氢化物原子荧光光谱法测定黄芪中硒含量的方法优化

梅 凡

[名成腾德检测服务(福州)有限公司， 福建 福州 350000]

硒是人体每日必须补充的微量元素，具有抗氧化、增强免疫力、调节甲状腺功能等作用[1-3]。植物中的有机硒是人体获取硒最安全最重要的途径[4-5]。众多植物来源中，黄芪属植物对硒的富集能力较强，是较好的补硒来源[6]。黄芪于2018年被我国卫生和计划生育委员会列为既是食品又是中药材试点生产物质，其富硒功效研究近年来备受关注[7-9]。然而体内硒的补充并非越多越好，中国居民膳食营养素参考指南中对硒的每日摄入量进行了规定[10]，如果过量补充则会导致中毒，出现脱发、脱甲等症状[11]，因此对黄芪中硒含量进行准确、灵敏的检测具有重要意义。

目前食品中硒的常用检测方法有电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、氢化物原子荧光光谱法和荧光分光光度法[12]。电感耦合等离子体质谱法所用仪器价格昂贵，仪器操作较复杂，并且测试过程中基质干扰大[13]；荧光分光光度法需要消除荧光杂质和控制空白值[14]；氢化物原子荧光光谱法具有抗干扰能力强的特点，可不使用抗干扰试剂，操作简便，重现性好，精密度高，更适合于食品中硒含量的测定[15-16]。本研究采用氢化物原子荧光光谱法检测硒含量，以黄芪成分分析标准物质对仪器条件、试剂条件和消解条件进行优化，并在优化条件下测定黄芪中硒的含量，建立一种简单、准确度高的测硒方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1试验材料 黄芪成分分析标准物质(GBW10028，硒含量0.071 mg·kg-1，购于物化探究所化探分析质量监控站)；黄芪(饮片，购于福州好药师药店)。

1.1.2主要试剂 硒标准液(浓度1 000 μg·mL-1，国家有色金属及电子材料分析测试中心)；盐酸(优级纯，西陇科学股份有限公司)；硼氢化钾(KBH4)(分析纯，天津永大化学试剂有限公司)。

1.1.3硒标准溶液配制 参考GB 5009.93-2017《食品中硒的测定》中的方法[17]，准确吸取1.00 mL硒标准溶液(1 000 μg·mL-1)于10 mL容量瓶中，加5%盐酸溶液定容，配制成100 μg·mL-1硒标准中间液。准确吸取1.00 mL硒标准中间液于100 mL容量瓶中，用5%盐酸溶液定容，配制成1 μg·mL-1硒标准使用液。再分别准确吸取1 μg·mL-1硒标准使用液0、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00 mL于100 mL容量瓶中，各加入10 mL铁氰化钾溶液(100 g·L-1)，用5%盐酸溶液定容，配制成0、5.00、10.0、20.0、30.0、40.0 μg·L-1的硒标准系列溶液。

1.2 仪器与设备

双道原子荧光光度计(AFS-23OE，北京海光仪器公司)；电子天平[AR224CN型号，奥豪斯仪器(常州)有限公司]。

1.3 试验方法

1.3.1样品前处理 精确称取样品0.500 0 g于锥形瓶中，加入10 mL硝酸-高氯酸混合酸(9∶1)，消化过夜后，于电热板上加热至剩余体积为2 mL左右，溶液变为清亮无色并伴有白烟产生后进行冷却，再加入6 mol·L-1盐酸溶液，并继续加热至溶液变为清亮无色并伴有白烟出现，冷却后转移至10 mL容量瓶中，加入2.5 mL铁氰化钾溶液(100 g·L-1)，用水定容备用。

1.3.2仪器和测量条件 总灯电流80 mA；辅阴极灯电流40 mA；光电倍增管负高压300 V；原子化器高度10 mm；载气流量400 mL·min-1；屏蔽气流量1 000 mL·min-1；读数时间15 s；延迟时间2.0 s。

1.3.3仪器条件优化方法 根据1.3.1的前处理方法，在黄芪成分分析标准物质浓度、载流试剂和其他测量条件不变情况下，综合考虑仪器本身工作性能的限制，仪器条件参照1.3.2，分别研究不同负高压(250～300 V)和灯电流(60～80 mA)对黄芪成分分析标准物质中硒荧光强度的影响。

1.3.3载流试剂条件优化方法 根据1.3.1的前处理方法，在黄芪成分分析标准物质浓度、仪器和测量条件不变情况下，综合考虑载流试剂浓度范围对仪器的影响，仪器条件参照1.3.2，分别研究不同载流盐酸浓度(1%～6%)和还原剂硼氢化钾浓度(2～14 g·L-1)对黄芪成分分析标准物质中硒荧光强度的影响。

1.3.6消解条件优化方法 以黄芪成分分析标准物质为材料，前处理方法参照1.3.1，仪器条件参照1.3.2，采用湿法消解，分别研究不同盐酸体积(2、3、4、5 mL)和消解时间(30、60、90、120、150 min)对黄芪成分分析标准物质中硒元素提取量的影响。

2 结果与分析

2.1 仪器条件优化

2.1.1负高压对硒荧光强度的影响 由图1可知，在负高压250～300 V范围内，随负高压值增大，荧光强度逐渐增大，在300 V时荧光强度最大，因此300 V负高压为测硒的较优条件。

图1 负高压对荧光强度的影响Fig.1 Effect of the negative high voltage on the fluorescence intensity

2.1.2灯电流对硒荧光强度的影响 由图2可知，在灯电流60～80 mA范围内，随灯电流增大，荧光强度逐渐增大，在80 mA时荧光强度最大，因此80 mA灯电流为测硒的较优条件。

图2 灯电流对荧光强度的影响Fig.2 Effect of the lamp current on the fluorescence intensity

2.2 试剂条件优化

2.2.1载流盐酸浓度对硒荧光强度的影响 由图3可知，在盐酸体积浓度1%～6%范围内，随盐酸浓度增加，荧光强度呈先增大后减小的趋势，在盐酸浓度为2%时荧光强度最大，因此选择2%载流盐酸浓度作为测硒的较优条件。

2.2.2硼氢化钾浓度对硒荧光强度的影响 由图4可知，在硼氢化钾浓度2～14 g·L-1范围内，随硼氢化钾浓度增加，荧光强度逐渐增大，在硼氢化钾浓度12～14 g·L-1时荧光强度达到12 000 A.U以上，但硼氢化钾浓度在14 g·L-1时的荧光强度比12 g·L-1时只增加了2.4%，考虑到硼氢化钾溶液浓度过高可能会产生大量氢气对硒氢化物产生稀释作用，因此选择12 g·L-1硼氢化钾溶液浓度作为测硒的较优条件。

图3 盐酸浓度对荧光强度的影响Fig.3 Effect of the concentration of hydrochloric acid on the fluorescence intensity

图4 硼氢化钾浓度对荧光强度的影响Fig.4 Effect of the concentration of potassium borohydride on the fluorescence intensity

2.3 标准曲线绘制

在上述最优仪器和试剂条件下，对硒标准溶液进行测定，建立标准曲线(图5)。线性方程为y=319.802x-119.659，相关系数为0.999 8，说明在0～40 μg·L-1硒含量范围内方程线性关系良好，适用于样品检测。

图5 标准曲线Fig.5 Standard curve

2.4 消解条件优化

2.4.1盐酸体积对硒提取量的影响 采用6 mol·L-1盐酸溶液进行消解，由图6可知，在盐酸体积2～5 mL范围内，随盐酸体积增加，黄芪成分分析标准物质的硒含量检测值与标准含量差值逐渐减小，在盐酸体积5 mL时测得硒含量与标准含量相差0.003 mg·kg-1，差值最小，因此选择盐酸体积5 mL作为消解的较优条件。

图6 盐酸体积对硒含量的影响Fig.6 Effect of the hydrochloric acid volume on the selenium content

2.4.2消解时间对硒提取量的影响 由图7可知，在消解时间30～150 min范围内，随消解时间增加，黄芪成分分析标准物质的硒含量检测值与标准含量差值先减小后增大，在90 min时测得硒含量与标准含量相差0.009 mg·kg-1，差值最小，因此选择90 min作为消解的较优条件。

图7 消解时间对硒含量的影响Fig.7 Effect of the digestion time on the selenium content

2.5 检出限和精密度

对硒标准空白溶液连续测定20次，以3倍空白溶液标准偏差除以标准曲线斜率得出仪器最低检出限为0.002 mg·kg-1。对5.00 ng·mL-1硒标准溶液连续测定7次，计算得仪器精密度为4.04%。

2.6 黄芪样品中硒含量测定及加标回收率

在上述最优测定条件下，对黄芪样品进行硒含量测定和加标回收试验，结果见表1。黄芪样品中硒含量测定值为0.135 mg·kg-1，该方法回收率为94.9%～97.5%。

表1 加标回收率试验结果

3 讨论与结论

本试验研究了氢化物原子荧光光谱法测定黄芪中总硒的仪器参数和载流条件，对样品消解方式进行了优化。仪器负高压对原子荧光空白值的影响较大，负高压能调节荧光信号强度，使所测数据准确，通常情况下仪器负高压在250～300 V时，荧光强度值重现性好。灯的辐射强度直接影响荧光强度，灯电流越大产生的荧光强度信号越大，灵敏度越高，一般灯电流的推荐值为60～80 mA。使用盐酸为载流能避免沉淀和氮氧化物对测定产生影响，盐酸浓度还可影响还原剂硼氢化钾的溶解速度，对硒氢化物形成产生影响。在酸性介质中还原剂硼氢化钾生成氢气，进而与四价硒反应生成氢化物，因此硼氢化钾浓度影响硒氢化物形成的浓度和速度。样品在硝酸-高氯酸混合酸中进行加热消煮，使有机物质充分氧化分解得到六价硒，进而在盐酸中还原为蒸气发生效率高的四价硒，因此消解程序中盐酸用量和消解时间直接影响四价硒的还原效果。

本试验最终得到氢化物原子荧光光谱法测硒的优化条件为：负高压300 V、灯电流80 mA、载流盐酸浓度2%、硼氢化钾溶液浓度12 g·L-1，盐酸体积5 mL，消解时间90 min。在此条件下测得黄芪中硒含量为0.135 mg·kg-1，线性范围为0～40 μg·L-1，方法检出限为0.002 mg·kg-1，仪器精密度为4.04%，样品加标回收率为94.9%～97.5%。说明本试验建立的氢化物原子荧光光谱法测定黄芪中总硒含量，具有线性范围广、检出限低、精密度和回收率较高等特点，该法简单、易操作、准确度高，为黄芪中硒含量的测定提供了一种较好的方法。

黄芪中硒含量受地理环境、土壤条件和采收时期等诸多因素影响，测定黄芪中的硒含量，可以为富硒黄芪的种植、食用量及资源开发利用提供参考依据。