美国补硒离子水（如何补硒）

摘 要：研究建立一种有效测定头发中微量硒含量的方法，并通过测定正常人和癌症患者头发中硒的含量，来进行对比，进一步证明硒元素在人体健康，特别是预防癌症方面的重要作用。实验证明：离子色谱法具有快速简便、灵敏度高、重现性好、准确度高等优点。最低检出限达到10-6g/L，回收率为0.9531。

关键词：硒；离子色谱；头发

1.引言

硒元素与人体健康有着密切的关系。硒元素是谷胱甘肽过氧化物酶的一个不可缺少的组成部分，谷胱甘肽过氧化物酶参与人体的氧化过程，可阻止不饱和酸的氧化，避免产生有毒代谢物，从而大大减少癌症的诱发物质，维护人体正常代谢。科学家发现，东方民族的癌症发病率明显低于欧美，其中一个重要原因就是东方人硒的摄入量较多。此外硒对导致心脏病的镉以及砷、汞等有毒物质也有抵抗作用是有效的解毒剂。硒还具有减弱黄曲霉素引发肝癌的作用抑制乳腺癌的发生等[1]。以往头发中痕量硒的测定方法有长光路光度法[2]、简易氢化法[3]、氢化物―原子吸收光谱法[4]、氢化物―原子荧光法[5-6]、催化极谱法[7]、催化动力学法等方法[8]。离子色谱（IC）是分析无机阴离子的首选方法，本实验用离子色谱法测定头发中的微量元素硒的含量。

1.1硒的概述

1.1.1硒与人体健康

硒是人和动物所必需的营养元素，被WHO列为人和动物所必需的14种微量元素之一，对于肿瘤及癌细胞具有促进分化、抑制分裂的双向调节作用。自然界中的硒以四种氧化态存在，-2（硒化物）、0（元素硒）、+4和+6。在环境样品如水和沉积物中，硒主要以亚硒酸盐（SeO32-，Se（IV））、硒酸盐（SeO42-，Se（VI））、三甲基硒、甲基二硒等形式存在；环境中的微生物和植物可以将无机硒通过生物甲基化过程转化为有机硒化合物；动物体内的有机硒化合物通常和生物体内的氨基酸、蛋白质和糖结合成为硒代胱氨酸（SeCys）、硒代蛋氨酸（SeMet）、硒代脲氨酸、硒蛋白、硒多糖等。这些不同形态的硒化合物的营养学性质和毒理学性质相差很大。人体内硒贫乏或过量的界限是相当小的，文献报道，在正常情况下每千克体重含硒量应该在0.1~0.3mg范围内，而且导致有机体中毒的剂量及其生物药效性很大程度上取决于硒元素的赋存形态。例如，六价硒酸过量会导致有机生物体的中毒反应，而有机硒代胱氨酸则有延缓衰老的功效[9]。

1.1.2硒的二重性

所谓硒元素的二重性，即人体内的硒既不能缺少也不能过多，否则都会给身体带来危害。人体内缺少硒，人们容易患大骨节病、克山病、胃癌或诱发其他癌症等；人体内硒过多，可能引起人们得头痛、精神错乱、肌肉萎缩、肺、肝肾功能退化等症；而且摄入大量的硒，可能因慢性中毒导致死亡。

1.1.3硒在人体内的吸收和排泄

人对植物性产品中硒的生物学利用率大于动物性产品，人体的消化道、呼吸道、皮肤、皮下肌肉或静脉都可以吸收硒。吸收的硒可以是有机态硒（主要是硒代胱氨酸和硒代蛋氨酸）也可以是无机态硒（主要是硒酸钠和亚硒酸钠）。研究表明，人对有机态硒的吸收率高于无机态硒，人从膳食中吸收硒，主要的吸收部位是十二指肠，胃和大肠几乎不吸收。从十二指肠吸收的硒首先进入血液，通过血浆运载输送到各组织器官，首先分布到血液供给量丰富的地方，随后按器官与硒的亲和力有选择地再分布[10]。硒主要分布到肝和肾，其次是脾、心、肌肉、胰、肺及生殖腺，脑、骨及消化道的分布最少。体内硒主要经尿排出，未被吸收的食物硒和少量随胆汁，胰液及肠液一起分泌到肠内的硒由粪便排出。此外，有少部分硒经呼气排出。硒能够不断吸收，不断排出，进入人体内的硒的生物学半衰期为11天。

1.2离子色谱法

1.2.1离子色谱原理

离子色谱是高效液相色谱的一种，是分析化学中引用较快的仪器之一。离子色谱技术诞生于二十世纪五十年代，是一种广泛应用于水中常见阴离子和碱金属、碱土金属阳离子检测的现代化仪器分析方法[11]。其基本原理是通过离子交换分离机理，使亲水性的阴、阳离子在流动相(淋洗液)的作用下得到顺序分离。阴离子分离柱采用苯乙烯－二乙烯基苯的共聚物作为核心，外加一层磺化层，提供与外界的阴离子交换以离子键结合的表面，上面有季铵化阴离子，可实现离子交换[12]。阳离子分离柱采用具有惰性疏水的苯乙烯―二乙烯基共聚物(PS-DVS)，通过表层具有磺酸基官能团进行离子交换[13]。

初期的离子色谱分离柱仅有AS4型等很少几种，检测器只有电导检测器。在离子色谱技术的不断应用发展中，其最关键的部件之一―色谱分离柱，随着新型离子交换柱填料的发展，种类已越来越丰富。新型高交联度离子交换树脂填充的阴离子分离柱，不仅可实现多种基体中多种无机阴离子和有机酸根离子的测定，还具有在pH＝0-14范围内的稳定性，并可兼容甲醇、乙腈等有机溶剂，所能够分析的成分越来越多[14]。其优点和现代化的技术水平在监测中显示出了巨大的优势。

1.2.2离子色谱技术的应用

离子色谱技术二十世纪七十年代开始在中国发展。早期主要是应用于工业循环冷却水和自来水中Cl-、SO42- 等离子的测定，达到了快速测定水中这些重要离子的目的。作为近20年来发展最快的技术之一，离子色谱的应用已经渗透到众多的领域。它是HPLC的一个发展较快的分支，已经应用于化工、环境保护、石油、地质、制革化学、医药、食品、冶金、纺织等诸多领域中。应用的范围从分析水中常见阴、阳离子发展到分析极性有机化合物以及生物样品中的糖（单糖、寡糖）[15]、氨基酸[16]、蛋白质[17]等。由于其具有操作简单，可以同时分析多种组分，样品前处理简单，测定快速、准确，对常见阴阳离子的高灵敏度，减少人为误差等优异性，离子色谱方法已成为国家行业某些项目特别是阴离子项目标准检验方法[18]。

1.2.3离子色谱的最新进展

2003年，戴安公司率先推出了商品化的氢氧根型(LiOH、NaOH和KOH)阴离子淋洗液发生器和MSA阳离子淋洗液在线发生器，荣获2003年匹茨堡会议金奖。2005年又推出了商品化的碳酸盐／碳酸氢盐(K2CO3和KHCO3/K2CO3)阴离子淋洗液在线发生器，将在线淋洗液发生装置和离子色谱分析技术发展到了前所未有的高度。只加水的离子色谱技术包括三个关键部件：(1)淋洗液在线发生器(EG50)；(2)在线捕获淋洗液杂质的连续工作和再生的捕获柱(CRTC)；(3)连续自动再生的电解抑制器。上述三个部件的功能对阴离子和阳离子相同，原理相似，其不同之处仅是电荷相反。

淋洗液在线发生的原理与装置已有文献报道。由于淋洗液是电解产生的，所以不必手动配制淋洗液，只需用去离子水作淋洗液的载体，通过在电解槽上施加电流而在线产生高纯度无污染的酸、碱和盐淋洗液。根据施加电流的大小和水的流速的大小可得到浓度不同的淋洗液，实现等浓度泵作梯度淋洗，使用和方法发展非常方便。由于只有水通过离子色谱的泵，所以可减少泵的维修，延长泵的使用寿命，全面提高离子色谱的效率。只用鼠标控制电流和流速，所以可产生准确而具有重现性的淋洗液，改善等浓度和梯度淋洗的重现性，在不同的实验室，由不同的人员操作仪器，可以得到完全重现的结果。

2.材料与方法

2.1实验材料

2.1.1实验仪器及设备

ICS-90型离子色谱仪（美国戴安公司）配DS5型电导检测器，AMMSⅢ4-mm型化学抑制器；KQ-250DB型数控超声波清洗器；电炉；烘箱；干燥器50m容量瓶若干；100mL容量瓶1个；100mL、250mL烧杯若干；洗耳球1个；滴管1支；5mL、10mL移液管各1支

2.1.2色谱条件

IonPacAS14分析柱（4×250mm）；

IonPacAG14保护柱（4×50mm）；

淋洗液：3.5mmol/LNa2CO3/1.0mmol/LNaHCO3；

再生液：25.0mmol/LH2SO4；

淋洗液流速：1.2mL/min；

进样体积：25uL。

2.1.3实验试剂

SeO2固体（分析纯）；浓硝酸（分析纯）；高氯酸（分析纯）；30%H2O2（分析纯）；丙酮（分析纯）；二次蒸馏水；洗涤剂；头发样品。

2.2实验原理及方法

2.2.1实验原理

准确称取SeO2固体于小烧杯中溶解，加入适量30%的H2O2将其充分氧化，配制成SeO42-离子的标准溶液，将头发样品通过消化处理，使其中的硒元素转化为SeO42-的形式再进行测定，并通过计算得出头发中硒元素的含量。

2.2.2贮备液配制

取SeO2标准样0.1059g于100mL烧杯中，加入少许水溶解，滴入少量30%的H2O2将其充分氧化成SeO42-离子，然后定量转入100mL容量瓶中，定容，摇匀，转入乙烯瓶中贮存，该贮备液的浓度为1.059g/L，其它浓度溶液逐级稀释而成。

2.2.3标准工作曲线绘制

取标准贮备液分别配成0.9874mg/L，5.1927mg/L，10.7054mg/L，15.54mg/L，21.0171mg/L，26.9861mg/L，31.619 mg/L的标准溶液，依次进样，以各标准溶液的浓度为横坐标，以所测的峰面积为纵坐标，绘出标准曲线。

2.2.4发样的预处理及消化

用不锈钢剪刀从受试者后枕部靠近发根处剪下3-5cm约0.1g发样，将收集后的发样于聚乙烯烧杯中，按下述方法洗涤：

1)加人一定量的丙酮，浸没发样并搅拌10min，用去离水冲洗干净；用5%洗洁精洗涤3次，每次之间均用去离子水冲洗干净；用去离子水冲洗至无泡沫；洗净的发样于90℃烘箱中干燥3h。

2)准确称取头发样品0.05-0.1g于烧杯中，加人浓硝酸与高氯酸之比为5:2的混合溶液20mL，于恒温电炉上加热消化至样品呈亮绿色透明溶液，继续蒸发至冒大量白烟，溶液尽量蒸至1mL，但不要蒸干，以免硒损失，将此消化液转移至刻度具塞试管中定容至10mL。

3.结果与讨论

3.1线性关系和最低检出限的测定

用含硒酸根量分别为5.1927mg/L，10.7054mg/L，15.54mg/L，21.0171mg/L，26.9861mg/L，31.619mg/L的标准溶液在相同条件下进行试验，测得其峰面积（各数据如表1-1），用浓度对峰面积作图（如图1-1）。结果表明，曲线呈良好的线性关系（如表1-2）。将1.0705g/L的SeO42-标准溶液依次稀释为10-1，10-2，10-3，10-4，10-5，10-6g/L含硒量为10-6g/L时不能检出，其检出限10-6g/L。

3.2 仪器的精密度

本实验用浓度为21.0284mg/L的SeO42-标准溶液，对此标准溶液连续测定7次，测定结果如表2所示。测得相对标准偏差为3.53%，表明数据重现性较好，仪器的精密度良好。

3.3影响因素分析

（1）温度对测定结果的影响

分别在10℃和25℃时测定相同浓度的标准溶液，且每个温度下平行测定五次，测定结果表明，出峰时间及测得的浓度均受温度影响较大，因此，配备控温装置，如柱温箱，可以使测定结果进一步提升。

（2）共存离子对测定结果的影响

由于NO3-离子出峰时间与SeO42-较接近，且消解头发样品时需加入浓HNO3，因此分析NO3-离子对结果的影响十分必要。取两份相同浓度的标准溶液5mL于10mL刻度试管中，第一份稀释至10mL；第二份加入少量稀HNO3，然后稀释至10.00mL。分别对两份溶液进行测定，结果表明，NO3-离子对SeO42-的测定影响不大。

3.4样品及回收率的测定

1、正常人头发样品的测定

正常人头发中硒浓度的计算：

硒的浓度= =13.0053ug/g

2、回收率的测定

样品的回收率=

测得样品的回收率为0.9531。

3、癌症病人头发样品的测定

癌症病人头发中硒浓度的计算：

硒的浓度= = 7.125ug/g

结果表明，癌症病人头发中所含硒的量少于正常人，进一步说明人体内硒的含量与癌症的发生有一定的关系。

4.结论

随着人们对癌症问题的普遍关注，尤其是近几年发病率逐年上升，引起人们更多的重视。硒作为一种必需的微量元素，它具有某些重要的生物化学功能，与人类的健康有着密切的联系，对于预防癌症等重要疾病更具有重要的意义，从缺硒角度来研究肿瘤的发生发展以及通过补充硒来预防肿瘤，已成为引人注目的研究课题。所以在日常生活中，我们应该注重多食一些含硒量较高的食物，以补充体内的硒。特别是在这个全民健身的浪潮中，提倡合理膳食、均衡营养，更应该结合微量元素来考虑。因此找到一种更有效的方法测定人体中所含的硒元素具有重要意义。本文建立的离子色谱法对头发中的硒进行检测，发硒含量是检验人体硒状态的重要指标，通过检测头发中硒的含量来衡量人体的营养状况和诊治疾病，已成为一个重要手断。

结果表明：该方法具有简便快速、灵敏度高、精密度高、回收率好、前处理方法成本低等优点，因此我们认为这个方法是可行的，是一种应该得到广泛推广的好方法。未来的二十一世纪，微量元素与全人类的健康之间的关系将更密切，所以致力于微量元素的研究以攻克顽疾，将是我们每一个科研工作者奋力研究的课题。

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