ICP-MS与HG-AFS测定大米中硒含量的对比

易瑜琪，刘塞纳，万鑫，李琎杰，严美婷

江西省检验检测认证总院食品检验检测研究院（宜春 336000）

随着经济文化的飞速发展，人们对营养的重视度日益提升，硒也从污染元素逐步转变到营养元素，其抗氧化、修复损伤细胞能力，抗癌，增强免疫力等方面被越来越多人接受[1-3]。研究表明，硒元素的缺乏会导致40余种疾病，其中较为典型的为克山病、大骨节病，而摄入过量则会导致中毒[4-5]。国家推荐成人摄入量60 μg/d，最高可耐受量400 μg/d[6]。我国大部分地区硒元素较为缺乏，对硒元素的摄入非常重要。硒在自然界存在形态主要为无机硒，其生物利用率低且具有不良反应，而植物体内的硒大多为有机硒，是人体摄入硒的关键方式[7]。江西宜春硒资源丰富，具有多种富硒产品，富硒大米便是其特色产品之一。大米是我国主食之一，其相关制品更是不胜枚举，因此便捷、准确检测大米中硒含量意义重大。

检测食品中硒的含量主要方法有分光光度法[8]、HG-AFS法[9]、ICP-MS法[10]等，前处理方法有湿法消解和微波消解等[11]。分光光度法检出限高，重现性较差，因此HG-AFS法及ICP-MS法在该元素的检测应用更为广泛，而微波消解法元素损失小、便捷、效率高，是批量试验过程中常用的前处理方式。ICP-MS标准模式通常采用氩气作为燃烧气，而80Se为丰度最高的同位素即为最优质量数，40Ar会对其产生干扰，因此可将甲烷气替换氩气，减少系统误差，提高准确性[12-13]。在元素分析过程中，常用的定量模式有标准曲线法和标准加入法，对于复杂样品基体，标准曲线法干扰较大，此时使用标准加入法定量准确度较高[14]。

试验采用微波消解对大米进行前处理，使用ICPMS（碰撞/反应池模式和标准模式）与HG-AFS对硒元素进行测定，通过标准曲线法和标准加入法进行对比分析，为准确批量测定大米中硒含量提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

大米（市售，产地为宜春），共3份，分别为M-1（大米）、M-2（红米）、M-3（糯米）。

标准物质：小麦粉GBW 10046（地球物理地球化学勘查研究所）。

硒标准溶液（1 000 μg/mL，国家有色金属测试中心）；钪、锗、铟、铑、铼、铋混合标准溶液（100 mg/L，坛墨质检-标准物质中心）；溶液超纯水（杭州娃哈哈集团有限公司）；硝酸（UP，苏州晶瑞化学股份有限公司）；盐酸（GR，西陇科学股份有限公司）；氢氧化钠、硼氢化钾（GR，国药集团化学试剂有限公司）；铁氰化钾（AR，西陇科学股份有限公司）。

电子天平（CP224C，奥豪斯仪器有限公司制造）；电热板（G-400，上海屹尧仪器科技发展有限公司）；微波消解仪（TOPEX+，上海屹尧仪器科技发展有限公司）；液相色谱-原子荧光联用仪（LC-AFS 9530，北京海光仪器有限公司）；电感耦合等离子体质谱仪（NEXION2000B，美国PerkinElmer）。

1.2 试验方法

1.2.1 试样前处理

称取0.2 g（精确至0.000 1 g）样品于消解罐中，加入6 mL硝酸于120 ℃加热板预消解20 min，按表1升温程序进行微波消解。冷后取出，缓慢旋开罐盖，放置于120 ℃加热板赶酸至近干。经ICP-MS测试的试样直接用超纯水定容于25 mL容量瓶中，同法处理样品空白；经HG-AFS测试的试样继续加入5 mL盐酸（1+1，V/V），加热至溶液清亮无色并出现白烟，取下冷却定容至装有6.25 mL铁氰化钾（100 g/L）的25 mL容量瓶中。

表1 微波消解升温程序

1.2.2 仪器条件的设定

HG-AFS：选择5% HCl溶液为载流、2%硼氢化钾+0.5%氢氧化钠溶液为还原剂，同时设定仪器负高压300 V、灯电流70 mA、原子化器高度8 mm，读数时间13 s。

ICP-MS碰撞/反应池模式：用1 μg/L调谐液对仪器进行优化，设定其频设功率1 500 W，等离子体气流量15 L/min，载气流量1.04 L/min，分析模式DRC（甲烷反应模式），反应气流速0.6 mL/min，使仪器性能达到表2要求。

表2 ICP-MS仪器性能基本要求

ICP-MS标准模式：用1 μg/L调谐液对仪器进行优化，设定其功率1 100 W，等离子体气流量15 L/min，载气流量1.2 L/min，反应气流速0.88 mL/min，使仪器性能达到表2要求。

1.2.3 标准曲线的配制

HG-AFS：分别吸取0，0.01，0.05，0.10，0.20和0.50 mL的1 μg/mL硒标准中间液置于50 mL容量瓶中，加入2.5 mL浓盐酸、5 mL铁氰化钾溶液（100 g/L），一份用超纯水定容，另一份用1.3.1处理后的样品定容用于标准加入法分析。

ICP-MS：分别吸取0，0.01，0.05，0.10，0.20和0.50 mL的1 μg/mL的硒标准中间液置于50 mL容量瓶中，一份用超纯水定容，另一份用1.3.1处理后的样品定容用于标准加入法分析。将50 μg/L锗标准溶液作为内标，在线加入。

1.2.4 仪器性能的测试

1.2.41 检出限（SDL）

HG-AFS和ICP-MS均为连续测量该样品空白11次。计算其11次测定值的标准偏差SSD值，结合对应的标准曲线的斜率K、方法稀释倍数f及称样量m，根据式（1）计算出方法检出限SDL。

1.2.42 精密度（SRSD）

由于样品测量浓度值在0.5 μg/L附近，所以将浓度0.5 μg/L硒标准溶液连续测定6次通过其荧光强度及信号强度计算标准偏差，SRSD为该标准偏差除以强度的平均值得到的数值，即式（2）。

1.2.5 最优条件的测定

称取样品M-1、M-2、M-3及标准物质（n=3），并进行加标试验，加标量分别为0.05 mg/kg（水平1）和0.10 mg/kg（水平2），依据1.3.1处理后分别进行HG-AFS、ICP-MS碰撞/反应池模式、ICP-MS标准模式标准曲线法的测定，计算加标回收率及测量值与真值的偏差。

称取标准物质（n=2），经过1.3.1处理后，依照1.3.3分别绘制曲线，通过HG-AFS、ICP-MS碰撞/反应池模式、ICP-MS标准模式标准加入法进行定量，计算测量值与真值的偏差。

试验通过加标回收率及测量值与真值的偏差对方法的准确度进行验证。

2 结果与分析

2.1 仪器性能

经测定，HG-AFS与ICP-MS碰撞/反应池模式、ICP-MS标准模式的分析性能如表3所示。

表3 HG-AFS与ICP-MS法的分析性能

硒元素质量浓度在0～10 μg/L下，仪器的线性拟合程度均很高且仪器稳定性较好精密度均小于1.5%，3种分析模式下均可达GB 5009.93—2017《食品安全国家标准 食品中硒的测定》的要求，但ICP-MS碰撞/反应池模式检出限远低于其他模式。

2.2 称样量的优化

微波消解体系适宜取样量较小的前处理，而消解后样品基体的复杂程度对样品测定值影响较大，而ICP-MS的内标回收率反应最为灵敏。称样量0.6 g，定容体积25 mL，样品及标准物质的内标回收率75%～80%，为减少样品基体对测定值的影响，将称样量降低，当称样量0.2 g、定容体积25 mL时，内标回收率均可达90%，试验准确度较高。

2.3 最优测定条件的分析

将试验样品经过1.2.5处理后，结果如表4所示。在标准曲线定量模式下，HG-AFS法的测定值偏低，而ICP-MS标准模式的测定值偏高，ICP-MS碰撞/反应池模式测定值与真值最为接近，误差仅2.5%，其回收率为100.3%～104.2%。

表4 不同测定条件法的分析比较

对比2种定量模式如图1所示，HG-AFS法测定值与真值的偏差无明显变化，ICP-MS的2种分析模式标准加入法略优于标准曲线法，但是优势并不明显且其处理繁琐，需要样品与曲线一一对应，批量试验操作困难，因此，ICP-MS标准模式法应用标准曲线进行定量为最优测试条件。

图1 不同定量模式的分析比较

2.4 大米硒含量的分析

在最优测试条件下，对来自宜春市9个县市及袁州区的共118个大米进行连续测定。根据江西省富硒食品分类标准，硒含量在0.07～0.3 mg/kg，为富硒大米，如图2所示，共50个样品可达其标准，占总样品的42.4%，含硒大米（硒含量0.002～0.07 mg/kg）与超硒大米（硒含量大于0.3 mg/kg）分别占总样品的34.7%和20.3%。所以，宜春虽然硒资源丰富，但大米的硒含量参差不齐，符合江西省富硒标准的大米不到50%。

图2 宜春市富硒大米的占比

3 结论

应用微波消解体系，取样量0.2 g，ICP-MS碰撞/反应池模式标准曲线法样品测量值与真值误差为2.5%，回收率为100.3%～104.2%，准确度高又能批量测定试样，为最优试验条件。在此条件下对大米进行检测，数据显示宜春大米普遍含硒，但仅42.4%为富硒大米，不足一半，并且大米中硒含量最高可达1.96 mg/kg，超标准6倍，富硒技术不成熟。当地种植户可通过技术升级，依照试验方法对大米硒含量进行实时测定，从而调整富硒手段，提高大米富硒率，使富硒量趋于稳定，实现产业升级，提升大米品质。