原子荧光光谱法测定食品硒的前处理方法研究

屈明华， 汤富彬*， 倪张林, 袁新跃

(1.中国林业科学研究院亚热带林业研究所，国家林业局经济林产品质量检验检测中心(杭州)，浙江富阳 311400;2.杭州市富阳区食品安全检验检测中心,浙江富阳 311400)

硒是人体必需的微量元素，具有抗氧化、防癌抗癌、拮抗重金属毒性、协同抗氧化等多种生理功能[1]。食物中硒分为有机硒和无机硒，无机硒毒性较大，有机硒毒性小[2]。研制富硒食品，补硒已成为营养学家关注的焦点之一，而硒含量过高，又会对人和动物产生毒害作用[3]。目前，硒含量的测定主要有原子荧光光谱法、气相色谱法、质谱法、荧光光谱法等[4 - 7]。

硒为氧族元素，其氢化物是共价化合物，具有挥发性，通常为气态。氢化物发生-原子荧光光谱法可以将样品溶液中的分析元素还原为挥发性共价氢化物，然后借助载气流将其导入荧光光谱分析系统进行定量分析，具有检出限低，灵敏度高，干扰少，仪器结构简单等诸多优势，成为硒测定的首选方法。有关食品中硒测定前处理方法研究，鲜见报道，大都采用混酸加热分解食品样品[8]，使用6 mol/L HCl继续加热至溶液清亮无色并伴有白烟出现，Se(Ⅵ)还原为Se(Ⅳ)再用原子荧光光谱检测[9,10]。作者多次实验发现，此步骤加入HCl再加热冒HClO4白烟，Se(Ⅵ)部分还原，从而导致检测结果异常。

本文通过强热还原与温热还原的两种前处理方法，探讨了两种还原方式对硒测定结果的影响，建立了食品中硒准确测定的前处理方法，也对现行国家标准方法进行了改进。

1 实验部分

1.1 仪器与材料

AFS-9130原子荧光光谱仪(北京吉天仪器公司)；硒空心阴极灯(北京有色金属研究总院)；电热板；梨形消煮瓶(食品专用)。

HNO3，HClO4，HCl均为优级纯。还原剂KBH4(10 g/L)溶液：称取2.5 g NaOH(优级纯)溶解于500 mL超纯水中，另称取5.0 g KBH4溶解于NaOH溶液中；载流液HCl(5%)：吸取50 mL HCl定容至1 000 mL；0.1 mg/L硒标准溶液(GBW(E)080394)，使用5%HCl逐级稀释至所需标准使用液浓度。

参考物质绿茶(GBW10052)，湖南大米(GBW10045)，灌木枝叶(GBW07603)，富硒食品。

1.2 仪器条件

光电倍增管负高压270 V，灯电流80 mA，原子化器高度10 mm，载气氩气流量400 mL/min，屏蔽气氩气流量800 mL/min，读数时间7 s，延迟时间1.5 s。测量方式：标准曲线法；读数方式：峰面积。

1.3 样品处理

方法一：称取样品(精确至0.0001 g)于梨形消煮瓶中，加入15 mL HNO3+HClO4(9+1)混酸，低温逐渐升至高温280 ℃下消解至冒HClO4白烟，继续加热至剩余体积约1.5 mL，冷却后加入6 mol/L HCl(加入量以消化液定容后HCl体积为20%以上为准),继续加热至冒白烟，冷却，蒸馏水定容，摇匀待测。

方法二：称取样品(精确至0.0001 g)于梨形消煮瓶中，加入15 mL HNO3+HClO4(9+1)混酸，低温逐渐升至高温280 ℃下消解至冒HClO4白烟，继续加热至剩余体积约1.5 mL，冷却后加入6 mol/L HCl(加入量以消化液定容后HCl体积为20%以上为准)再温热，冷却，蒸馏水定容，摇匀待测。

2 结果与讨论

2.1 盐酸加热冒白烟还原处理样品的分析结果

富硒食品采用样品处理方法一，加入6 mol/L HCl再加热至冒白烟进行高价硒还原至四价，结果如表1。样品测试结果精密度差，绿茶标准物质测定结果偏低，结果不能采信。造成结果异常，有可能因为消解温度过高，硒挥发损失[11]；或是样品消解不完全，导致有机硒没有完全转化为无机硒；或是还原方式不正确。

采用梯度升温(高于HClO4沸点203 ℃)进行硒加标回收实验，以验证是否因为消解温度过高，导致硒挥发损失，从而造成测定结果精密度差。吸取1.00 mL 50 μg/L硒，加入15 mL HNO3+HClO4(9+1)混酸进行不同温度下消解，消解至剩余体积约1.5 mL，使用4.00 mL 6 mol/LHCl温热后水定容至10 mL。结果表明，采用240 ℃至320 ℃高于HClO4沸点进行消解，硒回收率为105%～109%，消解温度320 ℃，回收率106%，说明在酸性环境中，320 ℃较高消解温度下也不致使溶液中硒挥发损失。

2.2 盐酸温热还原处理样品的分析结果

富硒食品及多种标准物质采用方法二，加入6 mol/L HCl温热进行高价硒还原至四价，结果如表1。采用温热方式进行还原，样品结果精密度良好，三种标准物质结果在认定值范围内。

表1 不同还原方式对样品总硒结果的影响

2.3 盐酸不同还原方式结果比较

由表2，采用方法一进行还原，标准物质测定结果偏低，一方面说明还原剂加热冒白烟进行高价硒的还原方式是不妥的，文献认为测定结果偏低，可能是盐还原Se(Ⅳ)为Se[12]的原因。本文认为消解后的样液没有强的还原剂使Se(Ⅳ)继续还原为硒，相反因样液还原氛围不够，氧化氛围强而导致Se(Ⅳ)又部分升至六价。HNO3和HClO4分别为强酸和强氧化剂，加热分解使样品中硒全部氧化为六价，Se(Ⅵ)需采用高浓度HCl才可还原为四价，从而生成气态氢化物SeH4，在石英炉芯处进行连续反应而原子化。反应机理如下：

加入HCl后再加热至冒白烟，尽管大量HNO3已经分解或赶尽，但冒白烟后1.5 mL左右的消解液残留未分解的HClO4和少量HNO3，使溶液氧化氛围增强，HCl强热过程中挥发导致其还原能力减弱，消解液还原为Se(Ⅳ)部分又氧化为六价，造成样品测定结果偏低；采用方法二加入HCl温热，此过程，氧化氛围低，Cl-还原性增强，温热过程中使六价硒还原为四价，使用蒸馏水定容可以保持还原氛围而不致使四价硒升至六价，从而能够为原子荧光准确定量。另外，通过温热还原方式，在280 ℃下对标准样品进行消解，测定值在认定值范围内，说明此温度下消解，有机物能够分解完全，有机硒会完全转化为无机硒。因此，强热还原方式可造成测定结果偏低。

表2 两种加热还原方式结果

3 结论

(1) 氢化物原子荧光光谱法测定元素，价态是影响氢化物生成与否的关键因素，样品前处理元素价态的转化及保持是至关重要的。原子荧光光谱法测定食品硒，湿法消解后Se(Ⅵ)完全转化为四价且保持是结果准确与否的关键因素。

(2) HCl用于消解液中Se(Ⅵ)还原，不能再进行强热至冒白烟，只需温热即可用水定容，但定容液HCl浓度需保持在20%以上的还原氛围[12,13]，可使Se(Ⅵ)还原为四价并保持Se(Ⅳ)不致转化回高价态。参照国标(GB 5009.93-2010)，湿法消解方式采用HCl温热还原直接用水定容，即可上机检测。