茶叶稿件信息
重金属快速测定方法在中药材分析中的应用
臧宏伟1,2 刘传德1,2* 张 伟1,2丁 锁3 鹿泽启1,2 王春晓1,2
（1农业农村部果品及苗木质量监督检验测试中心，山东烟台 265500；
2烟台市农业科学研究院；3烟台市农业技术推广中心）
摘 要：应用微波消解技术和原子吸收光谱法建立丹参、黄芪、桔梗等中药材中铅、 镉、 铜3种重金属元素的快速测定方法。试验结果表明，该方法前处理易于操作，线性相关性好，检出限低，准确性好，安全性高，操作简便，可批处理，节约试剂耗材和检测时间。
关键词： 中药材； 重金属；原子吸收光谱法； 快速检测
Determinations of heavy metals in Chinese Herbal Medicines by graphite furnace atomic absorption spectrophotometry and rapid detection of heavy metals
Zang Hongwei1,2 Liu Chuande1,2* Zhang Wei1,2 Ding Suo3
Lu Zeqi1,2 Wang Chunxiao1,2
(1Quality Inspection and Test Center for Fruit and Nursery Stocks, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Yantai 265500, Shandong Province, China 2Yantai Academy of Agricultural Sciences in Shandong Province 3Yantai Agricultural Technology Extension Center)
Abstract: Heavy metal of Chinese Herbal Medicines were performed on Atomic Absorption Spectrographic and Microwave digestion.Using the method developed in this study,we have successful determined the different species of arsenic in apple samples. The results showed that this method is simple,rapid,accurate and sensitive.Therefore we must adopt the powful measures to prevent raw material base form the heavy metal pollution.
Key words: Chinese Herbal Medicines ; Heavy metal ; Atomic Absorption Spectrographic; Microwave digestion；
中药材在我省各地广有种植，也是目前很多地方重要的经济种植作物。由于近年来，中药材重金属含量问题越来越引起人们的重视，国际上也把中药材重金属限量作为市场准入的准绳[1,2]。中药材重金属含量不仅影响疗效，还会对患者健康造成严重影响[3,4]。传统的检测方法，耗时长，人力物力投入大，试剂造成的环境污染多，测定结果容易受到过程中各种因素的干扰，因此，对中药材中重金属含量进行快速准确地检测意义重大，本文主要对中药材中的重金属含量快速检测方法进行了研究，通过该项方法的开发，将对中药材质量安全分析提供研究基础。
一、 材料与方法
1、试剂和材料
硝酸（优级纯），
双氧水（优级纯）
铅单元素标准溶液1000ug/ml（国家标准物质销售中心）
镉单元素标准溶液1000ug/ml（国家标准物质销售中心）
铜单元素标准溶液1000ug/ml（国家标准物质销售中心）
实验室用水为MILLI-Q制取纯水
2、仪器与设备
Mars6微波消解仪
聚四氟乙烯消解罐
iCE 3500型火焰-石墨炉原子吸收光谱仪
电子天平（感量0.001g）
控温赶酸器（博通）
所用器皿均需采用30%硝酸溶液浸泡12小时以上，用水反复清洗，最后用纯水冲洗干净。
3、样品处理：将样品去杂清洗，切碎，采用破壁机进行匀浆，储存于干净样品盒备用。称取样品1-2g（精确至0.001g）。用吸量管准确加入硝酸5mL，过氧化氢1mL，按照微波消解程序的操作步骤消解试样，条件见表。程序结束后取下消解罐，置于赶酸器上160℃赶酸1小时左右，待消解罐冷却，将消化液全量转入25ml比色管中，少量水冲洗消解罐内壁2-3次，最后用纯水定容至刻度，盖上瓶塞，摇匀备用。同时做试剂空白试验。
4、标准系列工作溶液的配制
铅系列浓度为0.0， 5，10，15，20 μg/mL；
镉系列浓度为0.0，0.5，1，1.5，2.0μg/mL ；
铜系列浓度为0.0，0.5，1.0，1.5，2.0 mg/L。以上各元素系列浓度用5%硝酸溶液定容至50 mL容量瓶内。
5、仪器条件
表1原子吸收火焰法分析条件
|
分析条件 |
元素 |
|
铜 |
|
|
波长(nm) |
324.8 |
|
灯电流(mA) |
5 |
|
燃气流量(L/min) |
1.1 |
|
燃烧器高度(mm) |
7.0 |
|
火焰类型 |
空气-乙炔 |
|
雾化器提升时间(min) |
4 |
|
测量时间(min) |
4 |
|
狭缝（通带）(nm) |
0.5 |
表2原子吸收石墨炉法分析条件
|
元素 |
铅 |
镉 |
|
波长(nm) |
283.3 |
228.8 |
|
灯电流(mA) |
10 |
108.0 |
|
通带(nm) |
0.5 |
0.5 |
|
信号 |
峰高 |
峰高 |
|
干燥阶段 |
110℃，50 s |
100℃，50 s |
|
灰化阶段 |
600℃，20 s |
300℃，20 s |
|
原子化阶段 |
2300℃，3 s |
1800℃，3 s |
|
清洗阶段 |
2500℃，3 s |
2500℃，3 s |
|
载气流量（L/min） |
0.2 |
0.2 |
|
进样量（μL） |
20 |
20 |
6、微波消解程序
表3微波消解仪程序
|
步骤 |
功率（W） |
升温时间（min） |
压力（PSI） |
温度（℃） |
保持时间(min) |
|
1 |
300 |
05:00 |
350 |
120 |
10:00 |
|
2 |
300 |
04:00 |
350 |
165 |
15:00 |
|
3 |
300 |
04:00 |
350 |
180 |
25:00 |
二、结果与分析
1、检测数据统计分析
自20世纪90年代，中药材中重金属限量问题就已受到世界各国各地区的关注，很多国家和地区对重金属含量制定了明确的限定标准[5,6,7]。但由于对中药的重金属限量缺乏统一的认识与标准，世界各国、各地区对进口的中药实行各自的限量标准，要求不尽相同[8,9]。《欧洲药典》、《美国药典》、WHO的 《中药污染物和残留物标准》、《英国药典》、《韩国药典》、《日本药典》、《香港中药标准》、《中国药典》和 《中国药用植物及制剂进出口绿色行业标准》等均对中药材重金属含量制定了明确的限量标准，如表4所示。
对选取11种中药材中铅、镉、铜元素进行测定，测定结果统计见表4。《中华人民共和国药典》规定的污染物限量指标要求：铅小于5.0mg/kg，镉小于0.3 mg/kg，铜小于20 mg/kg。根据表4、5数据分析可知，所测定的11种中药材，其铅、镉、铜，部分虽有检出，但均未超过限量值，RSD在1.07%～6.23%，数据精密度高，表示方法具有较好的稳定性。
表4 各国家／地区中药材重金属限量标准表mg/kg
|
国家/地区 |
适用对象 |
铅 |
镉 |
铜 |
|
中国 |
中草药 |
5 |
0.3 |
20 |
|
美国 |
草药 |
5 |
0.3 |
— |
|
英国 |
中草药 |
5 |
1 |
— |
|
德国 |
草药 |
5 |
0.2 |
— |
|
日本 |
生药 |
20 |
— |
— |
表5 11种中药材重金属元素测定平均值
|
|
镉，mg/kg |
铅，mg/kg |
铜，mg/kg |
RSD% |
|
酸枣核 |
ND |
ND |
5.82 |
1.07 |
|
山楂 |
0.0022 |
ND |
1.04 |
2.51 |
|
丹参 |
0.0078 |
0.14 |
3.81 |
4.52 |
|
大枣 |
ND |
ND |
5.74 |
2.39 |
|
芍药 |
0.035 |
0.4 |
3.66 |
1.58 |
|
山楂干 |
0.0016 |
ND |
0.96 |
3.20 |
|
大枣干 |
ND |
ND |
5.38 |
1.66 |
|
黄芪 |
ND |
0.04 |
3.51 |
4.06 |
|
莲子 |
0.11 |
0.054 |
15.5 |
6.23 |
|
桔梗 |
0.0098 |
0.08 |
1.63 |
5.18 |
|
柏子仁 |
0.034 |
0.15 |
6.89 |
2.27 |
2、方法检出限
方法的检出限是指一个给定的分析方法在特定条件下能以合理的置信水平检出被测物的最小浓度，它是表征分析方法的最主要的参数之一。分析方法随机误差的大小不但与仪器噪声有关，而且决定了方法全过程所带来的误差总和，与样品性质、预处理过程都有关系[10]。为了能反映分析方法在整个分析处理过程的误差，可采用已知结果的标准物质或样品按照分析步骤进行测量，通过测定20次样品空白，对其吸光度值进行统计计算，计算标准偏差，计算公式如下:
MDL=3×S/k
MDL—方法检出限
S—样品空白标准偏差
表6各元素测定值相对偏差与方法检出限
|
元素 |
K |
S，% |
MDL，mg/kg |
|
铅 |
745.16 |
1.54 |
0.0062 |
|
镉 |
16.11 |
2.47 |
0.00046 |
|
铜 |
828.95 |
1.05 |
0.0038 |
由表6可知，方法检出限数值说明该方法灵敏度高。
3、加标回收试验
加标回收试验是检测中常用的一项质量控制方法，加标回收率是控制样品前处理做的好坏的一个重要依据，为此，采用丹参样品进行加标回收试验，在样品溶液中分别加入不同体积的低浓度标准样品，用于测定金属元素的回收率，加标回收及不同元素 10 次测定结果
的相对标准偏差的试验结果见表6，铅元素的添加回收率为98.5%～101.1% ，10 次平行测定结果的相对标准偏差1.36%；镉元素的添加回收率为96.5%～110.3% ，10 次平行测定结果的相对标准偏差0.65%；铜元素的添加回收率为96.8%～105.7% ，10 次平行测定结果的相对标准偏差2.82%；说明方法的精密度好，可靠性高。
表6 各元素添加回收率及RSD
|
元素 |
回收率/% |
RSD/% |
|
铅 |
|
