李娟,谭洪涛,辜芸
江西省疾病预防控制中心,江西省食源性疾病诊断溯源重点实验室,江西 南昌 330029
黄精又被称为“鸡头黄精”“老虎姜”“姜形黄精”,具有降血糖、保护心血管、抗病原微生物等作用[1,2]。硒为人体必须微量元素,可以提高免疫力,促进免疫球蛋白合成和淋巴细胞增殖,同时硒与维生素E作用,可以保护细胞膜,阻止不饱和脂肪酸的氧化。临床证明缺硒与某些疾病的发生息息相关[3]。因此,开展黄精中硒元素的检测具有一定的现实意义。
目前,测定硒含量的前处理方法主要有湿消法[4-6]和微波消解法[7-9]等,分析技术有紫外分光光度法[10]、荧光分光光度法[11]、原子荧光法[12-16]、电感耦合等离子体质谱法[17-19]等。湿消法前处理过程比较烦琐,试剂用量大,消解中产生的化学物质损害实验操作员健康。与湿消法相比,微波消解具有样品取样量少,试剂用量小,消解时间短,待测元素损失少等优点。荧光分光光度法测定前需消除荧光杂质,控制好本底值,否则影响检测结果。紫外分光光度法操作简单,但检出限高,比较适合高浓度硒的样品检测。电感耦合等离子质谱灵敏度高,被广泛用于元素的检测,但由于价格比较昂贵,难以普及。原子荧光法操作简便,具有良好的准确度和灵敏度。本研究采用微波消解-原子荧光法测定黄精中硒,并对微波消解及原子荧光条件进行了优化,同时对原子荧光法和电感耦合等离子体质谱法实验结果进行分析,该方法准确、快速、适合于黄精中硒的测定。
AFS8220 原子荧光仪(吉天仪器公司);Agilent7700 电感耦合等离子体质谱(美国Agilent 公司);TANKPLUS 微波消解仪(上海新仪仪器有限公司);超纯水(美国Millipore)。
硝酸为优级纯,购于美国Merck 公司;过氧化氢、盐酸、氢氧化钾、硼氢化钾、硫脲均为优级纯,购于上海国药集团;国家标准物质:柑橘叶(GBW10020);硒标准溶液[GBW(E)080215,100 μg/mL,国家标准物质中心]。
原子荧光仪器条件见表1。
表1 原子荧光仪工作条件
1.3.1样品处理原子荧光法。称取试样0.5 g 左右,加入10 mL 硝酸,将消解罐置于微波消解仪内,微波条件:120 ℃持续5 min,160 ℃持续10 min,190 ℃持续20 min,消解后冷却至50 ℃左右,取出消解罐于电热板上赶酸,不可蒸干,溶液再继续加热至液体变为清亮无色,用超纯水定容,同时进行空白试验。
电感耦合等离子体质谱法。称取试样0.5 g左右,加 10 mL 硝酸,振荡摇匀,置于微波仪中消解,取出消解罐于电热板上赶酸,不可蒸干,用超纯水定容,同时进行空白试验。
1.3.2标准曲线的绘制准确吸取1.0 mL 硒标准溶液至100 mL 容量瓶中,配成1 μg/mL 硒标准储备液。取1.0 mL 硒标准储备液至10 mL 容量瓶中,配成100 ng/mL 硒标准使用液。再分别吸取一定量硒标准使用液配成1.00、2.00、4.00、8.00、10.00、20.00 ng/mL 的标准系列,绘制曲线。
式中X:试样中硒元素含量(mg/kg),V:消化液总体积(mL),C:消化液中硒浓度(ng/mL),m:取样量(g)。
所有分析结果采用Excel 2007 和SPSS 13.0 进行数据处理。
微波消解在密闭环境中进行,降低环境污染,减少待测元素损失。实验比较硝酸和硝酸-过氧化氢作为消解液对硒含量的影响,发现两种消解液均可将样品消解彻底,进一步考察硝酸用量(8、10、12 mL)对样品的消解效果。结果发现硝酸用量对样品的消解效果影响不大,选择消解液为10 mL 硝酸。
实验采用5 ng/mL 硒标准溶液上机,考察负高压(260、270、280、290 V),灯电流(40、50、60、70、80 mA)对硒响应强度的影响。结果发现随着负高压的增大,信号值与噪声水平也相应增大,负高压过高,重现性变差,信噪比下降。灯电流增大时,信号值也随之提高,但灯电流过大易造成谱线变宽,灯的寿命缩短。仪器条件选择280 V负高压,60 mA 灯电流。
实验考察了盐酸、硝酸溶液作为载流对硒响应强度的影响,发现这两种溶液对硒的响应均较好,但盐酸的空白值较低,故选用盐酸溶液作为载流。同时考察不同浓度盐酸(1.0%、3.0%、5.0%、7.0%、9.0%、11.0%)对硒荧光信号的影响,见图1。结果发现当盐酸浓度小于5.0%时,荧光强度较低,随着盐酸浓度的提高,荧光强度逐渐增大。当盐酸浓度达到5.0%时,荧光响应最强,且较稳定。当盐酸浓度大于5.0%时,荧光强度无明显变化。因此,选用5.0 %盐酸溶液作为载流。
图1 盐酸浓度对硒荧光强度的影响(n=3)
硼氢化钾浓度大小影响待测物生成氢化物的速率。硼氢化钾水溶液易分解,须配置在碱性溶液中。实验固定氢氧化钾浓度为5 g/L,考察不同硼氢化钾浓度(5、10、15、20、30、50、70 g/L)对硒荧光信号的影响,见图2。实验发现当硼氢化钾碱溶液浓度低于20 g/L 时,反应不完全,荧光信号较弱。当硼氢化钾碱溶液浓度达到20 g/L 时,硒的荧光信号最强且比较稳定。当硼氢化钾碱溶液浓度高于30 g/L时,信号值有所下降,且谱图变宽,稳定性也较差。因此,本实验选择20 g/L 硼氢化钾碱溶液。
图2 硼氢化钾浓度对硒荧光强度的影响(n=3)
在最佳实验条件下测定标准系列,以浓度(X,ng/mL)为横坐标,以荧光强度(Y)为纵坐标,制作标准曲线。结果表明,硒在0~20 ng/mL 浓度范围内具有较好的线性关系,线性方程为Y=115.270 1X-20.914 0,相关系数r=0.999 9,对空白试液进行11 次重复实验,以3 倍信噪比计算方法检出限为0.002 mg/kg。
按照“1.3.1 样品处理”对国家标准物质柑橘叶进行前处理,每个样品重复5 次测定,将两组实验结果进行对比,见表2。统计结果显示P=0.588,两组实验结果差异无统计学意义。两种方法测定柑橘叶平均值分别为0.169、0.175 mg/kg,相对标准偏差分别为3.78%、4.06%。检测值均在证书标准值(0.17±0.03)mg/kg范围内。
表2 实验结果比对
为了确保方法的可行性,在硒含量为0.022 mg/kg 的样品中分别加入不同量的硒标准溶液进行加标实验,见表3。硒的平均回收率为94.7%,相对标准偏差(RSD)为2.73%,满足实验测定要求。
表3 加标回收实验(n=3)
在最佳实验条件下,采用原子荧光法测定3 份黄精中硒含量为0.017~0.022 mg/kg 之间。
本研究采用微波消解-原子荧光法测定黄精中硒,在最佳工作条件下进行分析,硒在0~20 ng/mL浓度范围内呈现良好的线性关系,加标回收率为94.7%,相对标准偏差为2.73%。该法精密度高,准确度较好,适合于样品中总硒含量的测定。