碰撞/反应池技术-电感耦合等离子体质谱法测定食品中硒含量

刘涛 李彪 熊小辉 黎申英

摘要  ［目的］建立碰撞/反应池技术-电感耦合等离子体质谱法（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，对茶叶、鸡蛋、保健食品、婴幼儿乳粉进行微波消解，于180  ℃赶酸至近干，定容至50 mL，采用甲烷作为反应气体，以最大丰度80Se作为质量数，用DRC-ICP-MS测定上述样品中硒的含量。［结果］该方法在0.5～100.0 μg/L线性关系良好（R2=0.999 949）；检出限分别为茶叶、婴幼儿乳粉0.002 3 mg/kg，保健食品0.000 9 mg/kg，鸡蛋0.000 5 mg/kg；加标回收率为93.3%～108.8%，精密度为0.7%～4.7%。应用该方法对茶叶中硒质控样（CFAPA-QC485B-6）中的硒进行了测定，结果符合给定的标准值。［结论］该方法能有效消除40Ar40Ar对80Se的干扰，提高了检测的灵敏度，并确保了检测结果的准确性，具有灵敏度高、准确性好、线性范围广、检出限低、快速简便等优点。

关键词  碰撞/反应池技术-电感耦合等离子体质谱法；甲烷；硒含量；茶叶；鸡蛋；保健食品；婴幼儿乳粉；茶叶中硒质控样

中图分类号  TS 207.3   文献标识码  A   文章编号  0517-6611（2023）05-0203-03

doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2023.05.046

开放科学（资源服务）标识码（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

从 1817 年至今，人们对硒的研究从有毒元素到人体必需微量元素逐步发展［1-3］。隨着人们对营养的重视，硒元素在抗癌、预防心血管疾病、增强生殖功能、抗氧化、减缓损伤以及提高身体免疫力等方面［4］的作用得到越来越多的认可。研究表明体内缺乏硒元素会导致40多种疾病，如克山病、大骨节病等［5］，而硒元素摄入过量也会导致硒中毒［6-7］。国家推荐的成年人硒摄入量为60 μg/d，可耐受最高摄入量为400 μg/d［8］。基于硒元素对于人体越来越重要，现在也出现了越来越多的各种富硒类的食品，比如富硒茶叶、富硒大米、富硒矿泉水、富硒鸡蛋、婴幼儿乳粉、各种富硒保健食品等，因此作为科研工作者，有必要对这些食品中硒的含量进行一个准确的测量。

目前食品中硒的检测方法主要有原子吸收光谱法［9］、原子荧光光谱法［10］、荧光法［11］、电感耦合等离子体-质谱法［12-14］及电感耦合等离子体-发射光谱法［15］等。该研究查阅参考了已有的ICP-MS法测定硒的研究［16-18］。常见硒元素的同位素有74Se、76Se、77Se、78Se、80Se、82Se，由于80Se丰度最高，要想采用电感耦合等离子体-质谱法测定硒，那么选择的最好的质量数就是80Se，但是由于ICP-MS一般采用的是氩 气的电离来形成等离子体，而40Ar40Ar对80Se会形成巨大干扰，因此采用甲烷气体作为反应气体，将系统内的40Ar40Ar进行消除，从而能够大大提高灵敏度和准确性。该研究同时对4种不同基质的食品进行了研究，并对质控样茶叶中的硒进行了测定，为准确测定食品中的硒提供了参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1    仪器。NexION2000P电感耦合等离子体质谱仪（美国PerkinElmer公司）；Milli-Q 超纯水系统（美国Millipore公司）；MARS6微波消解仪（美国CEM公司）；QUINTIX124-1CN电子天平（美国赛多利斯公司）。

1.1.2    试剂。硝酸（苏州晶瑞化学股份有限公司）；1 000 μg/mL硒标准物质（国家标准物质，中国计量科学研究院）；1 000 μg/mL锗标准物质（国家标准物质，中国计量科学研究院）；纯水（ ≥18.2 MΩ·cm，实验室自制）；茶叶中硒质控样品（中食国实）。

1.1.3    试材。茶叶、鸡蛋、保健食品、婴幼儿乳粉均为市售样品。

1.2 试验方法

1.2.1    样品前处理。

称取固体样品0.2～0.5 g（精确至0.001 g，含水分较多的样品可适当增加取样量至1 g）于微波消解罐内，加入5 mL硝酸，加盖放置1 h，旋紧罐盖，按照表1微波消解程序进行微波消解，冷却后取出。缓慢打开罐盖，于180 ℃赶酸至近干，冷却后转移至50 mL离心管内，用去离子水定容至50 mL，同法处理试剂空白。

1.2.2    电感耦合等离子体质谱仪条件。

使用1 μg/L的Be、Ce、Fe、In、Li、Mg、Pb、U调谐液对仪器条件进行优化，得到优化结果，主要工作参数：射频功率1 500 W；等离子体气流量15 L/min； 载气1.04 L/min；雾化室温度2 ℃；低质量截取值（RPQ）0.45；分析模式为反应模式（反应气甲烷）；反应气流速0.6 mL/min；双电荷比率Ce++/Ce+＜3.0％；氧化物比率CeO+/Ce+＜2.0％。

1.2.3    标准曲线绘制及样品测定。

用移液枪吸取适量硒标准使用液于50 mL离心管中，用2%硝酸定容至刻度，得到标准系列溶液浓度分别为0、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0 μg/L。以50.0 μg/L的锗溶液作为内标在线加入，分别以待测元素与内标元素的信号值的比值为纵坐标、浓度为横坐标，绘制标准曲线。分别测定空白与样品的信号值，计算样品含量。

2 结果与分析

2.1 甲烷流量的优化

配制了2%硝酸空白溶液和10 μg/L的硒标准溶液，测试在不同甲烷流量下硒的信号强度（CPS），结果见图1。从图1可以看出，当甲烷流量低于0.4 mL/min时系统内仍存在较大干扰，当甲烷流量在0.5～0.6 mL/min时，硒标准溶液的CPS随之升高，并在0.6 mL/min时达到最大，而随着甲烷流量超过0.6 mL/min以后，空白溶液的CPS几乎不会变化，而硒标准溶液的CPS信号会明显降低，因此该研究选择0.6 mL/min作为反应气体的流量。

2.2 消解液中硝酸浓度的选择    在试验中发现消解液中硝酸浓度对硒的测定会产生较大影响，用2%硝酸配制标准曲线的溶液，测定在不同硝酸浓度下5 μg/L硒溶液浓度，结果见图2。从图2可以看出，硝酸浓度为2%～10%时，得到的5 μg/L硒溶液浓度呈下降趋势，在2%的硝酸浓度时，硒溶液浓度最接近5 μg/L，因此样品消解后应赶酸至近干。

2.3 称样量及定容体积的优化    该研究选择了4种不同基质的样品进行测试，由于样品基质不同对内标回收会有较大影响，当婴幼儿乳粉按称样量0.5 g、保健食品按称样量0.5 g、定容体积为25 mL时，内标的回收率分别为35%和45%，而当婴幼儿乳粉按称样量0.2 g、保健食品按称样量0.5 g、定容体积为50 mL时，内标的回收率均在90%～98%；因此为了对内标的回收率影响较小，使样品测试更加准确，该研究采用茶叶和婴幼儿乳粉称样量均为0.2 g，保健食品称样量为0.5 g，鸡蛋由于含水量较高称样量为1.0 g，定容体积均为50 mL。

2.4 方法的线性范围、检出限

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的硒标准溶液，在优化的试验条件下进行测试，硒标准溶液浓度在0.5～100.0 μg/L线性方程为y=0.013x+0.000（R2=0.999 949）。连续测定样品空白溶液，得到20次结果标准偏差，再按3倍标准偏差乘以定容体积（50 mL），除以称样量（按茶叶0.2 g、婴幼儿乳粉0.2 g、保健食品0.5 g、鸡蛋1.0 g计），得到方法检出限，结果见表2。

2.5 方法的精密度及加标回收率

用茶叶、婴幼儿乳粉、保健食品和鸡蛋进行了加标回收试验，按照3水平6平行分别加入低、中、高含量的硒标准溶液，按 “1.2.1” 进行前处理后测定，计算回收率和精密度，测得平均回收率为93.3%～108.8%，相对标准偏差（RSD）为0.7%～4.7%（表3） 。

2.6 方法的准确度试验    为进一步验证方法的准确性，该研究对茶叶中硒质控样（编号CFAPA-QC485B-6，硒含量指定值0.374 mg/kg，标准偏差0.053 mg/kg）进行了分析，结果发现，硒含量测得值为0.392 mg/kg，与茶叶中硒质控样的指定值接近，说明该方法具有很好的准确性。

3 结论

该研究建立了碰撞/反应池技术-电感耦合等离子体质谱法快速测定食品中硒的含量。在反应模式下采用甲烷作为反应气体，可以有效消除质谱中40Ar40Ar对80Se的干扰，大大提高了该方法的灵敏度；为了验证该方法的准确度，该研究还对茶叶质控样硒进行了测定，结果准确性好。该方法稳定快速、灵敏度高、线性范围广、检出限低，可适用于茶叶、婴幼儿乳粉、鸡蛋、保健食品等食品中硒的测定。

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