李 勇 張周洋 田 芳 唐嬌艷 鄧 勇

(湖南省郴州市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，湖南 郴州 423000)

電驅(qū)動(dòng)膜萃取法在蔬菜水果硒元素檢測(cè)中的應(yīng)用

李 勇 張周洋 田 芳 唐嬌艷 鄧 勇

(湖南省郴州市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，湖南 郴州 423000)

提出一種新方法，將樣品通過(guò)混合酸消化后應(yīng)用電驅(qū)動(dòng)膜萃取技術(shù)富集其中的硒元素，然后測(cè)定其含量。結(jié)果表明，該方法縮短了檢測(cè)時(shí)間，減少了試劑消耗，實(shí)際樣品檢出限可達(dá)到0.005 mg/kg，平均回收率為92.4%。通過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果符合其不確定度要求。該方法適宜蔬菜水果中硒的檢驗(yàn)。

蔬菜；水果；硒；樣品檢出限；電驅(qū)動(dòng)；膜；萃取

近年來(lái)，富硒產(chǎn)業(yè)尤其是富硒蔬菜、水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方興未艾，但其質(zhì)量參差不齊，對(duì)其硒含量的檢測(cè)也相對(duì)滯后。目前食品中硒元素的檢測(cè)方法主要有氫化物原子熒光光譜法[1](以下簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)第一法)、熒光法[2](以下簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)第二法)、石墨爐原子吸收光譜法[3]以及ICP—MS(電感耦合等離子體質(zhì)譜儀)法[4]等。其中，石墨爐原子吸收光譜法硒元素樣品檢出限為0.05 mg/kg[5]，達(dá)不到蔬菜、水果檢測(cè)的要求(低于0.01 mg/kg[6-7])。ICP—MS法硒元素樣品檢出限為0.002 mg/kg[8-9]，準(zhǔn)確性高，能滿足檢測(cè)要求，但設(shè)備昂貴，操作難度大，日常保養(yǎng)、維護(hù)成本較高。熒光法只能檢測(cè)硒含量為0.02～1.00 mg/kg的樣品，并且樣品需要提前烘干，耗時(shí)太長(zhǎng)，使用的DAN試劑具有一定毒性，結(jié)果也不夠準(zhǔn)確。氫化物原子熒光光譜法因其樣品檢出限較低(0.025 mg/kg)，且靈敏度較高和分析速度較快等特點(diǎn)，是當(dāng)前硒檢測(cè)的主要方法。但由于普通蔬菜、水果含水量高，硒含量低(低于0.01 mg/kg)，消化后樣品待測(cè)液硒含量常常低于或接近儀器的樣品檢出限，結(jié)果可信度低。同時(shí)由于其基體復(fù)雜，在消化過(guò)程中，某些成分會(huì)與消化液作用產(chǎn)生難溶性絮狀物，對(duì)結(jié)果產(chǎn)生干擾。因此急需創(chuàng)新適合蔬菜、水果中硒元素的檢測(cè)方法。針對(duì)以上方法檢測(cè)蔬菜、水果硒含量，存在樣品檢出限較高、操作繁瑣、復(fù)雜基體干擾大、耗時(shí)長(zhǎng)等系列問(wèn)題，本研究擬將電化學(xué)經(jīng)典方法與食品檢驗(yàn)技術(shù)聯(lián)用，設(shè)計(jì)一套電驅(qū)動(dòng)膜萃取裝置，將其加入試驗(yàn)的前處理階段，預(yù)先富集樣品中的硒元素，并利用離子交換膜的選擇透過(guò)性排除復(fù)雜基體的干擾。目前，電驅(qū)動(dòng)膜萃取或電驅(qū)動(dòng)膜滲析的方法廣泛應(yīng)用于工業(yè)淡水預(yù)處理和環(huán)境污染治理中[10-11]，近年來(lái)在醫(yī)藥領(lǐng)域也有一些應(yīng)用[12]，而食品領(lǐng)域相關(guān)的研究較少[13-14]。本研究將電驅(qū)動(dòng)膜萃取新方法應(yīng)用到蔬菜、水果的硒含量檢測(cè)當(dāng)中，并對(duì)其實(shí)際檢測(cè)效果進(jìn)行了研究，為食品元素檢驗(yàn)領(lǐng)域提供了一條新思路。

1 電驅(qū)動(dòng)膜萃取裝置與方法

1.1 裝置原理與設(shè)計(jì)

1.1.1 裝置原理 電驅(qū)動(dòng)膜萃取是指通過(guò)電勢(shì)差驅(qū)使帶電化學(xué)離子發(fā)生遷移，使目標(biāo)物質(zhì)從復(fù)雜樣品基底中分離、萃取和富集的一項(xiàng)技術(shù)。在樣品前處理過(guò)程中引入電驅(qū)動(dòng)膜萃取裝置，利用電力驅(qū)動(dòng)，使硒通過(guò)離子交換膜從樣品池遷移到接收瓶中。試驗(yàn)中經(jīng)反復(fù)摸索，確定電流、電導(dǎo)率以及萃取時(shí)間等最佳條件，排除復(fù)雜樣品基體的干擾，實(shí)現(xiàn)了對(duì)硒元素的富集。由于同時(shí)采用較小的定容體積，保持測(cè)定液中硒含量較高，從而提高了樣品中硒元素檢出限。

1.1.2 電驅(qū)動(dòng)膜萃取裝置 裝置由電泳儀電源、樣品池、輔助瓶、接收瓶、電極和115膜構(gòu)成。電泳儀電源提供穩(wěn)定的電流，正負(fù)兩極連接鉑片電極，鉑片電極分別置于輔助瓶、接收瓶中，115膜裁剪成適合大小以中空環(huán)形螺帽固定在瓶上。裝置設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖1。

1. 電泳儀電源 2. 樣品池 3. 接收瓶 4. 115膜 5. 環(huán)形中空螺母 6. 輔助瓶 7. 鉑片電極

1.2 材料與儀器

1.2.1 材料與試劑

樣品來(lái)源：胡蘿卜、萵筍、小白菜、花椰菜、茄子、蘋果、香蕉、奇異果，郴州本地菜市場(chǎng)購(gòu)買；

黃瓜、臍橙：郴州北湖區(qū)富硒產(chǎn)業(yè)基地；

蘋果、大棗：山東棗莊富硒產(chǎn)業(yè)基地；

梨：湖北恩施富硒產(chǎn)業(yè)基地；

菠蘿、番石榴、火龍果：福建詔安富硒產(chǎn)業(yè)基地；

獼猴桃：貴州開(kāi)陽(yáng)富硒產(chǎn)業(yè)基地；

硒標(biāo)準(zhǔn)溶液：國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心GSB G 62029-90(3401)，濃度 1 000 μg/mL，介質(zhì) 10% HCl，批號(hào)14072312；

高氯酸、硝酸、鹽酸、硼氫化鉀、硫脲、抗壞血酸、30%過(guò)氧化氫、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉：優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

Nafion 115膜：美國(guó)杜邦公司。

1.2.2 主要儀器設(shè)備

雙通道原子熒光光度計(jì)：AFS-230E型，配IFS-30雙泵斷續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)，AS-10自動(dòng)進(jìn)樣器，北京海光儀器公司；

電泳儀電源：DYY-4C型，北京六一儀器廠；

鉑片電極：鉑片定制規(guī)格為10 mm×10 mm×0.1 mm，定制。

1.3 方法

1.3.1 硒標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 分別移取100 ng/mL硒標(biāo)準(zhǔn)使用液0.00，2.00，4.00，6.00，8.00，10.00 mL于100 mL容量瓶中(相當(dāng)于1 mL含0.00，2.00，4.00，6.00，8.00，10.00 ng硒)，依次加入0.2 mol/L中性磷酸鹽緩沖溶液50 mL，5%抗壞血酸10 mL和5%硫脲溶液10 mL，以5%鹽酸溶液定容。放置15 min后，測(cè)定其熒光值(檢測(cè)條件：光電倍增管負(fù)高壓300 V；硒空心陰極燈電流50 mA；加熱溫度200℃；原子化器高度8 mm；載氣流量400 mL；屏蔽氣流量900 mL)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.2 樣品處理及硒含量測(cè)定 將蔬菜、水果取其可食部用水洗凈后用紗布吸去水滴，打成勻漿后，稱取2.00 g(精確至0.001 g)試樣，置于消化瓶中，加 10.0 mL 混合酸(硝酸與高氯酸按體積比9∶1混合)及幾粒玻璃珠，以電熱板加熱消化。當(dāng)溶液變?yōu)榍辶翢o(wú)色并伴有白煙時(shí)，再繼續(xù)加熱至剩余體積2 mL左右，切不可蒸干。冷卻，再加5%鹽酸5.0 mL預(yù)還原，不可超過(guò)5 min。冷卻后將消化液完全轉(zhuǎn)移至電驅(qū)動(dòng)膜萃取裝置的樣品池中。調(diào)整電極距離為5 cm，接收瓶中加入0.2 mol/L 中性磷酸鹽緩沖溶液5.0 mL，輔助瓶中加入6 mol/L鹽酸溶液5.0 mL，樣品池中加入0.1 mol/L KOH溶液使pH值為9.0左右。打開(kāi)電泳儀電源，設(shè)置電流為100 mA，萃取10 min，關(guān)閉電源，取出接收瓶。將接收瓶中溶液轉(zhuǎn)移至樣品管中，向樣品管中加入5%抗壞血酸1 mL和5%硫脲溶液1 mL，以5%鹽酸溶液定容到10 mL。放置15 min后，測(cè)定熒光值，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線中可知測(cè)定液硒濃度。同時(shí)做空白試驗(yàn)。

1.3.3 樣品中硒的含量的計(jì)算

(1)

式中：

X——樣品中硒的含量，mg/kg；

C——樣品測(cè)定液測(cè)定濃度，ng/mL；

C0——空白測(cè)定液測(cè)定濃度，ng/mL；

V——測(cè)定液總體積，mL；

M——樣品質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

與國(guó)標(biāo)第一法進(jìn)行對(duì)照,采用測(cè)定回收率的方式對(duì)方法的準(zhǔn)確度進(jìn)行評(píng)價(jià)。按照1.3.1繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2。由圖2可知，標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)為0.998 1>0.995，線性良好。準(zhǔn)確稱取富含硒元素的蘋果、菠蘿、番石榴、黃瓜、火龍果、大棗、梨、獼猴桃、臍橙樣品2.00 g于消化瓶中，按1.3.2方法和國(guó)標(biāo)第一法分別消化和測(cè)定樣品中硒含量，結(jié)果見(jiàn)表1。根據(jù)配對(duì)t檢驗(yàn)[15]計(jì)算可知|t|=0.254

圖2 標(biāo)準(zhǔn)曲線Figure 2 Standard curve

表1 硒含量檢測(cè)結(jié)果Table 1 Selenium content test resultsmg/kg

表2 加標(biāo)回收率試驗(yàn)結(jié)果Table 2 The recovery of standard addition test results

2.2 方法的精密度

取黃瓜樣品6次平行測(cè)定結(jié)果，計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，6次平均結(jié)果為0.117 mg/kg，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差S=0.8%。說(shuō)明本方法重現(xiàn)性良好。

2.3 樣品檢出限

對(duì)應(yīng)蔬菜、水果類別，取硒含量低的本地胡蘿卜、萵筍、小白菜、花椰菜、茄子、蘋果、香蕉、奇異果作為本底，分別加入硒標(biāo)準(zhǔn)使用液0.00，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00 mL(當(dāng)定容體積為10 mL時(shí)，相當(dāng)于測(cè)定液1 mL含0.00，2.00，4.00，6.00，8.00，10.00 ng硒)，按照1.3.2方法消化和測(cè)定其熒光值。根據(jù)其熒光值做標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到線性方程If=KC+b。當(dāng)熒光值大于零時(shí)，試驗(yàn)有意義，可得到其檢出限C≥K/b，并根據(jù)定容體積與樣品量得到樣品檢出限，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，8種蔬菜水果的樣品檢出限范圍為0.004 8～0.005 4 mg/kg，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差S=0.02。按國(guó)標(biāo)第一法和國(guó)標(biāo)第二法方法分別做樣品檢出限，可得到國(guó)標(biāo)第一法的樣品檢出限為0.025 mg/kg；國(guó)標(biāo)第二法的樣品檢出范圍為0.02～1.00 mg/kg。

表3 平行測(cè)定結(jié)果?Table 3 Parallel determination results mg/kg

2.4 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證結(jié)果

對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)豆角、芹菜、大蔥中硒含量進(jìn)行了測(cè)定，進(jìn)一步驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確度。結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知，實(shí)測(cè)結(jié)果符合其不確定度要求。說(shuō)明本方法結(jié)果準(zhǔn)確。

2.5 與第三方實(shí)驗(yàn)室比對(duì)驗(yàn)證結(jié)果

本方法分別與湖南省食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院、SGS通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司(上海)譜尼測(cè)試集團(tuán)上海有限公司作三方試驗(yàn)比對(duì)。結(jié)果見(jiàn)表6。結(jié)果表明，本方法結(jié)果與第三方結(jié)果相吻合，準(zhǔn)確有效。

2.6 與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法的使用效果對(duì)比

將本方法與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)兩種方法中一些關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了比對(duì)和評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表7。由表7可知，本方法相對(duì)于國(guó)標(biāo)兩種方法，在保證試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確的前提下，具有耗時(shí)少、試劑毒性小、預(yù)還原過(guò)程準(zhǔn)確穩(wěn)定、樣品檢出限低和能消除復(fù)雜基體影響的優(yōu)勢(shì)。

表4 樣品檢出限?Table 4 The sample detection limit

表5 與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比對(duì)結(jié)果Table 5 The comparison verification results with china certified reference materals mg/kg

表7 與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法效果比對(duì)Table 7 Effect comparison with the national standard method

3 結(jié)論

本研究將電驅(qū)動(dòng)膜萃取技術(shù)應(yīng)用于蔬菜、水果的硒元素檢測(cè)中，設(shè)計(jì)了一種電驅(qū)動(dòng)膜萃取裝置，提出了新的檢測(cè)方法，回收率達(dá)到88.0%～96.7%，實(shí)際樣品檢出限達(dá)到0.005 mg/kg，精密度高。同時(shí)做標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比對(duì)并與第三方檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行能力驗(yàn)證，結(jié)果準(zhǔn)確、符合要求。將本方法與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法關(guān)鍵步驟進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，本法具有更低的樣品檢出限和更高的工作效率，更適用于蔬菜、水果中硒含量的檢測(cè)，將對(duì)中國(guó)富硒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到積極促進(jìn)作用。

試驗(yàn)中，因樣品消化液含酸，轉(zhuǎn)移入樣品池中會(huì)導(dǎo)致其溶液電導(dǎo)率值不斷變大。若樣品池中溶液電導(dǎo)率值接近接收瓶中溶液電導(dǎo)率值，裝置的富集效率和重復(fù)性會(huì)受到影響。研究符合試驗(yàn)要求的最低電導(dǎo)率差值和如何降低樣品消化液對(duì)樣品池溶液電導(dǎo)率值影響的方法，有待進(jìn)一步研究。

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Application of electric driven membrane extraction method in the detection of selenium in vegetables and fruits

LI YongZHANGZhou-yangTIANFangTANGJiao-yanDENGYong

(ChenzhouCenterforFoodandDrugControl,Chenzhou,Hunan423000,China)

A new method for the determination of selenium(Se) in vegetables and fruits was developed using electric membrane extraction. The effects of several factors were investigated, such as Time spent, Consumption of reagents and Detection limit of sample. The results showed that the detection limit of sample was 0.005 mg/kg by spending few time and reagent. The recovery of Se was 92.4% on an average. Through the verification of the national standard reference materials, the experimental results meet the requirements of the uncertainty. The method is suitable for the detection of selenium in fruits and vegetables.

vegetables; fruits; selenium; the sample detection limits; Electric drive; membrane; extraction

湖南省食品藥品監(jiān)督管理局食品藥品安全科技項(xiàng)目(編號(hào)：湘食藥科R201621)

李勇，男，湖南省郴州市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心高級(jí)工程師。

張周洋(1987-)，男，湖南省郴州市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心工程師。E-mail:eaton0362@163.com

2016—11—22

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.01.011