微波消解法测定大米中的硒

刘新菲 卢正才 崔荣敏 王丹 张文欢

（1.丹东市疾病预防控制中心 辽宁丹东 118003；2.辽宁省农科院森林经营研究所）

1 前言

硒是人体所必需的微量元素，有“生命元素”的美誉，能够提高基体的免疫力，具有预防心血管疾病、延缓衰老和抗癌的作用。细胞的生长和死亡直接关系到人体健康，缺少硒元素会导致人体细胞死亡的速度大于生长速度，故硒的缺乏会加速人体的衰老。人体和动物体内无法合成硒元素，必须通过外界输入的方式获得。通常情况下，我国稻米中硒的平均含量为0.016 mg/kg~0.032 mg/kg，无法满足人体的正常需求。若需要通过食用稻米来补充人体中的硒含量，必须采用外源施硒的方式，但是硒的摄入量一旦超过人体的必须量，就会对人体造成危害，因此，精准测量富硒大米中的硒含量是非常重要的。

目前，测定硒的主要方法有：分光光度法[1]、电感耦合等离子体质谱法[2]、原子吸收光谱法[3-4]、电化学法和原子荧光法。进样前的样品处理通常选择电加热板法和微波消解法。部分方法操作复杂，样品处理时间冗长且产生大量酸雾，造成环境污染的同时，还会对检测人员的健康造成威胁。本文采用微波消解富硒大米，原子荧光光谱法测定大米中的硒含量，以期为相关人员提供参考。

2 试剂与仪器

2.1 试剂

超纯水（电阻率ρ=18.4 MΩ·cm）；过氧化氢溶液（30%）；盐酸（优级纯）、硫酸（优级纯）、硝酸（优级纯）、高氯酸（优级纯）；硼氢化钠（分析纯）、氢氧化钠（分析纯）；硒标准贮备溶液（C=100μg/mL，国家标准物质研究中心）；10批次市售富硒大米。

2.2 仪器

AFS-9330原子荧光光度计（北京）；硒空心阴极灯；微波消解仪（上海）；天平（梅特勒）。

2.3 试剂浓度的配制

硒标准使用液（100μg/L）：精确吸取硒标准储备液1.0 mL，稀释至100 mL容量瓶中，此溶液浓度为1 000μg/L；再精确吸取1 000μg/L硒标准溶液10.0 mL稀释至100 mL容量瓶中，此溶液浓度为100μg/L。

分别从硒标准使用液（100μg/L）中吸取2.0 mL、4.0 mL、6.0 mL、8.0 mL、16.0 mL、20.0 mL、30.0 mL、60.0mL的溶液定容至200mL容量瓶中，得到标准溶液系列的浓度为1.0μg/L、2.0μg/L、3.0μg/L、4.0μg/L、8.0μg/L、10.0μg/L、15.0μg/L和30.0μg/L，绘制标准曲线。以上定溶液的选择均为2%的盐酸溶液。

硼氢化钠溶液（8.0 g/L）：称取4.0 g的硼氢化钠固体，用去离子水溶解，待恢复至室温时，定容至500 ml容量瓶中。

氢氧化钠溶液（5.0 g/L）：称取2.5 g的氢氧化钠固体，用去离子水溶解，待恢复至室温时，定容至500 ml容量瓶中。

铁氰化钾溶液（100 g/L）：称取50.0 g的铁氰化钾固体，用去离子水溶解，待恢复至室温时，定容至500 ml容量瓶中。

2.4 仪器条件

仪器主要条件见表1，光电倍增管负高压：270 V；硒空心阴极灯电流：70 mA；炉高：8.0 mm；氩气流速：载气450 mL／min，屏蔽气1 100 mL／min；读数延迟时间：5.0 s；读数时间：10.0 s；清洗时间：15.0 s。

表1 仪器主要条件

2.5 实验操作步骤

将大米粉碎，过40目筛，准确称取0.300 0~0.500 0 g的大米粉碎试样，于聚四氟乙烯内罐中，加入硝酸4.4 mL，过氧化氢2.5 mL，盖好安全阀，装进保护套，将消解罐放入微波消解仪器内，用扳手将每一个消解罐扭紧。设置微波消解程序（消解条件见表2），消解待测样品。消解结束后，取出内罐，放到加热仪上赶酸，温度调到130℃，当加热至消解罐中液体的体积1 mL左右，取下冷却，再加50%盐酸溶液5.0 mL，继续加热至溶液冒白烟，将硒元素全部以正四价硒的形式呈现，冷却室温，转移至25 mL比色管中，再加2 mL盐酸和2 mL铁氰化钾溶液，定容并混匀待测。试剂空白实验同步进行[5-6]。

表2 微波消解程序

3 结果与讨论

3.1 标准曲线的绘制

由于六价硒在酸性环境中不能与硼氢化钠发生化学反应，所以为了测试硒浓度的准确，必须将溶液中所有六价硒都还原为四价硒。故本实验操作中选用50%盐酸作为配制溶液的介质，是因为盐酸能够将六价硒还原为四价硒以及生成硒化氢提供显酸性的必要条件。同时，生成的硒化氢必须在在酸性介质中发生化学反应，但酸的浓度对实验干扰有很大的影响，若酸度适当，硒元素的溶解度不仅可以提高，其他过渡金属元素的干扰还能降低。当酸度过大时，由于氢气会对荧光强度产生稀释作用，即荧光强度也会逐渐降低，故本实验选择20%的盐酸溶液，结果令人满意。第二个因素对硒的荧光强度的影响是硼氢化钠的浓度，若硼氢化钠的浓度低，并且硼氢化钠的水溶液及其不稳定，浓度越低稳定性越差，但是氢氧化钠的加入以提高硼氢化钠溶液的稳定性，若氢氧化钠的使用量过多，反应时的酸度会降低。还原力弱，灵敏度则低；硼氢化钠浓度高时，信噪比降低，噪声增加，但产生的大量氢气会降低硒元素的浓度，还能导致更多的金属元素被还原，导致灵敏度随之降低，故本实验选择硼氢化钠的浓度选择8.0 g／L。由于硼氢化钠属于强碱弱酸盐，所以水溶液不稳定，加入氢氧化钠提高其溶液的稳定性，但氢氧化钠浓度不易过高，会降低反应时的酸度。本标准选用氢氧化钠浓度为5.0 g／L，效果较好。直到炉温达到实验所需温度，此时需要稳定20 min，仪器调至稳定的状态，基线很稳时准备开始测量[7]。与测定标准曲线相同的条件下测定样品，由标准曲线线性方程确定硒含量，配制好的标准溶液1.0μg/L、2.0μg/L、3.0μg/L、4.0μg/L、8.0μg/L、10.0μg/L、15.0μg/L和30.0 μg/L分别进行测定，根据吸光度值与浓度的关系，绘制标准曲线。得到标准曲线y=45.385x+3.6349，r=0.999 4.标准曲线结果图见图1。

连续测定11次试样空白，计算试样空白结果的标准偏差，按最低检出限DL=3S/K（其中S为标准偏差，K为斜率），四价硒元素的仪器检出限为0.0413μg／L。若称取0．5 g试样，消解定容至25 mL，则本方法最低检出质量浓度定为0．0021μg／g，相对标准偏差为0.31%。

3.2 准确度的测定

对大米的2个国家标准物质样品分别进行测定（结果见表3），测定值均在标准范围内。

表3 准确度测定结果

3.3 样品测定结果及加标回收率

将10个批次的富硒米样品进行测量同时进行加标回收实验，结果见表4，回收率在90.0%~94.0%，说明该实验方法可以准确的测出大米中硒元素的含量[8]。

表4 样品测定结果及加标回收率

3.4 实验精密度的测定

根据实验方法，抽取3种不同批次含量富硒米样品分别进行10次平行测定，考察方法精密度。结果见表5.测定结果的相对标准偏差分别为3.80%、3.06%和1.57%，说明本方法精密度较高。

表5 精密度的测定

4 结论

采用微波消解样品，操作简单快速，机体干扰少，分析具有较高灵敏度、精密度和准确度，是测定大米中硒的有效方法。将富硒大米微波消解，利用氢化物发生-原子荧光光谱法测定，加标回收率在90.0%~94.0%，精密度分别为3.80%、3.06%和1.57%，该实验操作简单，干扰少，灵敏度、精密度和准确度都符合实验要求，是测定大米中硒的有效方法。