富硒农产品硒含量检测方法的研究与探讨 - 图文

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Hans Journal of Agricultural Sciences 农业科学, 2024, 10(8), 551-558

Published Online August 2024 in Hans. http://www.hanspub.org/journal/hjas https://doi.org/10.12677/hjas.2024.108084

Study and Discussion on the Determination Method of Selenium Content in Selenium Rich Agricultural Products

Jianhua Gong1, Xuexue Miao2*, Honglan Cheng3, Xiangui Chen4, Haoru Gong2, Jianhong Deng5, Lu Liu4, Long Chen6, Yu Zhang3

Zhuzhou Institute of Agricultural Sciences, Zhuzhou Hunan Hunan Rice Research Institute, Changsha Hunan 3

Hunan Yuntian Testing Technology Co., Ltd., Zhuzhou Hunan 4

Hunan Jialan Testing Technology Co., Ltd., Xiangtan Hunan 5

Zhuzhou Xiangzhiyou Agricultural Technology Development Co., Ltd., Zhuzhou Hunan 6

Hunan Taihua Technology Testing Co., Ltd., Zhuzhou Hunan

Received: Jul. 24th, 2024; accepted: Aug. 7th, 2024; published: Aug. 14th, 2024

Abstract

China is one of the most serious selenium deficient countries in the world, and about 700 million people are in the state of selenium deficiency. Therefore, the research and application of exoge-nous selenium technology to improve the selenium content of agricultural products, especially the main grain, is particularly important for non-selenium rich areas. The determination of selenium content in agricultural products is an important link in the research and development of selenium rich technology. At present, hydride generation atomic fluorescence spectrometry (HG-AFS) is the preferred detection method in China (GB 5009.93-2017). In this study, the effects of three wet di-gestion methods (A, B, C) widely used in atomic fluorescence spectrometry (AFS) on the detection results of selenium content in rice were analyzed and discussed. The results showed that: 1) The coefficient of variation (CV) of rice selenium content detected by Atomic Fluorescence Spectrome-try with different wet digestion methods was the smallest, indicating that the method was stable on the whole. 2) Taking the total average value of selenium content of rice by three wet digestion methods as reference, we preliminarily believe that the process of “nitric acid + perchloric acid sys-tem, 80?C (60min)-heating to 100?C (60 min)-heating to 130?C (60 min), and 190?C acid driving temperature” (treatment C) has high accuracy. 3) There were significant differences (P < 0.05, the same below) or very significant (P < 0.01, the same below) between the three wet digestion meth-ods in the same testing institution, which indicated that different wet digestion methods had an important impact on the detection results of atomic fluorescence spectrometry. 4) For the same wet digestion method, there are significant differences in the test results of three testing institu-tions, which indicate that the accuracy of selenium detection is affected by some operation details besides the influencing factors of wet digestion method. In addition to the possible differences of detection equipment, the more important thing is the accuracy of operation. This situation should be highly valued by the testing industry. It is suggested that the operation process should be fur-ther refined in the preparation (Revision) of testing standards.

通讯作者。

文章引用: 龚建华, 苗雪雪, 成红兰, 陈先桂, 龚浩如, 邓建红, 刘璐, 陈龙, 张宇. 富硒农产品硒含量检测方法的研究与探讨[J]. 农业科学, 2024, 10(8): 551-558. DOI: 10.12677/hjas.2024.108084

龚建华等

Keywords

Selenium Rich Agricultural Products, Selenium Content, Atomic Fluorescence Spectrometry, Wet Digestion Method

富硒农产品硒含量检测方法的研究与探讨

龚建华1，苗雪雪2*，成红兰3，陈先桂4，龚浩如2，邓建红5，刘璐4，陈龙6，张宇3

株洲市农业科学研究所，湖南株洲湖南省水稻研究所，湖南长沙 3

湖南省云天检测技术有限公司，湖南株洲 4

湖南佳蓝检测技术有限公司，湖南湘潭 5

株洲香之优农业科技发展有限公司，湖南株洲 6

湖南泰华科技检测有限公司，湖南株洲

收稿日期：2024年7月24日；录用日期：2024年8月7日；发布日期：2024年8月14日

摘要

中国是世界上缺硒最严重的国家之一，约7亿人处在硒营养不足状态。因此，研究和应用外源补硒技术，提高农产品尤其是主粮的硒含量，对非富硒地区而言显得尤为重要。农产品硒含量的测定是富硒技术研发的重要环节，目前我国以氢化物–原子荧光光谱法为首选检测方法(GB5009.93-2017)，本研究以富硒稻米为对象，分析和探讨了原子荧光光谱法中广泛应用的三种湿发消解方法(A、B、C)对稻米硒含量检测结果的影响。研究表明：1) 原子荧光光谱法采用不同湿法消解方法检测的稻米硒含量的变异系数(CV)，处理B的CV平均数最小，整体上说明该方法的稳定性较好。2) 以三种湿法消解方法的稻米硒含量总平均值0.926 mg/kg为参照，我们初步认为，以“硝酸 + 高氯酸酸系、80℃ (60 min)-升温至100℃ (60 min)-升温至130℃(60 min)消解升温流程、190℃赶酸温度”(处理C)，具有较高的准确性。3) 同一家检测机构对三种湿法消解方法的检测结果存在显著(P < 0.05，下同)或极显著差异(P < 0.01，下同)，说明不同的湿法消解方法对原子荧光光谱法的检测结果具有重要影响。4) 同一种湿法消解方法三家检测机构的检测结果均存在极显著差异，说明硒检测的准确性除了湿法消解方法影响因素外，还存在某些操作细节因素的影响，除了可能存在的检测设备差异外，更重要的是与操作的精准性有关，这一情况应引起检测行业的高度重视，建议在检测标准制(修)定中应进一步细化操作流程。

关键词

富硒农产品，硒含量，原子荧光光谱法，湿法消解方法

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DOI: 10.12677/hjas.2024.108084

龚建华等

1. 引言

硒于1973年被确定为人体必需的微量元素[1]，具有提高人体免疫力、防止脂质过氧化、消除重金属积累危害、帮助机体抵御病毒感染等生理生化功能[2]-[17]。长期食用低于0.1 mg/kg的含硒食物会导致人体硒缺乏反应症，长期食用硒高于1 mg/kg的食物则可能会引起硒中毒[2]。根据中国营养学会所作的营养调查报告表明，我国大部分地区属于缺硒地区，仅靠天然食物中的硒不足以满足人体的正常需要[18]。因此，近年来各地加大了富硒农产品的研发力度。根据2024年4月1日实施的中华人民共和国卫生行业标准WS/578.3-2017《中国居民膳食营养素参考摄入量第3部分：微量元素》，成人日硒营养摄入量为400 μg/d > p ≥ 60 μg/d。据此，阳静等[19]以膳食硒含量、日膳食量和人体血硒含量为特征指标，提出了“配方补硒”的重要理念与方法，探讨了发展超高含量富硒农产品的重要性，进一步拓展了对富硒农产品的认识与应用空间，为科学补硒提供了重要参考。

硒测定方法的研究始于20世纪90年代，目前我国食品硒含量测定主要采用GB5009.93-2017 (食品安全国家标准–食品中硒的测定)标准，该标准以氢化物–原子荧光光谱法为第一法、荧光分光光度法为第二法、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)为第三法。由于氢化物–原子荧光光谱法操作简便，且灵敏度高，被认为是国标测硒中的首选方法。氢化物–原子荧光光谱法的关键环节是湿法消解，而国家标准并未对消解升温程序和赶酸温度等操作流程作出详细规定。调查发现，在实际检测工作中各检测机构采用的湿法消解方法存在较大差异，而这种差异可能会影响到检测结果，但目前尚未见相关研究报道。本研究旨在通过采用几种主流的湿法消解方法，由多家检测机构对同一富硒稻米样品同时进行检测，并对检测结果进行统计分析，以验证不同湿法消解方法对稻米食品硒含量检测结果的影响，为富硒农产品技术研发与生产应用的精准检测服务提供科学依据。

2. 材料与方法

2.1. 试验材料

供试样品：2024年稻鸭共作模式生产的富硒稻米(精米)，由株洲香之优农业科技发展有限责任公司提供。

检测机构：三家专业检测机构参与本研究，分别编号为J1公司、J2公司、J3公司。

取样方法：由专家组成员共同现场取样与分样，每种湿法消解方法均设置5个平行，由上述专业检测机构独立完成检测。

2.2. 试验设计

采用GB5009.93-2017氢化物–原子荧光光谱法，设计三种湿法消解处理方式，处理A：所用酸系“硝酸+双氧水”，消解升温程序：110℃ (150 min)升温至160℃ (120 min)，赶酸温度：160℃；处理B：所用酸系“硝酸+高氯酸”，消解升温程序：100℃ (90 min)-升温至120℃ (60 min)，赶酸温度：160℃；处理C：所用酸系“硝酸+高氯酸”，消解升温程序：80℃ (60 min)-升温至100℃ (60 min)-升温至130℃ (60 min)，赶酸温度：190℃。以电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)为对照(处理D)。尽管在GB5009.93-2017氢化物–原子荧光光谱法的湿法消解处理中规定使用铁氰化钾，但在实践中发现使用铁氰化钾存在一定的弊端，因此本试验中专家组一致确认不使用铁氰化钾。

2.3. 数据处理

试验数据采用Excel 2003进行数据整理和方差分析，采用Excel的TDIST函数进行多重比较(LSD)，采用变异系数(CV)分析检测方法的稳定性。

DOI: 10.12677/hjas.2024.108084

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3. 结果与分析

3.1. 检测数据的有效性分析

由表1可知，各检测机构采用不同检测方法测得的稻米硒含量，样本标准差在0.012~0.062，且任一两次独立测定结果的绝对差值与其平均数的比值为3.4%~15.6%，满足在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值20%的要求，说明重复性较好，检测结果有效。

Table 1. Test results and validity analysis table of selenium content in rice (mg/kg) 表1. 稻米硒含量检测结果与有效性分析表(mg/kg)

检测机构检测方法

J1公司

B C D A

J2公司

B C D A

J3公司

B C D

米样-1 0.825 0.891 0.871 1.080 0.986 0.950 0.894 1.028 0.801 0.923 0.930 -

米样-2 0.803 0.922 0.943 1.190 1.004 0.945 0.911 1.111 0.876 0.932 0.904 -

米样-3 0.895 0.915 0.928 1.090 1.025 1.029 0.862 1.118 0.851 0.987 0.947 -

米样-4 0.841 0.914 1.015 1.020 0.991 0.999 0.896 1.057 0.908 0.943 0.957 -

米样-5 0.918 0.918 0.944 1.070 1.001 0.968 0.888 1.082 0.915 0.951 0.959 -

平均值 0.856 0.912 0.940 1.090 1.001 0.978 0.890 1.079 0.870 0.947 0.930 -

标准差 0.048 0.012 0.051 0.062 0.015 0.035 0.018 0.038 0.046 0.024 0.023 -

最大差值：平均数(%)

13.43 3.40 15.32 15.60 3.89 8.59 5.50 8.34 13.10 6.76 5.86 -

3.2. 不同检测机构的数据分析

由表2、表3、表4可知，三家检测机构的检测结果在不同处理间均存在极显著差异(P < 0.01，下同)。多重比较表明，J1公司处理D (ICP-MS方法)的硒含量最高，极显著高于其它处理；处理B和C均极显著高于处理A，但B、C间无显著差异。J2公司处理D (ICP-MS方法)的硒含量最高，极显著高于其它处理；处理A显著高于处理B (P < 0.05，下同)、极显著高于处理C；处理B极显著高于C处理。J3公司处理B的硒含量最高，极显著高于处理A，但与处理C间无显著差异；处理C极显著高于处理A。

Table 2. Analysis of variance of test results of rice selenium content by J1 company 表2. 稻米硒含量J1公司检测结果方差分析表

变异来源组间组内总

SS 0.150 0.036 0.185

v 3 16 19

MS 0.050 0.002

F 25.0**

注：**表示方差分析达极显著水平(P < 0.01)，*表示方差分析达显著水平(P < 0.05)，下同。

DOI: 10.12677/hjas.2024.108084

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龚建华等

Table 3. Variance analysis of test results of rice selenium content J2 company 表3. 稻米硒含量J2公司检测结果方差分析表

变异来源组间组内总

SS 0.091 0.013 0.104

v 3 16 19

MS 0.030 0.001

F 37.7**

Table 4. Variance analysis of test results of rice selenium content J3 company 表4. 稻米硒含量J3公司检测结果方差分析表

变异来源组间组内总

SS 0.018 0.013 0.031

v 2 12 14

MS 0.009 0.001

F 9.0**

3.3. 不同检测方法的数据分析

采用湿法消解方法A (处理A)，不同检测机构测得的稻米硒含量存在极显著差异(表5)，其中：J2公司 > J3公司 > J1公司，J2公司检测值极显著高于J1公司和J3公司，而J1公司和J3公司之间差异不显著。采用湿法消解方法B，不同检测机构测得的稻米硒含量存在显著差异(表6)，其中：J2公司 > J3公司＞J1公司，且相互之间在P = 0.01水平上均有统计学意义。湿法消解方法C，不同检测机构测得的稻米硒含量存在显著差异(表7)，其中：J1公司 > J3公司 > J2公司，J1公司和J3公司检测值极显著高于J2公司，而J1公司和J3公司之间差异不显著。采用ICP-MS方法，不同检测机构测得的稻米硒含量间无显著差异(表8)，平均稻米硒含量较原子荧光光谱法的湿法消解方法A、B、C分别高19.27%，14.68%、17.47%，说明ICP-MS方法的检测结果偏高。因此，在富硒农产品技术研发的检测工作中，以采用原子荧光光谱法较好。

Table 5. Variance Analysis of rice selenium content in wet digestion method A 表5. 湿法消解方法A的稻米硒含量方差分析表

变异来源组间组内总

SS 0.064 0.019 0.083

v 2 12 14

MS 0.032 0.002

F 20.338**

Table 6. Variance Analysis of rice selenium content in wet digestion method B 表6. 湿法消解方法B的稻米硒含量方差分析表

变异来源组间组内总

SS 0.011 0.008 0.019

v 2 12 14

MS 0.005 0.001

F 5*