紫外分光光度法檢測富硒茶中硒元素含量

摘要：本研究采用紫外分光光度法，以恩施伍家臺貢茶為樣品，通過對樣品中硒含量測定條件進行研究，探討了pH值、絡(luò)合劑鄰苯二胺用量、EDTA用量、絡(luò)合時間以及溫度5個影響因素對測定結(jié)果的影響。在最佳條件下，標(biāo)準(zhǔn)曲線在0~1.92μg/mL濃度范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，回歸方程為y=0.50089x+0.00957，R2=0.99939。對樣品進行測定的結(jié)果顯示，伍家臺貢茶中硒元素的平均含量為2.0740μg/g，符合富硒茶的標(biāo)準(zhǔn)。

硒被稱為“生命的火花”，在人體中扮演著多種生物學(xué)角色，包括抗氧化、增強免疫力、預(yù)防和治療癌癥以及預(yù)防心血管疾病等，在維系眾多生理和代謝過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，由于人體無法自行合成硒元素，因此，人們需要從飲食中獲取這種重要的微量元素，故恰當(dāng)?shù)奈鴶z入量對于維持人體健康至關(guān)重要，無論是缺乏還是過量，都可能對人體健康造成不利影響。在人體獲取硒的途徑中，植物扮演著關(guān)鍵的角色，他們作為媒介，將硒從土壤中轉(zhuǎn)移到人體內(nèi)部。在眾多植物中，茶樹展現(xiàn)出顯著的硒富集能力，能有效從土壤中吸收并積累硒，將其儲存在植株內(nèi)部。在低硒區(qū)，茶葉平均含硒量是玉米、大米、小麥的幾倍至幾十倍，因而富硒茶是一種富含硒且相對廉價的補硒食品。
紫外-可見分光光度法可滿足硒元素的測定需求，因其在靈敏度、準(zhǔn)確度、操作簡便性、成本效益及適用性等方面的優(yōu)勢，在食品檢測領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本文通過設(shè)置不同測試條件對測定方法進行優(yōu)化和改進，以期探索茶葉中硒含量測定的最佳條件。

1.實驗部分
1.1試劑與儀器
富硒茶樣品（湖北恩施伍家臺貢茶）；硒標(biāo)準(zhǔn)液（1000μg·mL-1）；鄰苯二胺、NaOH；二甲苯；EDTA、濃HNO3、HClO4，以上試劑均為分析純。
UV-1800紫外-可見分光光度計；電子分析天平；電熱鼓風(fēng)干燥箱；中草藥粉碎機。

1.2實驗方法
取8μg·mL-1的硒標(biāo)準(zhǔn)溶液25mL于分液漏斗中，先用吸量管移入一定體積的5%EDTA溶液，再用NH3·H2O-NH4Cl緩沖液調(diào)節(jié)溶液pH值，最后移入一定體積的1%鄰苯二胺溶液，在一定溫度的水浴鍋中水浴一定時間，加入10mL二甲苯劇烈震蕩2min，靜置至溶液分層，取上層二甲苯清液，放在1cm厚度的石英比色皿中，在雙光束紫外分光光度計中進行280～500nm的全波長掃描，確定最大吸收波長。實驗選擇鄰苯二胺用量、pH值、絡(luò)合時間、EDTA用量和溫度5個因素，探究不同因素的不同水平在最大波長處對吸光度的影響，從而確定最佳測試條件。
將伍家臺貢茶放入中草藥粉碎機中研磨成粉，過100目篩，用透明封口袋封好備用。在電子分析天平上精密稱取茶葉樣品細粉2g，放入100mL燒杯中，加入濃HNO316mL和HClO44mL，用保鮮膜封住燒杯口，冷消化18h以上。次日在通風(fēng)廚內(nèi)的電爐上緩慢加熱趕酸，消化結(jié)束后將消解液轉(zhuǎn)移至量筒中，讀取體積，并用蒸餾水沖洗，將洗液轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，定容并混勻。在最佳條件下測定吸光度，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出樣品濃度（Cx），按式（1）計算出樣品中硒的含量W。
W=（nVCx）/m
式中W：硒元素含量，μg·g-1；n：稀釋倍數(shù)；V：最初稀釋體積，mL；m：樣品質(zhì)量，g。

2.結(jié)果與討論
2.1最大吸收波長
在雙光束紫外分光光度計下對標(biāo)樣進行280～500nm的全波長掃描，選取310～350nm處的吸收曲線進行展示，見圖1。

由圖1可見，硒元素在334nm波長處具有最大吸光度，確定最大吸收波長為334nm。

2.2測定條件優(yōu)化
2.2.1鄰苯二胺用量  按照1.2實驗方案，設(shè)置pH值為2.0，絡(luò)合反應(yīng)時間為60min，5%的EDTA用量為8mL，絡(luò)合溫度為30℃，通過改變鄰苯二胺的加入量，考察其對硒標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度的影響。其中1%鄰苯二胺的加入量分別設(shè)定為1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00、7.00mL。實驗結(jié)果見圖2。

由圖2可見，鄰苯二胺的用量對吸光度有顯著影響。當(dāng)鄰苯二胺的用量增加時，硒標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度隨之升高，這可能是因為過量的鄰苯二胺與硒離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，形成了更多的有色絡(luò)合物；然而，當(dāng)鄰苯二胺的用量達到4mL后，吸光度不再顯著增加，表明此時硒離子已經(jīng)與鄰苯二胺完全反應(yīng)，形成了穩(wěn)定的絡(luò)合物；當(dāng)用量增加至5~7mL時，吸光度略有降低，且鄰苯二胺的用量過多還會造成資源浪費和環(huán)境污染。因此，鄰苯二胺的最佳用量為4mL。
2.2.2pH值  pH值對絡(luò)合反應(yīng)的影響很大，直接影響絡(luò)合劑的存在形式、絡(luò)合反應(yīng)的完全程度、絡(luò)合物的組成及穩(wěn)定性等。為探究pH值對絡(luò)合反應(yīng)的影響程度并確定最佳反應(yīng)pH值，按照1.2實驗方案，固定1%鄰苯二胺用量為4mL，絡(luò)合反應(yīng)時間為60min，5%的EDTA用量為8mL，絡(luò)合溫度為30℃，將pH值分別設(shè)定為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0，考察pH值對硒標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3可見，pH值在1.0~2.0時，吸光度逐漸增大；當(dāng)pH值到達2.0時，吸光度最大，表明此時絡(luò)合反應(yīng)達到平衡，絡(luò)合物最穩(wěn)定；當(dāng)pH值增至2.5之后，吸光度急劇下降，說明此時絡(luò)合反應(yīng)不完全，絡(luò)合物不穩(wěn)定。因此，控制pH值為2.0可以確保硒與顯色劑形成的絡(luò)合物具有較好的穩(wěn)定性和較高的吸光度。
2.2.3絡(luò)合反應(yīng)時間  在酸性介質(zhì)中，硒與鄰苯二胺形成絡(luò)合物的穩(wěn)定性與其電子共軛體系的大小密切相關(guān)，電子共軛體系越廣泛，絡(luò)合物的穩(wěn)定性越強。因此，絡(luò)合時間不同直接影響硒與鄰苯二胺鹽酸鹽形成絡(luò)合物的效率和完全性。為了探究最佳的絡(luò)合時間，實驗通過改變絡(luò)合時間來考察其對吸光度的影響，設(shè)定絡(luò)合時間分別為10、20、30、40、50、60、70min，保持其他條件不變，即1%鄰苯二胺用量為4mL，pH值為2.0，5%EDTA用量為8mL，絡(luò)合溫度為30℃。經(jīng)二甲苯萃取后，于1cm石英比色皿中測定吸光度，結(jié)果見圖4。

由圖4可見，隨絡(luò)合反應(yīng)時間的延長，吸光度先增大后降低，在60min時吸光度達到最大值，表明此時絡(luò)合反應(yīng)已經(jīng)完成。當(dāng)時間繼續(xù)延長，可能由于絡(luò)合物的分解或光散射效應(yīng)使得吸光度有所下降。因此，控制最佳絡(luò)合反應(yīng)時間為60min。
2.2.4EDTA用量  在測試中會存在一些金屬離子如Fe3+、Cu2+、Bi3+對實驗結(jié)果產(chǎn)生干擾，因此，需要加入掩蔽劑EDTA與這些金屬離子形成金屬螯合物，從而減少干擾。取7個分液漏斗，按照1.2的實驗步驟，設(shè)置1%鄰苯二胺用量為4mL，pH值為2.0，絡(luò)合反應(yīng)時間為60min，絡(luò)合溫度為30℃，分別加入5%EDTA0、2、4、6、8、10、12mL，考察EDTA用量對硒標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度的影響，實驗結(jié)果見圖5。

由圖5可見，適量的EDTA可以有效掩蔽干擾離子，避免它們與硒形成競爭性絡(luò)合物，從而提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確度和選擇性。當(dāng)EDTA用量達到8mL后，其對吸光度的影響趨于穩(wěn)定，這表明絡(luò)合反應(yīng)已接近完全，但當(dāng)EDTA用量超過8mL時，可能因過量的EDTA與溶液中的H+結(jié)合，使溶液pH值升高，導(dǎo)致絡(luò)合物不穩(wěn)定而發(fā)生解離。因此，EDTA的最佳用量為8mL。
2.2.5絡(luò)合溫度  為探究絡(luò)合溫度對吸光度的影響，設(shè)置20、30、40、50、60、70℃、80℃7個溫度水平考察絡(luò)合溫度對硒標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度的影響，其他條件固定為1%鄰苯二胺用量為4mL，pH值為2.0，絡(luò)合反應(yīng)時間為60min、5%EDTA用量為8mL，結(jié)果見圖6。

由圖6可見，在20~30℃范圍內(nèi)，隨著溫度的逐漸升高，吸光度隨之增大，至30℃時絡(luò)合反應(yīng)接近完全；30℃后繼續(xù)升高溫度，吸光度急劇下降，這可能是因為高溫條件下，絡(luò)合物的穩(wěn)定性降低，或反應(yīng)體系中其他物質(zhì)發(fā)生熱分解，從而影響了絡(luò)合物的穩(wěn)定性和吸光度。因此，需對溫度進行控制，選擇30℃作為最佳反應(yīng)溫度。

2.3標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
配制0、0.32、0.64、0.96、1.28、1.6、1.92μg·mL-1的硒標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.2實驗方法處理后，在最大吸收波長334nm下，以空白二甲苯萃取液為參比，在1cm厚的石英比色皿中測定標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度。以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，實驗結(jié)果見圖7。

由圖7可見，回歸方程為y=0.50089x+0.00957，相關(guān)系數(shù)為0.99939。表明該方法在0~1.92μg·mL-1濃度范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系。

2.4實際樣品測定
對伍家臺貢茶樣品按照1.2實驗方案處理后進行5次平行測定，在最大吸收波長334nm處測定吸光度A334，結(jié)果見表1。

由表1可見，伍家臺貢茶中硒元素的平均含量為2.0740μg·g-1，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為3.9375%，表明實驗數(shù)據(jù)具有較好的一致性和可靠性，各次測定結(jié)果之間的離散性較小，差異不顯著。

2.5加標(biāo)回收實驗
對樣品進行濕法消解-電熱板趕酸處理后，將消解液移入50mL容量瓶中定容。取25mL于分液漏斗中，按照1.2實驗方法進行操作，在334nm處測定吸光度，計算硒元素含量；在空白溶液和樣品溶液中分別加入1.200μg的硒標(biāo)準(zhǔn)液，計算加標(biāo)回收率，實驗結(jié)果見表2。

由表2可見，空白樣和樣品的加標(biāo)回收率平均值分別為99.85%和100.61%，表明該方法回收率高，回收效果良好。

3.結(jié)論
本實驗采用紫外分光光度計對恩施伍家臺貢茶中硒元素含量進行測定，研究結(jié)果表明，最佳測定條件為：1%鄰苯二胺用量為4mL，pH值為2.0，絡(luò)合反應(yīng)時間為60min、5%EDTA用量為8mL，絡(luò)合溫度為30℃。此條件下測得硒元素的平均含量為2.0740μg·g-1，該結(jié)果與富硒茶的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相契合。樣品測定的RSD為3.9375%，平均加標(biāo)回收率為100.61%，表明方法的重現(xiàn)性和準(zhǔn)確性均較好。

文章來源：[1]汪宗權(quán),張文拯,馮瑞琴,等.紫外分光光度法檢測富硒茶中硒元素含量[J].化學(xué)工程師,2025,39(09):27-30.DOI:10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20250927.