ICP-MS與HG-AFS測定大米中硒含量的對比

易瑜琪，劉塞納，萬鑫，李琎杰，嚴美婷

江西省檢驗檢測認證總院食品檢驗檢測研究院（宜春 336000）

隨著經濟文化的飛速發展，人們對營養的重視度日益提升，硒也從污染元素逐步轉變到營養元素，其抗氧化、修復損傷細胞能力，抗癌，增強免疫力等方面被越來越多人接受[1-3]。研究表明，硒元素的缺乏會導致40余種疾病，其中較為典型的為克山病、大骨節病，而攝入過量則會導致中毒[4-5]。國家推薦成人攝入量60 μg/d，最高可耐受量400 μg/d[6]。我國大部分地區硒元素較為缺乏，對硒元素的攝入非常重要。硒在自然界存在形態主要為無機硒，其生物利用率低且具有不良反應，而植物體內的硒大多為有機硒，是人體攝入硒的關鍵方式[7]。江西宜春硒資源豐富，具有多種富硒產品，富硒大米便是其特色產品之一。大米是我國主食之一，其相關制品更是不勝枚舉，因此便捷、準確檢測大米中硒含量意義重大。

檢測食品中硒的含量主要方法有分光光度法[8]、HG-AFS法[9]、ICP-MS法[10]等，前處理方法有濕法消解和微波消解等[11]。分光光度法檢出限高，重現性較差，因此HG-AFS法及ICP-MS法在該元素的檢測應用更為廣泛，而微波消解法元素損失小、便捷、效率高，是批量試驗過程中常用的前處理方式。ICP-MS標準模式通常采用氬氣作為燃燒氣，而80Se為豐度最高的同位素即為最優質量數，40Ar會對其產生干擾，因此可將甲烷氣替換氬氣，減少系統誤差，提高準確性[12-13]。在元素分析過程中，常用的定量模式有標準曲線法和標準加入法，對于復雜樣品基體，標準曲線法干擾較大，此時使用標準加入法定量準確度較高[14]。

試驗采用微波消解對大米進行前處理，使用ICPMS（碰撞/反應池模式和標準模式）與HG-AFS對硒元素進行測定，通過標準曲線法和標準加入法進行對比分析，為準確批量測定大米中硒含量提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

大米（市售，產地為宜春），共3份，分別為M-1（大米）、M-2（紅米）、M-3（糯米）。

標準物質：小麥粉GBW 10046（地球物理地球化學勘查研究所）。

硒標準溶液（1 000 μg/mL，國家有色金屬測試中心）；鈧、鍺、銦、銠、錸、鉍混合標準溶液（100 mg/L，壇墨質檢-標準物質中心）；溶液超純水（杭州娃哈哈集團有限公司）；硝酸（UP，蘇州晶瑞化學股份有限公司）；鹽酸（GR，西隴科學股份有限公司）；氫氧化鈉、硼氫化鉀（GR，國藥集團化學試劑有限公司）；鐵氰化鉀（AR，西隴科學股份有限公司）。

電子天平（CP224C，奧豪斯儀器有限公司制造）；電熱板（G-400，上海屹堯儀器科技發展有限公司）；微波消解儀（TOPEX+，上海屹堯儀器科技發展有限公司）；液相色譜-原子熒光聯用儀（LC-AFS 9530，北京海光儀器有限公司）；電感耦合等離子體質譜儀（NEXION2000B，美國PerkinElmer）。

1.2 試驗方法

1.2.1 試樣前處理

稱取0.2 g（精確至0.000 1 g）樣品于消解罐中，加入6 mL硝酸于120 ℃加熱板預消解20 min，按表1升溫程序進行微波消解。冷后取出，緩慢旋開罐蓋，放置于120 ℃加熱板趕酸至近干。經ICP-MS測試的試樣直接用超純水定容于25 mL容量瓶中，同法處理樣品空白；經HG-AFS測試的試樣繼續加入5 mL鹽酸（1+1，V/V），加熱至溶液清亮無色并出現白煙，取下冷卻定容至裝有6.25 mL鐵氰化鉀（100 g/L）的25 mL容量瓶中。

表1 微波消解升溫程序

1.2.2 儀器條件的設定

HG-AFS：選擇5% HCl溶液為載流、2%硼氫化鉀+0.5%氫氧化鈉溶液為還原劑，同時設定儀器負高壓300 V、燈電流70 mA、原子化器高度8 mm，讀數時間13 s。

ICP-MS碰撞/反應池模式：用1 μg/L調諧液對儀器進行優化，設定其頻設功率1 500 W，等離子體氣流量15 L/min，載氣流量1.04 L/min，分析模式DRC（甲烷反應模式），反應氣流速0.6 mL/min，使儀器性能達到表2要求。

表2 ICP-MS儀器性能基本要求

ICP-MS標準模式：用1 μg/L調諧液對儀器進行優化，設定其功率1 100 W，等離子體氣流量15 L/min，載氣流量1.2 L/min，反應氣流速0.88 mL/min，使儀器性能達到表2要求。

1.2.3 標準曲線的配制

HG-AFS：分別吸取0，0.01，0.05，0.10，0.20和0.50 mL的1 μg/mL硒標準中間液置于50 mL容量瓶中，加入2.5 mL濃鹽酸、5 mL鐵氰化鉀溶液（100 g/L），一份用超純水定容，另一份用1.3.1處理后的樣品定容用于標準加入法分析。

ICP-MS：分別吸取0，0.01，0.05，0.10，0.20和0.50 mL的1 μg/mL的硒標準中間液置于50 mL容量瓶中，一份用超純水定容，另一份用1.3.1處理后的樣品定容用于標準加入法分析。將50 μg/L鍺標準溶液作為內標，在線加入。

1.2.4 儀器性能的測試

1.2.41 檢出限（SDL）

HG-AFS和ICP-MS均為連續測量該樣品空白11次。計算其11次測定值的標準偏差SSD值，結合對應的標準曲線的斜率K、方法稀釋倍數f及稱樣量m，根據式（1）計算出方法檢出限SDL。

1.2.42 精密度（SRSD）

由于樣品測量濃度值在0.5 μg/L附近，所以將濃度0.5 μg/L硒標準溶液連續測定6次通過其熒光強度及信號強度計算標準偏差，SRSD為該標準偏差除以強度的平均值得到的數值，即式（2）。

1.2.5 最優條件的測定

稱取樣品M-1、M-2、M-3及標準物質（n=3），并進行加標試驗，加標量分別為0.05 mg/kg（水平1）和0.10 mg/kg（水平2），依據1.3.1處理后分別進行HG-AFS、ICP-MS碰撞/反應池模式、ICP-MS標準模式標準曲線法的測定，計算加標回收率及測量值與真值的偏差。

稱取標準物質（n=2），經過1.3.1處理后，依照1.3.3分別繪制曲線，通過HG-AFS、ICP-MS碰撞/反應池模式、ICP-MS標準模式標準加入法進行定量，計算測量值與真值的偏差。

試驗通過加標回收率及測量值與真值的偏差對方法的準確度進行驗證。

2 結果與分析

2.1 儀器性能

經測定，HG-AFS與ICP-MS碰撞/反應池模式、ICP-MS標準模式的分析性能如表3所示。

表3 HG-AFS與ICP-MS法的分析性能

硒元素質量濃度在0～10 μg/L下，儀器的線性擬合程度均很高且儀器穩定性較好精密度均小于1.5%，3種分析模式下均可達GB 5009.93—2017《食品安全國家標準 食品中硒的測定》的要求，但ICP-MS碰撞/反應池模式檢出限遠低于其他模式。

2.2 稱樣量的優化

微波消解體系適宜取樣量較小的前處理，而消解后樣品基體的復雜程度對樣品測定值影響較大，而ICP-MS的內標回收率反應最為靈敏。稱樣量0.6 g，定容體積25 mL，樣品及標準物質的內標回收率75%～80%，為減少樣品基體對測定值的影響，將稱樣量降低，當稱樣量0.2 g、定容體積25 mL時，內標回收率均可達90%，試驗準確度較高。

2.3 最優測定條件的分析

將試驗樣品經過1.2.5處理后，結果如表4所示。在標準曲線定量模式下，HG-AFS法的測定值偏低，而ICP-MS標準模式的測定值偏高，ICP-MS碰撞/反應池模式測定值與真值最為接近，誤差僅2.5%，其回收率為100.3%～104.2%。

表4 不同測定條件法的分析比較

對比2種定量模式如圖1所示，HG-AFS法測定值與真值的偏差無明顯變化，ICP-MS的2種分析模式標準加入法略優于標準曲線法，但是優勢并不明顯且其處理繁瑣，需要樣品與曲線一一對應，批量試驗操作困難，因此，ICP-MS標準模式法應用標準曲線進行定量為最優測試條件。

圖1 不同定量模式的分析比較

2.4 大米硒含量的分析

在最優測試條件下，對來自宜春市9個縣市及袁州區的共118個大米進行連續測定。根據江西省富硒食品分類標準，硒含量在0.07～0.3 mg/kg，為富硒大米，如圖2所示，共50個樣品可達其標準，占總樣品的42.4%，含硒大米（硒含量0.002～0.07 mg/kg）與超硒大米（硒含量大于0.3 mg/kg）分別占總樣品的34.7%和20.3%。所以，宜春雖然硒資源豐富，但大米的硒含量參差不齊，符合江西省富硒標準的大米不到50%。

圖2 宜春市富硒大米的占比

3 結論

應用微波消解體系，取樣量0.2 g，ICP-MS碰撞/反應池模式標準曲線法樣品測量值與真值誤差為2.5%，回收率為100.3%～104.2%，準確度高又能批量測定試樣，為最優試驗條件。在此條件下對大米進行檢測，數據顯示宜春大米普遍含硒，但僅42.4%為富硒大米，不足一半，并且大米中硒含量最高可達1.96 mg/kg，超標準6倍，富硒技術不成熟。當地種植戶可通過技術升級，依照試驗方法對大米硒含量進行實時測定，從而調整富硒手段，提高大米富硒率，使富硒量趨于穩定，實現產業升級，提升大米品質。