離子液體萃取-熒光猝滅法測定富硒保健品和食鹽中的硒(Ⅳ)

武玉杰，孫漢文*，夏祥華

(河北大學化學與環(huán)境科學學院，河北省分析科學重點實驗室，河北 保定 071002)

離子液體萃取-熒光猝滅法測定富硒保健品和食鹽中的硒(Ⅳ)

武玉杰，孫漢文*，夏祥華

(河北大學化學與環(huán)境科學學院，河北省分析科學重點實驗室，河北 保定 071002)

建立保健品和食鹽中硒(Ⅳ)的離子液體萃取-熒光猝滅法。樣品經(jīng)微波消解，在0.2mol/L鹽酸介質(zhì)條件下，硒(Ⅳ)氧化碘化鉀，其反應產(chǎn)物I3－與羅丹明B形成離子締合物。10g/100mL碘化鉀1mL，0.005g/100mL羅丹明B 3mL，以0.5mL 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽將離子締合物萃取進入離子液體相。結(jié)果表明，熒光淬滅值與硒(Ⅳ)的質(zhì)量濃度呈正比，線性范圍2～60μg/L，方法的定量限(RSN＝10)為20μg/kg，平均回收率為87.9%～105%。該方法具有操作簡易、無污染、靈敏度高等優(yōu)點，可用于富硒保健品和食鹽中微量硒的測定。

微波消解；室溫離子液體；熒光猝滅；硒；食品

硒是一種人體的必須微量元素，但攝入量過多或過少都會對人體產(chǎn)生傷害[1]，因此，富硒產(chǎn)品的質(zhì)量控制與評價越來越重要。關于硒的測定方法已有綜述報道[2-4]。濕法消解-原子光譜法已用于食品中硒的檢測[5-8]。分子熒光法已作為國家標準方法用于食品中硒的測定[9]，該方法的弱點在于試樣以混合酸消化過夜耗時過長，且所用環(huán)己烷試劑有一定毒性，部分操作尚需在暗室中進行，方法的靈敏度低，其檢出限僅為5μg/L。分子熒光法已用于食用菌[10]、富硒油菜籽[11]、銀杏葉[12]、蒜[13]、硒鹽[14]和茶葉[15]中微量硒的測定，其檢出限為0.17～4.5μg/L。這些分析方法中的樣品處理采用酸消解，耗時過長，且對實驗室環(huán)境和人體健康造成不利影響。微波消解在樣品前處理方面有很大的優(yōu)勢，其試劑消耗量少、消解速度快，從而解決了樣品處理時間長和元素揮發(fā)損失的問題[16]。為提高方法的靈敏度，離子液體因其萃取能力高而被用于液液萃取[17-18]。本實驗優(yōu)化前處理方法，旨在建立用于檢測保健品和食鹽中微量硒的熒光猝滅新方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鋅硒寶 深圳市綠世紀生物科技有限公司；硒強化營養(yǎng)鹽 中鹽河北鹽業(yè)專營有限公司。

硒標準溶液(GSB G62029-90(3401)) 國家鋼鐵測試材料中心；離子液體1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(C4MIM)PF6(分析純)) 上海成捷化學有限公司；鹽酸(優(yōu)級純)、硝酸(分析純)、雙氧水(分析純)、鹽酸羥胺和氫氧化鈉(分析純)；所用玻璃器皿在使用前均用10%的硝酸浸泡過夜，用自來水沖洗干凈，再用高純水沖洗3次，烘干后使用。

硒標準工作溶液：用體積分數(shù)為20% HCl溶液將1000 μg/mL的硒標準溶液逐級稀釋成250μg/L標準使用液；碘化鉀溶液(10g/100mL)；抗壞血酸(3.2×10－6mol/L)。

1.2 儀器與設備

F-7000 熒光光度計 日本日立公司；MAESXpress微波消解/萃取系統(tǒng) 美國培安公司；BHW-09C恒溫消解儀趕酸儀 上海博通化學科技有限公司；TGL-16M高速臺式冷凍離心機 湘儀離心機儀器有限公司；HE-9202S型水浴恒溫振蕩器 太倉市科教器材廠；pHS-2型酸度計 上海雷磁儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

鋅硒寶：準確稱取0.5000g樣品，置于消解罐中，為防止消解時反應太劇烈加入2mL濃硝酸、2mL H2O2浸泡30min后放入微波消解儀中消解。消解完成后，將消解罐放入恒溫趕酸儀趕酸至溶液剩余1.0mL左右。待溶液冷至室溫后轉(zhuǎn)入25mL比色管，測定熒光強度。

硒強化營養(yǎng)鹽：稱取5.000g硒強化營養(yǎng)鹽溶于100mL容量瓶中，為去除碘酸鉀的干擾加入1mL 質(zhì)量濃度為10g/100mL的鹽酸羥胺溶液，待反應30min后，用高純水定容。取1mL于25mL的比色管中，待熒光分析。

1.3.2 儀器條件

微波消解采用爬坡模式，參數(shù)見表1。

表1 微波消解參數(shù)Table 1 Parameters for microwave-assisted digestion

1.3.3 測定方法

分別移取0.2、0.5、1.0、2.0、4.0、6.0mL 250μg/L硒(Ⅳ)于25mL比色管中，加入lmol/L鹽酸2.0mL，用水稀釋至10mL左右，加人3.0mL 0.005g/100mL羅丹明B(RhB)溶液搖勻，再加入3.2×10－6mol/L抗壞血酸溶液2.0mL，10g/100mL碘化鉀溶液1mL，用水稀釋至刻度并搖勻放置20～25min。加入0.5mL的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽((C4MIM)PF6)后振蕩20min，以5000r/min離心7min，取出上層水相。離子液體相用無水乙醇溶解并加入0.2mL lmol/L的硝酸定容至5mL。同時做空白實驗。用熒光光度計于Ex350nm/Em583.0nm處測定試劑空白熒光強度(F0)和標準系列溶液的熒光強度(F)，計算ΔF＝F0－F?；讦值與硒(Ⅳ)質(zhì)量濃度之間的線性關系，以標準曲線法測定硒含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 熒光光譜

圖1 羅丹明B體系的熒光光譜Fig.1 Emission fluorescence spectra of the Rhodamine B (RhB)

4種羅丹明B反應體系的熒光特性，如圖1所示。羅丹明B在稀鹽酸介質(zhì)中，其熒光波長為588nm。硒(Ⅳ)的加入，羅丹明B的熒光波長和熒光強度沒有發(fā)生變化，說明硒(Ⅳ)和羅丹明B在稀鹽酸介質(zhì)中未發(fā)生化學反應。在鹽酸介質(zhì)中，碘化鉀能使羅丹明B熒光猝滅。當在碘化鉀-羅丹明B體系中加入硒(Ⅳ)時，I－被硒(Ⅳ)氧化生成I3－，I3－與RhB形成離子締合物，從而使熒光型羅丹明B轉(zhuǎn)化成無熒光型羅丹明B，熒光猝滅程度進一步增強。

2.2 離子締合條件對熒光猝滅的影響

2.2.1 酸介質(zhì)的影響

比較鹽酸、磷酸、硫酸和硝酸介質(zhì)對熒光猝滅的影響。結(jié)果顯示以鹽酸作為介質(zhì)，反應時間快且熒光猝滅ΔF值大。取0.5～4mL 1mol/L鹽酸加入10mL反應體系，即體系的鹽酸介質(zhì)強度為0.05～0.4mol/L?？疾禧}酸介質(zhì)強度對熒光猝滅程度的影響。結(jié)果表明，當鹽酸介質(zhì)為0.05mol/L時，熒光猝滅較弱，ΔF為34。當鹽酸介質(zhì)強度為0.1～0.2mol/L(pH1.48～1.25)，熒光猝滅程度最大，ΔF為60。本實驗選用0.2mol/L鹽酸介質(zhì)。

2.2.2 羅丹明B用量對熒光猝滅的影響

圖2 羅丹明B用量對ΔF值的影響Fig.2 Effect of amount of Rhodamine B solution on ΔF

由圖2可知，羅丹明B用量在0.5～3.0mL時，ΔF值隨著羅丹明B用量的增加而增大。當羅丹明B的用量為3.0mL時，ΔF達67。當其用量超過3.0mL時，ΔF值逐漸減小，原因可能是羅丹明B濃度大時形成二聚體或多聚體，還可能是由于羅丹明B本身存在的自熄滅作用增強致使F0變小[19]，故ΔF隨著羅丹明B的增大反而減小。實驗選用加入3.0mL羅丹明B。

2.2.3 碘化鉀用量對熒光淬滅的影響

碘化鉀用量在1.0～2.0mL范圍內(nèi)ΔF值最大且比較穩(wěn)定。當?shù)饣浻昧砍^2.0mL時，由于過量的碘化鉀會使空白猝滅明顯，致使ΔF值降低。故實驗時選用加入1.0mL碘化鉀溶液。

2.2.4 抗壞血酸用量對熒光淬滅的影響

加入抗壞血酸可以保護碘化鉀不被其他離子氧化?？疾?.5～4.0mL抗壞血酸用量對熒光猝滅的影響。由圖3可看出，抗壞血酸用量為2.0mL時，熒光猝滅最明顯，ΔF值達64。由此，選用加入2.0mL抗壞血酸。

圖3 抗壞血酸用量對ΔF值的影響Fig.3 Effect of amount of ascorbic acid solution on ΔF

2.2.5 反應時間和溫度的影響

隨著反應時間的延長熒光猝滅越來越明顯，反應時間20～25min，ΔF值最大且穩(wěn)定。在室溫條件下反應，熒光淬滅值較大，但隨著溫度的升高，其熒光猝滅ΔF值反而降低，原因在于所生成的離子締合物穩(wěn)定性降低所致，故選室溫條件。

2.3 離子液體萃取條件的優(yōu)化

2.3.1 羅丹明B用量和pH值對萃取回收率的影響

羅丹明B用量小時，線性范圍窄；當羅丹明B用量過大時，熒光猝滅ΔF變小。綜合離子締合物形成條件和離子液體萃取條件選用3.0mL羅丹明B。在pH 1.0～3.0范圍內(nèi)，酸介質(zhì)對硒的回收率影響較小。結(jié)合pH值對離子締合物的形成的影響，選用0.2mol/L鹽酸介質(zhì)(pH 1.25)，回收率達95%。

圖4 離子液體(C4MIM)PF6用量對回收率的影響Fig.4 Effect of amounts of ionic liquid (C4MIM)PF6 on recovery

2.3.2 離子液體用量對回收率的影響由圖4可知，離子液體的加入量小于0.5mL時，回收率低。當加入量大于0.5mL時，回收率穩(wěn)定。選用加入0.5mL離子液體，回收率達到99.6%。

2.3.3 振蕩時間和振蕩后放置時間對熒光猝滅的影響加入離子液體后，振蕩萃取20min，萃取率可達到

99%以上。離子液體相用無水乙醇溶解，并加入0.2mL l mol/L的硝酸定容至5mL。溶液配制之后需放置一段時間再上機測定。由圖5可知，振蕩后放置5～25min基本穩(wěn)定，配制好后可在此時間段內(nèi)測定。

圖5 放置時間對ΔF的影響Fig.5 Effect of time onΔF

2.4 共存離子干擾

在選定的實驗條件下，對于25μg/L硒(Ⅳ)的測定，相對誤差小于5%時，以下干擾離子(允許倍數(shù))為：Zn2+、Cl-、NO3-(2000)；Ca2+、Mg2+、Ba2+(1000)；Cr6+(500)；Ni2+(400)；Co2+(200)；As3+(100)；Cu2+(10)；Fe3+、Cd2+(5)。這說明方法有較好的選擇性。由于食鹽樣品中含有大量IO-3，加入1mL 25g/L鹽酸羥胺可消除0.5mg IO-3干擾。

2.5 線性范圍與檢出限

在最優(yōu)條件下，在2～60μg/L范圍內(nèi)硒(Ⅳ)含量與ΔF呈良好的線性關系，線性回歸方程ΔF＝7.996＋4.575C，相關系數(shù)r＝0.9986?？瞻兹芤航?jīng)連續(xù)11次測量，得到儀器檢出限(RSN＝3)為0.12μg/L。根據(jù)取樣量和稀釋因子，本方法的檢出限(RSN＝3)為6μg/kg，定量限(RSN＝10)為20μg/kg。本方法的檢出限優(yōu)于文獻報道的熒光法[9-15]。

2.6 樣品分析

按照前述的樣品處理方法平行處理5份樣品，以標準曲線法測定鋅硒寶和硒強化營養(yǎng)鹽中硒含量，并進行加標回收實驗，結(jié)果見表2。

表2 鋅硒寶和硒強化營養(yǎng)鹽中硒含量的測定Table 2 Selenium determination in zinc-selenium enriched health food and nutrient salt fortified with selenium

對5份樣品的分析結(jié)果表明：鋅硒寶中的硒含量為1.10μg/g，相對標準偏差(relative standrad deviation，RSD)為5.9%，平均回收率為98.3%；強化營養(yǎng)鹽中的硒含量為3.51μg/g，RSD為6.2%。平均回收率為93.7%。硒強化營養(yǎng)鹽的硒含量符合食品質(zhì)量要求(3～5μg/g)[20]，而鋅硒寶的硒含量遠低于其標示值(18.2μg/g)，應引起有關方面的關注。

3 結(jié) 論

微波消解樣品的速度快、效果好。離子液體(C4MIM)PF6具有高的疏水性和低的揮發(fā)性，具有高的萃取率和富集倍數(shù)，可以作為綠色反應介質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的揮發(fā)有機溶劑。該方法具有操作簡易、無污染、靈敏度高等優(yōu)點，可用于保健品和硒強化營養(yǎng)鹽中硒的常規(guī)檢測和食品質(zhì)量控制。

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Determination of Se (Ⅳ) in Se-Enriched Health Food and Salt Samples Using Ionic Liquid Extraction Combined with Fluorescence Quenching Method

WU Yu-jie，SUN Han-wen*，XIA Xiang-hua
(Key Laboratory of Analytical Science of Hebei Province, College of Chemistry and Environmental Science,Hebei University, Baoding 071002, China)

Sample was digested by microwave. Potassium iodide is oxidized by Se (Ⅳ) in medium of 0.2 mol/L hydrochloric acid，the product I3－reacts with rhodamine B to form ion complex. Potassium iodide of 1 mL at 10 g/100mL and rhodamine B of 3 mL at 0.005 g/100mL were used. The formed ion complex was extracted into the 0.5 mL ionic liquid phase (C4MIM)PF6.The quenched fluorescence was observed for rhodamine B in the presence of Se (Ⅳ). The linear determination range of Se (Ⅳ)was between 2 and 60μg/L. The limit of quantification of method (RSN＝10) for selenium was 20μg/kg, and the average recoveries were from 87.9% to 105%. The proposed method has the characteristics of easy operation, no pollution and high sensitivity, and it can be used for the analysis of trace selenium in zinc-selenium health food and fortified nutrient salt.

microwave digestion；room temperature ionic liquid；fluorescence quenching；selenium；food

O657.39

A

1002-6630(2012)10-0264-04

2011-07-06

河北省自然科學基金項目(B2008000583)

武玉杰(1986—)，女，碩士研究生，研究方向為光譜和痕量分析。E-mail：wuyujie1016@126.com

*通信作者：孫漢文(1945—)，男，教授，碩士，研究方向為光譜學與痕量分析。E-mail：hanwen@hbu.edu.cn