桑叶中硒含量的检测

王傲,车靖玫,张芯,2,3

(1.安康学院 化学化工学院,陕西 安康 725000;2. 陕西省富硒食品质量监督检验中心,陕西 安康 725000;3.安康市纳米新材料工程技术研究中心,陕西 安康 725000)

硒作为人类身体健康必需的微量元素,具有调节维生素代谢,增强人体免疫力、保护肝脏、心脑血管、防癌等多种生理作用,因此,其又有“抗癌之”“心脏守护神”的美誉,缺硒将直接或间接导致多种疾病的发生。据统计,全世界42个国家和地区缺硒,我国有72%的地区处于缺硒和低硒生态环境之中。随着人们生活水平的提高,对身体的健康也越来越关注,人们开始逐渐认识到,我们每天应该摄入适量的硒。补硒是预防和治疗克山病、大骨节病等许多缺硒引起的疾病及防癌、抗癌的有效途径[1-4]。

硒化合物在自然界以无机硒和有机硒两种方式存在[5-6]。无机硒一般指亚硒酸钠和硒酸钠,可以从金属矿藏的副产品中获得。其对于防癌治疗、高血压、大骨节病、克山病等有一定疗效;有机硒是由生物体将硒与氨基酸结合而成的一类有机化合物[7-11]。一般以硒代氨基酸的形式存在,其遵循氨基酸的代谢途径,参与蛋白质的合成。研究发现,植物体内的蛋白质、多糖等生物大分子中均发现有机硒存在。

安康市南部大巴山区是长江流域的一部分,地处陕、渝、川、鄂4省交界区,富含硒元素,素有“中国硒谷”的美誉。平均土壤含硒量达到0.567 7 mg/kg[12],具有开发富硒桑叶食品的产业优势。安康地区蚕桑资源丰富,是全国优质茧丝绸生产基地之一[13],也是中国第二大天然的富硒地区,具有富硒面积大、地层厚、储量大、浓度适中等特点。桑树作为一种富硒能力强的作物,其硒含量高于普通农作物和一般植物[14]。拟以安康地区桑叶为研究对象,对桑叶中的硒含量进行检测,为当地富硒桑叶资源的开发利用提供科学依据,为开发出新的富硒产品提供更多的可能,不仅使得大量的桑叶资源得以有效利用,还能带来良好的经济效益,增加桑农的收益。

1 材料与方法

1.1 材料

选择安康市紫阳县、岚皋县、汉滨区等地产的桑叶为研究对象。

1.2 实验试剂

本论文所用的试剂见下表1。

表1 实验试剂

1.3 实验条件

AFS-8220原子荧光光度计(北京吉天仪器有限公司),仪器经过调试测为最佳测定硒元素的工作参数(见表2)。

表2 原子荧光光度计的工作参数

1.4 样品处理

将采集的新鲜桑叶样品清洗干净,再用去离子水清洗3遍,后烘干,将烘干的桑叶进行粉碎,后过0.15 mm孔径筛,将过筛后的桑叶粉样品倒入样品袋,备用。

1.5 硒检测前处理

桑叶用水冲洗表层泥土,再用去离子水清洗3遍,后烘干,经小型粗粉碎机粉碎,后过0.15 mm孔径筛,密封储存备用。

取三份0.5 g以上待测桑叶样品,放入三角瓶中,进行加酸冷硝化处理。加入体积比为3∶2的高氯酸硝酸混合液15 mL,静置过夜,然后在160 ℃电热板上加热消化直至液体变为清亮,此时三角瓶内溶液剩余约2 mL左右停止加热,冷却后,往其中加入5 mL 浓度为6 mol/L 的HCl溶液,将三角瓶置于沸水浴中加热至冒白烟,溶液变为无色,将消化液转入25 mL容量瓶中,并用去离子水定容至刻度。

1.6 硒检测

采用氢化物-原子荧光光谱法(GB 500993—2010),对桑叶样品进行分析,检测桑叶硒含量。试样经酸加热消化后,在盐酸介质中,将六价硒还原成四价硒,与硼氢化钾发生反应,四价硒在盐酸介质中被还原成气态的硒化氢,由载气(氩气)带入原子化器中原子化,在硒空心阴极灯照射下,基态硒原子被激发至高能态,在去活化回到基态时,发射出特征波长的荧光,荧光强度与硒含量成正比。首先,配制一系列硒标准溶液(4～20 μg/L),利用原子荧光光度计测定各标准溶液的荧光值,利用荧光值和硒标准溶液浓度绘制出标准曲线,通过标准曲线确定待测各样品中的硒含量。

具体步骤:配置好氢氧化钾和硼氢化钾混合溶液备用,打开原子荧光光度计载气,开启系统点击预热选项,将处理好的样品倒入小试管中,贴好标签按顺序放入自动进样器,在系统中输入样品的数据,选好测定元素,待预热完成后,开始进样。样品由载流带入原子荧光光度计中,在盐酸介质中被还原为气态硒化氢,由氩气带入原子化器中进行检测。

2 结果与讨论

2.1 硒标准曲线

硒标准曲线见下图1。拟合的线性回归方程为y=99.763x-15.813,R2=0.999 7。荧光强度与硒浓度之间线性关系良好。

图1 硒标准曲线

2.2 桑叶中的硒含量

选取的安康部分地区的桑叶中硒含量检测结果如下表3。

表3 不同地区桑叶硒含量

如上表3、图2所示,检测了安康7个不同区域的桑叶样品,桑叶中的硒含量在0.017 9～0.289 6 mg/kg之间,平均硒含量由高到低依次为:紫阳县双安镇>汉滨区关庙镇捍卫村>紫阳县蒿坪镇蒿坪村>紫阳县斑桃镇端垭村>岚皋县堰门镇堰门村>紫阳县洄水镇桦栎村>汉滨区吉河镇福滩村。按照陕西省地方标准《富硒含硒食品与相关产品硒含量标准》DB61/T 556—2018中“富硒及含硒食用农产品硒含量指标—植物类,硒含量在0.010～0.015 mg/kg的范围内属于含硒产品,硒含量大于或等于0.02 mg/kg属于富硒产品。综上所述,在所有采集样品的7个区域中,5个区域的桑叶为富硒桑叶,2个区域的桑叶为含硒桑叶。其中,紫阳县双安镇的桑叶平均含硒量最高,平均达0.289 6 mg/kg,汉滨区吉河镇福滩村平均含硒量最低,为0.017 9 mg/kg。

图2 不同地区桑叶中硒含量结果

桑叶对硒的利用,除与土壤硒含量有关,还与其他条件有关。经查阅文献得知,虽然农作物中硒元素直接来源于土壤硒,但影响作物吸收和积累硒的因素很多,自然条件如温度、水分,以及土壤条件如土壤质地、pH值、矿物类型、氧化还原情况等,造成了土壤硒含量高但农作物硒含量反而不随之升高的情况[15]。另外还与植物富集硒的吸收、积累过程有关,植物通过根部对硒进行吸收,通过根部转化为硒化合物后向地上部分运送,转化过程慢于吸收过程,这也导致植物根部硒含量通常较高。植物不同部位对硒的吸收能力也不尽相同,因植物生长发育的阶段不同,硒在植物中各个阶段分布不同,主要分布在生命旺盛的器官,例如,在蔬菜作物中,根部硒含量大于茎叶硒含量;在种子成熟期,大部分硒化合物被分配至种子或种皮中[16]。

2.3 样品加标回收率结果

在桑叶样品中加入适量的硒标准溶液,测得样品中的硒加标回收率在90%～110%之间(表4)。根据标准,被测组分含量在1～100 mg/L,回收率的允许限为90%～110%;被测组分含量小于1 mg/L,回收率的允许限为80%～120%。如表4所示,选取的样品浓度为0.020 8 mg/kg(约4×10-4mg/L),其加标回收率都在限定范围内(80%～120%),说明本方法的精确度较高,满足分析要求。

表4 桑叶加标回收率

3 结论

通过氢化物-原子荧光光谱法对安康市几个地区的桑叶进行硒含量的检测,通过数据表明,平均硒含量由高到低依次为:紫阳县双安镇>汉滨区关庙镇捍卫村>紫阳县蒿坪镇蒿坪村>紫阳县斑桃镇端垭村>岚皋县堰门镇堰门村>紫阳县洄水镇桦栎村>汉滨区吉河镇福滩村。在所有采集样品的7个区域中,5个区域的桑叶为富硒桑叶,2个区域的桑叶为含硒桑叶。其中,紫阳县双安镇的桑叶平均含硒量最高,平均达0.289 6 mg/kg,汉滨区吉河镇福滩村平均含硒量最低,为0.017 9 mg/kg。对硒含量进行了加标回收率实验,回收率其都在限定范围内,表明本方法的精确度较高,满足分析要求。

安康市土壤硒资源十分丰富,桑树种植的历史悠久。传统的桑树种植价值低、产业单一、利用效率低,且未对安康市本土优质硒资源进行利用,为助农增收,实现桑树资源高值化、桑树资源综合利用、桑树产业多元化发展,结合安康特色资源,开发利用富硒桑叶资源。本文的结果对于安康富硒资源利用、实现桑树产业升级、富硒桑叶资源的开发利用具有指导意义。结合土壤硒含量和富硒桑树适宜性等开展科学种植,有效利用富硒土壤资源,增加桑叶利用价值和经济效益,助农助桑。