林春花， 谢贤清， 刘德永， 邱春新， 廖维林*， 宋永海

(1.江西师范大学国家单糖化学合成工程技术研究中心,江西南昌 330027；2.江西师范大学化学化工学院，江西南昌 330022)

蜂蜜是一种营养丰富的天然滋养食品，它含有丰富的糖类物质，微量的有机酸、氨基酸和矿物质[1]，还含有人体所需要的多种微量元素。Se是其中一种微量元素，缺Se与疲劳综合症、老年性痴呆、智力障碍、记忆力衰退、心血管等疾病有关，而且Se具有提高人体免疫力，清除体内自由基，抗衰老等多种重要的生理功能，因此被称为“抗癌之王”。同时，Se的有益浓度范围较窄，补Se的量不是越多越好，过多摄入会引起毒副作用[2]。不同种类、不同地域的蜂蜜中Se含量存在较大的差异，因此准确了解蜂蜜中Se的含量，对于改善蜂蜜品质、调控蜂蜜成分、实现针对性生产等方面有十分重要的意义。

电感耦合等离子体-质谱法(ICP-MS)因其具有低的检出限、多元素测定的能力、高样品通量和低样品消耗量等特点，在微量或痕量元素的分析中发挥了重要作用[3 - 5]。已有文献报道了ICP-MS在测定蜂蜜中Se元素的应用[6 - 10]。但ICP-MS测定Se也存在一些问题：Se的第一电离能高(9.75 eV)，导致电离效率较低；蜂蜜中含有微量的Ca和K元素[6，9]、等离子气中使用的氩气都会对Se的测定造成质谱干扰，如丰度最高的同位素80Se(49.61%)受到了40Ar40Ar+、40Ca40Ca+、80Kr+等干扰，78Se(23.77%)受到40Ar38Ar+、40Ca38Ar+、39K39K+、78Kr+等干扰。扇形-高分辨(HR-SF)ICP-MS、碰撞反应池(DRC)ICP-MS可解决部分的干扰问题[11 - 12],但不能完全消除。

三重四极杆电感耦合等离子体串联质谱(ICP-MS/MS)仪是技术上的一次重大进展，它重新定义了痕量元素分析的性能。在ICP-MS/MS模式下，八极杆反应/碰撞系统(ORS3)中的反应更简单、更具有可预见性，大大提升了ORS3的潜能，提高了消除质谱干扰的能力[14 - 15]。一般来说，在使用MS/MS技术时能够严格控制条件，O2是最强大的和最有用的去除多原子干扰的气体[16]。利用ICP-MS/MS的优点，在ICP-MS/MS上设置两种操作条件对Se的3种主要同位素(78Se、80Se、82Se)进行测定：O2作为池气体的MS/MS模式和MS模式(Q1作为离子导杆的操作条件，以模拟Agilent 7700 ICP-MS)，并比较了该两种模式下消除干扰的差异性以及对Se元素测定结果的影响。实验证明:与ICP-MS相比，ICP-MS/MS下采用两级质谱进行质量筛选，并结合O2反应，通过质量转移法来测定蜂蜜中的Se,能获得良好的灵敏度、更低的检测限、更低的背景等效浓度(BEC)和更准确的检测结果。

1 实验部分

1.1 仪器、试剂与材料

Agilent 8800电感耦合等离子体串联质谱仪(日本，Agilent科技公司)，包括Ni采样锥和截取锥、离子透镜和进样系统(玻璃同心雾化器、Peltier制冷石英雾化室、2.5 mm石英矩管)；Multiwave Pro微波消解仪(奥地利，安东帕公司)；KQ-3200E超声仪(江苏昆山市超声仪器有限公司)；可调式移液器(美国，梅特勒公司)。

Se标准贮备溶液(1 000 mg/L)由国家有色金属及电子材料分析测试中心提供。准确移取Se标准贮备液，用2%HNO3配制0、0.125、1.25、2.5、5 μg/L的标准系列溶液，同时选择72Ge和103Rh内标溶液进行校正。AA-10 HNO3(55%，m/m)由日本多摩化学提供；实验用水由PURELAB Ultra MK 2型超纯水仪制备(英国ELGA公司)，电阻率为18.2 MΩ·cm。

待测蜂蜜样品为洋槐蜜、紫云英蜜、枣花蜜和富硒蜜。

1.2 样品制备

分别准确称取1.0 g(精确至0.0001 g)蜂蜜样品于消解罐中，加入7 mL 55%HNO3,先预消解2 h，敞开盖子放到赶酸器上加热30 min，冷却后再按照表1的微波消解程序进行消解。消解结束后，冷却，打开消解罐，放入赶酸仪中赶酸，冷却后将样品溶液转移至容量瓶中，消解罐用超纯水洗涤3次，洗涤液一并转入容量瓶中，定容至25 mL，摇匀备用。用同样的方法制备试剂空白溶液。

表1 微波消解程序

1.3 仪器参数

通过实验优化，ICP-MS/MS获得的仪器参数如表2所示。采用O2作为池气体，质量转移模式下对Se的3种主要同位素(78Se、80Se、82Se)进行测定，Q1分别设定为78、80、82，Q2分别设定为94、96、98。同时，设置Q1作为离子导杆的单四极杆操作条件，同样使用O2作为池气体，此时Q2设定为78、80、82、94、96、98。

表2 ICP-MS/MS中的O2模式操作条件

2 结果与讨论

2.1 ICP-MS/MS中反应气(O2)流速的优化

使用质量转移法，在ICP-MS/MS模式下用O2池气体将Se+转变为SeO+子离子来进行测定。在Agilent Masshunter软件中设定不同O2流速(注：“fully open(100%)”对应的O2流速为1.0 mL/min)。由于蜂蜜中一般都含有Ca和K等微量元素，实验中使用Ca/K基质溶液和Ca/K基质-1 μg/L Se的加标溶液来考察流速对3种SeO+(m/z分别为94、96、98)离子的信号强度以及对背景信号强度的影响，如图1所示，随着流速的增加，3种待测物SeO+的信号值先增加后减少，而背景信号值变化较平缓。如果待测离子信号很强，干扰离子信号很弱，则检测效果最理想。综合考虑78Se16O+、80Se16O+、82Se16O+3种氧化物的信号强度与背景信号强度的比值，当O2流速为0.40 mL/min(池流量为40%)时测定效果最好，因此O2流速优化有助于Se的准确测定。

图1 ICP-MS/MS下O2流速的优化 Fig.1 Optimization of O2 gas flow rate in ICP-MS/MS ▲— represents background intensity，and □ represents analyte intensity.

2.2 干扰及消除

使用O2质量转移法，在ICP-MS/MS下设置MS/MS和MS两种模式对Se的3种主要同位素(78Se、80Se、82Se)进行测定。ICP-MS/MS下Q1分别设定为78、80、82，Q2分别设定为94(78Se16O+)、96(80Se16O+)、98(82Se16O+)。ICP-MS下设置Q1为离子导杆，再设定Q2为78、80、82、94、96、98。在分别含有1 μg/L Se的0、1、50、200、500 mg/L的Ca/K基质溶液中，比较了此两种模式下消除干扰的差异性。从图2可知，在MS模式下选择测定的78Se、80Se、82Se、78Se16O+、80Se16O+、82Se16O+6种离子，前3种待测离子的信号一直随着Se+浓度的增加而增加，是因为该模式下不能完全消除ArAr+、CaAr+、KK+等多原子离子的干扰；虽然后3种子离子信号变化不大，但不能完全消除经ORS3池后产生的非产物离子的干扰。在MS/MS模式下，78Se16O+、80Se16O+、82Se16O+等离子的信号基本不变，是因为Q1的存在更好地控制了反应池中发生的反应，既能消除多原子离子干扰，也能阻止一些基质中可能的副反应；而且与Q2联用，还能减少同重元素(m/z为94、96、98)的重叠，这从表3的BEC值也得到了印证。综上所述，对于普遍含有Ca和K元素的蜂蜜样品中痕量Se的测定，MS/MS模式下选择m/z从78、80、82到94、96、98的质量转移法，既能获得良好的灵敏度，又能消除潜在的多原子离子干扰和同重元素干扰，从而获得更低的BEC(比常规ICP-MS至少低一个数量级)。

图2 在含1 μg/L Se的0、1,50、200、500 mg/L的 Ca和K溶液中抗干扰研究(MS/MS模式下分析物为Se的3种氧化物，MS模式下为Se的3种同位素和其对应的氧化物)(n=6)Fig.2 Interference study for solutions containing 1 μg/L of Se in the presence of 0,1,50,200,500 mg/L of Ca and K, for Se isotopes (m/z78,80,80) in MS mode, oxides (m/z94,96,98) in MS/MS mode and MS mode(n=6)

2.3 方法线性范围和检出限

配制0、0.125、1.25、2.5、5 μg/L不同质量浓度的Se标准溶液，在优化的实验条件下进行测定，以信号值(cps)对质量浓度(μg/L)进行线性回归。结果如表3所示，在MS/MS模式下，3种待测离子78Se16O+、80Se16O+、82Se16O+的线性关系良好(R>0.9998)，检出限(LOD)为0.013 μg/L(78Se16O+)，低于MS模式下的测定值，也低于文献报道值[6 - 9，17 - 18]。

表3 ICP-MS/MS和ICP-MS对Se同位素测定的检出限(LOD)、相关系数(R)和背景等效浓度的比较

2.4 样品加标回收率及精密度

由于缺乏蜂蜜标准参考物质，本研究选用待测样品进行加标回收实验来考察方法的准确度。在消解后的蜂蜜样品溶液中分别加入0.5、2 μg/L的Se标准溶液，采用ICP-MS/MS模式下O2质量转移法对78Se16O+进行分析，每个加标水平测定6次，方法的回收率为89.3%～106.7%，相对标准偏差(RSD)为1.1%～3.6%，表明方法精密度好，满足蜂蜜中Se的测定。

2.5 实际样品分析

本研究采用ICP-MS/MS对4种微波消解后的蜂蜜样品(洋槐蜜、紫云英蜜、枣花蜜、富硒蜜)进行分析，并与ICP-MS的测定结果进行比较。如表4所示，3种Se同位素的含量在MS/MS模式下均低于MS模式，进一步印证了MS/MS方法的准确性，并且该模式下选择同位素78Se+→78Se16O+进行测定结果最低，消除干扰最彻底。同样使用O2作为池气体将Se+转化为SeO+子离子进行测定，MS模式下78Se16O+、80Se16O+、82Se16O+的测定值均比MS/MS模式下高，这也说明蜂蜜样品中可能存在Ru、Mo(m/z为94、96、98)等元素,对产物离子造成同重元素干扰，从而使测定结果偏高；同时，由于不同产地和来源的蜂蜜中Ru、Mo等微量元素含量的差异性，造成的干扰程度也不一样。因此，对于含有Ca/K干扰基质的样品中痕量Se的测定，MS/MS模式比MS模式更能消除多原子离子和同重元素的干扰，极大地改善了实际样品分析结果的准确度。

表4 实际样品的分析结果(单位：μg/L)

ND:Not detected.

3 结论

利用微波消解-ICP-MS/MS技术，建立了快速测定蜂蜜中微量Se的质量转移法。该方法首先用微波消解法进行样品前处理，使易挥发的Se更好的保留在溶液中，随后在MS/MS模式下进行O2质量转移反应，将Se+转变为SeO+，消除了蜂蜜中普遍存在的Ca、K元素引起的多原子离子干扰的问题。在研究中，对比了ICP-MS/MS和ICP-MS消除干扰的差异性以及对Se测定结果的影响，发现MS/MS模式比MS模式消除干扰更彻底，获得的检测限和BEC值更低，实际蜂蜜样品的检测结果更准确。