氢化物原子荧光光谱法检测富硒稻米中 硒含量的方法研究

硒是人体必需的微量元素。世界卫生组织（World Health Organization，WHO）推荐的成年人硒的摄入量为 55 μg·d-1，低于 40 μg·d-1被判为硒摄入量不足[1]。据相关报道显示，全球有40多个国家或地区存在不同程度缺硒的情况，仅我国就有超出8亿人硒摄入量不足，因此如何有效地补充硒微量元素是解决健康问题的关键[2-4]。富硒稻谷、富硒大米等相关产品的开发也已成为人们广泛关注的热点[5-7]。硒按其存在形态可分为有机硒和无机硒。无机硒化学毒性大，不易被人体所吸收，不适合人类食用；而有机硒相对化学毒性小，生物利用率高，成为人们从食物中直接摄取硒的重要来源。

硒的检测方法有很多，主要有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体法、紫外分光光度法、原子荧光光谱法等[8-12]，其中原子吸收光谱法受背景干扰严重，灵敏度较低，稳定性差；紫外分光光度法虽然操作成本低，但流程较长，耗时耗力不利于实验室大批量的开展工作；氢化物原子荧光光谱法操作简单、背景干扰少、灵敏度高，被广泛应用于食品中硒含量的测定[13-15]。食品消解的难易程度不同，富硒稻米中硒元素主要以有机硒为主，因此选用浓硝酸，采用微波消解程序，使用氢化物-原子荧光光谱法测定富硒稻米中硒的含量，并对仪器参数、称样量、硝酸消解量等进行优化，建立一种便捷、快速、有效检测富硒稻谷、富硒大米中硒含量的方法，为粮食行业检测提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

富硒大米粉成分分析标准物质：GBW（E）100697（NCS 100032），钢研纳克检测技术股份有限公司。

市售不同地区富硒大米品种：富硒粥米；富硒东北大米；富硒原米；富硒大米-1；富硒大米-2；富硒大米-3；富硒大米-4。

市售富硒稻谷：天津市稻谷；哈尔滨市稻谷-1；哈尔滨市稻谷-2；银川市稻谷。

硒 Se单元素标准溶液：1 000 μg·mL-1，GSB 04-1751-2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心；硝酸：优级纯，上海安谱实验科技股份有限公司；铁氰化钾：优级纯，山东西亚化学股份有限公司；氢氧化钾：优级纯，成都市科龙化工试剂厂；硼氢化钾：优级纯，天津市大茂化学试剂厂；盐酸：优级纯，成都市科隆化学品有限公司。

1.2 仪器与设备

原子荧光光度计：AFS-9330，北京吉天仪器有限公司；实验磨：perten3100，波通瑞华科技仪器（北京）有限公司；电子天平：XP204，瑞士梅特勒托利多（上海）有限公司；超微波化学平台：ULtraCLAVE，意大利Milestone S.i.L公司；微波消解仪：Ethos UP，意大利Milestone S.i.L公司；实验用碾米机：Kett，株式会社Kett科学研究院；聚四氟乙烯消解管。

1.3 实验方法

1.3.1 样品制备

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，储于样品袋中备用；大米试样直接粉碎至过20目筛，储于样品袋中备用。

1.3.2 试样预处理

（1）超微波化学平台消解预处理。称取试样0.3 g（精确至0.001 g）于聚四氟乙烯管中，加入2 mL硝酸于微波消解仪中按消解程序（表1）进行消解，消解结束待冷却后转移至50 mL离心管中，加12.5 mL铁氰化钾溶液，用去离子水定容至刻度，混匀待机检测，同时做试剂空白实验。

表1 超微波化学平台消解程序表

（2）微波消解仪消解预处理。称取试样0.3 g（精确至0.001 g）于聚四氟乙烯管中，加入8 mL硝酸于微波消解仪中按消解程序（表2）进行消解，消解结束待冷却后于恒温消解仪160 ℃加热赶酸至近干，加5 mL 5%盐酸溶液继续赶酸至清亮无色并伴有白烟出现，冷却至室温，将试样转移至50 mL比色管中，加12.5 mL铁氰化钾，去离子水定容至刻度待机检测。

表2 微波消解仪消解程序表

1.3.3 仪器条件参数

光电倍增管负高压：285 V；原子化器高度：8 mm；灯电流：75 mA；载气流量：400 mL·min-1；屏蔽气流量：800 mL·min-1；读数时间：9 s；延时时间：0.5 s；有效测量次数：1；重复次数：1；稀释液：标准空白；测量方法：Std.Curve；读数方式：Peak Area。载流：5%盐酸溶液；还原剂：0.2%氢氧化钾+1%硼氢化钾。

1.3.4 标准溶液配制

取浓度 1 000 μg·mL-1硒标准溶液 100 μL 于 10 mL 容量瓶，用5%盐酸溶液定容至刻度，得到浓度10 μg·mL-1的中间储备液；取浓度10 μg·mL-1硒中间储备液250 μL于25 mL容量瓶，用5%盐酸溶液定容至刻度，得到浓度100 ng·mL-1的中间使用液；取浓度100 ng·mL-1硒中间使用液2.5 mL于25 mL容量瓶，加6.25 mL铁氰化钾，用5%盐酸溶液定容至刻度，得到浓度10 ng·mL-1的标准使用液；仪器自动稀释硒的标准曲线浓度点分别为 0 ng·mL-1、1 ng·mL-1、2 ng·mL-1、4 ng·mL-1、8 ng·mL-1和 10 ng·mL-1。

2 结果与分析

2.1 不同微波消解程序对实验结果的影响

对比微波消解仪和超微波化学平台两台消解仪消解程序对于实验结果的影响。两种微波消解程序时间比较接近，对实验结果影响不大，但考虑到实验效率，微波消解仪消解时间虽然比超微波化学平台时间短7 min，但加硝酸量大，需要赶酸，排除硝酸浓度过大对检测数据的影响，耗时过长，而超微波化学平台加硝酸量少，消解过程中能稳定的将物质消解出来，省去了赶酸过程，大大加快了实验效率，因此选取超微波化学平台进行微波消解预处理。

2.2 样品称样量对实验结果的影响

分别称取富硒大米标准物质0.1 g、0.2 g、0.3 g、0.4 g和0.5 g（精确至0.001 g），并对比不同质量试样对实验结果的影响。实验结果如表3所示，0.1 g、0.2 g试样虽然在不确定度范围内，但考虑到称样量少，不满足消解程序，不靠近准确值；0.3 g、0.4 g、0.5 g试样靠近准确值，但考虑到节省样品，提高使用频次，因此选择称取0.3 g试样。

2.3 消解加硝酸量对实验结果的影响

对比分别称取富硒大米标准物质0.3 g（精确至0.001 g），分别加入2 mL、3 mL、4 mL、5 mL硝酸消解对于实验结果的影响。实验结果如表4所示，加入4 mL、5 mL硝酸量虽然在不确定度范围内，但加酸量过多，过度消解，导致结果不准确；而加入2 mL、3 mL的硝酸量刚好可以使样品消解充分，回收率较高，且考虑到节省试剂，排除硝酸浓度过大对实验结果的影响，选取2 mL为最合适的加硝酸量。

表3 称样量对实验结果的影响表

表4 加硝酸量对实验结果的影响表

2.4 灯电流对实验结果的影响

在称样量为0.3 g，加硝酸量为2 mL条件下，对比仪器参数条件灯电流分别为60 mA、70 mA、75 mA、80 mA和90 mA对加标回收率的影响。实验结果如图1所示，灯电流为60 mA、70 mA时，加标回收率分别为59.02%、77.55%，灯电流过低，导致荧光值偏低，浓度值偏低；灯电流为80 mA、90 mA时，加标回收率分别为106.6%、133.7%，灯电流过高，导致荧光值偏高；浓度值也偏高；灯电流为75 mA时，加标回收率是96.28%。在一定范围内荧光强度和检测灵敏度随着灯电流的增加而增大，灯电流过大时，会发生自吸现象，而且噪声也会增大，同时会缩短灯的寿命，因此选取灯电流为75 mA。

图1 灯电流对加标回收率的影响图

2.5 负高压对实验结果的影响

在称样量为0.3 g，加硝酸量为2 mL条件下，对比仪器参数负高压分别设置为260 V、270 V、280 V、285 V和290 V，并对加标回收率的影响进行对比。实验结果如图2所示，负高压为260 V、270 V时，荧光值偏低，加标回收率分别为48.00%、63.33%；负高压为290 V时，荧光值偏高，加标回收率为110.0%，值过高容易损耗硒灯的使用寿命；负高压为280 V、285 V时，加标回收率分别为82.38%、98.86%，在负高压为285 V时加标回收率最接近真实值。在一定范围内，负高压荧光强度与负高压成正比。负高压越大，放大倍数越大，荧光强度也越大，但同时暗电流等噪声也相应增大。此外，性能可靠的荧光光度仪建议满足分析要求前提下，光电倍增管负高压尽量不要设置太高，因此选取负高压为285 V。

图2 负高压对加标回收率的影响图

2.6 线性关系、检出限和定量限

以GSB 04-1751-2004 硒 Se 单元素标准溶液（1 000 μg·mL-1） 所 稀 释 得 到 硒 的 标 准 工 作 液（0～10 ng·mL-1），在载流为5%盐酸溶液，还原剂为0.2%氢氧化钾+1%硼氢化钾和荧光光谱条件下，选取标准曲线中间浓度点重复进样测定11次，对仪器稳定性进行验证；以质量浓度为横坐标，以荧光值为纵坐标绘制标准曲线。方法检出限依据3倍信噪比计算，方法定量限依据10倍信噪比计算。实验结果表明，富硒稻米中硒含量在0～10 ng·mL-1的线性良好，线性方程为I=130.199 8C-1.128 9，相关系数为1.000 0，方法定量限为 0.035 3 mg·kg-1，检出限为 0.010 6 mg·kg-1，满足粮食中对硒含量的测定。

2.7 标准物质、回收率及精密度实验

对富硒稻谷、富硒大米进行加标实验，3水平加标浓度分别为 1 ng·mL-1、4 ng·mL-1、8 ng·mL-1，按照文本建立的方法进行处理并进样检测6次，考察标准物质以及加标回收率，结果如表5、表6所示。富硒大米粉成分分析标准物质测得结果为（0.15±0.03）mg·kg-1；富硒稻谷的加标回收率在85.23%～98.48%，RSD值在0.90%～1.04%；富硒大米的加标回收率在85.73%～97.85%，RSD值在0.49%～0.96%；说明该方法稳定性良好，仪器精密度高，能满足粮食行业中硒的检测需求。

表5 标准物质硒的测定结果表

表6 加标回收率测定结果表（n=6）

2.8 实际样品分析

采用本文方法对市场购买的富硒稻谷、富硒大米中硒含量进行方法测定，具体测得结果如表7、表8所示。依据标准《富硒稻谷》，硒含量小于0.04 mg·kg-1则判定为非富硒稻谷；硒含量大于0.30 mg·kg-1，则判定为硒量超标稻谷，不应食用。用该方法对市场购买的富硒稻谷、富硒大米进行检测分析，发现市场购买的富硒大米检测值在0.041～0.280 mg·kg-1，市场购买的富硒稻谷及加工成精米的检测值在0.058～0.270 mg·kg-1，富硒稻谷、富硒大米检测值在限量范围，符合富硒稻谷的判定规则，样品利于市场流通，便于广大消费者购买。

表8 富硒稻谷中硒含量的检测结果表

3 结论

以纯硝酸为消解液，采用超微波化学平台消解程序测定富硒稻谷、富硒大米中硒的含量。通过标准物质的测定值及加标回收率对方法进行验证实验，发现超微波化学平台消解程序简便、快捷，一定程度上加快了前处理时间，提高工作效益；称取试样0.300 0 g，加硝酸量2 mL，灯电流为75 mA，负高压为285 V的优化条件下，标准物质值在不确定度范围内，3水平的加标回收率在85.23%～98.48%，相对偏差在0.49%～1.04%，该方法检测效率高，微波消解程序简单，可为以后粮食检测行业提供一定的参考依据。