氢化物- 原子荧光法测定稻谷中硒含量的样品处理方法探讨

1、氢化物- 原子荧光法测定稻谷中硒含量的样品处理方法探讨 F参赛作品打印处 氢化物- 原子荧光法测定稻谷中硒含 量的样品处理方法探讨 摘要:目的探索氢化物原子荧光法测定稻谷中硒含量的样品快速处理方法。方法从加混酸比例、加混酸消化时间、超声波时间以及不同浓度混酸等影响因素进行了比较研究。结果样品称量后直接加混酸，再超声15.00 min，硒的提取效果最好，可以大大提高稻谷样品前处理效率，显著缩短样品的检测周期。结论样品经超声处理可以避免冷消解过夜，是一种省时、经济、操作简便的稻谷样品处理方法。 关键词 : 原子荧光光谱法，稻谷，硒 中图分类号：O657.31 文献标识码：B 文章编码： Rearc

2、h on The Method of Rice Sample Treatment for Detection of Selenium Content by Using Hydride- Atomic Fluorometry Spectrometry Li Min， Wang Hao-dong， Lu Xu-hui , LiuYan-fei , Zhang Pan-gang (Department of Chemistry and Chemical Industry Ankang University, An kang, Shanxi, 725000, China) Abstract:Purpo

3、se The purpose of exploring a fast and convenient sample treatment way to measure the selenium content of rice by hydride atomic fluorescent standard (AFS). Method We studied the four impacting factors of sample treatment, such as adding mixed acid ratios, digesting time, ultrasonic time and mixed a

4、cid different concentrations. Result The results showed that the sample could get the best extraction effect by adding mixed acid directly and treating with ultrasonic for 15 minutes, and the pre-treatment efficiency of rice sample was improved greatly. Conclusion The results indicate that the sampl

5、e by adding mixed acid directly and treating with ultrasonic can avoid digestion in the night, which is a time saving, economical and simple way for rice sample treatment. Key words: Atomic Fluorescent Standard (AFS), Chinese Rice, Selenium，sample treatment. 硒是人体必需的微量元素之一，硒的不足和过量都会导致病害或中毒。近年来富硒稻谷等富硒

6、产品的开发已成为人们关注的热点。稻谷是我国主要的粮食作物，而米饭作为主食之一直接又方便的补给人体微量硒。目前测定硒的方法有比色法、气相色谱法、荧光分光光度法、氢化物原子吸收法、催化极普法等。氢化物原子荧光法是新近发展起来的测定微量元素的方法, 此法具有高的选择性和灵敏度、简便、快速、需用样品量少3421。但是样品前处理要进行冷消化过夜，样品的检测周期较长。文章采用氢化物发生原子荧光法测定稻谷中硒时对超声波技术制样与冷消化过夜制样硒含量测定结果进行了比较。发现：同一稻谷超声波技术制样与冷消化过夜制样硒含量相差不大,因此可以说此法不但可以减少样品的前处理时间， 显著缩短样品的检测周期,而且可以提高

7、硒的溶出率，是一种省时、经济、操作简便的稻谷样品处理的方法。 样品称量后直接加混酸经15.00min超声的样品处理方法为检测部门制备稻谷样品提供科学依据。 1. 实验部分 1.1 仪器与试剂： 1.1.1仪器 PF6-2非色散原子荧光分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）； SY2200-T型超声波清洗机（上海声源超声波仪器设备有限公司）； 101-2B型电热鼓风干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司）； ML1.8-4型可调式电热板（北京化玻医疗器械有限公司）； FW80型高速万能试样粉碎机（北京科伟永兴仪器有限公司）； DZKW-4电子恒温水浴锅（黄骅卸甲渤海电器厂）； SZ-97自动三重水

8、蒸馏气（上海亚荣生化仪器厂）； 锥形瓶、小漏斗、烧杯、容量瓶等。 1.1.2试剂 硒标准储备液（200mg/L）：准确称取0.2839g二氧化硒(分析纯)，溶于硝酸高氯酸（32）5mL，在140左右的砂浴上消化至无色，然后用3.8 HCl定容至1000mL备用，用时逐级稀释； 硼氰化钾溶液(现配现用)：称取15.0g硼氰化钾（KBH4），溶于氢氧化钾溶液（0.5）中，然后定容至1000mL混匀； 载液： 0.5盐酸溶液（量取50.0ml浓盐酸，定容至1000ml，混匀）； 氩气：纯度为99.99% ； 所用试剂均为分析纯或优级纯，水为三重蒸馏水，高氯酸、氢氧化钠、硼氢化钾均来源于天津化学试剂厂

9、。 1.2 样品的处理: 将去皮稻谷样品用清水冲洗干净，再用三重蒸馏水洗三次，在60电热鼓风干燥箱中烘干，粉碎过100目筛备用。 1.3 仪器工作条件: 仪器最佳工作条件的筛选按照测定方法, 对仪器的工作条件进行设置: 检测器负电压为280 V , 主、辅灯电流均为35 mA, 载气流量为300 ml / min, 屏蔽气流量为600 ml / min ,原子化器温度为160 , 炉丝暗亮度为3 , 石英炉高度为8mm, 第1 、2 次载液进样量均为1 .5 ml , 样品进样量为1 .0 ml ,清洗过程载液进样量为1 .0 ml , 进样方式为自动进样, 测量方式为标准曲线法, 读数方式为

10、面积, 推样时间为20 s , 延迟时间为3 s , 读数时间为13 s , 空白判别值为1 .0 , 标样是自动配置，该仪器测定微量元素的最低检出限是0.01ng/ml，测定硒元素曲线的浓度在020g/L呈良好的线性关系。 1.4 样品分析 开机设定仪器最佳运行条件，预热30min，将硒标准使用液（20.0g/L）倒入硒标准溶液的1号管，设定不同浓度的梯度标液，即：0.0，5.0、10.0、15.0、20.0ug/L ，仪器将按设定硒标液的梯度自动稀释进样测定并绘制标准曲线，同时计算出回归方程和相关系数。然后测定注入试管的按要求消解的待测试样液，并进行试样空白样品测定。 1.5 方法原理：

11、1.5.1 PF6非色散原子荧光光度计的工作原理： 还原剂经蠕动泵，以1.0ml/min3.0ml/min恒定流量与注射泵带动的样品在混合反应块中混合，并在氩气的推动下进入气液分离器，生成氢化物气体（或原子蒸气）进入原子化器，在高温的作用下气态氢化物分解吸收能量，同时产生荧光，测定稻谷中的总硒含量时, 待稻谷样品消解后, 将4 价及4价以下的无机和有机硒氧化成6价硒,6 价硒可用盐酸还原成4 价硒,4价硒与硼氰化钾反应生成硒化氢，硒化氢容易分解为硒单质和氢气，单质硒由荧光发出的特征辐射光 照射，由检测器检测荧光强度后由计算机显示并处理结果。该仪器是由光源发出的特征辐射光照射在被测元素的原子蒸气

12、上，基态原子周围电子被激发到高能态，由于电子在高能态不稳定，当电子返回基态或其他低能态时向外辐射荧光，从而进行定量分析。 1.5.2超声波作用原理： 空化作用：在减压力作用时，液体中产生真空核群泡的现象，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，空气气泡对空化作用产生抑制作用。只有液体中的空气气泡被完全脱走，空化作用的真空核群泡才能达到最佳效果。 直进流作用：声波强度在0.5W/cm时，垂直于振动面产生流动，流速约为10cm/s。通过此直进流作用溶解稻谷中有效成分溶解液与新液混合，使溶解速度加快。 稻谷中的主要成分大多为细胞内产物，提取时往往需要将细胞破碎，而现有的机械或化学破碎

13、方法有时难于取得理想的破碎效果，超声波作用可激活细胞参与的生理生化过程，通过改变反应物的质量传输机制，加速细胞新陈代谢过程。超声波处理可提高稻谷样品的溶出率，反应过程无物料损失和副反应；还可使得提取率增加，提取时间大大缩短，降低了溶剂消耗，氢化物原子荧光光度法检验，表明杂质含量亦较少。超声波在稻谷天然成分提取中的应用已经显示出明显的优势，并已逐步被人们所注意57。 1.6 实验方法： 仪器自动计算结果方式测量:设定好仪器最佳条件,在样品参数画面,输入以下参数: 样品名称、样品状态和个数,稀释倍数,并选择结果的浓度单位。逐步将炉温升至所需温度后,稳定30 min后开始测量。连续用硒标准溶液的1号

14、管进样,待读数稳定之后,转入标准系列测量,绘制标准曲线。在转入样品测定之前,再进入空白值测量状态,用样品空白消化液进样,让仪器取其均值作为扣底的空白值。随后即可依次测定样品。每测不同的样品前载液清洗进样器。样品测定结果按以下公式计算。整个测定过程仪器自动完成。样品测定结果按以下公式计算: X= (C - C0 ) 0.025 /m 1 000 式中:X样品中硒的含量, mg/Kg; C样品消化液测定浓度,g/L; 2 C0样品空白消化液测定浓度,g/L; m样品质量(体积) , g;； 0.025处理的试样定容至25mL 。 2. 结果与讨论 2.1 样品前处理方法对比 精确称取0.5000g

15、（精确至0.0001g）样品于50.0 ml三角瓶中经过不同影响因素(混酸比例、冷消解时间、超声时间（常温下超声）及不同浓度的混酸)的处理后，放在电热板砂浴上在160180加热消解，消解时要尽量将HNO3 赶尽，因为少量的HNO3会使硒的荧光强度下降，消化至清亮无色冒白烟后，1min2min内取下稍冷，向三角烧瓶中加入5.0mL盐酸溶液（11），置于沸水浴中加热10min，取下三角瓶，冷却至室温，稻谷样液过滤至25mL容量瓶中，用三重蒸馏水少量清洗三角瓶多次，清洗液合并至容量瓶中，加1.0mL的铁氰化钾溶液，用三重蒸馏水定容至刻度线上，混匀，上机测试。 2.1.1 不同比例混酸消化方法的对比

16、精确称取0.5000g（精确至0.0001 g）同一种（岚皋县花里镇）样品12份，三份一组做平行实验，加入不同比例的混酸溶液10ml消解过夜后，后处理制样步骤同2.1。由测得相对荧光值表2结果（数据见表2）可知:混酸比为硝酸高氯酸（3+2）处理制备的样液其相对荧光值最高，说明利用硝酸高氯酸（3+2）消解处理样品对稻谷中硒的提取率最高。本实验其他条件的 影响研究均采用（3+2）混酸比来处理样品。 表2 不同比例混酸消化方法的对比(n=3) Tab.2 Comparison on digesting methods with different mixed acid ratios(n=3) 样品编

17、号 Code of samples 第1组 第2组 第3组 第4组 2.1.2 冷消化时间的影响 按2.1.1准确称量样品27份，3份样为一组,每一组样之间加10.0ml硝酸高氯酸(3+2)时间相差6h进行冷消解过夜后，后处理制样步骤同2.1。主要考察不同冷消解时间处理的样品对相对荧光值的影响，由测得相对荧光信号值表3结果（数据见表3）可知:加混酸比为（3+2）处理制备的样液后冷消解12h和6h的荧光信号值相对较高，尤其是12h的最高，说明加混酸冷处理12 h稻谷样品硒的提取率最好。而大于18h以后测量样品的荧光信号值相对较低。 表3 不同冷消化时间的对比(n=3) Tab.3 Compari

18、son on different cold digesting time(n=3) HNO3HClO4（硝酸+高氯酸v/v） 4+1 3+2 2+3 1+4 If相对荧光信号值() Value of relative fluorescence signal 13.34 20.67 14.41 15.96 样 品 编 号 Code of samples 1 2 3 4 5 6 7 8 9 冷消解时间（h） Cooling digestion time 48 42 36 30 24 18 12 6 0 If相对荧光信号 () Value of relative 14.45 15.10 15.01

19、14.24 14.90 13.56 17.00 16.49 16.28 fluorescence signal 2.1.3 不同超声时间对稻谷中硒含量相对荧光值的影响 同2.1.1准确称量样品18份， 3份为一组,加硝酸高氯酸(3+2) 10ml，然后进行超声处理，组与组之间时间相差5min, 后面操作步骤同2.1，稻谷样液上机测试。（测试数据见表4） 表4 不同超声波时间的对比(n=3) Tab.4 Comparison on different ultrasonic time (n=3) 样 品 编 号 Code of samples 1 2 3 4 5 6 超声时间（min） Ultra

20、sonic time 5 10 15 20 25 30 If相对荧光信号值() Value of relative 11.95 12.44 15.75 12.86 13.01 13.57 fluorescence signal 从表4得到的不同超声波时间（min）处理的样品与相应测试出的荧光值的数据可看出，加混酸后直接超声15.0 min的样品和表3中冷处理时间12 h后的样品测试数据比较，虽然后续处理程序都一样要在160180加热消化等步骤, 测试结果显示稻谷中的荧光信号值偏低，可以认为测定结果一致,但是由于超声波的空化作用和直进流作用可提高样品中硒的溶出率，节省制样时间,大大缩短样品的检测

21、周期,故此方法省时、经济、操作简便,适宜于基层检测单位推广。 2.1.4不同浓度的混酸处理对比 同2.1.1准确称量样品 12 份，分别加5ml、10 ml的三重水稀释后，一二组直接在常温下超声处理15min后置于电热板上加热处理制样，三四组直接置于电热板上加热处理制样，后处理制样步骤同2.1。主要考察不同浓度与荧光信号值的关系，由测得相对荧光信号值表5结果（数据见表5）可知：加5ml的三重水稀释后制备的样液的相对荧光信号值稍高。说明浓度稍小的混酸处理的样液所测得的相对荧光信号值比较满意。 表5 不同浓度混酸的对比(n=3) Tab.5 Comparison on different conc

22、entrations (n=3) 样品编号 Code of samples 第1组 第2组 第3组 第4组 2.2.1 标准曲线 将硒标准液(200 mg/L）逐级稀释至20g/L装入试管架1号试管中,2号试管中加入试剂空白溶液,调整好以期,上机测试,得标准曲线(见图1). 加水量（ml） water 5 10 5 10 If相对荧光信号值() Value of relative fluorescence signal 19.45 16.84 13.08 11.91 2.2不同样品硒含量和回收率的测定 图1 标准曲线 /Se Fig1 Standard curve /Se 相关系数：0.999

23、47 线性方程：IF=83.6932*C-18.6542 2.2. 2 样品及回收率测定 按2.1.1法称取稻谷样品28份，按本文影响因素的方法每七份为一组做平行实验，同种样品分成两组，每一组各加1.0ml、2.0ml、3.0ml、4.0ml的硒标准（20g/L）工作液，一组不加，静置过夜,次日加硝酸高氯酸(3+2) 10ml，超声波15min后，按2.1方法处理制的样液上机测试（数据见表5）。 表5 回收率实验结果（n=7） Tab.5 Results of recovery test（n=7） 样品编号 Code of samples 测定平均值 （mg/kg） 2.7710 -2 -2-

24、2-2 加入量 (mg/kg) 4.010 8.010 1.210 1.610 -1-1-2-2 平均回收量 (mg/kg) 3.810 8.110 1.1910 1.6310 -1-1-2-2 平均回收率 （%） 95.0 101.3 99.2 101.9 RSD （%） 2.78 5.69 3.20 4.35 第一组 第二组 第三组 第四组 2.8210 2.8010 2.7610 ( 1) 通过用不同比例的混酸( 硝酸+ 高氯酸) 冷消解稻谷648 h, 采用最佳的仪器条件测定相对荧光信号值。结果发现, 比例为32 的混酸( 硝酸+ 高氯酸) 对稻谷冷消解的处理效果最好, 稻谷中硒的提取率较为理想。 (2)结果表明, 采用HNO3- HClO4 混酸(32) 体系处理并超声15 min 对稻谷有冷消解作用, 不需放置过夜, 直接低温处理试样, 在仪器最佳