碰撞/反應(yīng)池技術(shù)-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定食品中硒含量

劉濤 李彪 熊小輝 黎申英

摘要 ?［目的］建立碰撞/反應(yīng)池技術(shù)-電感耦合等離子體質(zhì)譜法（DRC-ICP-MS）測定食品中硒含量的分析方法。［方法］采用微波消解法，對茶葉、雞蛋、保健食品、嬰幼兒乳粉進行微波消解，于180 ?℃趕酸至近干，定容至50 mL，采用甲烷作為反應(yīng)氣體，以最大豐度80Se作為質(zhì)量數(shù)，用DRC-ICP-MS測定上述樣品中硒的含量。［結(jié)果］該方法在0.5～100.0 μg/L線性關(guān)系良好（R2=0.999 949）；檢出限分別為茶葉、嬰幼兒乳粉0.002 3 mg/kg，保健食品0.000 9 mg/kg，雞蛋0.000 5 mg/kg；加標(biāo)回收率為93.3%～108.8%，精密度為0.7%～4.7%。應(yīng)用該方法對茶葉中硒質(zhì)控樣（CFAPA-QC485B-6）中的硒進行了測定，結(jié)果符合給定的標(biāo)準(zhǔn)值。［結(jié)論］該方法能有效消除40Ar40Ar對80Se的干擾，提高了檢測的靈敏度，并確保了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，具有靈敏度高、準(zhǔn)確性好、線性范圍廣、檢出限低、快速簡便等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞 ?碰撞/反應(yīng)池技術(shù)-電感耦合等離子體質(zhì)譜法；甲烷；硒含量；茶葉；雞蛋；保健食品；嬰幼兒乳粉；茶葉中硒質(zhì)控樣

中圖分類號 ?TS 207.3 ??文獻標(biāo)識碼 ?A ??文章編號 ?0517-6611（2023）05-0203-03

doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2023.05.046

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Determination of Selenium Content in Food by Collision/Reaction Cell Technology Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

LIU Tao，LI Biao，XIONG Xiao-hui et al

（Food Inspection and Testing Research Institute of Jiangxi General Institute of Inspection，Testing and Certification，Nanchang，Jiangxi 330200）

Abstract ?［Objective］To establish an analytical method for the determination of selenium content in food by collision/reaction cell technology inductively coupled plasma mass spectrometry （DRC-ICP-MS）.［Method］Tea，eggs，health food and infant milk powder were digested by microwave digestion method.The acid was driven to nearly dry at 180 ℃ and the volume was fixed to 50 mL.Methane was used as the reaction gas and the maximum abundance of 80Se was used as the mass number.The content of selenium in the above samples was determined by DRC-ICP-MS.［Result］The linear relationship of 0.5-100.0 μg/L concentration range was good （R2=0.999 949）.The detection limits were tea，infant milk powder 0.002 3 mg/kg，health food 0.000 9 mg/kg，egg 0.000 5 mg/kg.The recovery was 93.3%-108.8%，and the precision was 0.7%-4.7%.The method was applied to the determination of selenium in quality control sample of selenium in tea （CFAPA-QC485B-6），and the results accorded with the given standard value.［Conclusion］This method can effectively eliminate the interference of 40Ar40Ar to 80Se，improve the sensitivity of detection，and ensure the accuracy of detection results.It has the advantages of high sensitivity，good accuracy，wide linear range，low detection limit，fast and simple.

Key words ?Collision/reaction cell technology inductively coupled plasma mass spectrometry （DRC-ICP-MS）;Methane;Selenium content;Tea;Egg;Health food;Infant milk powder;Quality control sample of selenium in tea

從 1817 年至今，人們對硒的研究從有毒元素到人體必需微量元素逐步發(fā)展［1-3］。隨著人們對營養(yǎng)的重視，硒元素在抗癌、預(yù)防心血管疾病、增強生殖功能、抗氧化、減緩損傷以及提高身體免疫力等方面［4］的作用得到越來越多的認(rèn)可。研究表明體內(nèi)缺乏硒元素會導(dǎo)致40多種疾病，如克山病、大骨節(jié)病等［5］，而硒元素攝入過量也會導(dǎo)致硒中毒［6-7］。國家推薦的成年人硒攝入量為60 μg/d，可耐受最高攝入量為400 μg/d［8］?；谖貙τ谌梭w越來越重要，現(xiàn)在也出現(xiàn)了越來越多的各種富硒類的食品，比如富硒茶葉、富硒大米、富硒礦泉水、富硒雞蛋、嬰幼兒乳粉、各種富硒保健食品等，因此作為科研工作者，有必要對這些食品中硒的含量進行一個準(zhǔn)確的測量。

目前食品中硒的檢測方法主要有原子吸收光譜法［9］、原子熒光光譜法［10］、熒光法［11］、電感耦合等離子體-質(zhì)譜法［12-14］及電感耦合等離子體-發(fā)射光譜法［15］等。該研究查閱參考了已有的ICP-MS法測定硒的研究［16-18］。常見硒元素的同位素有74Se、76Se、77Se、78Se、80Se、82Se，由于80Se豐度最高，要想采用電感耦合等離子體-質(zhì)譜法測定硒，那么選擇的最好的質(zhì)量數(shù)就是80Se，但是由于ICP-MS一般采用的是氬 氣的電離來形成等離子體，而40Ar40Ar對80Se會形成巨大干擾，因此采用甲烷氣體作為反應(yīng)氣體，將系統(tǒng)內(nèi)的40Ar40Ar進行消除，從而能夠大大提高靈敏度和準(zhǔn)確性。該研究同時對4種不同基質(zhì)的食品進行了研究，并對質(zhì)控樣茶葉中的硒進行了測定，為準(zhǔn)確測定食品中的硒提供了參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 ???儀器。NexION2000P電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國PerkinElmer公司）；Milli-Q 超純水系統(tǒng)（美國Millipore公司）；MARS6微波消解儀（美國CEM公司）；QUINTIX124-1CN電子天平（美國賽多利斯公司）。

1.1.2 ???試劑。硝酸（蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司）；1 000 μg/mL硒標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，中國計量科學(xué)研究院）；1 000 μg/mL鍺標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，中國計量科學(xué)研究院）；純水（ ≥18.2 MΩ·cm，實驗室自制）；茶葉中硒質(zhì)控樣品（中食國實）。

1.1.3 ???試材。茶葉、雞蛋、保健食品、嬰幼兒乳粉均為市售樣品。

1.2 試驗方法

1.2.1 ???樣品前處理。

稱取固體樣品0.2～0.5 g（精確至0.001 g，含水分較多的樣品可適當(dāng)增加取樣量至1 g）于微波消解罐內(nèi)，加入5 mL硝酸，加蓋放置1 h，旋緊罐蓋，按照表1微波消解程序進行微波消解，冷卻后取出。緩慢打開罐蓋，于180 ℃趕酸至近干，冷卻后轉(zhuǎn)移至50 mL離心管內(nèi)，用去離子水定容至50 mL，同法處理試劑空白。

1.2.2 ???電感耦合等離子體質(zhì)譜儀條件。

使用1 μg/L的Be、Ce、Fe、In、Li、Mg、Pb、U調(diào)諧液對儀器條件進行優(yōu)化，得到優(yōu)化結(jié)果，主要工作參數(shù)：射頻功率1 500 W；等離子體氣流量15 L/min； 載氣1.04 L/min；霧化室溫度2 ℃；低質(zhì)量截取值（RPQ）0.45；分析模式為反應(yīng)模式（反應(yīng)氣甲烷）；反應(yīng)氣流速0.6 mL/min；雙電荷比率Ce++/Ce+＜3.0％；氧化物比率CeO+/Ce+＜2.0％。

1.2.3 ???標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制及樣品測定。

用移液槍吸取適量硒標(biāo)準(zhǔn)使用液于50 mL離心管中，用2%硝酸定容至刻度，得到標(biāo)準(zhǔn)系列溶液濃度分別為0、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0 μg/L。以50.0 μg/L的鍺溶液作為內(nèi)標(biāo)在線加入，分別以待測元素與內(nèi)標(biāo)元素的信號值的比值為縱坐標(biāo)、濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。分別測定空白與樣品的信號值，計算樣品含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 甲烷流量的優(yōu)化

配制了2%硝酸空白溶液和10 μg/L的硒標(biāo)準(zhǔn)溶液，測試在不同甲烷流量下硒的信號強度（CPS），結(jié)果見圖1。從圖1可以看出，當(dāng)甲烷流量低于0.4 mL/min時系統(tǒng)內(nèi)仍存在較大干擾，當(dāng)甲烷流量在0.5～0.6 mL/min時，硒標(biāo)準(zhǔn)溶液的CPS隨之升高，并在0.6 mL/min時達(dá)到最大，而隨著甲烷流量超過0.6 mL/min以后，空白溶液的CPS幾乎不會變化，而硒標(biāo)準(zhǔn)溶液的CPS信號會明顯降低，因此該研究選擇0.6 mL/min作為反應(yīng)氣體的流量。

2.2 消解液中硝酸濃度的選擇 ???在試驗中發(fā)現(xiàn)消解液中硝酸濃度對硒的測定會產(chǎn)生較大影響，用2%硝酸配制標(biāo)準(zhǔn)曲線的溶液，測定在不同硝酸濃度下5 μg/L硒溶液濃度，結(jié)果見圖2。從圖2可以看出，硝酸濃度為2%～10%時，得到的5 μg/L硒溶液濃度呈下降趨勢，在2%的硝酸濃度時，硒溶液濃度最接近5 μg/L，因此樣品消解后應(yīng)趕酸至近干。

2.3 稱樣量及定容體積的優(yōu)化 ???該研究選擇了4種不同基質(zhì)的樣品進行測試，由于樣品基質(zhì)不同對內(nèi)標(biāo)回收會有較大影響，當(dāng)嬰幼兒乳粉按稱樣量0.5 g、保健食品按稱樣量0.5 g、定容體積為25 mL時，內(nèi)標(biāo)的回收率分別為35%和45%，而當(dāng)嬰幼兒乳粉按稱樣量0.2 g、保健食品按稱樣量0.5 g、定容體積為50 mL時，內(nèi)標(biāo)的回收率均在90%～98%；因此為了對內(nèi)標(biāo)的回收率影響較小，使樣品測試更加準(zhǔn)確，該研究采用茶葉和嬰幼兒乳粉稱樣量均為0.2 g，保健食品稱樣量為0.5 g，雞蛋由于含水量較高稱樣量為1.0 g，定容體積均為50 mL。

2.4 方法的線性范圍、檢出限

用2%硝酸配制了0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0 μg/L的硒標(biāo)準(zhǔn)溶液，在優(yōu)化的試驗條件下進行測試，硒標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度在0.5～100.0 μg/L線性方程為y=0.013x+0.000（R2=0.999 949）。連續(xù)測定樣品空白溶液，得到20次結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差，再按3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差乘以定容體積（50 mL），除以稱樣量（按茶葉0.2 g、嬰幼兒乳粉0.2 g、保健食品0.5 g、雞蛋1.0 g計），得到方法檢出限，結(jié)果見表2。

2.5 方法的精密度及加標(biāo)回收率

用茶葉、嬰幼兒乳粉、保健食品和雞蛋進行了加標(biāo)回收試驗，按照3水平6平行分別加入低、中、高含量的硒標(biāo)準(zhǔn)溶液，按 “1.2.1” 進行前處理后測定，計算回收率和精密度，測得平均回收率為93.3%～108.8%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為0.7%～4.7%（表3） 。

2.6 方法的準(zhǔn)確度試驗 ???為進一步驗證方法的準(zhǔn)確性，該研究對茶葉中硒質(zhì)控樣（編號CFAPA-QC485B-6，硒含量指定值0.374 mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)偏差0.053 mg/kg）進行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，硒含量測得值為0.392 mg/kg，與茶葉中硒質(zhì)控樣的指定值接近，說明該方法具有很好的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)論

該研究建立了碰撞/反應(yīng)池技術(shù)-電感耦合等離子體質(zhì)譜法快速測定食品中硒的含量。在反應(yīng)模式下采用甲烷作為反應(yīng)氣體，可以有效消除質(zhì)譜中40Ar40Ar對80Se的干擾，大大提高了該方法的靈敏度；為了驗證該方法的準(zhǔn)確度，該研究還對茶葉質(zhì)控樣硒進行了測定，結(jié)果準(zhǔn)確性好。該方法穩(wěn)定快速、靈敏度高、線性范圍廣、檢出限低，可適用于茶葉、嬰幼兒乳粉、雞蛋、保健食品等食品中硒的測定。

參考文獻

［1］ ?RAYMAN M P.The importance of selenium to human health［J］.Lancet，2000，356（9225）：233-241.

［2］ ELLIS D R，SALT D E.Plants，selenium and human health［J］.Curr Opin Plant Biol，2003，6（3）：273-279.

［3］ SORS T G，ELLIS D R，SALT D E.Selenium uptake，translocation，assimilation and metabolic fate in plants ［J］.Photosynth Res，2005，86（3）：373-389.

［4］ DUMONT E，VANHAECKE F，CORNELIS R.Selenium speciation from food source to metabolites：A critical review ［J］.Anal Bioanal Chem，2006，385（7）：1304-1323.

［5］ 郭建軍，方子龍，楊則宜.硒營養(yǎng)與人體健康［J］.生物學(xué)通報，2000，35（4）：21-22.

［6］ SEILER R L，SKORUPA J P，PELTZ L A.Areas Susceptible to irrigation-induced selenium contamination of water and biota in the western United States ［J］.Geol Surv Circular，1999（1）：1-36.

［7］ 何夢潔，蘇丹婷，鄒艷，等.浙江省居民膳食硒攝入水平與高血壓的關(guān)系研究［J］.預(yù)防醫(yī)學(xué)，2019，31（1）：5-9.

［8］ 中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會.

中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量 第3部分：微量元素.WS/T 578.3—2017［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2017.

［9］ 黃曉君，洪映屏，巫裕芳，等.氫化物原子吸收光譜法測定富硒猴頭菌中硒含量［J］.現(xiàn)代食品，2017（11）：99-101.

［10］ ?ZHANG N，F(xiàn)U N，F(xiàn)ANG Z，et al.Simultaneous multi-channel hydride generation atomic fluorescence spectrometry determination of arsenic，bismuth，tellurium and selenium in tea leaves［J］.Food Chem，2011，124（3）：1185-1188.

［11］ 李迎霞，王未肖，哈婧.巰基棉分離富集-熒光分光光度法測定地下水中的痕量硒［J］.巖礦測試，2005，24（4）：311-313.

［12］ 張萍，謝華林，劉宏偉，等.ORS-ICP-MS測定食用植物油中的多種微量元素［J］.中國糧油學(xué)報，2014，29（7）：108-111.

［13］ GUO W，HU S H，WANG Y X，et al.Trace determination of selenium in biological samples by CH4-Ar mixed gas plasma DRC-ICP-MS［J］.Microchem J，2013，108：106-112.

［14］ 袁新躍，沈莉，袁燕村，等.超高壓微波消解一電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定堅果中的硒［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（17）：204-206.

［15］ 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 Chem，2013，141（4）：3566-3570.

［16］ 王立，盧艷艷，潘勝東.碰撞/反應(yīng)池技術(shù)—電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定人發(fā)中硒含量［J］.中國衛(wèi)生檢驗雜志，2022，32（1）：15-18.

［17］ 趙晨曦，高佳，付志斌，等.電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定食品中硒元素的條件優(yōu)化［J］.食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報，2021，12（5）：1682-1687.

［18］ 郭美娟，張斌，張春林，等.不同方法檢測特殊醫(yī)學(xué)用途嬰兒配方食品中硒含量［J］.乳業(yè)科學(xué)與技術(shù)，2021，44（4）：34-37.