相关系数：0.999 6。按测试方法平行进行11次空白实验，以3倍的标准偏差除以工作曲线的斜率求得检出限为0.001 8 mg/kg；以10倍的标准偏差除以工作曲线的斜率求得定量限为0.005 4 mg/kg，完全能满足粮食中硒含量的测定需求。

2.7 标准物质测定、回收率和精密度实验

应用本论文中的湿法消解和微波消解2种前处理方法对大米标准物质GBW 10010 消解处理后测定，并以该大米标准物质作为本底，加入硒标准溶液(3个浓度水平，添加量相当于硒含量0.10、0.20、0.40 mg/kg)后按照本文建立的方法进行处理和测定，每份样品进行6次平行测定，考察加标回收率实验，结果如表5。大米标准物质实测值在标准准确值范围内，且3个浓度水平加标回收率为90.0%～102.5%，精密度为1.7%～8.4%，符合一般痕量分析要求。

表5 标准物质硒的测定结果、加标回收及精密度(n=6)

2.8 实际样品分析

2个不同浓度的稻谷实际样品采用现国标法(第一法)、改进法(1.3.1和1.3.2)比对考查，结果见表6。发现：现国标法(第一法)、改进法(1.3.1和1.3.2)共4种方法对稻米中硒含量测定均能达到同样的效果，而本文所建方法不需要采用极易爆炸的高氯酸、H2O2等消化试剂，并简化了实验步骤(如不加掩蔽剂铁氰化钾、省去预消解步骤等)。

表6 实际样品现国标、改进法比对实验结果(n=3)

3 结论

以纯硝酸为消解液，采用湿法消解法和微波消解法2种前处理消化方法测定了稻米中硒的含量，通过实际稻谷样品现国标法与改进法比对考查、大米标准物质及加标回收实验进行方法可靠性的验证，并重点考察料液比、温度、酸度、掩蔽剂及过夜预消解对实验结果的影响。结果发现：现国标法与改进法比对结果一致，大米标准物质实测值在标准准确值范围内，且3个浓度水平加标回收率为90.0%～102.2%，精密度为1.7%～8.4%；湿法消解法在料液比1/40(g/mL)、170 ℃恒温消煮能得到较好实验结果；微波消解法在料液比1/20(g/mL)封闭消解也能得到较好实验结果；酸度在5%～20%的范围内对实验结果的影响较小；稻米中硒含量的测定基本不受掩蔽剂铁氰化钾和过夜预消解与否的影响。改进后的2种前处理方法消化液单一、准确可靠、步骤简化，能够满足粮食检测工作的需要。