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最(zuì)有效的消解植物中痕量硒方法——智能(néng)石墨消解儀

返回列表 來源: www.17c嫩嫩草色在线 發布日期: 2020.10.28
硒(Seleniun,Se)是生命活動中必需的微量元素,在人體中以硒蛋白的形式存在,具(jù)有提高免疫、抗(kàng)氧化、抗腫(zhǒng)瘤、延緩(huǎn)衰老、解毒和(hé)抗輻射等(děng)生物與生理功能(néng)。人體硒缺乏會降低硒蛋白的表達及生物學功能的(de)正常發揮(huī),會引起如貧血、冠心病、高血壓、癌症等40多種疾病,適量補硒有利於人體健康[1-3]。但硒(xī)對人體的有益(yì)生理功能必需控(kòng)製在安(ān)全濃度範(fàn)圍之內,補硒過量又會引起生物體中毒[4],世界衛生組織(WHO)、聯合國糧農(nóng)組織(FAO)、國際原子能機構(IAEA)均規定了明(míng)確指標:膳食硒的供給量為50~250μg•d-t,成人個體(tǐ)硒最高安全攝入量為400g•d-1[5]。人體從環境(jìng)中攝取硒的主要途徑是食物,食物鏈中硒又主要來源於植(zhí)物,因此對(duì)植物硒的準確測定顯得十分重要。

植物(wù)消解

DS-360程序控溫智能石墨消(xiāo)解儀-消(xiāo)解植物中痕量硒方法

1、實驗部分


1.1方法

目前測定(dìng)硒的方法主(zhǔ)要有光學分析法(分光光度法、熒光法、原子熒光光譜法,原(yuán)子吸收法等)6[6-8]、電化學分析法(陰極溶出伏安法、極譜法等)[9,10]、色譜學分析法(離子色譜法、高效液相色譜法、氣(qì)相色譜法(fǎ)等)[11]、聯用技術(電感耦合等離子體質譜法)等[12,13],每種方法都有其優缺點,在不同的情況下可選擇適當的檢測方法進行分析。其中氫(qīng)化物發生-原子熒光光譜(pǔ)法(HG-AFS)因其測定硒(xī)具(jù)有較高的靈敏度和精確度,所用試劑毒性(xìng)小,操作簡便,實用性強,已入選食品安(ān)全國家(jiā)標準“食品中(zhōng)硒的測定(GB5009.93-2010)”的第一法(fǎ)[14],尤其適(shì)合痕量硒的測定(dìng),本工作采用氫(qīng)化物(wù)發生-原子熒光光譜法測(cè)定植物樣(yàng)品中的硒。

植物硒多以有機形態存在,儀器測定前需轉化為無機離子,目前處理植物樣品的方法有幹灰(huī)法和濕(shī)法消解等方法,鑒於硒的易(yì)揮發(fā)特性,植物硒多采用濕法消解(jiě)。“國標(biāo)法-食(shí)品中硒的測定(GB 5009.93-2010)”采用(yòng)兩種濕消解法(fǎ):硝酸(suān)十高氯(lǜ)酸“電熱板(bǎn)”敞開體係常壓消解法,硝酸(suān)十雙氧水“微波”密閉體係消解法。“電熱板”消解為傳統濕消解法,簡便成本低,易操作,但試劑消耗多,溫度不能精(jīng)確控製,消解時多憑經驗,消解(jiě)溫度過高或時間過長極易造成硒損失,溫度過(guò)低有機硒又不能完全(quán)被(bèi)消解,導致測定結果偏低。微波消解是目前被廣為推薦的(de)一種(zhǒng)微量元(yuán)素(sù)消解方法,程序控溫,氧化(huà)劑用量少,微波消解(jiě)時間短且完全(quán),但缺點是微波消解後還(hái)需在電熱板上趕走殘留餘酸才能確保測量的準(zhǔn)確性。硒的易揮發性決定了硒必須低溫趕酸,這一步(bù)驟所需(xū)時間較長,總(zǒng)體消化過程中隻是節省了微波消解部分的時間,且單個樣品消化(huà)量較少,通常隻有0.1~0.5g。本法采用程序控溫的(de)石墨消解(jiě)儀消(xiāo)解(jiě)處(chù)理植物硒(xī),單個樣品(pǐn)消(xiāo)化量可達10.0g以上,可以滿足(zú)痕量樣品的大稱樣量的分析要求。石墨消解雖屬於敞開體係,但具有微波消解(jiě)儀相同的自動控溫程序,裝有試樣的消解管全部包裹於石墨(mò)加(jiā)熱孔中(zhōng),能量不易散失,加熱效率高且均勻,消解(jiě)趕酸能同時進行。且石墨消解管還自帶刻度,消解完成後無需轉移樣液可直接(jiē)定容,有別於電熱板和(hé)微波消解的二次(cì)轉移重新(xīn)定容過(guò)程,避免了在轉移過(guò)程中的汙染和損失。特別是儀器價格比微波消解儀低,經濟適用,常規實驗室(shì)都有能力購買,操作簡便安(ān)全,所用試劑毒性小,一次可處理大批樣品,尤(yóu)其適合植物樣品批量分析,其測定結果令人滿意。

1.2儀器與試劑

DS-360智能石墨消解儀;雙道原子熒光光譜儀,高性能硒空心陰極燈(北(běi)京有色金屬研究總院);超純水機,氬氣:純度為99,99%。

硝酸(suān)(HNO3)、高氯酸(HClO)、鹽酸(HCl)均為GR。硼氫化鉀溶(róng)液(10.0g•L-1):稱取5.0g氫氧化鉀(jiǎ)(KOHAR)溶於約500mL純水中,加入10.0g硼氫化鉀(KBH4CP),緩緩搖動使其溶解,定容至1000mL,混勻(yún)即可(kě),現配現用。鐵氰化鉀(100g•L-1)溶液:稱取10.0g鐵(tiě)氰化鉀(K3Fe(CN)6),AR,溶於100mL純水中,混勻。植物標樣為(wéi)灌木葉(GBW07602/GSV-1)、柑橘葉(yè)(GBW10020/GSB-11)、茶葉(yè)(GBW10016/GSB7)、圓白菜(GBW10014/GSB-5),大米(GBW10010/GSB-1)分別購自地球物理(lǐ)地球化學勘査硏究所。

硒標準儲備液溶(róng)液(100mg•L-1),硒質控環境標準溶液(GSBZ50031-94(203710)),購自(zì)中國(guó)環境保護部標準樣品(pǐn)研究所。試驗(yàn)中純水為18.3MΩ•cm(25C)超純水。

1.3樣(yàng)品與測試液的製備

稱取2.0g(精確至(zhì)0.0001g)洗淨(jìng)60C烘幹粉碎的(de)植物樣,加入10.0mL硝酸十高氯酸(8+2)(g)混(hún)酸及幾粒玻璃珠於(yú)100mL刻度消解管中,上端(duān)放彎頸(jǐng)玻璃(lí)小漏鬥便於回流,混勻放置在石墨(mò)消解儀的石墨加(jiā)熱孔中,於通風良(liáng)好的通風櫥內冷消(xiāo)化過夜12h後,石墨消解儀會按預先(xiān)設定的消解程序進行升溫消化,升溫程序為:室溫→50C保持0.5h100C保持1h-→160C保持2h→-180C保持,最後保持時間視樣品消化情況(kuàng)而定。其間要觀(guān)察消化液(yè)顏色,若較深,及時補加硝酸,反複多次,直到沒有棕色氮氧化物氣體冒出。當溶液變為清亮無色(sè)並伴有濃白(bái)煙岀現時,繼(jì)續保持180C加熱,其間可加入1~2mL純水1~2次(cì),目(mù)的(de)是趕殘餘酸,這樣可以解決濕法消解測定空白高的特點,直至加熱消化到(dào)剩餘體積為(wéi)2mL左右時,切不可蒸幹,取下冷卻至室溫,再加入5.0mL50%HCl(g)於剩餘消(xiāo)化液中,再次至於(yú)消解儀中升溫至100C(或(huò)沸水浴加熱),保持10~15mn,溶液變為(wéi)清亮無色並伴有白煙時,逐將Se+還原成(chéng)Se+。取出冷卻用純(chún)水定(dìng)容至25mL,密封(fēng)搖勻備用。同時做試劑空白。

測(cè)試(shì)液的(de)製備:按所需稀釋比例吸取以(yǐ)上待(dài)測液的(de)上清液1.0~5,0mL至10mL比色管中,加入適(shì)量(liàng)的(de)50%HCl(g)(以確保定容後的樣液酸度為15%),1.0mL鐵氰化鉀(10gg•L-1)溶液,純水定容並混勻。靜(jìng)置30min後上機測試

1.4硒標準溶液配製

將100mg•L-1硒標準儲備液用5%HCl溶液稀釋至100gg•L標準應用液。從100gg•L硒標準應用液中,分(fèn)別移取(qǔ)0.00,0.50,1.00,2.00,3.00,4.00,5.00mL至7個50mL容量瓶中,加入少量純水,再分別向每個容量瓶中加入50%HCl15.0mL(以(yǐ)確保定容後的樣液(yè)酸度為15%),5.0mL鐵氰化鉀(100g•L-1)溶液,純水定容,即可得到一組濃度為0.00,1.00,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00gg•L-1係列(liè)硒標準工作溶液

2、結果與討論


2.1原子(zǐ)熒光光譜儀(yí)工作參數

考慮燈電流、光電倍增管負(fù)高壓、載氣流量和反應介質等對分(fèn)析靈敏度、精確度(dù)和準確度的影(yǐng)響,結合AFS-9700型雙道原子熒光光譜儀的儀器條件,經反複試驗,確定了植物硒測(cè)定的最佳工作(zuò)參數,特別對讀數(shù)時間和延遲(chí)時間進行(háng)了反複摸索,最(zuì)終確定了讀數時間(jiān)為14s,延遲時間必須為6s時,在儀(yí)器的信號采集(jí)單元內才能獲得一個完整正態峰型,此時峰麵(miàn)積最大,達到(dào)了最佳積分效果,說明在上述儀器工作條件下,硒熒光強度響應值最高,結果見表1。

圖1


2.2消解液用量

準確稱取2.0mg(精確至0.0001g)植物標樣柑橘葉(GBW10020(GSB-11))樣品21份(fèn),分3組,每組7次重複。分別加入混酸比為HNO3+HCl0O4(V+V)=(6+4),(8+2)和(9+1)消解液10.0mL及幾粒玻璃珠冷消解12h過夜,消解處理製樣(yàng)步驟同1.3,測試硒的相對熒(yíng)光值,結果見(jiàn)表2。

可知:混酸比為HNO3+HClO(V+V)=8+2處理的柑橘葉樣品中硒(xī)的相對熒(yíng)光值最(zuì)高,且試樣重複良(liáng)好,其餘兩組熒(yíng)光值偏低,重複不穩(wěn)定(dìng),特別是混酸比為HNO3+HCIO4(V+V)=6+4一組重複差異較大。說明用HNO3+HCO4(V+V)=8+2混酸比消(xiāo)解處(chù)理柑(gān)橘葉樣品時,硒的提取最完全。

圖2


全植物樣品中含有大量有機質,在酸量較(jiào)少的情況下HClO1遇到(dào)大量的有機物不僅易發生爆炸,還會造成空白值偏高。實驗中(zhōng)加入的HClO41分別為4.0,2.0,1.0mL。發現HClO加(jiā)入量越多,消化液中HCIO4的殘留量就(jiù)越(yuè)多。如果消化至(zhì)剩餘體積的2mL左右時,HCO冒煙時間過長,硒有損(sǔn)失,則測定結果偏(piān)差較大;HClO44加入(rù)量少,消解速度慢,時間過短(duǎn),消解液顏色(sè)深,有機(jī)質消解(jiě)又不完全。對於稱樣量為2.0g的柑橘葉樣品來說(shuō),選擇混酸比HNO3HClO(V+V)=(8+2)mL,,HClO1加(jiā)入量為2.0mL,就可以使有機(jī)質充分消解。當稱樣量大(dà)時,可以相應增加HClO的量,最終消解液中(zhōng)HClO)殘留量約為0.5~1.0mL較為合適。其他實驗條件的影響研(yán)究(jiū)均采用(8十2)混酸比來消解植物樣品。

2.3消解溫度和消解時間的選擇

準(zhǔn)確稱取2.0g(精(jīng)確至0.0001g)植(zhí)物標樣茶葉(GBW10016)樣品和灌木(mù)葉(GSB07602)樣品各15份,分3組(zǔ),每組5次重複稱樣,以2.2中HNO3+HClO4(V+V)(8+2)mL混酸比溶液進行消化處理(lǐ),再以不同(tóng)的消解溫度(dù)進行消化處理,測試硒(xī)的相對熒光值,結果見表3。

準確稱取2.0g(精確至0.0001g)植物標(biāo)樣茶葉(GBW10016)樣品和灌(guàn)木(mù)葉(GSB07602)樣品各24份,分8組,每組3次(cì)重複稱樣,以2.2中HNO3+HClO4(V+V)(8+2)mL混(hún)酸比溶液,以表3中的160~180C為消化(huà)溫度,分別設定(dìng)8組消化時(shí)間為2,3,4,5,6,7,8,9h,測試硒的相對熒光值,結果見圖1。

由表3和圖1可知:消化溫(wēn)度控製在160~180C之間消(xiāo)化時(shí)間在(zài)6~7h之間時,兩種植物(wù)樣品硒的提取最(zuì)完全;當消化溫度<160C,或>180C時,消化時(shí)間過短或過長時,硒(xī)消化(huà)不徹底或容易揮發(fā),都會導致熒(yíng)光值偏(piān)低且不穩(wěn)定。

圖3

圖4


2.4還原劑硼氫(qīng)化鉀(KBH4)和載流鹽酸(HCI)的(de)影響

在儀器條(tiáo)件不變的情況下,測試10Hg•L-的Se標準溶液隨載流HCl和(hé)還原劑KBH4濃度變化對硒熒光強度的影響,結果見圖2和圖3。可知,當(dāng)載流HCl和(hé)還原劑KBH4濃度低時熒光強度低,信號靈敏(mǐn)度差,說明(míng)還原能力弱;當載流HCl和還原劑KBH41濃度增大時,熒光(guāng)強(qiáng)度也隨之(zhī)增強;當兩者濃度太高時,反應產生的氫氣多,泡(pào)沫(mò)都易衝入管道,熒光強度反而會降低(dī),這是由於過量的氫氣稀釋了火(huǒ)焰中硒(xī)原子蒸氣造成的。實驗結果表明:對於10pg•L1的Se標準溶液,還(hái)原劑KBH4濃(nóng)度在0.8%~2.0%(m/V)之間(jiān),載流HC1濃度在(zài)4%~15%(g)之間,火焰平穩,熒光值達到最(zuì)大且穩定,信噪比和靈敏度最(zuì)高。綜合考(kǎo)慮選擇(zé)還原(yuán)劑濃度為1.0%KBH4(m/V)+0.5%KOH(m/V),載流(liú)HC1為10%(g)。

所配還原劑KBH4溶液要含有一定濃度的KOH以保證(zhèng)溶液的穩定性。建議KOH的濃度為0.2%~0.5%(m/V),濃度過(guò)低(dī),KBH4會分解,濃度過高則會(huì)影響氧化還原反應的總體酸度,離開KOH和KBH4的(de)濃度來討論最佳酸度是毫無意義的。

圖5


2.5樣品酸度(HC的(de)選(xuǎn)擇樣

品消化過程的酸度確保了Se+還原(yuán)成Se+,上機測試(shì)前樣品經稀釋後製備液酸度也會影響(xiǎng)硒的測定結果。分別吸取(qǔ)100gg•L-標準(zhǔn)應用(yòng)液5.0mL於7個50mL的具塞比色管中(zhōng),分別加入0.0,1.5,2.5,5.0,10.0,15.0,20.025,0mL濃(nóng)HCl,用純水稀釋定容至(zhì)刻度(dù),用以製備不同酸度的10gg•L硒標準(zhǔn)溶液,以2.4中的最佳載流和還原(yuán)劑濃度進行上機(jī)測定,結果見圖4。可知,扣除空白後,HCl(g)在3%~20%範圍內,10gg•L-1硒標準溶液具有較強且穩定的熒光強度;當樣品HCl(q)>20%時,硒(xī)熒光值受到抑製且不穩定,考慮(lǜ)到樣品酸度的(de)提高有利於硒的還(hái)原,同時可以減(jiǎn)少共存元素(sù)的幹擾,故本方法選用15%HCl(g)酸度作為樣(yàng)品和標準溶液上機測試(shì)時製備液的酸度,才能保證測量的穩(wěn)定性和一致性。

圖6


2.6線性方程(chéng)、檢出限

植物樣品硒的測定中,標準(zhǔn)曲線範圍無需很大,本實驗在0~10!g•L-的濃度範圍內標準曲線線性相關很好,r=0.9999,回歸方程(chéng)y=131.67x+203.94;又(yòu)對0~100gL-濃度範圍進行了測(cè)定,其線性相關也(yě)很好(hǎo),r=0.9997,回歸方程(chéng)為y=132.43x+315.13,說明本方法不僅靈敏度高,而且(qiě)線性範圍寬(kuān)。

在本(běn)實驗條件下,連續測定空白熒光值11次,並以3倍的標準偏差除以工作(zuò)曲線的斜率計算出溶液中硒的檢岀限0.018g•L-1,若以2.0g植物樣品最後定容25mL計算,樣品檢出限(xiàn)0.225gg•kg-1

2.7標(biāo)準物質分析及回收率(lǜ)和精密度

分別選取灌木葉、大米、圓白菜(cài)、茶(chá)葉和柑橘葉五種植物標準樣品,每種重複3次準確稱取2.0g(精確至0.0001g),按(àn)上述實驗條件進行消解,測定本底值。再對每種植物標樣稱取子樣,每種重複3次準確(què)稱取2.0g(精確至0.0001g),此次每種試樣中分別加入1.0mg•L-1硒標準溶液150,300,450gL,進行消解並測定加標後值,同時測定硒質控環境標準溶(róng)液(GSBZ50031-94(203710)),結果見表4。可見,硒標準加標回收率在87.1%~106.2%之間,精密度(n=3)在0.83%~5.69%之間,所測結果均與標準物質的參考值吻合,完全達到分析要求。

圖7

圖8


3、結論


采(cǎi)用(yòng)程序控溫石墨爐消解-氫(qīng)化物熒光光諧法在本文得到的最佳實驗條件下測定以柑橘葉(yè)、茶葉、灌(guàn)木葉、圓白菜、大米等為代表的幾種植物樣品中的(de)硒,線性範圍寬、靈敏度高(gāo)、檢出限低、穩定性好的顯(xiǎn)著特點,尤其適合這類批量(liàng)植物樣品中硒(xī)的痕量分析,且該方法操作簡(jiǎn)便(biàn)安全,實用性強,儀(yí)器成本(běn)低,所用試劑毒性小,可(kě)作為一般實(shí)驗室(shì)的常規分析方法。

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