紫外分光光度法检测富硒茶中硒元素含量
2026-01-20 来源:本站 点击次数:117
摘要：本研究采用紫外分光光度法，以恩施伍家台贡茶为样品，通过对样品中硒含量测定条件进行研究，探讨了pH值、络合剂邻苯二胺用量、EDTA用量、络合时间以及温度5个影响因素对测定结果的影响。在最佳条件下，标准曲线在0~1.92μg/mL浓度范围内呈线性关系，回归方程为y=0.50089x+0.00957，R2=0.99939。对样品进行测定的结果显示，伍家台贡茶中硒元素的平均含量为2.0740μg/g，符合富硒茶的标准。
硒被称为“生命的火花”，在人体中扮演着多种生物学角色，包括抗氧化、增强免疫力、预防和治疗癌症以及预防心血管疾病等，在维系众多生理和代谢过程中发挥着至关重要的作用。然而，由于人体无法自行合成硒元素，因此，人们需要从饮食中获取这种重要的微量元素，故恰当的硒摄入量对于维持人体健康至关重要，无论是缺乏还是过量，都可能对人体健康造成不利影响。在人体获取硒的途径中，植物扮演着关键的角色，他们作为媒介，将硒从土壤中转移到人体内部。在众多植物中，茶树展现出显著的硒富集能力，能有效从土壤中吸收并积累硒，将其储存在植株内部。在低硒区，茶叶平均含硒量是玉米、大米、小麦的几倍至几十倍，因而富硒茶是一种富含硒且相对廉价的补硒食品。
紫外-可见分光光度法可满足硒元素的测定需求，因其在灵敏度、准确度、操作简便性、成本效益及适用性等方面的优势，在食品检测领域应用广泛。本文通过设置不同测试条件对测定方法进行优化和改进，以期探索茶叶中硒含量测定的最佳条件。
1.实验部分
1.1试剂与仪器
富硒茶样品（湖北恩施伍家台贡茶）；硒标准液（1000μg·mL-1）；邻苯二胺、NaOH；二甲苯；EDTA、浓HNO3、HClO4，以上试剂均为分析纯。
UV-1800紫外-可见分光光度计；电子分析天平；电热鼓风干燥箱；中草药粉碎机。
1.2实验方法
取8μg·mL-1的硒标准溶液25mL于分液漏斗中，先用吸量管移入一定体积的5%EDTA溶液，再用NH3·H2O-NH4Cl缓冲液调节溶液pH值，最后移入一定体积的1%邻苯二胺溶液，在一定温度的水浴锅中水浴一定时间，加入10mL二甲苯剧烈震荡2min，静置至溶液分层，取上层二甲苯清液，放在1cm厚度的石英比色皿中，在双光束紫外分光光度计中进行280～500nm的全波长扫描，确定最大吸收波长。实验选择邻苯二胺用量、pH值、络合时间、EDTA用量和温度5个因素，探究不同因素的不同水平在最大波长处对吸光度的影响，从而确定最佳测试条件。
将伍家台贡茶放入中草药粉碎机中研磨成粉，过100目筛，用透明封口袋封好备用。在电子分析天平上精密称取茶叶样品细粉2g，放入100mL烧杯中，加入浓HNO316mL和HClO44mL，用保鲜膜封住烧杯口，冷消化18h以上。次日在通风厨内的电炉上缓慢加热赶酸，消化结束后将消解液转移至量筒中，读取体积，并用蒸馏水冲洗，将洗液转移至50mL容量瓶中，定容并混匀。在最佳条件下测定吸光度，再根据标准曲线计算出样品浓度（Cx），按式（1）计算出样品中硒的含量W。
W=（nVCx）/m
式中W：硒元素含量，μg·g-1；n：稀释倍数；V：最初稀释体积，mL；m：样品质量，g。
2.结果与讨论
2.1最大吸收波长
在双光束紫外分光光度计下对标样进行280～500nm的全波长扫描，选取310～350nm处的吸收曲线进行展示，见图1。
由图1可见，硒元素在334nm波长处具有最大吸光度，确定最大吸收波长为334nm。
2.2测定条件优化
2.2.1邻苯二胺用量 按照1.2实验方案，设置pH值为2.0，络合反应时间为60min，5%的EDTA用量为8mL，络合温度为30℃，通过改变邻苯二胺的加入量，考察其对硒标准溶液吸光度的影响。其中1%邻苯二胺的加入量分别设定为1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00、7.00mL。实验结果见图2。
由图2可见，邻苯二胺的用量对吸光度有显著影响。当邻苯二胺的用量增加时，硒标准溶液的吸光度随之升高，这可能是因为过量的邻苯二胺与硒离子发生络合反应，形成了更多的有色络合物；然而，当邻苯二胺的用量达到4mL后，吸光度不再显著增加，表明此时硒离子已经与邻苯二胺完全反应，形成了稳定的络合物；当用量增加至5~7mL时，吸光度略有降低，且邻苯二胺的用量过多还会造成资源浪费和环境污染。因此，邻苯二胺的最佳用量为4mL。
2.2.2pH值 pH值对络合反应的影响很大，直接影响络合剂的存在形式、络合反应的完全程度、络合物的组成及稳定性等。为探究pH值对络合反应的影响程度并确定最佳反应pH值，按照1.2实验方案，固定1%邻苯二胺用量为4mL，络合反应时间为60min，5%的EDTA用量为8mL，络合温度为30℃，将pH值分别设定为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0，考察pH值对硒标准溶液吸光度的影响，结果见图3。
由图3可见，pH值在1.0~2.0时，吸光度逐渐增大；当pH值到达2.0时，吸光度最大，表明此时络合反应达到平衡，络合物最稳定；当pH值增至2.5之后，吸光度急剧下降，说明此时络合反应不完全，络合物不稳定。因此，控制pH值为2.0可以确保硒与显色剂形成的络合物具有较好的稳定性和较高的吸光度。
2.2.3络合反应时间 在酸性介质中，硒与邻苯二胺形成络合物的稳定性与其电子共轭体系的大小密切相关，电子共轭体系越广泛，络合物的稳定性越强。因此，络合时间不同直接影响硒与邻苯二胺盐酸盐形成络合物的效率和完全性。为了探究最佳的络合时间，实验通过改变络合时间来考察其对吸光度的影响，设定络合时间分别为10、20、30、40、50、60、70min，保持其他条件不变，即1%邻苯二胺用量为4mL，pH值为2.0，5%EDTA用量为8mL，络合温度为30℃。经二甲苯萃取后，于1cm石英比色皿中测定吸光度，结果见图4。
由图4可见，随络合反应时间的延长，吸光度先增大后降低，在60min时吸光度达到最大值，表明此时络合反应已经完成。当时间继续延长，可能由于络合物的分解或光散射效应使得吸光度有所下降。因此，控制最佳络合反应时间为60min。
2.2.4EDTA用量 在测试中会存在一些金属离子如Fe3+、Cu2+、Bi3+对实验结果产生干扰，因此，需要加入掩蔽剂EDTA与这些金属离子形成金属螯合物，从而减少干扰。取7个分液漏斗，按照1.2的实验步骤，设置1%邻苯二胺用量为4mL，pH值为2.0，络合反应时间为60min，络合温度为30℃，分别加入5%EDTA0、2、4、6、8、10、12mL，考察EDTA用量对硒标准溶液吸光度的影响，实验结果见图5。
由图5可见，适量的EDTA可以有效掩蔽干扰离子，避免它们与硒形成竞争性络合物，从而提高测定结果的准确度和选择性。当EDTA用量达到8mL后，其对吸光度的影响趋于稳定，这表明络合反应已接近完全，但当EDTA用量超过8mL时，可能因过量的EDTA与溶液中的H+结合，使溶液pH值升高，导致络合物不稳定而发生解离。因此，EDTA的最佳用量为8mL。
2.2.5络合温度 为探究络合温度对吸光度的影响，设置20、30、40、50、60、70℃、80℃7个温度水平考察络合温度对硒标准溶液吸光度的影响，其他条件固定为1%邻苯二胺用量为4mL，pH值为2.0，络合反应时间为60min、5%EDTA用量为8mL，结果见图6。
由图6可见，在20~30℃范围内，随着温度的逐渐升高，吸光度随之增大，至30℃时络合反应接近完全；30℃后继续升高温度，吸光度急剧下降，这可能是因为高温条件下，络合物的稳定性降低，或反应体系中其他物质发生热分解，从而影响了络合物的稳定性和吸光度。因此，需对温度进行控制，选择30℃作为最佳反应温度。
2.3标准曲线的绘制
配制0、0.32、0.64、0.96、1.28、1.6、1.92μg·mL-1的硒标准溶液，按1.2实验方法处理后，在最大吸收波长334nm下，以空白二甲苯萃取液为参比，在1cm厚的石英比色皿中测定标准溶液的吸光度。以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准工作曲线，实验结果见图7。
由图7可见，回归方程为y=0.50089x+0.00957，相关系数为0.99939。表明该方法在0~1.92μg·mL-1浓度范围内具有良好的线性关系。
2.4实际样品测定
对伍家台贡茶样品按照1.2实验方案处理后进行5次平行测定，在最大吸收波长334nm处测定吸光度A334，结果见表1。
由表1可见，伍家台贡茶中硒元素的平均含量为2.0740μg·g-1，相对标准偏差（RSD）为3.9375%，表明实验数据具有较好的一致性和可靠性，各次测定结果之间的离散性较小，差异不显著。
2.5加标回收实验
对样品进行湿法消解-电热板赶酸处理后，将消解液移入50mL容量瓶中定容。取25mL于分液漏斗中，按照1.2实验方法进行操作，在334nm处测定吸光度，计算硒元素含量；在空白溶液和样品溶液中分别加入1.200μg的硒标准液，计算加标回收率，实验结果见表2。
由表2可见，空白样和样品的加标回收率平均值分别为99.85%和100.61%，表明该方法回收率高，回收效果良好。
3.结论
本实验采用紫外分光光度计对恩施伍家台贡茶中硒元素含量进行测定，研究结果表明，最佳测定条件为：1%邻苯二胺用量为4mL，pH值为2.0，络合反应时间为60min、5%EDTA用量为8mL，络合温度为30℃。此条件下测得硒元素的平均含量为2.0740μg·g-1，该结果与富硒茶的品质标准相契合。样品测定的RSD为3.9375%，平均加标回收率为100.61%，表明方法的重现性和准确性均较好。
文章来源：[1]汪宗权,张文拯,冯瑞琴,等.紫外分光光度法检测富硒茶中硒元素含量[J].化学工程师,2025,39(09):27-30.DOI:10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20250927.
硒被称为“生命的火花”，在人体中扮演着多种生物学角色，包括抗氧化、增强免疫力、预防和治疗癌症以及预防心血管疾病等，在维系众多生理和代谢过程中发挥着至关重要的作用。然而，由于人体无法自行合成硒元素，因此，人们需要从饮食中获取这种重要的微量元素，故恰当的硒摄入量对于维持人体健康至关重要，无论是缺乏还是过量，都可能对人体健康造成不利影响。在人体获取硒的途径中，植物扮演着关键的角色，他们作为媒介，将硒从土壤中转移到人体内部。在众多植物中，茶树展现出显著的硒富集能力，能有效从土壤中吸收并积累硒，将其储存在植株内部。在低硒区，茶叶平均含硒量是玉米、大米、小麦的几倍至几十倍，因而富硒茶是一种富含硒且相对廉价的补硒食品。
紫外-可见分光光度法可满足硒元素的测定需求，因其在灵敏度、准确度、操作简便性、成本效益及适用性等方面的优势，在食品检测领域应用广泛。本文通过设置不同测试条件对测定方法进行优化和改进，以期探索茶叶中硒含量测定的最佳条件。
1.实验部分
1.1试剂与仪器
富硒茶样品（湖北恩施伍家台贡茶）；硒标准液（1000μg·mL-1）；邻苯二胺、NaOH；二甲苯；EDTA、浓HNO3、HClO4，以上试剂均为分析纯。
UV-1800紫外-可见分光光度计；电子分析天平；电热鼓风干燥箱；中草药粉碎机。
1.2实验方法
取8μg·mL-1的硒标准溶液25mL于分液漏斗中，先用吸量管移入一定体积的5%EDTA溶液，再用NH3·H2O-NH4Cl缓冲液调节溶液pH值，最后移入一定体积的1%邻苯二胺溶液，在一定温度的水浴锅中水浴一定时间，加入10mL二甲苯剧烈震荡2min，静置至溶液分层，取上层二甲苯清液，放在1cm厚度的石英比色皿中，在双光束紫外分光光度计中进行280～500nm的全波长扫描，确定最大吸收波长。实验选择邻苯二胺用量、pH值、络合时间、EDTA用量和温度5个因素，探究不同因素的不同水平在最大波长处对吸光度的影响，从而确定最佳测试条件。
将伍家台贡茶放入中草药粉碎机中研磨成粉，过100目筛，用透明封口袋封好备用。在电子分析天平上精密称取茶叶样品细粉2g，放入100mL烧杯中，加入浓HNO316mL和HClO44mL，用保鲜膜封住烧杯口，冷消化18h以上。次日在通风厨内的电炉上缓慢加热赶酸，消化结束后将消解液转移至量筒中，读取体积，并用蒸馏水冲洗，将洗液转移至50mL容量瓶中，定容并混匀。在最佳条件下测定吸光度，再根据标准曲线计算出样品浓度（Cx），按式（1）计算出样品中硒的含量W。
W=（nVCx）/m
式中W：硒元素含量，μg·g-1；n：稀释倍数；V：最初稀释体积，mL；m：样品质量，g。
2.结果与讨论
2.1最大吸收波长
在双光束紫外分光光度计下对标样进行280～500nm的全波长扫描，选取310～350nm处的吸收曲线进行展示，见图1。
由图1可见，硒元素在334nm波长处具有最大吸光度，确定最大吸收波长为334nm。
2.2测定条件优化
2.2.1邻苯二胺用量 按照1.2实验方案，设置pH值为2.0，络合反应时间为60min，5%的EDTA用量为8mL，络合温度为30℃，通过改变邻苯二胺的加入量，考察其对硒标准溶液吸光度的影响。其中1%邻苯二胺的加入量分别设定为1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00、7.00mL。实验结果见图2。
由图2可见，邻苯二胺的用量对吸光度有显著影响。当邻苯二胺的用量增加时，硒标准溶液的吸光度随之升高，这可能是因为过量的邻苯二胺与硒离子发生络合反应，形成了更多的有色络合物；然而，当邻苯二胺的用量达到4mL后，吸光度不再显著增加，表明此时硒离子已经与邻苯二胺完全反应，形成了稳定的络合物；当用量增加至5~7mL时，吸光度略有降低，且邻苯二胺的用量过多还会造成资源浪费和环境污染。因此，邻苯二胺的最佳用量为4mL。
2.2.2pH值 pH值对络合反应的影响很大，直接影响络合剂的存在形式、络合反应的完全程度、络合物的组成及稳定性等。为探究pH值对络合反应的影响程度并确定最佳反应pH值，按照1.2实验方案，固定1%邻苯二胺用量为4mL，络合反应时间为60min，5%的EDTA用量为8mL，络合温度为30℃，将pH值分别设定为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0，考察pH值对硒标准溶液吸光度的影响，结果见图3。
由图3可见，pH值在1.0~2.0时，吸光度逐渐增大；当pH值到达2.0时，吸光度最大，表明此时络合反应达到平衡，络合物最稳定；当pH值增至2.5之后，吸光度急剧下降，说明此时络合反应不完全，络合物不稳定。因此，控制pH值为2.0可以确保硒与显色剂形成的络合物具有较好的稳定性和较高的吸光度。
2.2.3络合反应时间 在酸性介质中，硒与邻苯二胺形成络合物的稳定性与其电子共轭体系的大小密切相关，电子共轭体系越广泛，络合物的稳定性越强。因此，络合时间不同直接影响硒与邻苯二胺盐酸盐形成络合物的效率和完全性。为了探究最佳的络合时间，实验通过改变络合时间来考察其对吸光度的影响，设定络合时间分别为10、20、30、40、50、60、70min，保持其他条件不变，即1%邻苯二胺用量为4mL，pH值为2.0，5%EDTA用量为8mL，络合温度为30℃。经二甲苯萃取后，于1cm石英比色皿中测定吸光度，结果见图4。
由图4可见，随络合反应时间的延长，吸光度先增大后降低，在60min时吸光度达到最大值，表明此时络合反应已经完成。当时间继续延长，可能由于络合物的分解或光散射效应使得吸光度有所下降。因此，控制最佳络合反应时间为60min。
2.2.4EDTA用量 在测试中会存在一些金属离子如Fe3+、Cu2+、Bi3+对实验结果产生干扰，因此，需要加入掩蔽剂EDTA与这些金属离子形成金属螯合物，从而减少干扰。取7个分液漏斗，按照1.2的实验步骤，设置1%邻苯二胺用量为4mL，pH值为2.0，络合反应时间为60min，络合温度为30℃，分别加入5%EDTA0、2、4、6、8、10、12mL，考察EDTA用量对硒标准溶液吸光度的影响，实验结果见图5。
由图5可见，适量的EDTA可以有效掩蔽干扰离子，避免它们与硒形成竞争性络合物，从而提高测定结果的准确度和选择性。当EDTA用量达到8mL后，其对吸光度的影响趋于稳定，这表明络合反应已接近完全，但当EDTA用量超过8mL时，可能因过量的EDTA与溶液中的H+结合，使溶液pH值升高，导致络合物不稳定而发生解离。因此，EDTA的最佳用量为8mL。
2.2.5络合温度 为探究络合温度对吸光度的影响，设置20、30、40、50、60、70℃、80℃7个温度水平考察络合温度对硒标准溶液吸光度的影响，其他条件固定为1%邻苯二胺用量为4mL，pH值为2.0，络合反应时间为60min、5%EDTA用量为8mL，结果见图6。
由图6可见，在20~30℃范围内，随着温度的逐渐升高，吸光度随之增大，至30℃时络合反应接近完全；30℃后继续升高温度，吸光度急剧下降，这可能是因为高温条件下，络合物的稳定性降低，或反应体系中其他物质发生热分解，从而影响了络合物的稳定性和吸光度。因此，需对温度进行控制，选择30℃作为最佳反应温度。
2.3标准曲线的绘制
配制0、0.32、0.64、0.96、1.28、1.6、1.92μg·mL-1的硒标准溶液，按1.2实验方法处理后，在最大吸收波长334nm下，以空白二甲苯萃取液为参比，在1cm厚的石英比色皿中测定标准溶液的吸光度。以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准工作曲线，实验结果见图7。
由图7可见，回归方程为y=0.50089x+0.00957，相关系数为0.99939。表明该方法在0~1.92μg·mL-1浓度范围内具有良好的线性关系。
2.4实际样品测定
对伍家台贡茶样品按照1.2实验方案处理后进行5次平行测定，在最大吸收波长334nm处测定吸光度A334，结果见表1。
由表1可见，伍家台贡茶中硒元素的平均含量为2.0740μg·g-1，相对标准偏差（RSD）为3.9375%，表明实验数据具有较好的一致性和可靠性，各次测定结果之间的离散性较小，差异不显著。
2.5加标回收实验
对样品进行湿法消解-电热板赶酸处理后，将消解液移入50mL容量瓶中定容。取25mL于分液漏斗中，按照1.2实验方法进行操作，在334nm处测定吸光度，计算硒元素含量；在空白溶液和样品溶液中分别加入1.200μg的硒标准液，计算加标回收率，实验结果见表2。
由表2可见，空白样和样品的加标回收率平均值分别为99.85%和100.61%，表明该方法回收率高，回收效果良好。
3.结论
本实验采用紫外分光光度计对恩施伍家台贡茶中硒元素含量进行测定，研究结果表明，最佳测定条件为：1%邻苯二胺用量为4mL，pH值为2.0，络合反应时间为60min、5%EDTA用量为8mL，络合温度为30℃。此条件下测得硒元素的平均含量为2.0740μg·g-1，该结果与富硒茶的品质标准相契合。样品测定的RSD为3.9375%，平均加标回收率为100.61%，表明方法的重现性和准确性均较好。
文章来源：[1]汪宗权,张文拯,冯瑞琴,等.紫外分光光度法检测富硒茶中硒元素含量[J].化学工程师,2025,39(09):27-30.DOI:10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20250927.
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