石墨消解-氢化物发生原子荧光光谱法测定乳粉中硒的含量

2024-02-01杨晓灵

理化检验-化学分册 2024年1期

杨晓灵,刘倩,夏淼

(常州市疾病预防控制中心,常州 213001)

硒是人体必需的一种营养元素,硒摄入量过多或过少都会影响人的身体健康[1]。食品中硒的测定方法主要有电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)[2]、高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法(HPLC-ICP-MS)[3]、氢化物发生原子吸收光谱法(HG-AAS)[4]以及氢化物发生原子荧光光谱法(HG-AFS)[5],其中HG-AFS由于具有灵敏度高、分析快速、操作简单等特点被广泛应用于食品中硒含量的检测,并被列为标准方法(GB 5009.93-2017《食品安全国家标准食品中硒的测定》)。常见的样品前处理方法主要包括微波消解[6]和湿法消解[7],使用的消解液一般为硝酸或高氯酸,这种前处理方法既费时又危险。石墨消解仪多用于环境样品中金属检测的前处理过程[8-9],通常采用低沸点混合酸(硝酸-盐酸-水)消解样品[9-10],不使用高氯酸危险试剂,且在密闭环境中消解,对实验人员和环境友好。因此,本工作提出了石墨消解-HG-AFS测定乳粉中硒含量的方法,为乳粉中硒的测定提供有力的技术支持。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

AFS 9320型原子荧光光度计;SPB50-48型石墨消解仪;XSE205DualRange型分析天平;Centrifuge5804型离心机;Milli-Q IQ7000型超纯水仪。

硒元素标准溶液：100.0 μg·mL-1,编号GBW 08692。

硒元素标准使用液：100 μg·L-1,取0.1 mL 100.0 μg·mL-1硒元素标准溶液,用5%(体积分数,下同)盐酸溶液逐级稀释,配制成质量浓度为100 μg·L-1的硒元素标准使用液。

铁氰化钾溶液：100 g·L-1,称取5 g铁氰化钾,用水溶解并定容至50 mL,现配现用。

5 g·L-1氢氧化钾和8 g·L-1硼氢化钾的混合溶液：在200 mL水中先加入1.00 g氢氧化钾,搅拌均匀,再加入1.60 g硼氢化钾,混匀,现配现用。

生物成分分析标准物质GBW10017a(GSB-8a,乳粉),硒认定值为(24.0±3.0) μg/100 g;氢氧化钾、盐酸、硝酸均为优级纯;其他试剂均为分析纯;试验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

灯电流80 mA;载气流量400 mL·min-1,屏蔽气流量800 mL·min-1;光电倍增管负高压270 V;延迟时间1.0 s;载流为5%盐酸溶液;还原剂为5 g·L-1氢氧化钾和8 g·L-1硼氢化钾的混合溶液。

1.3 试验方法

称取0.400 g乳粉样品于50 mL离心管中,加入4 mL 盐酸和1 mL硝酸,混匀后置于石墨消解仪上,于120 ℃消解3.0 h。消解完成后,冷却至室温,加入2.5 mL 100 g·L-1铁氰化钾溶液,再用水定容至25 mL,摇匀,按照仪器工作条件进行测定。

2 结果与讨论

2.1 消解条件的选择

2.1.1 消解液

消解液是影响乳粉中硒测定准确度的关键因素。以乳粉标准物质GSB-8a为待测对象,考察了6种不同类型的消解液对硒测定值的影响,结果见表1。

表1 消解液类型对硒测定值的影响

结果表明：单独的硝酸、盐酸(消解液①、②)或稀硝酸、稀盐酸(消解液③、④)都无法很好地消解乳粉样品;强氧化性硝酸能够消解样品基质,盐酸可将Se(VI)还原成Se(IV),将二者相结合可以很好地消解乳粉样品,并且得到的硒测定值与认定值接近(消解液⑤);而在混合酸中加入水(消解液⑥),会使得硒测定值降低,可能由于水的加入降低了硝酸的氧化性能,导致样品中的硒未能完全释放。因此,试验选择以盐酸和硝酸的混合溶液消解乳粉样品。

试验进一步考察了不同体积比的盐酸和硝酸对硒测定值的影响,结果见表2。

表2 盐酸和硝酸体积比对硒测定值的影响

结果表明：当盐酸与硝酸体积比为4…1时,得到的硒测定值较大,且在认定值的不确定度范围内,因此试验选择以体积比为4…1的盐酸和硝酸的混合溶液作为乳粉样品的消解液。建议消解时,在样品中分别加入两种酸试剂,若将二者提前混合均匀,长时间放置会产生气泡,影响酸加入量的准确度。

2.1.2 料液比

试验考察了料液比[样品质量(g)：消解液总体积(mL)]分别为1…2.5,1…5,1…10,1…12.5,1…20,1…40时对乳粉中硒测定值的影响,结果见图1。

图1 料液比对硒测定值的影响Fig.1 Effect of material-liquid ratio on the determined value of selenium

结果表明：当料液比为1…2.5,1…5时有黑色沉淀物产生,样品消解后需要过滤才能上机测定;当料液比为1…12.5时,样品消解效果较好,硒测定值较高,且在认定值的不确定度范围内。因此,试验选择的料液比为1…12.5,即在0.400 g乳粉样品中加入5 mL消解液(4 mL盐酸+1 mL硝酸)。

2.1.3 消解温度和消解时间

试验采用的消解温度为离心管的最高耐受温度120 ℃,该温度可保持较好的消解效果;同时利用离心管的刻度线直接进行后续定容,无需转移,减少了样品的损失,使整个操作更加便捷。试验还考察了消解时间分别为0.5,1.0,2.0,3.0,4.0 h时对硒测定值的影响。结果表明：硒测定值随着消解时间的延长先增大后降低;当消解时间为3.0 h时,硒测定值在认定值的不确定度范围内。因此,试验选择的消解时间为3.0 h。

2.2 载流的选择

试验分别以5%盐酸溶液和10%(体积分数)盐酸溶液为载流,结果发现不同体积分数的盐酸溶液对试验结果无影响。考虑实际测试时,稀盐酸的使用更加经济环保,因此试验选择以5%盐酸溶液为载流。

2.3 标准曲线、检出限和测定下限

取100 μg·L-1硒元素标准使用液0.1,0.2,0.4,0.8,1.0 mL于10 mL容量瓶中,各加入1 mL 100 g·L-1铁氰化钾溶液,再用5%盐酸溶液定容,摇匀,配制成硒质量浓度为1,2,4,8,10 μg·L-1的标准溶液系列,按照仪器工作条件测定。以硒的质量浓度为横坐标,荧光强度为纵坐标进行线性回归。结果显示：硒标准曲线的线性回归方程为y=106.4x-1.805,相关系数为1.000。

测定10次全流程空白溶液的荧光强度,计算标准偏差(s),分别以3,10倍标准偏差计算检出限(3s)和测定下限(10s),结果分别为0.029 μg·L-1和0.098 μg·L-1,因此硒标准曲线的线性范围为0.098～10 μg·L-1。