石墨炉原子吸收法对水产品中硒的测定及不确定度评价

张惠峰，李霞，王海

(长春市水产品质量安全检测中心，吉林 长春 130033)

石墨炉原子吸收法对水产品中硒的测定及不确定度评价

张惠峰*，李霞，王海

(长春市水产品质量安全检测中心，吉林 长春 130033)

建立了水产品中硒的微波消解与石墨炉原子吸收光谱法的测定及不确定度评定方法。采用HNO3-H2O2微波消解与石墨炉原子吸收光谱法，测定水产品中硒元素的含量。结果表明，该方法线性良好，相关系数大于0.999，检出限为0.030 mg/kg。在0.2、0.4、0.8 mg/kg 3个加标水平下的平均回收率为82.1%～87.7%，相对标准偏差为1.8%～7.8%。该方法灵敏度高、准确性好、简单易行，满足水产品中硒的检测要求，可显著提高分析效率。同时建立了石墨炉原子吸收法测定水产品中硒的不确定度评定方法，对测量过程中各不确定度分量进行分析和计算，得出合成标准不确定度和扩展不确定度。结果表明，该方法测定过程的不确定度主要来源于标准曲线校准、测试过程的随机效应及样品前处理。在实际操作中可用于指导检测质量的控制，对提高测定结果的准确性和可靠性有重要意义。[中国渔业质量与标准，2016,6(3):49-56]

石墨炉原子吸收光谱法；水产品；硒；不确定度

硒是人和动物的必需微量元素，参与机体内许多重要的生命活动的过程。硒被称之为人体微量元素中的“防癌之王”。硒摄入不足，可引发心血管疾病、甲状腺疾病、白内障、糖尿病、HIV感染、肝纤维化及其他炎性疾病、情绪抑郁、衰老等，严重地威胁人类的健康。但超剂量摄入硒会对人体产生毒副作用，可导致中毒，出现脱发、脱甲等现象，甚至可致使神经症状及智能改变,硒的人体需要量和安全摄入量范围较窄[1-6]。因此，准确高效地测定水产品中硒元素的含量，对规范富硒水产品的生产，制定富硒水产品的生产规范标准，开展水产品营养学研究等具有重要意义。目前，硒的常用测定方法为原子荧光法、电感耦合等离子体质谱法、石墨炉原子吸收法等[7-16]。覃东立等[7-10]采用微波消解法-原子荧光光谱法测定了水产品中硒的含量，研究采用微波消解法做前处理方法，但因仪器设备昂贵，其应用范围受到限制。樊祥等[11-12]采用电感耦合等离子体质谱法测定了水产品中的硒含量。陈燕萍等[13]用横向石墨炉原子吸收法测定了鱼中痕量硒，采用了湿法消解，主要讨论了硒的原子吸收测定条件，方法验证(检出限和定量限)及样品加标回收率未见报道。王光等[14-16]采用原子吸收法测定了蔬菜、面粉等副食品中硒的含量，而使用微波消解与石墨炉原子吸收光谱法测定水产品中硒的含量尚未见报道。据分析，该方法灵敏度高、准确性好、简单易行，可显著提高分析效率，有潜力满足水产品中硒的检测要求，在日常检测中具有十分重要的推广意义。

测量不确定度对于测量结果的比较、数据解释、检测程序中需要注意的因素、方法确认等都有着十分重要的意义，因此在检测领域越来越受到重视。相关学者研究了原子荧光法测定硒的不确定度评定[17-22]及石墨炉原子吸收分光光度法测定水中硒的不确定度评定[23]。本研究依据不确定度评估的基本方法和程序[24-28]，探讨了水产品中硒测定的不确定度的来源、分析评定、合成及结果表述，同时建立了微波消解石墨炉原子吸收法检测水产品中硒的测量不确定度模型，分析了影响测定结果的各主要分量，可用于指导实验人员进行实际操作，旨在提高测定结果的准确性和可靠性。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

MARS 6高压密闭微波消解仪(美国安培·CEM公司)；PinAAcle900T火焰/石墨炉原子吸收光谱仪(美国PerkinElmer公司)；XS205分析天平(瑞士 Mettler公司)；TE212-L电子天平 (德国Sartorius公司)；Research plus可调量程移液器(德国Eppendorf公司)。

硒标准品(1 000 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心)；盐酸(优级纯，北京化工厂)；硝酸(电子纯,国药集团化学试剂有限公司)；过氧化氢(有效物质含量30%，分析纯，北京化工厂)；硝酸钯基体改进剂(1 000 mg/L，PerkinElmer公司)；高纯氩气(≥99.99%，市售)；实验用水均符合GB/T 6682一级水的要求。水产品购于长春东北亚物流有限公司和长春亚泰超市。

1.2 标准溶液的配制

配制100 μg/L的硒标准使用液作为母液，用0.2 mol/L硝酸在线稀释成0.00、10.00、20.00、40.00、60.00、80.00、100.0 μg/L，制作工作曲线。

1.3 样品制备

取可食肌肉部分均质混匀，备用。称取试样0.2～0.5 g(精确至0.001 g)置于消解管中，据称样量加8 mL 硝酸、2 mL过氧化氢，微波消解后，于150 ℃赶酸至约1 mL，冷至室温，用0.2 mol/L硝酸定容至10 mL。同法制备样品空白溶液。

1.4 石墨炉测定

进样体积为20 μL，在线自动添加硝酸钯基体改进剂使用液5 μL，保护气为氩气，测定波长为196.0 nm，灯电流为8 mA，狭缝宽度为1.2 nm，灰化温度为900 ℃，原子化温度为2 100 ℃。

2 结果与讨论

2.1 实验条件的优化

研究发现，向试样中加入5～8 mL硝酸、1～2 mL 过氧化氢进行消解，8 mL硝酸与2 mL过氧化氢消解的效果最理想。赶酸实验温度为140～160 ℃，结果显示赶酸最佳温度为150 ℃，温度超过160 ℃对硒的保留效果不好。对金属钯、金属钯和金属镁混合物等基体改进剂的效果进行比较研究发现，以每20 μL试样中含有0.005 mg钯和0.003 mg硝酸镁基体改进剂时，检测条件最优。在灰化条件为800～1 300 ℃，原子化温度为1 900～2 100 ℃时均可进行试样中硒的检测，结果显示灰化及原子化温度分别为900 ℃、2 100 ℃时测试条件最佳。

2.2 方法的线性范围与检出限

在优化条件下对不同浓度范围的系列标准溶液进行测定，结果显示,本方法的线性范围为0～400 μg/L(相关系数r= 0.999 285，斜率为k=0.000 41)，线性相关系数大于0.999，检出限为0.030mg/kg。为满足待测样品浓度范围要求，减小工作曲线引入的实验误差，本研究在0～100 μg/L范围内制作工作曲线，对硒的7个不同浓度标准溶液和被测溶液分别测试3次，拟合得到标准工作曲线的线性回归方程为Y=0.001 23X+0.000 02，方程的线性相关系数0.999 319(表1)。

表1 标准曲线吸光度值

根据高若梅等[29]对分析方法检出限的研究，以3倍多次空白的标准偏差(SD)除以标准曲线的斜率计算检出限。由21次校准空白的测定获得SD为0.000 6(表2)，0～100 μg/L范围内的校准曲线斜率为0.001 23，按称样量为0.500 g，经公式换算得到方法检出限为0.029 mg/kg，约为0.030 mg/kg。

表2 校准空白吸光度值

2.3 加标回收率与重复性

样品中添加0.2、0.4、0.8 mg/kg 3个水平的标准溶液，重复测定5次，平均回收率为82.1%～87.7%。精密度RSD为1.8%～7.8%。平均回收率大于80%，RSD均小于10%，表明检测方法准确有效(表3)。

表3 回收率和精密度实验结果

2.4 实际样品的测定

对市售草鱼、鲤、鲫、鳙、鲶、乌鳢、鲢、加州鲈、大菱鲆、南美白对虾、鳜、大黄鱼等水产品进行测定，因水产品来自于不同产地，相同样品种类硒元素含量差异较大(表4)。

表4 样品分析结果

2.5 不确定度的评定

2.5.1 数学模型的建立及不确定度来源分析

水产品中硒的含量测定采用外标法，并经回收率校正，公式见式(1)。

式(1)

式(1)中：w试样中硒的含量(mg/kg)；cx试样消化液测定浓度(μg/L)；c0试样空白消化液测定浓度(μg/L)；vx试样消化液总体积(mL)；m试样质量(g)；frec表示回收率校正因子。

该模型的建立主要用于指导日常检测的不确定度评定工作，通过对各不确定度分量的评估确定该测量系统是否满足需要，以及确定测量系统所需要的环境、仪器、试剂、人员等因素是否具有所需要的统计特性，进一步发现哪种因素对测量系统有显著的影响，从而不断改进以提高检测质量。据分析，不确定度的来源主要包括校准过程、样品质量、制样过程、试样定容、仪器测试及测试过程随机效应引入的不确定度等。

2.5.2 曲线校准过程引入的不确定度

主要包括标准物质、标准溶液稀释(由移液器和容量瓶体积、校准和使用温度不同导致的不确定度组成)，拟合标准工作曲线求得试样浓度过程中所引入的不确定度，各分量不确定度计算结果如下。

2.5.2.1 标准物质引入的不确定度uS

标准物质给出的扩展不确定度，属于正态分布，置信概率p=95%，包含因子k=2，为B类评定，其标准物质证书给出相对扩展不确定度为：USrel=0.7%=0.007 0，uSrel=0.003 5。

2.5.2.2 标准溶液稀释引入的不确定度uD

2.5.2.3最小二乘法拟合标准工作曲线所引入的不确定度u(xpred)

最小二乘法拟合标准工作曲线所引入的不确定度u(xpred)的计算公式见式(2)。

式(2)

表5 标准溶液配制中量器校准引入的相对不确定度

2.5.2.4 曲线校准过程引入的不确定度合成

曲线校准过程中由标准物质、标准溶液配制和标准工作曲线拟合引入的相对不确定度合成为：

2.5.3 样品质量引入的不确定度umx

样品前处理过程中产生的不确定度利用表3相关回收率数据计算，属于A类评定。采用添加不同水平样品的回收率数据进行计算，得平均回收率84.4%。

表 6 样品实验结果

注：所使用定容容量瓶均为A级。

2.5.5 由定容体积引起的不确定度uV

样品使用10 mL容量瓶定容,计算过程同uDrel，定容引入相对不确定度为0.001 2，体积膨胀引入相对不确定度为0.000 2，相对不确定度合成为uVrel=0.001 2。

2.5.6 测试过程随机效应导致的不确定度uR

2.5.7由原子吸收光谱仪引入的不确定度uAAS

由原子吸收光谱仪引入的不确定度，属A类评定。根据仪器检定证书，石墨炉测量重复性RSD=0.15%，则uAASrel=0.001 5。

2.5.8合成不确定度及扩展

合成相对标准不确定度urel=0.076 5。

2.5.9 测量结果报告

被测样品硒含量测试结果表示为w=(0.216±0.033)mg/kg；k=2，通常不确定度的有效数字不多于两位,测试结果应根据所给出的不确定度进行修约。

2.5.10 各影响因素的不确定度结果

原始标准物质、标液稀释、标准曲线拟合、样品质量、样品前处理、待测定容、随机效应和仪器测定等影响因素的不确定度结果见表7。

表 7 测定过程中各影响因素的不确定度结果

3 结论

本实验采用微波消解技术处理样品，石墨炉原子吸收光谱法测定水产品中硒元素的含量。优化了最佳实验条件，检出限、精密度、加标回收率等，实验证明该方法适用于水产品中硒的测定。测定过程中的各不确定度分析与评价结果表明，使用本方法测定水产品中硒元素的含量时，不确定度主要来源于曲线校准和测试过程的随机效应及样品前处理过程。因此建议在实际操作过程中尽量优化工作曲线、增加平行样的测定次数，不断熟悉样品处理过程，从而提高检测质量。此外根据t检验判断，平均回收率与1.0(即100%)有显著性差异，检测结果必须经过校正。

[1] 李军，张忠诚. 微量元素硒与人体健康 [J]. 微量元素与健康研究, 2011, 28(5):59-63.

[2] Rayman M P, Phil D. Selenium and human health [J]. Lancet, 2012, 379:1256-1268

[3] 史丽英. 人体必需微量元素-硒 [J]. 微量元素与健康研究, 2005, 22(4):61-63

[4] Kryukov G V, Catellao S, Novoselov S V,et al. Characterization of mammalian selenoproteomes[J]. Science, 2003, 300:1439-1443.

[5] Pasco J A, Jacka F N, Williams L J,et al. Dietary selenium and major depression: a nested case-control study[J]. Complement Ther Med, 2012, 20(3):119-123.

[6] 王广珠，牛作霞.微量元素硒的毒性研究进展[J]. 西北药学杂志, 2010, 25(3):237-238.

[7] 覃东立，战培荣，陆九韶，等. 原子荧光光谱法测定水产品中硒含量 [J]. 现代科学仪器, 2008(2):56-58.

[8] 张美琴，季华曼，杨洪生，等. 氢化物发生-原子荧光光谱法测定水产品中有机硒和无机硒 [J]. 中国水产科学, 2012, 19(5):900-905.

[9] 谢小雪，叶明德，陈丹飞，等. 离子交换色谱-氢化物发生原子荧光法测定水产品中硒的形态 [J]. 分析试验室, 2014, 33(2):241-243.

[10] 陈学泽，沈银梅，杨献珍. 预富集-氢化物发生原子吸收光谱法测定水产品中的痕量硒 [J]. 食品科技, 2007(3):232-235

[11] 樊祥，周瑶，陈迪，等. 电感耦合等离子体质谱法分析水产品中12种元素 [J].分析试验室，2013，32(5) :91-95.

[12] 覃东立，白淑艳，汤施展，等. 微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定水产品中28种微量元素[J]. 食品工业科技, 2014, 35(18):67-70.

[13] 陈燕萍，黄汉树. 测定鱼中痕量硒的横向石墨炉原子吸收分光光度法[J].分析测试学报, 1999, 18(4):64-66.

[14] 王光，孙健，张萍. 原子吸收法测定食品中微量硒 [J]. 光谱实验室, 1995, 12(5):64-69.

[15] 吕建民，王向纯.微波消解-石墨炉原子吸收法测定食品中硒 [J]. 中国公共卫生, 2000, 16(9):800.

[16] 周聪. 石墨炉原子吸收光谱测定食品中的痕量硒[J].海南大学学报(自然科学版), 2004, 22(1):50-53.

[17] 姜诚，张平. 用原子荧光法测量大米中硒的不确定度评定[J]. 中国稻米, 2011, 17(2):23-25.

[18] 龚剑，占永革. 原子荧光法测定地表水中硒的不确定度评定[J]. 安徽农业科学, 2011, 39(5):2538-2540.

[19] 顾浩峰，朱文东. 氢化物原子荧光光谱法测定稻米中硒含量的不确定度研究[J]. 保鲜与加工, 2015, 15(3):62-67.

[20] 曹明，于顺娣. 原子荧光光度法测定保健食品中硒的不确定度评定研究[J]. 环境科学与管理, 2014,39(4):124-127.

[21] 刘金冠，丁冬梅，郭玉敏. 原子荧光光度法测定海水中硒的不确定度评定研究[J]. 环境科学与管理, 2014, 39(4):145-147.

[22] 邢晓梅. 原子荧光光谱法测定水和废水中砷和硒的不确定度评定 [J]. 光谱实验室, 2006, 23(3):438-442.

[23] 刘礼武，涂高发. 石墨炉原子吸收分光光度法测定水中硒的不确定度评定[J]. 福建分析测试, 2013, 22(3):26-29.

[24] 国家质量监督检验检疫总局. JJF 1059—2012测量不确定度评定与表示[S]. 北京: 中国标准出版社, 2012.

[25] 中国合格评定国家认可委员会. CNAS-GL05 测量不确定度要求的实施指南[S]. 北京: 中国计量出版社社, 2011.

[26] 中国合格评定国家认可委员会. CNAS-GL06 化学分析中不确定度的评估指南[S]. 北京: 中国计量出版社社, 2006.

[27] 国家质量监督检验检疫总局. JJF 1135—2005 化学分析测量不确定度评定[S]. 北京:中国计量出版社, 2005.

[28] 国家质量技术监督局计量司. 测量不确定度评定与表示指南[S]. 北京:中国计量出版社, 2000.

[29] 高若梅，刘鸿皋.检出限概念问题讨论-IUPAC及其它检出限定义的综合探讨和实验论证[J]. 分析化学, 1993, 21(10):1332-1336.

[30] 国家质量监督检验检疫总局. JJG 646—2006 移液器检定规程[S]. 北京:中国计量出版社, 2006.

[31] 国家质量监督检验检疫总局. JJG 196—2006 常用玻璃量器检定规程[S]. 北京: 中国计量出版社, 2006.

[32] 国家质量监督检验检疫总局. JJG 1036—2008 电子天平检定规程[S]. 北京: 中国计量出版社, 2008.

Determination of Se in aquatic products by graphite furnace atomicabsorption spectroscopy and the evaluation of the uncertainty

ZHANG Huifeng*，LI Xia，WANG Hai

(Changchun Inspection Center for Aquatic Products Safety and Quality, Changchun 130033, China)

The method of determination of Se in aquatic products by graphite furnace atomic absorption spectroscopy and evaluation of uncertainty has been reported for the first time. Se in aquatic products was detected by HNO3-H2O2microwave digestion and graphite furnace atomic absorption spectroscopy. The results showed that the linearity was good and the correlation coefficient exceeded 0.999 and the detection limit was 0.030 mg/kg. The mean recoveries at three standard addition levels of 0.2, 0.4, and 0.8 mg/kg ranged from 80.2% to 87.7%, with relative standard deviations of 1.8% to 7.8%. Due to the advantages of high sensitivity, accuracy and simplicity, the proposed method could meet the requirements for the detection of Se in aquatic products and could significantly improve the efficiency. Meanwhile, a method for uncertainty evaluation of Se in aquatic products by atomic absorption spectroscopy was also established. The analysis and calculation of various uncertainty components during the measurement process resulted in combined standard uncertainties and the expanded uncertainties. The major uncertainty sources were curve calibration, random effects in testing process and sample pretreatment. This can be used to guide the detection quality in testing process, and is of great significance to improving the accuracy and reliability of the test results. [Chinese Fishery Quality and Standards, 2016, 6(3):49-56]

graphite furnace atomic absorption spectroscopy; aquatic products; Se; uncertainty

ZHANG Huifeng, xiaoqiutong@126.com

2015-11-23；接收日期：2016-02-04

吉林省地方标准制修项目(201310110)

张惠峰(1982-)，女，硕士，助理研究员，研究方向为水产品质量安全与水质环境，xiaoqiutong@126.com

S94

A

2095-1833(2016)03-0049-08