DRC-ICP-MS测定蜂王浆中硒的方法研究

陕　红，孙宝利，黄金丽，仝乘风，封朝晖

(农业部农业环境重点实验室，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京　100081)



DRC-ICP-MS测定蜂王浆中硒的方法研究

陕红，孙宝利，黄金丽，仝乘风，封朝晖*

(农业部农业环境重点实验室，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京100081)

为解决电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定蜂王浆中硒(Se)含量时产生的干扰问题，应用动态反应池(DRC)技术，通过对反应气种类、流量及测定元素同位素的优化，确定了消除干扰的方法。实验结果表明，当以78Se为分析物，甲烷(CH4)为反应气且流量为0.5 mL·min-1时，可有效降低干扰。该方法的线性范围宽(0.1～100 μg·L-1)，检出限低(0.052 2 μg·L-1)，精密度好，重复测定7次结果的相对标准偏差(RSD)均小于5%，加标回收率为95.0%～103.9%。实际样品测定结果显示，DRC-ICP-MS法与经典原子荧光法的测定结果相比无显著差异。

动态反应池(DRC)；电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)；蜂王浆；硒

硒(Se)是人体必需的微量营养元素，具有清除过氧化物、防止细胞损伤、延缓细胞衰老、抗癌、防止心血管疾病等作用[1-3]。缺硒会导致人类和动物的一系列疾病，如克山病和大骨节病等[4]。人类摄取硒的主要途径为食物。其中蜂王浆作为集营养、食疗及保健多功能于一体的天然物质，被越来越多的人们所食用[5]。硒在蜂王浆营养价值中占据一定作用，但每天摄入量过多则会引起中毒[6-8]，因此其在蜂王浆中含量极低，选择高灵敏度的测试方法分析蜂王浆中硒含量，科学规范指导对硒的摄入，对于人类身体健康具有重要意义。

目前，蜂王浆中硒含量的分析方法主要有氢化物原子荧光光谱法、氢化物发生原子吸收光谱法、氢化物发生石墨炉原子吸收光谱法、催化示波极谱法、ICP-AES/OES等[9-11]。但这些方法均具有一定缺点，氢化物原子荧光法测定过程中硒易挥发损失；氢化物发生原子吸收光谱法虽有较高的灵敏度和选择性，但操作繁琐；催化示波极谱法的稳定性差[12]。随着仪器分析技术的发展，ICP-MS以其分析速度快、灵敏度高等优点得到广泛应用[13]，也为蜂王浆中痕量硒的测定提供了可能性。但硒的丰度较大的几个同位素干扰严重，不能用质谱检测，而使用几乎无干扰的82Se检测，其天然丰度又较低(9.2%)，因此不易测定[14]。本研究采用国家标准方法对蜂王浆进行前处理，应用先进的ICP-MS碰撞池技术，通过对关键干扰因素进行分析确定了仪器测定条件的优化方案，并进行一系列干扰消除试验，最终通过与经典方法的比对确证，探索出一种操作简单、灵敏度高、准确度高的蜂王浆中硒的测定方法。

1　实验部分

1.1仪器、试剂及材料

ELAN DRC-e动态反应池(DRC)-电感耦合等离子体(ICP)-质谱(MS)仪(美国Perkin Elmer公司；AFS-9120原子荧光光度计(北京吉天仪器有限公司)；超纯水仪(美国Millipore公司)；ME215S电子分析天平(感量0.000 1 g，塞特瑞斯公司)。

ICP-MS调谐液：介质为1%硝酸，内含10 μg·L-1的Mg，Cu，Rh，Cd，In，Ba，Ce，Pb，U(美国Perkin-Elmer公司产品)。硒标准储备液：500 mg·L-1(中国计量科学院，GBW(E)082115)；浓硝酸、高氯酸、盐酸(优级纯)。

蜂王浆样品：取自中国农科院蜜蜂研究所。

1.2实验方法

1.2.1样品消解方法 参照国家标准(GB 5009.93-2010)[15]对样品进行消解，具体步骤为：取2.0 g蜂王浆于500 mL三角瓶中，加入9 mL浓硝酸和1.0 mL高氯酸，加玻璃弯颈漏斗后冷消化24 h，在恒温加热板(温度不超过120 ℃)消化至清亮并伴有白烟时(及时补加硝酸，不可蒸干)，继续加热至剩余体积约2 mL。冷却，加入5.0 mL盐酸，继续加热至溶液变为清亮无色并伴有白烟，冷却后移入50 mL容量瓶中，用超纯水定容至刻度，混合均匀并静置后，分别用ICP-MS和原子荧光光度计进行测定，每个样品重复3次。同时做空白试验。

1.2.2原子荧光光度计工作条件光电倍增管负高压270 V，硒灯总电流80 mA，原子化器高度8 mm，原子化器温度200 ℃，载气流量400 mL·min-1，屏蔽气流量800 mL·min-1，读数时间7 s，延迟时间1.5 s，测量方式Std.Curve，读数方式PeakArea，载流为3% HCl，还原剂为1% KBH4溶于0.5% KOH。

表1　仪器工作条件Table 1　Instrumental conditions

1.2.3ICP-MS工作参数使用ICP-MS调谐溶液，优化仪器参数，使所有测定元素有最大的灵敏度、最小的氧化物和双电荷比值、最好的分辨率，且能满足JJF1159-2006《四极杆电感耦合等离子体质谱仪校准规范》中的相关规定，即灵敏度以Be,In,Bi的强度值为参考，其强度值应分别大于5,30,20 Mcps/(mg·L-1)，氧化物和双电荷离子产率均应小于3%，分辨率应小于0.8 u。具体参数见表1。

2　结果与讨论

2.1仪器工作参数的优化

Se在自然界中有74Se，76Se，77Se，78Se，80Se和82Se 6个稳定同位素。74Se，76Se，77Se和82Se的丰度值较低，若以其为响应信号会对分析方法的灵敏度产生较大影响。78Se和80Se的自然丰度大，ICP-MS信号较强[12]，但仪器所使用的等离子气体氩气电离时产生的40Ar40Ar+会对80Se产生强烈的干扰，因此本实验选择78Se为分析目标。

使用ICP-MS分析78Se含量时，常见的干扰有38Ar40Ar+，40Ca38Ar+，77SeH+，62Ni16O+，41K37Cl+，39K39K+等。DRC技术可以消除Se测定过程中的质谱干扰[16]，操作条件主要由反应气类型、气流量和Rpq参数决定。由于CH4具有通用性，可广泛用于消除干扰[17-18]，因此本实验选择CH4为反应气。

实验在不同低质量截取(Rpq)值条件下，研究了25 μg·L-1Se标准溶液中78Se+离子的信噪比。结果表明，Rpq值从0.3逐渐增至0.75时(变化间隔为0.05)，78Se+的信号先增加后减小。当Rpq值为0.45时，78Se+的信噪比最大，因此将Rpq值设为0.45。

在最优Rpq值条件下，研究了不同DRC气体流量下，25 μg·L-1Se标准溶液中78Se+离子的信噪比。结果表明，DRC气体流量从0.3 mL·min-1逐渐增至0.7 mL·min-1时(变化间隔为0.1 mL·min-1)，78Se+的信号先增加后减小，在0.5 mL·min-1时78Se+的信噪比最大，因此将DRC气体流量设为0.5 mL·min-1。

2.2线性范围及精密度

采用外标法定量。将500 mg·L-1的硒标准溶液逐级稀释配成0.1，1.0，2.5，5.0，10，25，50，100 μg·L-1的标准溶液，在本方法条件下进行分析测定，以硒浓度(x，μg·L-1)对其响应值(y，cps)绘制标准工作曲线。结果表明，0.1～100 μg·L-1浓度范围内线性关系良好，线性方程为y=173.33x-33.633，相关系数(r2)为0.999 5。但在实际样品测定过程中，根据样品含量，工作曲线范围通常选择1.0～25 μg·L-1。

以购自环保部标准样品研究所的不同浓度水质标样(批号分别为202711，202712，202713)为样品，采用本方法平行测定7次，并计算其相对标准偏差分别为2.2%,4.2%,3.7%。结果表明，3个不同批次的硒标样测定结果均在证书给出的参考值范围内，且相对标准偏差均小于5%。说明本研究所建立的方法精密度较高。

2.3方法检出限

采用蜂王浆消化样品空白溶液，重复进样测定10次，测得结果分别为0.041 7，0.037 7，0.032 1，0.056 5，0.072 0，0.087 6，0.063 4，0.066 7，0.042 3，0.056 5 μg·L-1，计算其标准偏差为0.017 4 μg·L-1。通过3δ法估算方法的检出限为0.052 2 μg·L-1。

2.4样品加标回收率

选择1份蜂王浆样品，分别向其中加入低、中、高(0.01,0.05,0.10 mg·kg-1) 3种浓度的硒标准溶液，按照本方法消解后进行分析，重复测定3次，计算实际样品的加标回收率。结果表明，3种加标水平下硒的回收率为95.0%～103.9%(表2)。

表2　实际样品的加标回收率Table 2　Spiked recoveries of standard addition in actual samples

2.5实际样品分析及与原子荧光光谱法测定结果的比较

用DRC-ICP-MS法测定蜂王浆样品中Se，并通过甲烷反应以减少或消除多分子离子干扰，将测定结果与原子荧光法(Atomic fluorescence spectrometry，AFS)进行比较(见表3)。由表3可见，用DRC-ICP-MS可基本消除多分子离子对78Se的影响。应用SPSS软件对两组数据进行T检验，结果说明通过ICP-MS反应池技术消除蜂王浆样品中基体干扰后，Se的测定值与原子荧光法的结果无显著性差异。说明本研究建立的方法是可行的。

表3蜂王浆样品中Se的分析结果

Table 3Content of Se in royal juice sample

(mg·kg-1)

SampleNo.AFSDRC-ICP-MSSampleNo.AFSDRC-ICP-MSSampleNo.AFSDRC-ICP-MS10.04210.0432110.05080.0521210.06520.065720.04820.0478120.03490.0360220.05980.057430.04510.0462130.04880.0496230.03990.038740.04070.0398140.03750.0361240.04080.041450.04960.0503150.04820.0480250.05740.056360.03380.0342160.04360.0423260.03610.035670.03420.0353170.04500.0459270.06020.059880.04270.0421180.03430.0338280.04390.041390.04450.0452190.05640.0551290.03760.0380100.04230.0415200.04320.0441300.05030.0487

3　结　论

通过对反应气种类、流量及测定元素同位素的优化，建立了动态反应池(DRC)技术与ICP-MS联用测定蜂王浆中硒的分析方法。结果表明：以78Se为分析目标，CH4为反应气，反应气流量为0.5 mL·min-1时，可有效降低干扰对Se测定的影响。该方法的线性范围为0.1～100 μg·L-1，检出限为0.052 2 μg·L-1，RSD小于5%。实际样品测定结果显示，DRC-ICP-MS法与原子荧光法的测定结果无显著差异，本方法适用于蜂王浆中Se的测定。

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Analysis of Selenium in Royal Jelly by ICP-MS with Dynamic Reaction Cell

SHAN Hong，SUN Bao-li，HUANG Jin-li，TONG Cheng-feng，FENG Zhao-hui*

(Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture，Chinese Academy of Agricultural Science，Key Laboratory for Agricultural Environment，Ministry of Agriculture，Beijing100081，China)

To eliminate the interference on the determination of selenium(Se) in royal jelly by inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS)，a dynamic reaction cell(DRC) method was established by the study of reaction gas species，flow rate and isotope of Se.The results showed that78Se was suitable for the analysis.The interference on the determination of Se was eliminated when CH4was used as reaction gas and its flow rate was set to 0.5 mL·min-1.The method had a wide linear range of 0.1-100 μg·L-1and a low detection limit of 0.052 2 μg·L-1.The relative standard deviations(RSD) were less than 5%.The recoveries were between 95.0% and 103.9%.The differences of the results of Se in royal jelly samples determined by DRC-ICP-MS and atomic fluorescence spectrometry were not significant.

dynamic reaction cell(DRC)；inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS);royal jelly;selenium

2016-01-14；

2016-04-25

公益性行业(农业)科研专项(201303106);国家自然科学基金(41301341)

封朝晖，硕士，副研究员，研究方向：无机元素分析技术，Tel:010-82105982，E-mail:fengzhaohui@caas.cn

实验技术

10.3969/j.issn.1004-4957.2016.09.022

O657.63；O613.52

A

1004-4957(2016)09-1191-04