微波消解-原子荧光光谱法测定中药材中重金属的含量
摘要：目的建立中药材中铅、镉、砷、汞、锑的原子荧光光谱检测方法。方法采用微波消解法消解中药材样品后,用原子荧光光谱法测定其中的铅、镉、砷、汞、锑的含量,并对测定方法进行了方法学考察。结果对于所测元素,校准曲线的相关系数r＞0∙9992,回收率为90∙0％～107∙4％,RSD＜7％。结论该方法快速、简便、准确且灵敏度高,为中药材中重金属含量测定提供了较好的方法,用本方法测定标准样品达到满意效果。
中药是我国传统医学的重要组成部分,是中华民族的瑰宝,近年来,中药中重金属残留问题越来越被人们所关注,国际进口中药材对重金属均有明确规定。因此建立一种快速、简便、准确、环保的中药材中重金属的测定方法十分必要。中药材中重金属的测定方法主要有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体光谱法、电感耦合等离子体质谱法和原子荧光光谱法等。传统的原子吸收光谱法大多采用石墨炉法,费用昂贵干扰大,而新型仪器电感耦合等离子体光谱和电感耦合等离子体质谱非常昂贵不便于推广。
近年来采用原子荧光光谱法测定中药材中重金属的报道很多,多是针对某单味中药材,在测定方面多为砷、汞、铅,方法零碎不够系统。作者研究了以微波消解－原子荧光光谱法测定丹参、白芍、黄芪、甘草、人参、细辛6种中药材中的铅、镉、砷、汞、锑的方法,方法快速、简便,测定结果准确可靠且灵敏度高。
1.仪器与材料
原子荧光光度计，微波消解仪。
实验用水为去离子水；铅、镉、砷、汞、锑的单元素标准储备液（1g·L－1）盐酸、硝酸、硫酸、质量分数为30％过氧化氢、氨水、二硫腙、四氯化碳、氢氧化钾,氯化钴,硫脲、硼氢化钾、草酸、铁氰化钾、抗坏血酸。 丹参、白芍、黄芪、甘草、人参、细辛
2. 方法与结果
2.1溶液的制备
硫酸溶液（体积分数为1∙1％）：将11mL浓硫酸小心倒入900mL水中,冷却后稀释至1000mL,混匀。
二硫腙－四氯化碳溶液（0∙5g·L－1）：称取二硫腙50mg,用四氯化碳溶解于100mL容量瓶中,稀释至刻度,混匀。
抗坏血酸－硫脲溶液（100g·L－1）：称取硫脲5g、抗坏血酸5g,加入去离子水约50mL,低温加热溶解,用去离子水稀释至100mL。混匀。
含钴溶液（Co2＋的质量浓度为50mg·L－1）：称取氯化钴0∙220g,用去离子水溶解于100mL容量瓶中,稀释至刻度,此溶液每毫升相当于1mg钴,临用时逐级稀释至Co2＋的质量浓度为50mg·L－1。
硼氢化钾溶液（10g·L－1）：称取氢氧化钾5g溶于约200mL去离子水中,加入硼氢化钾10g并使其溶解,用去离子水稀释至1000mL,混匀。现用现配。
硼氢化钾溶液（20g·L－1）：称取氢氧化钾5g溶于约200mL去离子水中,加入硼氢化钾20g并使其溶解,用去离子水稀释至1000mL,混匀。现用现配。
硼氢化钾溶液（30g·L－1）：称取氢氧化钾5g溶于约200mL去离子水中,加入硼氢化钾30g并使其溶解,用去离子水稀释至1000mL,混匀。现用现配。
铁氰化钾溶液（100g·L－1）：称取铁氰化钾10g溶于100mL去离子水中,混匀。
草酸溶液（20g·L－1）：称取草酸2g溶于100mL去离子水中,混匀。
2.2样品的制备
将中药材60℃烘干,粉碎,过380μm筛。称取0∙10～0∙50g粉末试样于消化罐中,加水润湿,加入硝酸5mL,摇匀,30min后加入过氧化氢2mL,摇匀,盖上密封碗,装入消解罐,置于密封高压微波炉中,同时进行试剂空白试验。设置微波消解炉的最佳分析条件（表1）。消解完全后,冷却取出消化罐内衬杯。
将消化液用少量水转至25mL量瓶中,并加入盐酸5∙0mL,抗坏血酸－硫脲溶液5∙0mL,用水稀释定容至25mL,摇匀。放置30min后同时测定砷、汞或锑。同时做试剂空白试验。
将消化液转移至25mL量瓶中,滴加酚酞指示剂2滴,用氨水调节为中性后,加入盐酸1∙0mL、20g·L－1草酸0∙5mL、100g·L－1铁氰化钾2∙5mL,用水稀释定容至25mL,摇匀。放置30min后测定铅。同时做试剂空白试验。
将样品消解液赶尽硝酸后转移至25mL量瓶中,精确加入0∙5g·L－1二硫腙四氯化碳溶液2∙5mL,剧烈震荡2min,加入50g·L－1硫脲溶液5mL及含钴溶液0∙5mL,用0∙20mol·L－1硫酸溶液定容至25mL,混匀测镉。同时做试剂空白试验。然后按照原子荧光光谱测定工作条件进行样品测定。
微波消解条件的选择。比较了硝酸及硝酸－过氧化氢两种消解体系,结果表明,如果只用硝酸作为消解液,其所需试剂量多,且样品不易消解完全；而用硝酸和过氧化氢以一定比例混合的酸溶液,消解时间短、消解效果好,且可减少试剂用量和引入的干扰,故选用硝酸－过氧化氢作为植物样品的消解体系。以不同体积比的硝酸和过氧化氢组成消解液,按试验方法分别消解标准试样GBW07604（GSV－3杨树叶试样）（表2）。采用硝酸和过氧化氢的体积比为5∶2时,所测元素的测定结果接近推荐值,相对误差最小。因此,选择V（硝酸）∶V（过氧化氢）＝5∶2作为中药材样品的最佳消解液。
2.3仪器条件
经过仪器工作条件的优选,得出各元素的最佳实验条件如下：负高压：300V；原子化器：炉温200℃,炉高8mm；氩气流速：载气400mL·min－1,屏蔽气1000mL·min－1；读数时间10∙0s,延迟时间1∙0s；读数方式：峰面积；测量方法：标准曲线法；其他实验条件见表3。
2.4标准曲线的绘制
2.4.1砷汞标准曲线的绘制
取25mL量瓶6支,依次加入1∙00mg·L－1砷标准应用液0∙00、0∙05、0∙10、0∙15、0∙20、0∙25mL（各自相当砷质量浓度0∙00、2∙00、4∙00、6∙00、8∙00、10∙00μg·L－1）,0∙10mg·L－1汞标准应用液0∙00、0∙05、0∙10、0∙15、0∙20、0∙25mL（各自相当汞质量浓度0∙00、0∙20、0∙40、0∙60、0∙80、1∙00μg·L－1）,用少量水稀释后,加入盐酸5∙0mL、抗坏血酸－硫脲溶液5∙0mL,用水稀释定容至25mL,摇匀,放置30min后待测。测得砷的线性回归方程为：I＝185∙31ρ＋5∙69,r＝0∙9998,线性范围：0～100μg·L－1。
汞的线性回归方程为I＝1873∙15ρ－38∙07,r＝0∙9992,线性范围：0～10μg·L－1。
2∙4∙2铅标准曲线的绘制
取25mL量瓶6支,依次加入1∙00mg·L－1铅标准应用液0∙00、0∙25、0∙50、1∙00、1∙25、1∙50mL（各自相当铅质量浓度0∙0、10∙0、20∙0、40∙0、60∙0、80∙0μg·L－1）,用少量水稀释后,并加入盐酸1∙0mL、20g·L－1草酸0∙5mL、100g·L－1铁氰化钾2∙5mL,用水稀释定容至25mL,摇匀,放置30min后待测。测得铅的线性回归方程为：I＝33∙77ρ＋1∙79,r＝0∙9992,线性范围：0～500μg·L－1。
2.4.3镉标准曲线的绘制
取50mL量瓶6支,依次吸取50g·L－1镉标准工作溶液0∙00、0∙50、1∙00、2∙00、4∙00、6∙00mL（各自相当镉质量浓度0∙00、0∙50、1∙00、2∙00、4∙00、6∙00μg·L－1）,然后精确加入二硫腙四氯化碳溶液5∙0mL,剧烈震荡2min,加入50g·L－1硫脲溶液10mL及上述含钴溶液1∙0mL,用0∙20mol·L－1硫酸溶液定容至50mL。测得镉的线性回归方程为：I＝309∙84ρ－3∙66,r＝0∙9995,线性范围：0～60∙0μg·L－1。
2.4.4锑标准曲线的绘制
取25mL量瓶6支,依次加入1∙00mg·L－1锑标准应用液0∙00、0∙05、0∙10、0∙15、0∙20、0∙25mL（各自相当锑质量浓度0∙00、2∙00、4∙00、6∙00、8∙00、10∙00μg·L－1）,用少量水稀释后,加入盐酸5∙0mL、50g·L－1抗坏血酸－硫脲溶液5∙0mL,用水稀释定容至25mL,摇匀,放置30min后待测。测得锑的线性回归方程为：I＝166∙24ρ＋1∙26,r＝0∙9999,线性范围：0～100μg·L－1。
2.5精密度和检出限试验
按照IUPAC规定,进行方法检出限测定,对试样空白和标准物质交替测定22次。结果砷的检出限为0∙1046μg·L－1,变异系数（RSD）为1∙4％；汞的检出限为12∙6ng·L－1,变异系数（RSD）为1∙7％；铅的检出限为0∙4249g·L－1,变异系数（RSD）为1∙8％；镉的检出限为52∙1ng·L－1,变异系数（RSD）为2∙0％；锑的检出限为0∙1104μg·L－1,变异系数（RSD）为1∙4％。以称样量0∙5g,定容25mL计得砷的最低检出量为5∙2μg·kg－1,汞的最低检出量为0∙6μg·kg－1,铅的最低检出量为21∙2μg·kg－1,镉的最低检出量为2∙6μg·kg－1,锑的最低检出量为5∙5μg·kg－1。
2.6重复性试验
取同一批次丹参药材0∙25g,按照“2∙2”条方法平行制备5份样品,计算RSD,Pb为7∙0％,As为3∙9％,Hg为2∙3％,Cd为6∙3％,Sb为3∙5％。
2.7回收率试验
精密称取“2∙6”条中丹参样品9份,每份0∙25g,分别精密加入高、中、低3个质量浓度的各元素对照品溶液,每种添加量各3份,按“2∙2”条方法测定加样回收率,结果见表4。
2.8准确度试验
按“2∙2”条试验方法对标准试样GBW07604（GSV－3杨树叶试样）进行了测定。结果表明测定结果与标准值基本相符,方法可靠。测定结果见表5。
2.9样品含量测定
按照“2∙2”条实验方法,对丹参、白芍、黄芪、甘草、人参、细辛6种药材中的铅、镉、砷、汞、锑的含量进行了测定,结果见表6。
3.讨论
a∙汞的测定条件与砷的条件接近,可以与砷同测,而且砷、锑也可以同时测定,铅、汞也可以同时测定。
b∙用本方法测定砷、锑的关键点在于加入抗坏血酸－硫脲溶液,它不仅仅是还原剂,同时还可以消除铜、镍等金属元素干扰。测定铅的关键点在于酸度的控制,一般要求反应后废液pH值保持在8、9左右。测定镉的关键点在于加入二硫腙四氯化碳溶液消除铜的干扰,同时要严格控制酸度。
c∙作者建立的微波消解－原子荧光光谱法测定中药材中的铅、镉、砷、汞、锑方法,改变了以往分别用不同的方法测定这几种元素的繁琐,方法快速、简便,测定结果准确可靠且灵敏度高,仪器价格低廉,而且对大多数中药材尤其是对叶类、根类、茎类等药材都适用,因此适合于大多数中药材中重金属的测定。
文章来源：
[1]王志嘉,尤海丹,吴志刚.微波消解-原子荧光光谱法测定中药材中铅、镉、砷、汞、锑的含量[J].沈阳药科大学学报.
中药是我国传统医学的重要组成部分,是中华民族的瑰宝,近年来,中药中重金属残留问题越来越被人们所关注,国际进口中药材对重金属均有明确规定。因此建立一种快速、简便、准确、环保的中药材中重金属的测定方法十分必要。中药材中重金属的测定方法主要有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体光谱法、电感耦合等离子体质谱法和原子荧光光谱法等。传统的原子吸收光谱法大多采用石墨炉法,费用昂贵干扰大,而新型仪器电感耦合等离子体光谱和电感耦合等离子体质谱非常昂贵不便于推广。
近年来采用原子荧光光谱法测定中药材中重金属的报道很多,多是针对某单味中药材,在测定方面多为砷、汞、铅,方法零碎不够系统。作者研究了以微波消解－原子荧光光谱法测定丹参、白芍、黄芪、甘草、人参、细辛6种中药材中的铅、镉、砷、汞、锑的方法,方法快速、简便,测定结果准确可靠且灵敏度高。
1.仪器与材料
原子荧光光度计，微波消解仪。
实验用水为去离子水；铅、镉、砷、汞、锑的单元素标准储备液（1g·L－1）盐酸、硝酸、硫酸、质量分数为30％过氧化氢、氨水、二硫腙、四氯化碳、氢氧化钾,氯化钴,硫脲、硼氢化钾、草酸、铁氰化钾、抗坏血酸。 丹参、白芍、黄芪、甘草、人参、细辛
2. 方法与结果
2.1溶液的制备
硫酸溶液（体积分数为1∙1％）：将11mL浓硫酸小心倒入900mL水中,冷却后稀释至1000mL,混匀。
二硫腙－四氯化碳溶液（0∙5g·L－1）：称取二硫腙50mg,用四氯化碳溶解于100mL容量瓶中,稀释至刻度,混匀。
抗坏血酸－硫脲溶液（100g·L－1）：称取硫脲5g、抗坏血酸5g,加入去离子水约50mL,低温加热溶解,用去离子水稀释至100mL。混匀。
含钴溶液（Co2＋的质量浓度为50mg·L－1）：称取氯化钴0∙220g,用去离子水溶解于100mL容量瓶中,稀释至刻度,此溶液每毫升相当于1mg钴,临用时逐级稀释至Co2＋的质量浓度为50mg·L－1。
硼氢化钾溶液（10g·L－1）：称取氢氧化钾5g溶于约200mL去离子水中,加入硼氢化钾10g并使其溶解,用去离子水稀释至1000mL,混匀。现用现配。
硼氢化钾溶液（20g·L－1）：称取氢氧化钾5g溶于约200mL去离子水中,加入硼氢化钾20g并使其溶解,用去离子水稀释至1000mL,混匀。现用现配。
硼氢化钾溶液（30g·L－1）：称取氢氧化钾5g溶于约200mL去离子水中,加入硼氢化钾30g并使其溶解,用去离子水稀释至1000mL,混匀。现用现配。
铁氰化钾溶液（100g·L－1）：称取铁氰化钾10g溶于100mL去离子水中,混匀。
草酸溶液（20g·L－1）：称取草酸2g溶于100mL去离子水中,混匀。
2.2样品的制备
将中药材60℃烘干,粉碎,过380μm筛。称取0∙10～0∙50g粉末试样于消化罐中,加水润湿,加入硝酸5mL,摇匀,30min后加入过氧化氢2mL,摇匀,盖上密封碗,装入消解罐,置于密封高压微波炉中,同时进行试剂空白试验。设置微波消解炉的最佳分析条件（表1）。消解完全后,冷却取出消化罐内衬杯。
将消化液用少量水转至25mL量瓶中,并加入盐酸5∙0mL,抗坏血酸－硫脲溶液5∙0mL,用水稀释定容至25mL,摇匀。放置30min后同时测定砷、汞或锑。同时做试剂空白试验。
将消化液转移至25mL量瓶中,滴加酚酞指示剂2滴,用氨水调节为中性后,加入盐酸1∙0mL、20g·L－1草酸0∙5mL、100g·L－1铁氰化钾2∙5mL,用水稀释定容至25mL,摇匀。放置30min后测定铅。同时做试剂空白试验。
将样品消解液赶尽硝酸后转移至25mL量瓶中,精确加入0∙5g·L－1二硫腙四氯化碳溶液2∙5mL,剧烈震荡2min,加入50g·L－1硫脲溶液5mL及含钴溶液0∙5mL,用0∙20mol·L－1硫酸溶液定容至25mL,混匀测镉。同时做试剂空白试验。然后按照原子荧光光谱测定工作条件进行样品测定。
微波消解条件的选择。比较了硝酸及硝酸－过氧化氢两种消解体系,结果表明,如果只用硝酸作为消解液,其所需试剂量多,且样品不易消解完全；而用硝酸和过氧化氢以一定比例混合的酸溶液,消解时间短、消解效果好,且可减少试剂用量和引入的干扰,故选用硝酸－过氧化氢作为植物样品的消解体系。以不同体积比的硝酸和过氧化氢组成消解液,按试验方法分别消解标准试样GBW07604（GSV－3杨树叶试样）（表2）。采用硝酸和过氧化氢的体积比为5∶2时,所测元素的测定结果接近推荐值,相对误差最小。因此,选择V（硝酸）∶V（过氧化氢）＝5∶2作为中药材样品的最佳消解液。
2.3仪器条件
经过仪器工作条件的优选,得出各元素的最佳实验条件如下：负高压：300V；原子化器：炉温200℃,炉高8mm；氩气流速：载气400mL·min－1,屏蔽气1000mL·min－1；读数时间10∙0s,延迟时间1∙0s；读数方式：峰面积；测量方法：标准曲线法；其他实验条件见表3。
2.4标准曲线的绘制
2.4.1砷汞标准曲线的绘制
取25mL量瓶6支,依次加入1∙00mg·L－1砷标准应用液0∙00、0∙05、0∙10、0∙15、0∙20、0∙25mL（各自相当砷质量浓度0∙00、2∙00、4∙00、6∙00、8∙00、10∙00μg·L－1）,0∙10mg·L－1汞标准应用液0∙00、0∙05、0∙10、0∙15、0∙20、0∙25mL（各自相当汞质量浓度0∙00、0∙20、0∙40、0∙60、0∙80、1∙00μg·L－1）,用少量水稀释后,加入盐酸5∙0mL、抗坏血酸－硫脲溶液5∙0mL,用水稀释定容至25mL,摇匀,放置30min后待测。测得砷的线性回归方程为：I＝185∙31ρ＋5∙69,r＝0∙9998,线性范围：0～100μg·L－1。
汞的线性回归方程为I＝1873∙15ρ－38∙07,r＝0∙9992,线性范围：0～10μg·L－1。
2∙4∙2铅标准曲线的绘制
取25mL量瓶6支,依次加入1∙00mg·L－1铅标准应用液0∙00、0∙25、0∙50、1∙00、1∙25、1∙50mL（各自相当铅质量浓度0∙0、10∙0、20∙0、40∙0、60∙0、80∙0μg·L－1）,用少量水稀释后,并加入盐酸1∙0mL、20g·L－1草酸0∙5mL、100g·L－1铁氰化钾2∙5mL,用水稀释定容至25mL,摇匀,放置30min后待测。测得铅的线性回归方程为：I＝33∙77ρ＋1∙79,r＝0∙9992,线性范围：0～500μg·L－1。
2.4.3镉标准曲线的绘制
取50mL量瓶6支,依次吸取50g·L－1镉标准工作溶液0∙00、0∙50、1∙00、2∙00、4∙00、6∙00mL（各自相当镉质量浓度0∙00、0∙50、1∙00、2∙00、4∙00、6∙00μg·L－1）,然后精确加入二硫腙四氯化碳溶液5∙0mL,剧烈震荡2min,加入50g·L－1硫脲溶液10mL及上述含钴溶液1∙0mL,用0∙20mol·L－1硫酸溶液定容至50mL。测得镉的线性回归方程为：I＝309∙84ρ－3∙66,r＝0∙9995,线性范围：0～60∙0μg·L－1。
2.4.4锑标准曲线的绘制
取25mL量瓶6支,依次加入1∙00mg·L－1锑标准应用液0∙00、0∙05、0∙10、0∙15、0∙20、0∙25mL（各自相当锑质量浓度0∙00、2∙00、4∙00、6∙00、8∙00、10∙00μg·L－1）,用少量水稀释后,加入盐酸5∙0mL、50g·L－1抗坏血酸－硫脲溶液5∙0mL,用水稀释定容至25mL,摇匀,放置30min后待测。测得锑的线性回归方程为：I＝166∙24ρ＋1∙26,r＝0∙9999,线性范围：0～100μg·L－1。
2.5精密度和检出限试验
按照IUPAC规定,进行方法检出限测定,对试样空白和标准物质交替测定22次。结果砷的检出限为0∙1046μg·L－1,变异系数（RSD）为1∙4％；汞的检出限为12∙6ng·L－1,变异系数（RSD）为1∙7％；铅的检出限为0∙4249g·L－1,变异系数（RSD）为1∙8％；镉的检出限为52∙1ng·L－1,变异系数（RSD）为2∙0％；锑的检出限为0∙1104μg·L－1,变异系数（RSD）为1∙4％。以称样量0∙5g,定容25mL计得砷的最低检出量为5∙2μg·kg－1,汞的最低检出量为0∙6μg·kg－1,铅的最低检出量为21∙2μg·kg－1,镉的最低检出量为2∙6μg·kg－1,锑的最低检出量为5∙5μg·kg－1。
2.6重复性试验
取同一批次丹参药材0∙25g,按照“2∙2”条方法平行制备5份样品,计算RSD,Pb为7∙0％,As为3∙9％,Hg为2∙3％,Cd为6∙3％,Sb为3∙5％。
2.7回收率试验
精密称取“2∙6”条中丹参样品9份,每份0∙25g,分别精密加入高、中、低3个质量浓度的各元素对照品溶液,每种添加量各3份,按“2∙2”条方法测定加样回收率,结果见表4。
2.8准确度试验
按“2∙2”条试验方法对标准试样GBW07604（GSV－3杨树叶试样）进行了测定。结果表明测定结果与标准值基本相符,方法可靠。测定结果见表5。
2.9样品含量测定
按照“2∙2”条实验方法,对丹参、白芍、黄芪、甘草、人参、细辛6种药材中的铅、镉、砷、汞、锑的含量进行了测定,结果见表6。
3.讨论
a∙汞的测定条件与砷的条件接近,可以与砷同测,而且砷、锑也可以同时测定,铅、汞也可以同时测定。
b∙用本方法测定砷、锑的关键点在于加入抗坏血酸－硫脲溶液,它不仅仅是还原剂,同时还可以消除铜、镍等金属元素干扰。测定铅的关键点在于酸度的控制,一般要求反应后废液pH值保持在8、9左右。测定镉的关键点在于加入二硫腙四氯化碳溶液消除铜的干扰,同时要严格控制酸度。
c∙作者建立的微波消解－原子荧光光谱法测定中药材中的铅、镉、砷、汞、锑方法,改变了以往分别用不同的方法测定这几种元素的繁琐,方法快速、简便,测定结果准确可靠且灵敏度高,仪器价格低廉,而且对大多数中药材尤其是对叶类、根类、茎类等药材都适用,因此适合于大多数中药材中重金属的测定。
文章来源：
[1]王志嘉,尤海丹,吴志刚.微波消解-原子荧光光谱法测定中药材中铅、镉、砷、汞、锑的含量[J].沈阳药科大学学报.
