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食物中硒元素分析检测技术的现况

【摘要】硒是人体必须的微量元素,调查发现缺硒会导致克山病和大骨节病,现代临床学研究还发现多种癌症发病与体内硒含量缺少有关。我国大部分土壤中缺硒这是导致我国居民膳食中缺硒的根本原因,随着人们健康意识增强,人们越来越注重硒的补充,但是硒的中毒剂量较低,过量硒摄入会引起中毒,严重者可导致死亡。因此,补充硒的同时还应控制硒的摄入,这就需对富硒产品中硒的含量进行控制。随着现代检测技术发展,硒的检测方法较多,但各有优缺点。通过对各种检测方法进行简述,旨在为相关工作者提供参考,以便结合工作需求,寻找到适合的检测方法。

【关键词】食物;硒;检测;现状

硒是人体必需微量元素,人体自身不能合成硒元素,必须通过摄食供给。若膳食中长期硒缺乏可引起以心肌损害为特征的克山病。硒还具有抗氧化、保护心血管和心肌健康、增强免疫、有毒金属的解毒作用、抗肿瘤、促进生长等功效[1]。我国硒的地理分布不均,调查发现我国72%国土面积土壤中缺硒。随着经济水平不断提高,人们越来越注重饮食所带来的健康问题,近年来硒缺乏导致的生理病变引起了人们的高度关注,市面上富硒食品层出不穷,但硒的生理需要量与中毒剂量范围狭小,过量摄入会引起慢性中毒,甚至会危及生命。我国一些地区自然本底中硒含量较高,以致农作物中含硒量过高,居民长期摄入后会出现头发和指甲脱落、呼出大蒜气味气体和皮肤干燥,严重则会出现肢端、神经系统损伤等慢性硒中毒症状[2]。每天摄入量750μg硒则可引起中毒,严重者甚至会导致死亡[3]。因此,我们需要对富硒产品的硒含量进行严格控制。食物中硒的检测包括硒的含量和化学形态分析,通常分为样品处理和硒检测两个部分。

1样品预处理

食物中的硒形态多样、不稳定、易发生转变且含量很少,样品预处理的方法对硒的检测结果有很大影响,处理过程中应尽可能减少硒的损失,且根据硒检测需求的不同,常用的预处理方法有:

1.1消化法

消化是最常用的萃取法,通常采过氧化氢、高氯酸、硫酸、硝酸等强氧化剂在加热条件下进行消化,消化温度通常为:120-180℃,有时为减小损失会采用联合使用微波辅助进行消化[4]。此法因反应条件猛烈,固能将化学结构复杂的有机硒氧化成离子硒以后与多种硒检测方法联用检测出待测物种的硒含量。

1.2溶剂萃取法

食物中硒的有机硒化学形态复杂,硒与氨基酸、蛋白质结合形式多样,因此根据不同形态的硒采用相应的提取方法。1.2.1水提取法水提法是常用的提取水溶性有机硒的方法,对一些非结合蛋白形式的硒代氨基酸的提取较适合,但对于以蛋白形式结合的硒,回收率较差,产率较低[5]。宁婵娟等人[6]在硒在苹果叶片中的赋存形式研究中采用水提法对水溶性蛋白硒进行提取,最终测得水溶性蛋白硒含量为0.1439mg/kg。1.2.2酸提取法对于以蛋白质形式结合的硒来说,适量的盐酸能提高回收率,却会导致有机硒的变形或变性[7]。Gergely等[8]分析白蘑菇、香菇中的硒形态时,分别采用0.1mol/LNaOH,30mmol/LTris-HCl缓冲液,酶消解3种方法对硒蛋白质进行提取,结果发现24hTris-HCl缓冲液提取,加入丙酮的方法提取水溶态的含硒蛋白质效果最好。1.2.3酶提取法酶提取法因其反应条件温和(37℃,pH7.0),可以减少硒形态之间相互转化,而得到广泛应用,但此法提取的时间较长,一般需24~48h[5]。富硒韭黄硒形态进行分析时采用2种方法进行提取:(1)对于非蛋白硒,用高氯酸-乙醇提取;(2)对于蛋白硒,采用酶解法。结果发现在第1种提取方法下,检测到4种硒形态,分别为:半胱氨酸甲基硒(MeSeCys),硒代胱氨酸(SeCys2),Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ),用第2种提取方法比第一种方法多检测出硒代蛋氨酸(SeMet),且酶解法提取的有机硒含量高于第1种方法[9]。每种提取方法都有缺点,为反应条件温和改善提取效率等,通常会联合震摇、离心、微波、超声等方式辅助提取。有机硒的含量测定还可以通过差减法推算出,如刘铁兵等人[10]在茶叶中有机硒的检测方法研究中,采用4+1混合酸将茶叶中的有机硒氧化成无机硒后测定总硒含量;用1∶1盐酸提取茶叶中的无机硒,并用4∶1混合酸消解,然后测定无机硒含量,再通过差减法获得有机硒的含量。

2检测技术

2.1分子光谱法

2.1.1紫外-可见分光光度法该法是利用硒能与某些化学试剂在一定条件下发生显色反应,并可根据颜色深浅在一定波长范围内对硒的含量进行定量分析。刘媛媛等人[11]采用硒(IV)-SCN--罗丹明B显色体系,通过优化体系反应条件,建立硒含量的快速检测法,结果表明该比色方法在606nm处有最大吸收峰,硒浓度在0~3.6μg/L范围内线性关系良好(R≥0.9925),SD为4.64%,最低检出限为0.118μg/L。与国标法相比使用建立的方法,测定富硒大米和富硒粽叶中的硒含量,所得结果没有显著性差异。该法因其反应灵敏,且特异性高,可在常温下进行,不易受到其他因素的干扰,无需特殊仪器设备,检测时间短等特点,再配合便携式分光光度计,则该方法在食品事故现场检测或者野外作业中,将有很大的应用前景[11]。2.1.2分子荧光光谱法分子荧光光谱法是将硒化合物用混酸消化为四价的无机硒,在酸性条件下与2,3-二氨基萘(DAN)反应生成Se-DAN,然后用环己烷萃取。在激发光波长为376nm,发射光波长为520nm条件下测定荧光强度,从而计算出试样中硒的含量。该法灵敏度和选择较好,常用于痕量硒的分析,是国标中食物硒的检测方法,但操作较烦琐,应用较少[12]。

2.2色谱法

由于色谱法具有选择性强、灵敏度高、既能定性又能定量、分析速度快、样品用量小、应用范围广等特点,已广泛用于样品中的硒蛋白、硒代氨基酸的检测[12]。2.2.1气相色谱法(GC)张修景采用微波消解-气相色谱法对罗汉参中硒进行测定。样品中硒含量在0.005~0.025μg/mL范围内线性关系良好;最低检出限为0.003mg/L[13]。气质联用法可用于植物样品中硒蛋氨酸含量的测定或食品中硒甲基硒半胱酸和硒蛋氨酸的定性定量分析[14]。2.2.2高效液相色谱法(HPLC)高效液相色谱法精确度较高、选择性较好,但操作繁琐。该法常用于含硒代氨基酸种类单一的物质中硒的检测,如韦淑毅[15]等建立了高效液相色谱法测定富硒酵母中硒代蛋氨,首先采用酶解提取法提取富硒酵母样品中的硒代蛋氨酸,然后采用丹磺酰氯进行柱前衍生,C18色谱柱梯度洗脱方式进行分离,采用荧光进行检测,最终测得。硒代蛋氨酸的检出限为1μg/L。检测的范围为1mg/L~50mg/L,相关系数为0.9996。加标回收率在91.12%~107.83%,SD<1.2%。为提高高效液相色谱法的准确性,采用柱前衍生-反相高效液相色谱法检测硒米曲霉中有机硒形态[16],采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法[17]和高效液相色谱-串联质谱法[18]等方法对食物中的硒含量进行检测。

2.3原子吸收光谱法

该法具有选择性好、检测限低、准确度好及自动化程度高等优点,广泛应用于复杂样品中硒的测定,但也因设备昂贵,易受到其他金属离子干扰,检测成本较高等因素受到限制[12]。2.3.1氢化物发生-原子吸收光谱法唐智敏等[19]先将大米中的硒(VI)化物还原为成离子态的硒(IV),然后在流动注射氢化物发生器中生成H2Se,原子化后检测,测得硒的检出限为0.33μg/L,线性范围0.33~60μg/L,相对标准偏差小于3%。该法具有操作简单、检测限低、能快速分析、重现性好等优点。2.3.2石墨炉-原子吸收光谱法ShrivasKamlesh等用超声中空纤维柱微萃取法将富硒蔬菜水果预处理后,采用该法进行检测,检出限为0.08ng/L,RSD为2.25%~4.4%[20]。胡立中[21]等人采用微波消解-石墨炉原子吸收光谱法检测烟草及烟草制品中的硒含量,结果表明石墨炉原子吸收光谱法具有测定范围广,灵敏度、精密度高等优点,但具有挥发损失较多、易受到金属离子和非金属离子的干扰,导致结果准确度低,可重复性差的缺点。2.3.3氢化物-原子荧光光谱法该法为国标中食物硒的检测方法,胡兰基等[22]采用新鲜黄蘑菇直接打成浆液后经硝酸和高氯酸微波消解使硒(Ⅵ)完全还原成硒(Ⅳ),用Fe3+盐作为抑制剂,氢化物发生器在还原剂为20g/L的硼氢化钾(5g/LKOH介质),载流为5%~10%HCl时采用原子荧光光谱法进行测定,最终测得硒的质量浓度在20μg/L以内与荧光强度呈线性关系,方法检出限(3s/k)为0.020μg/L,其相对标准偏差(n=7)为2.18%。2.3.4电感耦合等离子体-原子发射光谱法周雅兰等[23]曾采用原子发射光谱法对啤酒中的硒进行测定,随技术发展,现常采用电感耦合等离子体与原子发射光谱连用进行检测,该法检测限低,能够检测出物料里所含的微量硒,且准确度高。柳英霞等采用电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)测定当归补血汤和白酒中的硒[24,25]。

2.4其他方法

中子活化分析法是利用热中子流轰击硒,将其变为75Seγ-射线,用γ谱仪测定含量的一种方法[26]。该法具有微量、快速、准确的优点。但由于涉及核反应并产生放射性物质,对实验室要求极高,且所需设备不宜为一般实验室所具备,若稍有不慎造成泄漏对人体伤害和环境污染大,因此在食品检测中未得到广泛应用。富硒食物的出现推动了食物中硒的检测技术的发展,食物中硒的检测技术的发展同样也促进富硒食物安全性的提升,硒的检测方法多种,各有优缺点,本文通过对各种检测方法进行简医学期刊在线述,旨在为相关工作者提供参考,以便结合工作需求,寻找到适合的检测方法。

作者:吴德智 李安 黄岚 罗家豪 钟湘云 单位:贵州理工学院 湖南中医药高等专科学校


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