摘 要：比较测试了实验室配制的硒溶液和茶叶消解液，发现在测定茶叶中硒含量时，基质效应明显。采用碰撞池技术（CCT）可以消除这些基质效应，本文以铑为内标，在优化用于测定的硒同位素基础上，对CCT气体（7%氢气+93%氦气）流量也进行了优化，得出以78Se为测定同位素，CCT气体流量为5.0 mL/min的条件下，对茶叶、菠菜和大米3种国家标准物质中硒含量的测定的回收率介于91%～98%之间，准确度符合要求，说明该方法可以用于这3类农产品中硒含量的测定。
关键词：ICP-MS；硒；碰撞池
硒是一种人体必需的微量元素，广泛存在于人体内脏之中，适量的硒有保护生物膜、消除自由基、抗癌、防衰老、增进免疫功能等作用。体内硒缺乏可导致心脑血管疾病、肝病、肿瘤、糖尿病、呼吸及消化系统疾病等各种疾病的发生［1-3］。楼晓明等人通过对浙江省富硒和非富硒地区人群健康状况调查，发现富硒地区人群冠心病、脑卒中的发病率以及B淋巴细胞水平均低于非富硒地区，而谷胱甘肽过氧化物酶水平明显高于非富硒地区，说明硒在减少心血管疾病患病率、抗肿瘤、免疫调节等方面具有重要作用［4］。
随着人们对硒保健功能认识加强，市场上出现了各种各样的富硒农产品［5-9］。我国相继制定了《富硒稻谷》［10］、《富硒茶》［11］、《富硒大米》［12］等国家、行业和地方标准，其中硒含量是判定富硒产品等级的关键指标。因此准确测定农产品中的硒含量对于评价产品质量具有重要意义。目前常用的测定方法包括氢化物原子荧光光谱法和荧光法，这两种方法都需要进行复杂的前处理，同时硒的价态对检测结果也有很大影响，在前处理过程中需要用到铁氰化钾和2，3-二氨基萘等毒性较强的试剂。因此研究一种简便、快速的方法十分必要。
微波消解法使用的酸种类少、用量小、速度快，目前已经广泛应用于食品和农产品检测前处理过程。电感耦合等离子体质谱法由于具有低检出限、高灵敏度以及宽线性范围［13］，非常适合农产品中微量元素的测定。本文研究了采用电感耦合等离子质谱仪测定农产品中硒的方法，通过参数优化，对茶叶、菠菜和大米等国家标准物质进行了检测，得到满意结果。
1.1 材料和试剂
茶叶（国家标准物质GBW 10016）、菠菜（国家标准物质GBW10015）、大米（国家标准物质GBW 10010）：国家标准物质研究中心；硒、铑标准溶液（1 000 mg/L）：国家有色金属及电子材料分析测试中心；硝酸（UP级）、双氧水（UP级）：苏州晶瑞化学有限公司；水：一级水，电导率≤0.01 mS/m。CCT气体（7%氢气+93%氦气混合气）：杭州今工特种气体有限公司经销；高纯氩气（≥99.999%）：上海云光工业气体有限公司。
1.2 仪器与设备
MARS X微波消解仪，配备石墨加热赶酸器：美国培安公司；Thermo Xseries II电感耦合等离子体质谱仪：美国赛默飞世尔科技公司；BS224S分析天平：北京赛多利斯仪器系统有限公司；Classic超纯水仪：英国ELGA公司。仪器工作参数见表1。
表1 电感耦合等离子体质谱仪工作参数
Table 1 ICP-MS operating parameters
参数 项目 工作参数提取透镜电压/V -118 六极杆偏压/V -5.7提取透镜Lens1电压/V -1230 四极杆偏压/V -1.3提取透镜Lens2电压/V -98 雾化器流量/（L/min） 0.74提取透镜Lens3电压/V -115.3 辅助气流量（L/min） 1.0聚焦透镜电压/V 12.4 功率/W 1300偏转透镜D1电压/V -58.0 水平位置/mm 104偏转透镜D2电压/V -190 垂直位置/mm 562偏转透镜DA电压/V -87.1 采样深度/mm 150项目 工作
1.3 样品制备
Se溶液、Rh内标溶液的配制：将1 000 mg/L的Se 和Rh标准溶液逐级稀释到所需的浓度，用1%硝酸溶液定容。
待测液制备：称取0.3 g～0.5 g样品于聚四氟乙烯内罐中，加入4 mL硝酸，放置30 min后加入2 mL双氧水，再放置30 min后，盖上内盖和外盖，拧紧。放入微波消解仪中，按照表2的程序进行消解，消解完成后，冷却，小心取出消解罐，并取下外盖和内盖，将消解罐放入石墨加热赶酸器中，120℃下进行赶酸，直到消解液约剩下1 mL左右为止。冷却后转入50 mL塑料离心管中，定容，待测。
1.4 Se的测定同位素选择方法
Se有6个同位素，分别为74Se（0.89%）、76Se（9.37%）、77Se（7.63%）、78Se（23.77%）、80Se（49.61%）、82Se（8.73%）等，不同同位素的丰度（括号中的数值）不同，灵敏度也有很大差异。在实际的测定中，人们选择的同位素也不尽相同［14-16］。为了比较不同同位素对测定准确度的影响，采用碰撞池技术（CCT）和Rh作为内标，对用于测定的同位素进行了优选。设定的CCT气体（7%氢气+93%氦气混合气）流量为5.0 mL/min。
配制0、10、50、100 μg/L的硒标准溶液，对Se的6种同位素进行测定，比较不同同位素的线性相关性。同时配制10、100 μg/L的Se溶液，分别对Se的6种同位素进行10次重复测定，取平均值计算回收率，以考察其测定准确度。
在实际测定样品时往往存在多种离子，这些离子导致基质效应，从而导致配制溶液中可以用于测定的同位素，在实际样品测定时回收率不能满足试验的要求。因此本研究中对国家标准物质茶叶（GBW 10016）中的Se进行了测定，并最终确定可以用于测试的Se同位素。
表2 微波消解程序
Table 2 Program of microwave digestion
程序 功率/W 升温时间/min 到达温度/℃ 保持时间/min 1 1600 5.0 60 10 2 1600 5.0 120 10 3 1600 10.0 180 20
2.1 不同同位素线性相关性
线性回归方程和相关系数见表3。
表3 不同Se的同位素测定的线性回归曲线和相关系数
Table 3 Linear regression curve and correlation coefficient of different isotope of selenium
注：**表示相关性达到极显著水平，n=3。
同位素 相关方程 相关系数74Se Y=0.479 4x+0.383 3 0.999 4**76Se Y=5.616 9x+2.117 6 0.999 9**77Se Y=4.874 7x+0.520 2 0.999 9**78Se Y=15.955x+8.707 5 0.999 8**80Se Y=36.143x+11.162 1 0.999 9**82Se Y=6.976 4x+2.117 6 0.999 6**
从表3中可以看出，6种同位素测定的线性以及相关系数都达到了极显著水平。说明在标准溶液体系中，干扰的少，Se的6个同位素均具有很好的相关性。
2.2 标准溶液回收率结果
标准溶液回收率结果见表4。
表4 不同浓度的Se溶液测定回收率
Table 4 Test recovery of different concentration of selenium solution
同位素 不同浓度回收率/% 10 μg/L 100 μg/L74Se 108.0 104.076Se 100.6 99.977Se 99.3 99.178Se 102.0 98.880Se 101.6 99.882Se 101.3 99.3
从表4中可以看出，低浓度时（10 μg/L）的回收率为99.3%～108%之间，高浓度时（100 μg/L）的回收率为98.8%～104%之间，均具有较好的回收率。
2.3 茶叶基质中Se的测定回收率
国家标准物质茶叶（GBW 10016）中硒含量为（0.098±0.008）mg/kg，测定的回收率见表5。
表5 国家标准物质茶叶硒的测定回收率
Table 5 Recovery of selenium determination in national standards substance（tea）
同位素 测定值/（mg/kg） 回收率/%74Se 5.8 588276Se 0.089 90.977Se 0.23 232.478Se 0.096 98.380Se 0.044 44.482Se 0.046 47.4
从表5可以看出，当在测定茶叶样品时，只有78Se的准确度满足要求，其他同位素的测定结果都不在标准值范围内。因此在测定实际样品中Se的含量时，采用的同位素为78Se。
2.4 CCT气体流量的优化
CCT气体流量是影响测定结果的重要指标，对流量进行了优化试验。在默认模式下优化仪器条件，通过调节CCT气体的流量，设置4.0、5.0、6.0、7.0 mL/min 4档流量，分别测定了采用微波消解法处理好的茶叶、菠菜和大米标准物质，3个标准物质的硒含量见表6。
表6 用于测定的国家标准物质及其硒含量范围
Table 6 List of national standards substances and the contents of selenium
标准物质名称 标准物质号 硒含量/（mg/kg）茶叶 GBW 10016 0.098±0.008菠菜 GBW10015 0.092±0.024大米 GBW10010 0.061±0.015
选择同位素78Se进行了测定，结果见图1。
图1 不同CCT气体流量下测定茶叶、菠菜和大米中Se的回收率
Fig.1 Recovery of selenium determination in tea，spinach and rice under different flow of CCT gas
从图1中可以看出采用5.0 mL/min的CCT气体流量时，3种国家标准物质硒的测定值回收率介于91%～98%之间。同时从测定结果的准确度来看（表7），CCT气体流量最佳为5.0 mL/min。
表7 不同CCT气体流量下茶叶、菠菜和大米中Se的测定值
Table 7 Results of selenium determination in tea，spinach and rice under different flow of CCT gas
CCT气体流量/ （mL/min）测定结果/（mg/kg）茶叶 菠菜 大米4.0 0.089 5 0.033 2 0.045 8 5.0 0.095 6 0.085 1 0.055 5 6.0 0.073 4 0.077 9 0.068 5 7.0 0.069 2 0.033 3 0.062 1
2.5 方法的检出限
采用优化后的仪器条件，进行标准曲线制备，并对空白进行11次测试，计算标准偏差，得到仪器检出限为0.018 μg/L，以称样量0.5 g，定容体积为50 mL计算，该方法的检出限为0.002 mg/kg，可以满足对农产品中硒含量的测定。
实验室配制的Se溶液由于基质简单，不同Se的同位素对测定结果没有影响。而对于农产品经过微波消解前处理后，大部分的有机物被氧化，农产品含有的矿质元素进入溶液中，形成一个成分复杂的溶液。这些复杂基质成分对ICP-MS的测定过程产生质谱干扰和非质谱干扰，对Se的测定产生影响。
选择测定的同位素是影响Se测定准确度的关键因素之一，侯冬岩等选用82Se测定茶叶中的硒含量，回收率介于80.8%～90.8%之间［14］，本文通过优化选用78Se测定了茶叶、菠菜和大米3种农产品中的硒含量，回收率介于91%～98%之间，回收率有了明显提高。
CCT模式下H2/He混合气体流量的选择对测定准确度有较大影响，从试验结果看，基质复杂的茶叶和菠菜受到混合气流量影响较大，而大米受到影响则较小。因此，在测定不同农产品中硒含量时，需要预先优化CCT气体的流量，以适合待测样品。
参考文献：
［1］张忠信，张新友，汤丰收，等.硒的生理保健功能及富硒花生研究［J］.中国食物与营养，2012，18（2）：61-63
［2］刘仲伟，牛小麟，高登峰.硒与心脏疾病［J］.心脏杂志，2013，52（1）：96-99
［3］刘琼，田静，陈平，等.硒缺乏与阿尔茨海默症［J］.生命科学，2012，42（8）：892-900
［4］楼晓明，徐彩菊，孟佳，等.浙江省富硒地区人群的健康状况［J］.环境与职业医学，2012，92（6）：361-364
［5］温立香，郭雅玲.富硒茶的研究进展［J］.热带作物学报，2013，34 （1）：201-206
［6］李娟，史衍玺，杜志勇，等.富硒花生中硒的赋存形态研究［J］.食品科学，2012，33（21）：57-59
［7］张忠信，张新友，汤丰收，等.硒的生理保健功能及富硒花生研究［J］.中国食物与营养，2012，18（2）：61-63
［8］任明强，赵宾，陈旭辉.贵州普安县优质富硒茶及土壤环境调查［J］.贵州农业科学，2012，40（7）：136-138
［9］陆进，蒋龙.富硒无花果茶的研究［J］.食品科技，2013，38（10）：124-127
［10］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 22499-2008富硒稻谷［S］.北京：中国标准出版社，2008
［11］中华人民共和国农业部.NY/T 600-2002富硒茶［S］.北京：中国标准出版社，2002
［12］安徽省质量技术监督局.DB34/T 847-2008富硒大米［S］.北京：中国标准出版社，2008
［13］P Masson，T Dalix，S Bussière.Determination of major and trace elements in plant samples by inductively coupled plasma-mass spectrometry［J］.Communication in soil science and plant analysis，2010，41：231-243
［14］侯冬岩，回瑞华，李红，等.茶叶中锗、硒的电感耦合等离子体质谱法分析［J］.质谱学报，2008，29（6）：353-355
［15］黄晓文，张念，黄小龙.碰撞池ICP-MS测定大米中Ca、Mn、Fe、Cu、Ni、As、Se、Sr、Cd、Ba和Hg的研究［J］.光谱实验室，2009，26 （5）：1095-1099
［16］墨淑敏.微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定大米中痕量硒和锶［J］.分析试验室，2013，32（10）：84-86
Method of Determination Selenium in the Agricultural Products by CCT-ICP-MS
Abstract：Compare the Se solution to tea digestion solution，there was obvious matrix effects in the tea digestion solution.As known the collided cell technology（CCT）is a commendable method for eliminating this matrix effect.In this article we used Rh as an internal standard，based the optimized isotope of selenium for test，the flow of CCT gas（7%H2+93%He）was optimized either.The results were that under the flow of gas 5.0 mL/min，determination of isotope78Se as total selenium in the national reference substances of tea，spinach and rice，the recoveries of selenium were between 91%and 98%，the accuracy were met the demands.
Key words：ICP-MS；selenium；CCT
DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.10.039
收稿日期：2015-04-01