HG-AFS法消除测定硒元素含量干扰研究

李瑜 刘营营 杨霄 马洪涛 范莹莹

摘要：以测定大蒜中微量元素含量为例，采用火焰原子吸收光谱法测定其中的Mg、Ca、Fe、Cu、Mn、Zn 6种元素含量，采用HCJ -AFS法测定其中Se元素含量。探究氢化物发生一原子荧光光谱法（HG-AFS）测定硒元素含量干扰情况及其消除，完善HG-AFS法测定硒含量方法，并提供科学理论依据。结果表明，大蒜中7种元素在相应的浓度范围内线性良好，相关系数R2在0.9931-（）.9996之间，7种元素的加标回收率均在92.1%-103.1%之间。干扰实验发现，Mn、Cu含量在达到1μg/mL时会对5ng/mL Se的测定造成干扰，为消除干扰进行了干扰消除实验。发现当铁氰化钾作为掩蔽剂时，无法消除Mn对Se测定中产生的影响，而对于Cu产生的干扰可有效消除;当K3[Fe（CN）6]添加量达到0.15%时，Se测定回收率基本达到平衡，回收率为108.86%。Mn和Cu的混合影响可以用（）.（）5%的K3[Fe （CN）6]进行消除，消除后回收率为101.3%，影响基本完全消除。当K3[Fe （CN）6]添加量达到0.15%时，回收率达到平衡，为116.992%。综合分析表明，HG-AFS法适用于大蒜中硒含量的测定，并且K3[Fe （CN）6]可以有效消除HG-AFS法测定硒含量过程中Cu和Mn对Se含量测定过程中的混合影响。

关键词：硒含量;氢化物发生一原子荧光法;干扰实验

大蒜是百合科葱属植物的地下块茎，以食物调味剂进入到人们生活已有千年之久[1]。大蒜营养丰富，化学成分复杂，富含多种糖类、蛋白质、氨基酸等生物活性物质，具有开胃健脾、驱寒除湿、抗菌、提高免疫力等功效[2]。大蒜中还含有多种人体所需的微量元素，如锰、锌、铜、硒等[3]。现代医学研究表明，微量元素是人体重要的组成部分，对于人体循环代谢必不可少，缺少时可引起各种疾病。微量元素在人体内不仅可以提供促进机体合成生命活动所需要的物质，而且还可以提高酶的活性，在器官系统的发育、代谢、合成和功能中发挥重要作用[4]。大蒜的品質除了与土壤和气候条件密切相关外，可能与其生长过程中有益微量元素参与的生化作用也有一定关系[5]。

原子吸收光谱法具有分析快速、准确度高、分析元素种类多样等优点[6]，普遍应用在食品、饲料、农业、医药等多个行业，在食品行业尤其是重金属检测方面应用广泛[7]。原子荧光光谱具有科学快速、准确度高、灵敏度高等[8-9]优势，在环境科学领域[10]、高纯度物质探测、矿物质检测、水质检查、生物制品检测、医学应用分析[11]以及食品检测[12-13]中被广泛应用[14]。原子荧光光谱法在食品监测中被广泛应用在食品中矿物质及重金属元素含量的测定[15]、食品添加剂及防腐剂等相关有害物质的检测[16]、污染物检测[17]、氨基酸含量测定[18]等。

目前对于元素干扰方面的研究不多，尤其是对于HG-AFS法测定硒含量过程中的干扰研究更是少之又少。待测元素的干扰不是独立存在的，但是在干扰消除时依旧是按照各元素分开解决。目前元素干扰的消除方法有基体消除n9I、内标法[20]、添加掩蔽剂消除法[21]、软件校正[22]、背景扣除法[23]。本着重探究大蒜中各元素对硒含量测定时产生的影响，并利用添加掩蔽剂铁氰化钾对其产生的影响进行干扰消除情况探究，完善HG -AFS法测定硒含量方法，为HC -AFS法测定Se含量测定元素干扰提供科学依据。

一、材料与方法

（一）试剂与材料

大蒜：市售。硝酸（HNO3，分析纯，烟台市双双化工有限公司）;盐酸（HCI，分析纯，烟台市双双化工有限公司）;氢氧化钠（NaOH，分析纯，国药集团化学试剂有限公司）;硼氢化钠（NaBH4，分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）;铁氰化钾（K，[Fe （CN）6]，分析纯，天津市致远化学试剂有限公司）;Se标准储备液（1000μg/mL，国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院）;Fe、Mg、Zn、Ca、Cu、Mn标准储备液（1000μg/mL，中国计量科学研究院）

（二）仪器与设备

Z - 2000系列原子吸收分光光度计（日本HITACH-ICO）;PF6-1非色散原子荧光光度计（北京通用仪器有限责任公司）;CEM MARS 240（50微波消解仪（MAT-THEWS，NC））;BFGS-20A赶酸器（北京信合达科技有限公司）;BT 224 S sartorius电子分析天平（河南兄弟仪器设备有限公司）;DHC -9073BS-Ⅲ电热恒温鼓风干燥箱（上海新苗医疗器械制造有限公司）;7种元素空心阴极灯及玻璃仪器。

（三）方法

1、标准溶液的配制。Mn、Mg、Cu、Zn系列标准溶液：每次吸取标准储备溶液0.25mL于25mL容量瓶中，加5%硝酸定容至刻度线制成标准使用液，再用标准使用液配制成浓度（μg/mL）梯度为0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0的系列标准溶液。

Ca和Fe系列标准溶液：每次吸取标准储备液0.5mL于25mL容量瓶中，加5%硝酸定容至刻度线处制成标准使用液，再用标准使用液配制成浓度（μg/mL）梯度为O、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0的系列标准溶液。

Se标准溶液：因氢化物发生一原子荧光光度计可以进行浓度自动稀释，因此，取标准储备液O.lmL于lOmL容量瓶中，用10%盐酸溶液定容至刻度线处，制成标准使用液I;从I液中取O.lmL于lOmL容量瓶中，用10%盐酸溶液定容至刻度线处，制成标准使用液Ⅱ;从Ⅱ液中取5mL于50mL容量瓶中，用10%盐酸溶液定容至刻度线处，制成10ng/mLSe标准使用液。

2、原料处理。大蒜剥去外皮，用去离子水洗净，切成Smm左右的薄片，105℃下烘至恒重，置于粉碎机中粉碎，过60目筛，放入干燥器内备用。称取蒜粉0.5000g放入消解管中，移至通风橱内加5mL浓硝酸后放人微波消解仪中进行微波消解，见表1（微波消解仪的消解程序参照GB5009.268 - 2016241）。待消解结束后冷却取出，置于赶酸器内150℃下赶酸，待消解管中的消解液澄清透亮无黄烟产生，剩余1 - 2mL，冷却，转移至25mL容量瓶中。Se待测组用10%盐酸溶液定容至刻度线处，剩余6种元素待测样品组用5%硝酸溶液定容至刻度线处。

二、结果与分析

（一）方法先行和检出限

用7种标准溶液做标准曲线，根据标准溶液各浓度梯度所产生的响应值与浓度关系，得到两者关系的一元线性回归方程以及绘制出以浓度C（μg/ mL，Se元素的标准曲线浓度C的单位为ng/ mL）为横坐标，吸光值或荧光值为纵坐标的标准曲线，得到7种元素的线性回归方程和相关系数（见表4）。在实验条件下，选取空白溶液，平行测定11次，以3倍浓度值的标准偏差为方法检出限[25 -27]，计算的方法检出限见表4。

由表4可知，各元素标准曲线的相关系数在0.9931 -0.9996之间，说明元素的浓度与吸光值或荧光值在研究浓度范围内呈现良好的线性关系，可用于样品微量元素的测定。7种元素检测方法的检出限在0.00838 - 0.59592μg/mL范围内，方法灵敏度高。

（二）加标回收率实验

为了验证实验方法的准确性，对样品进行了加标回收率实验，见表5。由表5可知，Se、Mg、Ca、Fe、Cu、Mn、Zn这7种元素的加标回收率在92.1% - 103.1%之间，表明该法具有较好的准确度。

（三）样品各微量元素含量的测定

通过测定样品对不同元素的吸光度（或荧光度）大小，根据各元素的标准曲线回归方程可以计算得出样品中相应微量元素的平均含量，结果见表6。

由表6可知，这7种元素测定的RSD在0.24% - 6.03%范围内，相对标准偏差较小，在选择的工作条件下稳定好，能准确测定大蒜中这7种元素的含量。

注：因原子吸收分光光度计对于Mg的线性范围较窄，且大蒜中Mg含量远远超出其线性范围，故Mg待测样品组稀释25倍。

（四）单元素干扰实验

大蒜中主要含有Mg、Ca、Zn、Fe、Cu、Mn微量元素，因此，本实验考察Mg、Ca、Fe、Cu、Mn、Zn对Se元素測定的干扰，结果见表7。表7表明，于5 ng/mL的Se标准溶液中分别加入1μg/mL、2μg/mL Mn元素，1.5μg/mL、3μg/mLCu元素时，对待测元素硒的测定存在影响;于5 ng/mL的Se标准溶液中分别加入最大量Mg、 Fe、Zn、Ca共存单元素时，对待测元素硒的测定基本无影响。

（五）混合多元素干扰实验

本实验探究了不同浓度共存元素对5ng/mL的硒标准溶液的测定影响。实验结果如表8所示。表8表明，混合干扰元素对硒的测定存在影响.因此下面针对Mn、Cu元素对硒元素测定的影响范围进行探究。

（六）Cu、Mn对硒元素测定时的影响

本实验探究了不同浓度梯度Cu、Mn元素对5ng/mL的硒标准溶液的测定影响。实验结果见图1所示。

图1表明，随着Mn元素添加量的增加，5ng/mL Se元素测定回收率逐步上升，当Mn元素含量超过1μg/mL时，Sng/mL Se元素测定的回收率超过110%，因此超过1μg/mL的Mn元素对5ng/mL的Se测定具有正影响。随着Cu元素添加量的增加，5ng/ mL Se元素测定回收率在逐步下降，当Cu元素添加量超过1μg/mL时，5ng/mL Se元素测定的回收率低于90%，因此，Cu元素含量超过1μg/mL时对5ng/mL Se元素的测定具有负影响。

（七）干扰消除实验

分别移取浓度为10μg/mL的铜标准溶液3.75mL于6个25mL容量瓶中;移取浓度为10μg/mL的锰标准溶液2.5mL于6个25mL容量瓶中;移取浓度为10μg/mL的铜标准溶液3.75mL于6个25mL容量瓶中，并移取浓度为10μg/mL的锰标准溶液2.5mL于其中;每个容量瓶中准确加入1.25mL浓度为100ng/mL的硒标准溶液，并依次加入1%铁氰化钾[28-29]0mL、1.25mL、2.5mL、3.75mL、SmL、6.25mL、7.5mL后，用10%盐酸溶液稀释、定容，摇匀，待测。用原子荧光光度计依次测定上述容量瓶中溶液的硒浓度，计算回收率，以回收率的大小评定抗干扰剂浓度的优劣。结果如图2、图3和图4所示。

由图2可知，掩蔽剂的加入不仅没有消除Mn元素对硒测定过程中产生的影响，反而加大了这种影响，因此，铁氰化钾不适合作为Mn元素的掩蔽剂。

由图3可知，铁氰化钾可以有效地消除Cu元素对于硒元素测定过程中产生的负影响，并且当铁氰化钾的添加量为0.1%时可以基本完美的消除其产生的负影响，在铁氰化钾的添加量到达1.5%之后，硒元素测定的回收率基本不变。因此，选择添加量为0.1%的铁氰化钾作为最佳Cu掩蔽剂浓度。

由图4可知，当掩蔽剂的添加量达到0.05%时，基本消除Mn和Cu元素混合对硒测定过程中产生的影响，硒测定回收率达到101.3%。当掩蔽剂添加量超过0.15%时，硒测定的回收率达到116.992%，并基本达到平衡。

三、结论

实验证明，利用微波消解一火焰原子吸收光谱法测定大蒜中Mg、Ca、Fe、Cu、Mn、Zn元素含量，和用氢化物发生一原子荧光光谱法测定大蒜中Se元素含量的方法具有准确度高、选组型好、干扰小、可多元素同时测定的优点，且方法简便，易于操作。

实验发现Mn、Cu元素对硒元素含量测定造成不同程度的影响，掩蔽剂铁氰化钾对于Mn的影响不仅没有消除反而增大了这种影响，证明了铁氰化钾不适合消除Mn元素对硒含量测定的影响。掩蔽剂铁氰化钾对于Cu元素对硒测定过程中产生的影响具有很好的掩蔽效果，并且在掩蔽剂添加量为0.1%时掩蔽效果最好。对于Mn、Cu混合元素的干扰，掩蔽剂铁氰化钾也有很好的掩蔽效果，当掩蔽剂添加量为0.05%时掩蔽效果最佳，硒元素测定回收率为101.30%。但是在大蒜中的Mn和Cu含量并不是很高，且大蒜中组分复杂，还不足以对大蒜中Se含量的测定造成显著性影响，因此，可在进行大蒜中Se含量测定时忽略Mn和Cu元素对其产生的影响，但是在其他含Mn、Cu含量高的作物或者样品中可使用铁氰化钾作为掩蔽剂消除其对Se含量测定时产生的影响。

随着“富硒产品”的兴起，对于食品中硒元素的研究越来越多，尤其是针对硒元素形态的分析分离的研究成为研究热点。食品中的硒元素并不是都可以被人体吸收利用，仅有机硒可以被人体吸收利用。因此，对于大蒜中微量元素含量的测定将不再仅限于总含量的测定，后期将针对易于人体吸收的微量元素形态的分析分离做进一步研究。

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