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      濕法消解-原子熒光光譜法測(cè)定全血中硒

      2022-07-05 08:58:54張曉梅潘興富
      中國無機(jī)分析化學(xué) 2022年3期
      關(guān)鍵詞:混酸原子熒光全血

      張曉梅 潘興富

      (北京市化工職業(yè)病防治院,北京 100093)

      硒是人體必需的微量元素,缺硒可引發(fā)大骨節(jié)病與克山病等[1-2],硒過量又會(huì)引發(fā)毒害作用,所以準(zhǔn)確測(cè)定人體內(nèi)硒含量意義重大。血是人體硒水平的生物標(biāo)記物之一,可反應(yīng)人體幾天內(nèi)的硒水平,是國際上比較認(rèn)可的硒監(jiān)測(cè)指標(biāo)[3-4]。血液樣品中的硒檢測(cè)主要有原子吸收光譜法[5]、電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)法[6]、原子熒光光譜法[7]等,其中ICP-MS因靈敏度高、特異性強(qiáng),但存在多原子干擾和質(zhì)譜干擾等問題[8];原子吸收光譜法需根據(jù)樣品進(jìn)行基體改進(jìn),操作繁瑣,周期長。目前,原子熒光光譜法因靈敏度高、檢測(cè)限低被廣泛應(yīng)用于土壤、食品、金屬材料等領(lǐng)域[9-11],將原子熒光光譜應(yīng)用于血中硒的檢測(cè)研究主要集中在血清樣本,樣品前處理多用微波消解,而對(duì)于全血中硒的原子熒光光譜法檢測(cè)研究較少。樣品常用的消解法有干法、濕法和微波消解,其中干法消解溫度高,耗時(shí)長,微波消解耗時(shí)長,且消解后仍需趕酸,操作復(fù)雜,濕法消解操作簡單,耗時(shí)短,被廣泛應(yīng)用。由于生物樣本的珍貴性,檢測(cè)時(shí)降低樣本體積的必要性不言而喻,國外在十年前便提出了低體積概念,使小樣品分析成為許多環(huán)境和醫(yī)學(xué)相關(guān)研究目標(biāo)的可能[12-13],而我國在低體積樣品方面的研究未見報(bào)道。本文參考衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(WS/T 109—1999)《血清中硒的氫化物發(fā)生-原子吸收光譜法》[14],低體積取樣后采用濕法消解,以消解效率為評(píng)價(jià)指標(biāo),優(yōu)化樣品的消解條件,調(diào)試儀器參數(shù),建立全血中硒含量測(cè)定的原子熒光光譜分析方法,以期為監(jiān)測(cè)人群健康提供技術(shù)支持,同時(shí)為原子熒光光譜法檢測(cè)全血中硒的標(biāo)準(zhǔn)制定提供參考。

      1 實(shí)驗(yàn)部分

      1.1 儀器及試劑

      AFS-9770原子熒光光度計(jì)(北京海光儀器有限公司),配AS-50自動(dòng)進(jìn)樣器;智能型電熱板(林茂科技有限公司);實(shí)驗(yàn)中所用玻璃器具均以硝酸(50%)浸泡過夜,以去離子水清洗烘干后使用。

      水中硒標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 000 mg/L,壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司),全血質(zhì)控樣品(SeronormTMTrace Elements Whole Blood L-2 RUO),硝酸(電子級(jí)70%,上海阿拉丁生化科技股份有限公司),高氯酸(AR 70.0%~72.0%,上海阿拉丁生化科技股份有限公司),鹽酸(GR,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司),硼氫化鈉(AR,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司),氫氧化鈉(GR,北京化工廠有限責(zé)任公司)。

      混酸(1+1):濃硝酸與高氯酸按體積比1∶1混合。

      氫氧化鈉(5 g/L):稱取5.0 g氫氧化鈉溶于水中,冷卻后用水定容至1 000 mL。

      硼氫化鈉堿溶液(10 g/L):稱取10.0 g硼氫化鈉溶于氫氧化鈉中,用氫氧化鈉定容至1 000 mL。

      鹽酸溶液(5+95):吸取50 mL濃鹽酸緩慢加入900 mL水中,冷卻后用水定容至1 000 mL。

      1.2 實(shí)驗(yàn)方法

      根據(jù)樣品中硒濃度與標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍,調(diào)節(jié)儀器燈電流、負(fù)高壓等參數(shù)值,使其熒光強(qiáng)度響應(yīng)值在合適范圍。調(diào)節(jié)后的儀器參數(shù)為:載氣300 mL/min,屏蔽氣800 mL/min,負(fù)高壓280 V,原子化器高度8 mm,Se總燈電流60 mA,輔助燈電流30 mA。

      1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)系列配制與測(cè)定

      用鹽酸溶液(5+95)將1 000 mg/L硒標(biāo)準(zhǔn)品逐級(jí)稀釋成100 μg/L標(biāo)準(zhǔn)使用溶液后配制成0、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)系列。以鹽酸溶液(5+95)為載流,硼氫化鈉堿溶液(10 g/L)為還原劑,連續(xù)用標(biāo)準(zhǔn)系列的零管進(jìn)樣,待讀數(shù)穩(wěn)定之后,將硒標(biāo)準(zhǔn)系列溶液按質(zhì)量濃度由低到高的順序分別導(dǎo)入儀器,測(cè)定其熒光強(qiáng)度,以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。

      1.2.2 樣品預(yù)處理與測(cè)定

      取200 μL血樣,加入1.8 mL超純水后加1 mL混酸,于(150±10) ℃消解至淡黃色或無色透明并伴有白煙產(chǎn)生時(shí),取下冷卻,加入0.5 mL濃鹽酸繼續(xù)加熱10 min,取下冷卻后定容至10 mL。

      空白樣品:以200 μL超純水代替樣品,其他操作與樣品處理方法相同。

      與測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列溶液相同的條件下,分別測(cè)定空白、樣品溶液的熒光強(qiáng)度,與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。計(jì)算方法如式(1)所示:

      (1)

      式中,ρ為樣品中硒的質(zhì)量濃度,μg/L;ρ1和ρ0分別為校準(zhǔn)曲線計(jì)算出的試樣和空白試樣中硒的質(zhì)量濃度,μg/L;V0為樣品的定容體積,mL;V為樣品的取樣體積,mL。

      1.2.3 消解效率評(píng)價(jià)方法

      以市售質(zhì)控樣品為實(shí)驗(yàn)材料,采用控制變量法優(yōu)化樣品前處理?xiàng)l件,以質(zhì)控樣品標(biāo)準(zhǔn)值為參考,分別計(jì)算各個(gè)不同條件下樣品的消解效率,具體計(jì)算方法如公式(2)所示,以消解效率評(píng)價(jià)優(yōu)化前處理?xiàng)l件。

      (2)

      式中,E為樣品的消解效率,%;ρ為測(cè)定樣品中硒的質(zhì)量濃度,μg/L;ρz為質(zhì)控樣品中硒的濃度值[本實(shí)驗(yàn)所用質(zhì)控樣品的硒質(zhì)量濃度為(161±32) μg/L,消解效率計(jì)算中取161 μg/L作為ρz。

      1.2.4 數(shù)據(jù)分析方法

      數(shù)據(jù)以Excel統(tǒng)計(jì),以O(shè)rigin 8.6作圖。

      2 結(jié)果與討論

      2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線配制改進(jìn)

      比較標(biāo)準(zhǔn)曲線與工作曲線對(duì)樣品測(cè)定影響,分取不同體積的硒標(biāo)準(zhǔn)溶液,按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行消解,定容至10 mL后上機(jī)測(cè)定繪制工作曲線,標(biāo)準(zhǔn)曲線按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行配制,結(jié)果如表1所示。兩條曲線的相關(guān)系數(shù)均在0.995以上,對(duì)于同一質(zhì)控樣品的測(cè)定結(jié)果一致。以標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定濃度5 μg/L為工作曲線點(diǎn),結(jié)果為(4.97±0.08) μg/L,進(jìn)一步說明了標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)于工作曲線的可取代性,建議直接以HCl(5%)將有證硒標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稀釋后配制標(biāo)準(zhǔn)曲線,操作簡單且檢測(cè)效率高。

      表1 不同曲線參數(shù)及樣品測(cè)定結(jié)果

      2.2 樣品預(yù)處理方法的選擇

      2.2.1 消解溫度的確定

      取200 μL全血質(zhì)控樣品,加入1 mL混酸后,分別置于(120±10)、(150±10)和(180±10) ℃條件下進(jìn)行消化。結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表2所示。由表2可知,隨溫度上升,消解液顏色變淺,消解效率升高,但在(180±10) ℃消解30 min后,由于溫度較高,消解速率快,消解液揮發(fā)至近干,此過程中部分硒因溫度過高揮發(fā)損失,導(dǎo)致消解效率下降,這點(diǎn)與WS/T 109—1999中的說明相一致。所以實(shí)驗(yàn)采用(150±10) ℃作為后續(xù)樣品消解溫度。在樣品前處理過程中需注意觀察消解狀態(tài),防止消解溫度過高導(dǎo)致使消解效率下降。

      表2 不同溫度下的消解情況

      2.2.2 混酸添加量的確定

      取5組血液樣品,分別加0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL混酸,其余操作按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行,其消解效率變化如圖1所示?;焖崽砑恿?.5 mL時(shí)消解液最終呈黃色,消解不完全,消解效率僅為32.28%,混酸添加量1~2 mL時(shí),均在80%以上,而混酸添加量為2.5 mL時(shí),消解率有明顯下降?;焖崽砑恿看笥?.5 mL時(shí),消解30 min后消解液面未出現(xiàn)白煙,故延長了消解時(shí)間??赡苡捎谙鈺r(shí)間過長導(dǎo)致樣品中硒大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榱鶅r(jià)硒,后續(xù)與鹽酸反應(yīng)不充分導(dǎo)致消解效率的下降?;焖崽砑恿繛? mL時(shí),平均消解率達(dá)到最大值89.61%。在確定樣品預(yù)處理方法時(shí),盡量減少試劑用量以減少污染,所以本實(shí)驗(yàn)采取混酸添加量為1 mL。

      圖1 混合酸添加量對(duì)消解效率的影響Figure 1 The effect of the amount of mixed acid added on the digestion efficiency.

      2.2.3 消解時(shí)間的確定

      樣品在(150±10) ℃分別消解15、20、25、30、35 min后取下,其余操作按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行。消解率變化如圖2所示。消解15 min時(shí)溶液呈黃色,基本澄清,但消解效率僅為67.32%,隨時(shí)間延長,消解效率先上升后趨于平緩,在30 min時(shí)達(dá)到最大值97.26%,繼續(xù)延長時(shí)間致使消解液近干,硒含量損失,消解效率下降,所以選取30 min作為消解時(shí)間。同時(shí)因電熱板控溫情況不同應(yīng)及時(shí)觀察消解液狀態(tài),防止消解時(shí)間過長導(dǎo)致消解效率下降。

      圖2 消解時(shí)間對(duì)消解效率的影響Figure 2 The effect of digestion time on digestion efficiency.

      2.3 線性范圍與檢出限

      配制0、1、2、4、6、8、10 μg/L共計(jì)7個(gè)濃度點(diǎn),進(jìn)行血中硒含量標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定,其線性范圍為0~10 μg/L,相關(guān)系數(shù)為0.999 2,根據(jù)GBZ/T 210.5—2008《職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)制定指南第5部分生物材料中化學(xué)物質(zhì)測(cè)定方法》中標(biāo)準(zhǔn)差法進(jìn)行最低檢出濃度實(shí)驗(yàn)。按上述優(yōu)化后的方法連續(xù)測(cè)定10次空白溶液,由測(cè)定值計(jì)算濃度平均值和標(biāo)準(zhǔn)差,以3倍標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算最低檢出濃度為0.143 μg/L。

      2.4 方法準(zhǔn)確度與精密度實(shí)驗(yàn)

      配制50、150、250 μg/L劑量水平的加標(biāo)樣品,按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行處理,同批測(cè)定樣品濃度后計(jì)算精密度和加標(biāo)回收率。結(jié)果顯示,樣品的平均加標(biāo)回收率為90.9%~105%,精密度為1.5%~1.6%,方法的精密度和準(zhǔn)確度均滿足生物材料中化學(xué)物質(zhì)測(cè)定方法要求,見表3。

      表3 準(zhǔn)確度與精密度測(cè)試結(jié)果

      2.5 質(zhì)控樣品測(cè)定

      以Sero全血質(zhì)控為樣品,經(jīng)上述方法檢測(cè),結(jié)果為(147.367±7.415) μg/L,符合質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)證書要求的(161±32) μg/L。根據(jù)質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)證書中其他金屬元素含量,推測(cè)樣品中較高含量金屬元素Pb (337±68) μg/L、Zn (7.1±1.4) mg/L、Cu (1.34±0.27) mg/L,對(duì)血中硒含量檢測(cè)基本無影響。

      3 結(jié)論

      建立了全血中硒含量測(cè)定的濕法消解-原子熒光光譜分析方法,測(cè)定全血中硒線性情況良好,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和平均加標(biāo)回收率均符合職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)生物材料中化學(xué)物質(zhì)測(cè)定方法的相關(guān)要求,具有靈敏度高,精密度和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。方法前處理操作簡單,樣品用量和消解用酸量均較少,微波消解法取樣量一般為1 mL,而本實(shí)驗(yàn)取樣量僅為200 μL,在很大程度上節(jié)省了實(shí)驗(yàn)樣品和資源,也為環(huán)境和醫(yī)學(xué)相關(guān)研究中的小樣品分析提供了可能性。

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