紫外分光光度法檢測(cè)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(tái)貢茶為樣品，通過(guò)對(duì)樣品中硒含量測(cè)定條件進(jìn)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(shí)間以及溫度5個(gè)影響因素對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。在最佳條件下，標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)在0~1.92μg/mL濃度范圍內(nèi)呈線(xiàn)性關(guān)系，回歸方程為y=0.50089x+0.00957，R2=0.99939。對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果顯示，伍家臺(tái)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(chēng)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(qiáng)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(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，由于人體無(wú)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(duì)于維持人體健康至關(guān)重要，無(wú)論是缺乏還是過(guò)量，都可能對(duì)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(shù)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(chǔ)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(duì)廉價(jià)的補(bǔ)硒食品。
紫外-可見(jiàn)分光光度法可滿(mǎn)足硒元素的測(cè)定需求，因其在靈敏度、準(zhǔn)確度、操作簡(jiǎn)便性、成本效益及適用性等方面的優(yōu)勢(shì)，在食品檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本文通過(guò)設(shè)置不同測(cè)試條件對(duì)測(cè)定方法進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以期探索茶葉中硒含量測(cè)定的最佳條件。

1.實(shí)驗(yàn)部分
1.1試劑與儀器
富硒茶樣品（湖北恩施伍家臺(tái)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(jiàn)分光光度計(jì)；電子分析天平；電熱鼓風(fēng)干燥箱；中草藥粉碎機(jī)。

1.2實(shí)驗(yàn)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(shí)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(jì)中進(jìn)行280～500nm的全波長(zhǎng)掃描，確定最大吸收波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)選擇鄰苯二胺用量、pH值、絡(luò)合時(shí)間、EDTA用量和溫度5個(gè)因素，探究不同因素的不同水平在最大波長(zhǎng)處對(duì)吸光度的影響，從而確定最佳測(cè)試條件。
將伍家臺(tái)貢茶放入中草藥粉碎機(jī)中研磨成粉，過(guò)100目篩，用透明封口袋封好備用。在電子分析天平上精密稱(chēng)取茶葉樣品細(xì)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(cè)定吸光度，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)計(jì)算出樣品濃度（Cx），按式（1）計(jì)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(zhǎng)
在雙光束紫外分光光度計(jì)下對(duì)標(biāo)樣進(jìn)行280～500nm的全波長(zhǎng)掃描，選取310～350nm處的吸收曲線(xiàn)進(jìn)行展示，見(jiàn)圖1。

由圖1可見(jiàn)，硒元素在334nm波長(zhǎng)處具有最大吸光度，確定最大吸收波長(zhǎng)為334nm。

2.2測(cè)定條件優(yōu)化
2.2.1鄰苯二胺用量  按照1.2實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)置pH值為2.0，絡(luò)合反應(yīng)時(shí)間為60min，5%的EDTA用量為8mL，絡(luò)合溫度為30℃，通過(guò)改變鄰苯二胺的加入量，考察其對(duì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可見(jiàn)，鄰苯二胺的用量對(duì)吸光度有顯著影響。當(dāng)鄰苯二胺的用量增加時(shí)，硒標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度隨之升高，這可能是因?yàn)檫^(guò)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(dá)到4mL后，吸光度不再顯著增加，表明此時(shí)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(shí)，吸光度略有降低，且鄰苯二胺的用量過(guò)多還會(huì)造成資源浪費(fèi)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(duì)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(duì)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(shí)驗(yàn)方案，固定1%鄰苯二胺用量為4mL，絡(luò)合反應(yīng)時(shí)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(duì)硒標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3可見(jiàn)，pH值在1.0~2.0時(shí)，吸光度逐漸增大；當(dāng)pH值到達(dá)2.0時(shí)，吸光度最大，表明此時(shí)絡(luò)合反應(yīng)達(dá)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(shuō)明此時(shí)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(shí)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(qiáng)。因此，絡(luò)合時(shí)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(shí)間，實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變絡(luò)合時(shí)間來(lái)考察其對(duì)吸光度的影響，設(shè)定絡(luò)合時(shí)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(cè)定吸光度，結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4可見(jiàn)，隨絡(luò)合反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，吸光度先增大后降低，在60min時(shí)吸光度達(dá)到最大值，表明此時(shí)絡(luò)合反應(yīng)已經(jīng)完成。當(dāng)時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，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(shí)間為60min。
2.2.4EDTA用量  在測(cè)試中會(huì)存在一些金屬離子如Fe3+、Cu2+、Bi3+對(duì)實(shí)驗(yàn)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(gè)分液漏斗，按照1.2的實(shí)驗(yàn)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(shí)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(duì)硒標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

由圖5可見(jiàn)，適量的EDTA可以有效掩蔽干擾離子，避免它們與硒形成競(jìng)爭(zhēng)性絡(luò)合物，從而提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度和選擇性。當(dāng)EDTA用量達(dá)到8mL后，其對(duì)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(guò)8mL時(shí)，可能因過(guò)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(duì)吸光度的影響，設(shè)置20、30、40、50、60、70℃、80℃7個(gè)溫度水平考察絡(luò)合溫度對(duì)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(shí)間為60min、5%EDTA用量為8mL，結(jié)果見(jiàn)圖6。

由圖6可見(jiàn)，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(shí)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?yàn)楦邷貤l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(duì)溫度進(jìn)行控制，選擇30℃作為最佳反應(yīng)溫度。

2.3標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)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(shí)驗(yàn)方法處理后，在最大吸收波長(zhǎng)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(cè)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(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7。

由圖7可見(jiàn)，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(xiàn)性關(guān)系。

2.4實(shí)際樣品測(cè)定
對(duì)伍家臺(tái)貢茶樣品按照1.2實(shí)驗(yàn)方案處理后進(jìn)行5次平行測(cè)定，在最大吸收波長(zhǎng)334nm處測(cè)定吸光度A334，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可見(jiàn)，伍家臺(tái)貢茶中硒元素的平均含量為2.0740μg·g-1，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為3.9375%，表明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有較好的一致性和可靠性，各次測(cè)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(shí)驗(yàn)
對(duì)樣品進(jìn)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(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行操作，在334nm處測(cè)定吸光度，計(jì)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(jì)算加標(biāo)回收率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可見(jiàn)，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(shí)驗(yàn)采用紫外分光光度計(jì)對(duì)恩施伍家臺(tái)貢茶中硒元素含量進(jìn)行測(cè)定，研究結(jié)果表明，最佳測(cè)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(shí)間為60min、5%EDTA用量為8mL，絡(luò)合溫度為30℃。此條件下測(cè)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(cè)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(lái)源：[1]汪宗權(quán),張文拯,馮瑞琴,等.紫外分光光度法檢測(cè)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.