食品中硒的前处理方法以及检测技术

基金项目：国家重点研发计划（2019YFF0216703）；国家市场监督管理总局科技计划项目（2021MK002）；北京市博士后工作经费资助项目；北京市计量检测科学研究院院自主项目（KJ2023-24）。

作者简介：赵悦（1990—），女，河南南阳人，博士，工程师。研究方向：计量检测。

通信作者：赵海波（1974—），男，北京人，硕士，正高级工程师。研究方向：计量检测。E-mail：zhaohb@bjjl.cn。

摘 要：硒是人体不可或缺的微量营养元素，对维持生命健康至关重要。硒元素不能在人体内自行合成，食品是人体获取硒的首要来源。硒的营养性和毒性与硒总浓度水平有关，适量摄入硒元素可以增强机体的免疫力和抵抗力，预防癌症发生和抗衰老等。本文介绍了食品中硒的前处理方法和检测技术，以期为食品中硒检测技术开发提供参考。

关键词：食品；硒；前处理方法；检测技术

Pretreatment Method and Detection Technique of Selenium in Food

ZHAO Yue1，2， WANG Bingyue1， LENG Xiaojing2， ZHAO Shaolei1， MENG Xue1， ZHAO Haibo1*

（1.Beijing Institute of Metrology， Beijing 100029， China;

2.College of Food Science and Nutritional Engineering， China Agricultural University， Beijing 100081， China）

Abstract： Selenium is an indispensable micronutrient for human body and is essential for maintaining life and health. Selenium cannot be synthesized in human body， and food is the primary source of selenium obtained by human body. The nutrition and toxicity of selenium are related to the total concentration level of selenium， and appropriate intake of selenium can enhance the body’s immunity and resistance， prevent cancer and anti-aging. In this paper， the pre-treatment method and detection technique of selenium in food are introduced in order to provide reference for the development of detection technology of selenium in food.

Keywords： food; selenium; pre-treatment method; detection technique

1817年，瑞典科学家Berzelius首次在黄铁矿制备硫酸过程中发现了元素硒，20世纪40年代前，人们普遍认为硒元素是剧毒物质[1]。直到1957年，德国科学家研究发现少量摄入硒元素可以防止大鼠肝坏死，接着又发现硒能有效预防雏鸡渗出性素质病及牛羊白肌病的发生。随后，科学家在哺乳动物体内谷胱甘肽过氧化物酶中发现了硒元素，并且证明硒是该酶的必要组成成分。这些研究发现使人们对硒元素的认知发生了转变。世界卫生组织于1973年将硒元素记录为人体必需微量元素[1]。

硒（Selenium，Se）作为一种必需的微量营养元素，具有多种生理功能。适量摄入Se有助于增强机体的免疫力和抵抗力，并能够有效预防癌症的发生和抗衰老[2-3]，而Se缺乏或过量，均会对机体产生严重的危害[4]。2013年中国营养学会制定的《中国居民膳食营养素参考摄入量（2013版）》中推荐成人Se每日摄入量为60 μg[5]。随后，2023年发布的《中国居民膳食营养素参考摄入量（2023版）》，根据年龄和体重对硒推荐量进行了细化，并规定了成年人日最大硒摄入量不超过400 μg，这与美国国家科学院医学研究所规定的成年人日最大硒摄入量一致[6]。

我国是国际公认的“缺硒大国”之一。贫硒（＜0.125 mg·kg-1）国土面积占31.6%，有7亿人生活在缺硒地区[7-8]。我国人均总硒摄入量仅为26～

32 mg·d-1[9]，远低于55～70 mg·d-1的推荐摄入量。全民补硒成为势在必行的健康使命。食用富硒食品是安全、有效的补硒方式，许多学者通过人工方法生产出多种富硒产品，以弥补天然食品中硒含量低的不足。Se的安全摄入剂量范围较窄，因此在富硒食品大力开发的同时，必须考虑到避免“硒中毒”情况的发生。人们在补硒过程中也必须考虑到硒的摄入总量。因此，准确定量分析食品中硒的含量显得尤其重要。

目前，食品中硒含量测定的方法较多，大致分为光谱法和质谱法两类。随着检测要求的提高，痕量、超痕量检测技术不断涌现，方法的稳定性、灵敏度也不断提高。本文重点综述了食品中硒的前处理方法和检测技术，旨在为分析工作者选择合适的硒含量分析方法提供参考，以便更好地、精准地获取食物中的硒含量。

1 硒的前处理方法

样品前处理的效果直接影响Se测定结果的准确性，也是影响分析速度的关键因素。最常用的样品前处理方法有湿法消解和微波消解。

1.1 湿法消解

湿法消解是利用强酸作为消解液，如盐酸、硝酸、硫酸、高氯酸及其混合酸等，与样品混合后，于电热板上加热至沸腾。最终，样品中的有机物被氧化成H2O和CO2，硒被氧化成六价硒Se（VI）。该方法简便、成本低廉，可以一次性处理大量样品，是食品中硒含量分析常用的前处理方法。魏增等[10]利用该方法测定了牛奶中的硒含量，回收率为105%～110%。郭俊生等[11]采用湿法消解处理富硒农产品（如花生、黄豆、木耳、大米等），用火焰原子吸收测定样品中硒含量，分析结果准确，方法的回收率在95.21%～98.99%。虽然该方法的加标回收率和重现性较好，但也存在消解时间较长，消解过程中会因非密闭体系造成大量的酸挥发以及硒损失等缺点。

1.2 微波消解法

与恒温加热湿法消解相比，密封微波消解法不仅溶解速度快，同时具有消解效果好、试剂用量少、操作简便等优点，已被作为测定食品中硒元素的国家标准方法[《食品安全国家标准 食品中硒的测定》

（GB 5009.93—2017）]。段敏等[12]用微波消解前处理法处理灵芝样品获得了很好的消解效果。结果表明，采用该方法进行样品前处理，方法的精密度好且加标回收率高。微波消解技术也可广泛应用于茶叶[13]、鸡肉[14]、猪肉[15]和牛肉[16]等样品中硒元素含量的分析研究中。微波消解法中常用HNO3和过氧化氢作为消解试剂，其中过氧化氢主要起到加快反应速度及氧化脱色的作用。在处理脂肪含量少的样品时，仅使用HNO3作为消解液时，也可获得较好的消解效果。刘丽南等[17]在用ICP-MS/MS技术测定大米中微量元素时，采用微波消解前处理法获得了较好的消解效果。但微波消解法也有一定的局限性，即消解过程中不能将所有的硒转化为Se（IV），特别是用原子荧光光谱法进行检测时，需要加入其他还原剂，而这些还原剂（盐酸羟胺和尿素）可能会形成硒的氮氧化物，影响测定结果[6]。此外，消解的样品中含糖量较高或者样品与消解液反应比较剧烈时，采用密封微波消解法容易产生消解罐爆罐等危险，需要先对样品预消解，如采取静置过夜的方式或者在控温电热板上低温预消解。待反应不剧烈后，再转移至微波消解仪中消解。此外，微波消解设备的价格比较昂贵，这也在一定程度上限制了该方法的推广。

2 硒的检测技术

2.1 紫外可见分光光度法

紫外可见分光光度法测定硒元素的工作原理是在酸性或碱性介质中，四价硒与显色剂发生络合反应，可以生成带有颜色的络合物[18-19]，反应后样品显色程度与其硒含量具有一定的对应关系，借助浓度和吸光度之间的数量关系，实现对硒元素的定量分析。常用的显色剂有邻苯二胺。在酸性介质中，邻苯二胺与Se（IV）反应生成3，4-苯并-1，2，5-重氮苤硒脑，反应后的样品用甲苯萃取，萃取液用紫外分光光度计分析，测定样品在波长335 nm处的吸光度。通常在样品体系中加入EDTA以去除其他金属离子对测试的干扰[18-19]。除了用邻苯二胺显色剂外，白静等[20]利用硒催化溴酸钾氧化甲基橙褪色的原理，建立了UV测定硒含量的方法。该方法的线性良好（线性范围在0.2～1.2 μg·mL-1），线性相关系数为0.997 9，加标回收率为93.3%～96.4%，相对标准偏差为1.2%。此外，有研究者采用紫外可见分光光度法检测紫阳富硒茶叶、富硒麦芽、大米和燕麦片等样品中硒元素含量时，也获得了较好的测量结果，加标回收率为98.04%～102.8%[19，21-23]。该方法操作简便、设备价格低且维护方便，具有精密度高等优点，但其检出限较高，适用于高浓度硒含量样品的

检测。

2.2 分子荧光光谱法

分子荧光光谱法的工作原理为试样用混合酸消化后，样品中的硒化合物被氧化成Se（IV）。在酸性条件下，四价硒可以与2，3-二氨基萘反应生成4，5-苯并苤硒脑。反应后的样品用环己烷萃取，随后在激发光波长376 nm和发射光波长520 nm条件下测定萃取液的荧光强度，计算试样中的硒含量[24-25]。该方法的灵敏度较高，是食品中硒元素的经典测定方法之一，也是国家标准中规定的食品中硒元素的测定方法。张寒俊等[24]采用分子荧光光谱法分析油菜籽中硒含量获得了满意的实验结果。该方法的线性相关系数为0.999 8，检测下限为4.5 μg·L-1，相对标准偏差为3.48%，回收率为99.45%。周跃花等[25]用荧光光谱法测定茶叶中硒的含量。该方法在硒含量1.0～7.0 μg呈现良好的线性关系，线性相关系数为0.990 9，相对标准偏差为2.5%。分子荧光光谱法虽然灵敏度高、精确度好，但实验中所用的荧光反应试剂（如2，3-二氨基萘）的毒性较大，反应要求的实验条件严格、不易控制，操作费时、步骤烦琐，这些缺点在一定程度上限制了该方法的推广应用。

2.3 氢化物-原子荧光光谱法

原子荧光光谱法是利用原子荧光谱线的波长和强度进行待测元素定性定量分析的方法，具有以下几个优点：①谱线简单，光谱干扰少；②可以多元素同时分析；③灵敏度高，仪器检出限低；④校正曲线的线性范围宽，浓度跨度可达3～5个数量级等。虽然原子荧光光谱法的优势比较突出，但因其本身缺陷（如荧光猝灭、散射光干扰等），其理论优势在现有技术条件下难以充分发挥，适用分析的元素种类有限。现有的研究报道中，多采用原子荧光光谱法分析测量砷、铋、硒、锑和碲等易于生成氢化物的元素，而在其他元素方面的应用尚待开拓。

食品样品中硒的分析测定研究中，氢化物-原子荧光光谱法是最常用的国标方法，也是食品检验中广泛应用的方法，在食品分析中发挥着重要作用[10，12，26-27]。硒的氢化物容易在加热的原子化装置中离解为基态原子，生成的基态原子比单纯加热硒元素生成的基态原子高几个数量级。借助氢化物发生进样方式，将硒元素还原转化为硒的氢化物，实现对硒元素较低浓度含量的准确定量。此外，氩-氢焰的荧光效率高，背景信号低，这也使得分析时容易获得较低的检出限。魏增等[10]利用该方法分析复杂样品（如牛奶）中硒元素含量时，通过优化分析参数，最终测得检出限为0.2 μg·L-1，相对标准偏差为1.6%～2.1%，回收率为105%～110%。另外，学者们采用氢化物-原子荧光光谱法分析了不同基体如灵芝、生活饮用水、富硒酿酒葡萄与酿造产物中硒的含量。结果表明，对于不同的样品基质，该方法均表现出较好的分析性能（灵敏度高、检出限低、稳定性好以及线性范围宽等）[12，28-29]。此外，相较于紫外可见吸收分光光度法和原子荧光光谱法，氢化物-原子荧光光谱法的氢化物发生装置容易实现自动化，可以进一步提高分析效率，大大减轻了分析工作者的任务量。