微波消解-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測定嬰兒配方乳粉中硒含量

盧 麗，韋曉群，劉二龍，劉江暉，覃小燕，姚 紅，陳文銳,*

(1.廣東檢驗檢疫技術(shù)中心，廣東 廣州 510623；2.黃埔出入境檢驗檢疫局，廣東 廣州 510730)

微波消解-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測定嬰兒配方乳粉中硒含量

盧 麗1，韋曉群1，劉二龍2，劉江暉1，覃小燕1，姚 紅1，陳文銳1,*

(1.廣東檢驗檢疫技術(shù)中心，廣東 廣州 510623；2.黃埔出入境檢驗檢疫局，廣東 廣州 510730)

建立微波消解-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測定嬰兒配方乳粉中硒含量的方法。對還原劑、載流、預(yù)還原條件、鐵氰化鉀掩蔽效果、乳粉標準物質(zhì)消解液及還原劑存放時間進行了研究。結(jié)果表明，在還原劑為1.0 g/100 mL KBH4-0.5 g/100 mL NaOH溶液，載流為8%鹽酸，消解完全后的殘留液中加5.0 mL 6 mol/L鹽酸溶液后90 ℃加熱至溶液體積約1 mL，不添加鐵氰化鉀做掩蔽劑，硒的線性回歸方程為I=38.440 4C＋1.362 7，線性范圍為1.0～10 ng/mL，相關(guān)系數(shù)為1.000，方法檢出限為0.084 ng/mL，加標回收率為90.4%～109%，相對標準偏差為2.9%（n=6）。乳粉標物消解液室溫保存有效時間為3 d，還原劑避光冷藏保存有效時間至少1 周。本方法與國標法相比具有簡便高效、節(jié)約試劑、更有利于操作人員身體健康和環(huán)境保護等優(yōu)點，可以用來快速準確檢測嬰兒配方乳粉中硒含量。

微波消解；原子熒光；嬰兒配方乳粉；硒

硒是人體必需微量元素之一[1]，它具有很強的生物活性，是一種很好的抗氧化劑，具有消除體內(nèi)自由基、增強機體免疫力、延緩衰老、抗癌及預(yù)防克山病等多種功能[2-4]。除極個別地區(qū)及進行硒作業(yè)的工業(yè)場所外，硒中毒現(xiàn)象極少出現(xiàn)，這是因為飲食中硒的含量遠低于硒中毒限量值，膳食中硒的攝入量不足嚴重影響著我國人民的身體健康[5]，已證明硒攝入不足與克山病、大骨節(jié)病和地方性克汀病黏液性水腫有關(guān)[6]。乳粉是嬰兒的主要食物，嬰兒食用硒含量低的乳粉可能會引起硒缺乏，對嬰兒健康有重大影響，特別是對體質(zhì)量較輕的新生兒，危害會更大[7]，因此建立嬰兒配方乳粉中硒含量的快速、準確、簡便的檢測方法具有重大意義，將為嬰兒乳粉中硒含量監(jiān)管提供必要的技術(shù)支持。2013年4月16日，美國食品和藥物管理局發(fā)布關(guān)于“嬰兒配方食品中硒的監(jiān)管要求”草案，將硒確定為美國嬰兒配方食品中第30種要求強制添加的營養(yǎng)元素，并建議在嬰兒配方食品中添加硒的最低限量為2.0 μg/100 kcal、最高限量為7.0 μg/100 kcal[8]。我國GB 10765—2010《嬰兒配方食品》也對硒的限量做了明確規(guī)定：嬰兒配方食品中硒的最低限量為2.01 μg/100 kcal（或0.48 μg/100 kJ）；最高限量為7.95 μg/100 kcal（1.90 μg/100 kJ）[9]。

目前對食品及乳粉中硒的測定方法主要有原子吸收光譜法[6-7,10-13]、原子熒光法[2-4,14-16]、極譜法[17]、2,3-二氨基萘熒光法[18]、電感耦合等離子體質(zhì)譜及電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[19-22]等，這些方法各有優(yōu)缺點。GB 5009.93—2010《食品中硒的測定》[23]使用對象范圍廣，操作繁瑣。本實驗將建立一種簡單、快捷和準確的微波消解-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測定嬰兒配方乳粉中硒方法，并考察樣品消化液室溫存放時間對硒檢測結(jié)果的影響及還原劑冷藏保存1 周內(nèi)的有效性，為進行乳粉中硒檢測及相關(guān)方面更深研究的工作者提供一定的數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

乳粉購自廣州某品牌國產(chǎn)乳粉及廣東出入境檢驗檢疫局進口若干批次乳粉。

100 mg/L硒標準溶液（1%鹽酸溶液介質(zhì)） 中國計量科學(xué)研究院；硝酸（超級純）；硼氫化鉀（純度大于等于95%，進口分裝） 廣州國奧生物技術(shù)有限公司；鹽酸、雙氧水（30%）、氫氧化鈉、鐵氰化鉀（優(yōu)級純）；鹽酸羥胺（分析純）；10 g/L硼氫化鉀溶液200 mL：稱取1.0g氫氧化鈉用少量水溶解，加入硼氫化鉀2.0 g，攪拌溶解，然后用水定容至刻度；鐵氰化鉀溶液（100 g/L）；國家標準物質(zhì)GBW10017（GSB-8乳粉），證書中硒含量標示值為（0.11±0.03）mg/kg。實驗用水均為Milli-Q超純水系統(tǒng)（電阻率18.2 MΩ·cm）制水。

1.2 儀器與設(shè)備

AFS-930型雙道原子熒光光度計 北京吉天儀器有限公司；硒高性能空心陰極燈 北京有色金屬研究總院；Milestone微波消解儀、Milli-Q超純水系統(tǒng)（電阻率18.2 MΩ·cm）、勝譜DS-360石墨消解儀 廣州分析測試中心。所有玻璃器皿均用20% HNO3溶液浸泡24 h，并依次用蒸餾水和超純水洗滌，待用。

1.3 方法

1.3.1 儀器工作條件

原子化器高度8 mm；負高壓290 V；燈電流80 mA；載氣流量400 mL/min，屏蔽氣流量900 mL/min；讀數(shù)方式為峰面積，測量方式為標準曲線法。

1.3.2 樣品處理

嬰幼兒配方乳粉基體復(fù)雜，富含蛋白質(zhì)和油脂，比常規(guī)樣品難消化徹底，在不影響檢測準確度及精密度的情況下，盡量減少樣品稱樣量。準確稱取約0.5 g（精確至0.001 g）樣品于聚四氟乙烯消解罐中，加入硝酸5.0 mL，雙氧水1.0 mL，振搖混合均勻，加蓋密閉后于微波消解儀上消解。微波消解參數(shù)設(shè)置見表1。

表1 微波消解程序Table1 Microwave digestion program

消解完畢冷卻后，將消解罐放在通風(fēng)櫥內(nèi)，將內(nèi)容物轉(zhuǎn)入50 mL刻度玻璃試管，放入石墨消解儀繼續(xù)加熱至近干，不可蒸干。再加6 mol/L鹽酸5.0 mL，90 ℃繼續(xù)加熱至溶液無色透明或略帶黃色，將六價硒還原為四價硒，此階段約需30 min。冷卻，用去離子水定容至25 mL，搖勻備用。同時做空白實驗。

1.3.3 標準溶液的配制

用8%鹽酸溶液將100 mg/L硒標準溶液逐級稀釋成100 μg/L的硒標準應(yīng)用液。分別取0、0.10、0.20、0.50、1.0 mL標準應(yīng)用液于10 mL比色管中，用8%鹽酸溶液定容至刻度，混勻，制成標準工作溶液，標準溶液現(xiàn)用現(xiàn)配。

1.3.4 樣品分析

在儀器工作條件下，以鹽酸溶液作為載流，以硼氫化鉀溶液作還原劑，分別對標準溶液、空白溶液和樣品溶液進行測定。如樣品溶液需稀釋，適當補加鹽酸。

2 結(jié)果與分析

2.1 KBH4-NaOH溶液質(zhì)量濃度的選擇

KBH4是使Se還原并生成H2Se的還原劑，若質(zhì)量濃度過低，則還原不完全，從而導(dǎo)致分析結(jié)果偏低；反之，則會生成大量的氫氣而降低測試靈敏度，實驗發(fā)現(xiàn)當KBH4質(zhì)量濃度達5 g/100 mL時，熒光值為零，為此，考察了KBH4質(zhì)量濃度對硒熒光強度的影響。配制一系列不同質(zhì)量濃度的KBH4溶液（均含0.5 g/100 mL NaOH溶液），使其質(zhì)量濃度分別為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g/100 mL，考察對2.0 μg/L的硒標準溶液熒光強度的影響，結(jié)果見圖l。結(jié)果表明，熒光強度隨KBH4質(zhì)量濃度的增加先增加后降低，當質(zhì)量濃度約為1.0 g/100 mL時，熒光強度達到最大值。故選用1.0 g/100 mL KBH4-0.5 g/100 mL NaOH溶液作還原劑。

圖1 KBH4質(zhì)量濃度對硒熒光強度的影響Fig.1 Effect of KBH4concentration on fluorescence intensity of selenium

2.2 載流溶液體積分數(shù)的選擇

圖2 鹽酸體積分數(shù)對硒熒光強度的影響Fig.2 Effect of HCl concentration on fluorescence intensity of selenium

配制不同體積分數(shù)的鹽酸（濃鹽酸基礎(chǔ)上稀釋）溶液作為載流，考察對2.0 μg/L硒標準溶液熒光強度的影響。圖2表明，熒光強度隨著鹽酸體積分數(shù)的增大先增大后趨于穩(wěn)定，鹽酸體積分數(shù)在3%～15%之間熒光強度變化不大。鹽酸體積分數(shù)過高會腐蝕原子熒光儀的塑料膠管，導(dǎo)致接口密封不好或漏液，體積分數(shù)太低會影響方法的靈敏度和精密度，本實驗選擇體積分數(shù)為8%鹽酸作為載流液。

2.3 預(yù)還原條件的選擇

乳粉樣品中的硒經(jīng)HNO3-H2O2消解后轉(zhuǎn)變?yōu)镾e（Ⅵ），Se（Ⅵ）不能直接與KBH4反應(yīng)生成H2Se。只有將Se（Ⅵ）預(yù)還原為Se（Ⅵ）才能進行測定。若Se（Ⅵ）不能被完全預(yù)還原為Se（Ⅵ），其測定結(jié)果將會偏低。本實驗采用以下兩種預(yù)還原方法：1）在消解后殘留液中加濃鹽酸5.0 mL[3]，80 ℃加熱至溶液體積約1 mL；2）參考GB 5009.93—2010方法，并加以細化。在消解后殘留液中加5.0 mL濃度為6 mol/L 鹽酸溶液[23]，80 ℃繼續(xù)加熱至溶液體積約1 mL。對一國產(chǎn)嬰兒乳粉進行方法比對，結(jié)果見表2。精密度的計算參照GB 5009.93—2010[23]，按兩次獨立測試結(jié)果的絕對差值與算術(shù)平均值比值計。

表2 某國產(chǎn)嬰兒乳粉中硒的檢測（n=2）Table2 Comparison of the results obtained by two methods for Se determination in a domestic infant formula (n=2)

由表2可見，方法1精密度較差，可能是因為反應(yīng)十分劇烈，飛濺損失導(dǎo)致。此外，兩種方法下樣品消化液冷卻定容后均稍有混濁，可能是預(yù)還原溫度過低。對實驗條件進行改進，方法1加濃鹽酸的同時加飽和鹽酸羥胺溶液1 mL，將方法1和方法2的預(yù)還原溫度均升為90 ℃。改進后預(yù)還原反應(yīng)平穩(wěn)，沒有爆沸現(xiàn)象發(fā)生，定容后樣品消化液均無色澄清。用國家標準物質(zhì)GBW10017（GSB-8 乳粉）對改進后的兩種預(yù)還原方法進行比對測試，結(jié)果見表3。由表3可見，兩種方法下硒的檢測結(jié)果均在標示值（0.11±0.03） mg/kg范圍之內(nèi)，相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）均小于10%，方法1加入鹽酸羥胺后消除了反應(yīng)爆沸現(xiàn)象，具體反應(yīng)機理還有待考究，但鹽酸羥胺有毒和有腐蝕性，故選用方法2進行預(yù)還原。

表3 乳粉標物中硒的檢測（n=2）Table3 Comparison of the results obtained by two methods for Se determination in certified standard reference material (n=2)

2.4 鐵氰化鉀的影響

GB 5009.93—2010[23]及文獻[14-16]報道均采用鐵氰化鉀作掩蔽劑，本實驗參照GB 5009.93—2010第一法中的微波消解后加鐵氰化鉀做掩蔽劑對4 個進口嬰兒配方乳粉及乳粉標物進行硒含量的測試（n=2），同時進行不加鐵氰化鉀做掩蔽劑的測試，結(jié)果見表4。數(shù)據(jù)經(jīng)SPSS 17.0配對設(shè)計t檢驗，兩種方法的測定結(jié)果無顯著性差異（P＞0.05）。本方法選擇不加鐵氰化鉀，與吳慶暉等[4]用原子熒光光譜法測定食用菌中硒的研究結(jié)果一致。

嬰兒配方乳粉中存在的主要基體元素是鉀、鈣、鈉、鎂、鋅、鐵等。鈉、鉀、鈣的含量約為硒含量的10 000～20 000 倍，鎂的含量約為硒含量的3 000 倍，鐵、鋅含量約為硒含量的200 倍，與標物中基體元素含量基本一致。實驗證明這些共存離子的存在對硒含量的測定無干擾，原因可能是在氫化物反應(yīng)過程中，被測元素以硒化氫氣體的形式從被測溶液中分離，這種氣液分離方式有效地避免了樣品中共存元素的干擾。

表4 鐵氰化鉀掩蔽劑對硒含量的影響Table4 Effect of potassium ferricyanide content on the determination of selenium content

2.5 樣品消化液及KBH4還原劑放置時間的影響

圖3 樣品消化液室溫放置時間對硒檢測結(jié)果影響Fig.3 Effect of reserving time of the digestion solution on the test result of selenium

將2.3節(jié)中乳粉標物微波消化液室溫分別存放1、2、3、4、6 d，分別進行硒含量的測定，檢測結(jié)果見圖3。由圖3可見，樣品消化液室溫存放第1～3天硒的檢測結(jié)果基本穩(wěn)定，第4天會明顯降低。原因可能為：在本實驗的酸性條件下，硒離子在前3 d內(nèi)不會被盛放的玻璃試管吸附，或吸附與解吸平衡，第4天吸附量超過了解吸量，導(dǎo)致硒含量降低。1.0 g/100 mL KBH4-0.5 g/100 mL NaOH溶液作為還原劑0～4 ℃冷藏保存1 周內(nèi)（從冰箱拿出一定量當天使用，不再重復(fù)冷藏），分別在第1、2、3、4、5、6、7天進行硒工作曲線繪制，相關(guān)系數(shù)均大于0.999，且對應(yīng)的質(zhì)量濃度點熒光強度基本不變，即冷藏、避光保存條件下，1.0 g/100 mL KBH4-0.5 g/100 mL NaOH溶液作為還原劑至少1 周內(nèi)不會分解致質(zhì)量濃度有較大變化。

2.6 標準工作曲線和方法檢出限

在最佳消解及測試條件下，對1.3.3節(jié)標準溶液進行測定，并繪制工作曲線，線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)為：I=38.440 4C＋1.362 7，r=1.000 0。對樣品空白溶液連續(xù)測定11 次，按測定結(jié)果的3 倍標準偏差對應(yīng)的質(zhì)量濃度計算方法檢出限，檢出限為0.084 ng/mL。

2.7 方法的重復(fù)性實驗和加標回收實驗

準確稱取某品牌進口嬰兒配方乳粉12 份，其中6 份進行重復(fù)性實驗，另外6 份進行3 個水平兩平行加標回收實驗，加標量及檢測結(jié)果見表5和表6。按1.3節(jié)進行樣品預(yù)處理，同時做空白實驗，上機測定。該方法的RSD為2.9%，加標回收率為90.4%～109%。

表5 重復(fù)性實驗Table5 Repeatability (RSD)

表6 加標回收率實驗（n=2）Table6 Spiked recovery and RSD (n=2)

3 結(jié) 論

本實驗建立了微波消解-氫化物發(fā)生原子熒光法測定嬰兒配方乳粉中硒含量的方法。對還原劑、載流、預(yù)還原條件、鐵氰化鉀掩蔽效果、樣品消化液和還原劑存放時間這些條件因素進行了研究。實驗用t檢驗統(tǒng)計學(xué)方法證明GB 5009.93—2010中鐵氰化鉀不具有掩蔽效果，鐵氰化鉀是一種強氧化劑，有毒，與酸反應(yīng)生成極毒氣體，對操作人員健康及環(huán)境有較大危害。本方法不采用鐵氰化鉀做掩蔽劑，簡化了操作流程，提高了工作效率，適于批量樣品中硒含量的檢測，減少了對操作人員和環(huán)境的危害。

實驗還證明乳粉標物消化液室溫可存放3 d，硼氫化鉀還原劑0～4 ℃避光保存，有效期至少1 周。本實驗具有三大意義：1）當大批樣品消化后無法短時間內(nèi)完成檢測或儀器突發(fā)故障樣品消解液需延時檢測等意外情況發(fā)生時，可對檢測數(shù)據(jù)的準確性進行合理評估。2）GB 5009.93—2010中沒有對樣品消解液有效檢測時間及還原劑的有效保存期進行明確規(guī)定，本實驗對國家標準的相關(guān)內(nèi)容進行了一定補充；3）一次可配制足用1 周的硼氫化鉀還原劑，不必現(xiàn)用現(xiàn)配，具有高效、節(jié)儉和環(huán)保的意義。

[1] 李劍敏. 微量元素及其功能[J]. 樂山師范學(xué)院學(xué)報, 2002, 17(4): 100-102.

[2] 汪波, 辛躍珍. 高壓消解-原子熒光光譜法測定牛初乳中硒的研究[J].生命科學(xué)儀器, 2012, 10(6): 38-41.

[3] 茍體忠, 唐文華, 張文華, 等. 氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定植物樣品中的硒[J]. 光譜學(xué)與光譜分析, 2012, 32(5): 1401-1404.

[4] 吳慶暉, 黃伯熹, 冉文清, 等. 超聲波水浴輔助消解-原子熒光光譜法測定食用菌中硒含量[J]. 食品科學(xué), 2013, 34(10): 215-218.

[5] 衛(wèi)生部. GB 2762—2012 食品中污染物限量[S].

[6] PISTóN M, SILVA J, PéREZ-ZAMBRA R, et al. Determination of total selenium by multicommutated-flow hydride generation atomic absorption spectrometry. Application to cow’s milk and infant formulae[J]. Analytical Methods, 2009, 1(2): 139-143.

[7] BERMEJO P, BARCIELA J, PE?A E M, et al. Determination of selenium in infant formulas whey fractions by SEC-HPLC-HG-ETAAS[J]. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2001, 16(2): 188-193.

[8] Federal Register. Infant formula: the addition of minimum and maximum levels of selenium to infant formula and related labeling requirements[EB/OL]. http://www.gpo.gov/fdsys/pkg/FR-2013-04-16/ pdf/2013-08855.pdf.

[9] GB 10765—2010 嬰兒配方食品[S].

[10] 雷鄭莉, 郭麗萍, 孫麗英. 氫化物發(fā)生-原子吸收法測定食品中硒[J].食品科學(xué), 1998, 19(7): 51-53.

[11] 楊瀟, 芮光偉, 許海東. 微波消解-石墨爐原子吸收光譜法檢測大米中硒元素的含量[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2010, 36(1): 138-141.

[12] 丁潤梅, 田大年. 原子吸收法測定市售牛奶中的硒含量[J]. 石油化工應(yīng)用, 2010, 29(6): 77-78.

[13] FOSTER L H, SUMAR S. A rapid microwave-based digestion method for the determination of selenium in infant formulae by means of hydride generation atomic absorption spectrometry (HGAAS)[J]. Food, 1996, 40(3): 154-155.

[14] 朱世玲. 氫化物發(fā)生原子熒光譜法測定嬰幼兒奶粉中硒[J]. 福建分析測試, 2007, 16(2): 103-105.

[15] 孫琦, 張吉芬, 郭琴, 等. 氫化物原子熒光光譜法測定奶粉中的硒[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志, 2010, 20(11): 2757-2758.

[16] 王玉萍, 吳剛, 周厲, 等. 高壓消解-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測定食品中的硒[J]. 分析實驗室, 2007, 26(增刊1): 261-263.

[17] 井樂剛, 王靜. 微分脈沖催化極譜法測定富硒大米中的痕量硒[J].食品科學(xué), 2002, 23(9): 98-100.

[18] 胡益水, 蘇文周. 導(dǎo)數(shù)熒光法測定茶葉中的硒[J]. 食品科學(xué), 1995, 16(10): 66-69.

[19] 于振花, 荊淼, 黃彥良, 等. 微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜測定食品中硒的含量[J]. 食品研究與開發(fā), 2009, 30(10): 100-103.

[20] 程仕群, 王立清, 劉嘉亮, 等. 動態(tài)反應(yīng)池-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定奶粉中硒及其不確定度評定[J]. 中國衛(wèi)生檢驗雜志, 2010, 20(12): 3508-3509.

[21] PACQUETTE L H, SZABO A, THOMPSON J J. Application of inductively coupled plasma/mass spectrometry for the measurement of chromium, selenium, and molybdenum in infant formula and adult nutritional products: first action 2011, 19[J]. Journal of AOAC International, 2012, 95(3): 588-598.

[22] KHAN N, JEONG I S, HWANG I M, et al. Method validation for simultaneous determination of chromium, molybdenum and selenium in infant formulas by ICP-OES and ICP-MS[J]. Food Chemistry, 2013, 141(4): 3566-3570.

[23] GB 5009.93—2010 食品中硒的測定[S].

Determination of Selenium in Infant formulas by Microwave Digestion-Hydride Generation Atomic Fluorescence Spectrometry

LU Li1, WEI Xiao-qun1, LIU Er-long2, LIU Jiang-hui1, QIN Xiao-yan1, YAO Hong1, CHEN Wen-rui1,*
(1. Guangdong Inspection and Quarantine Technology Center, Guangzhou 510623, China; 2. Huangpu Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Guangzhou 510730, China)

A method for the determination of selenium in infant formulas was developed using microwave digestionhydride generation atomic fluorescence spectrometry. Effects of reagents, pre-reducing methods, the presence or absence of potassium ferricyanide, and reserving time of the sample digestion solution of certified reference material and the reducing agent on the test results of selenium were studied. Under the appropriate reagent and pre-reducing condition, without using potassium ferricyanide as masking agent, the linear regression equation was I = 38.440 4C＋1.362 7 in the linear range of 1.0-10 ng/mL (r = 1.000 0). The limit of detection (LOD) was 0.084 ng/mL, and the recovery rate of selenium from spiked samples was 90.4%-109%, with relative standard deviation (RSD) of 2.9% (n = 6). The digestion solution of the certified reference material GBW10017 (GSB-8 milk powder) could be stored at room temperature for three days before determination and the reducing agent was valid within at least one week under refrigeration. The method was characterized by simple operation, high efficiency, reagent-saving, easy operation and no pollution, and was suitable for rapid and accurate determination of selenium in infant formulas.

microwave digestion; hydride generation atomic fluorescence; infant formula; selenium

TS207.3

A

1002-6630（2014）20-0208-05

10.7506/spkx1002-6630-201420041

2013-12-18

廣東省科技計劃項目（2010A032000001）

盧麗（1981—），女，工程師，碩士，研究方向為食品及化妝品光譜分析。E-mail：289341712@qq.com

*通信作者：陳文銳（1966—），男，研究員，碩士，研究方向為食品質(zhì)量與安全。E-mail：chenwr@qq.com