濕法消解-原子熒光光譜法測定湘葛一號中的砷、汞、鉛

葉惠煊，譚 舟，劉向前,*，周斌文，熊力夫

（1.湖南中醫(yī)藥大學藥學院，湖南省中藥現(xiàn)代化研究重點實驗室，湖南 長沙 410208；2.長沙市雨花區(qū)日成晟食品添加劑廠，湖南 長沙 410014；3.長沙市葛根工程技術研究中心，湖南 長沙 410000）

濕法消解-原子熒光光譜法測定湘葛一號中的砷、汞、鉛

葉惠煊1，譚 舟2，劉向前1,*，周斌文2，熊力夫3

（1.湖南中醫(yī)藥大學藥學院，湖南省中藥現(xiàn)代化研究重點實驗室，湖南 長沙 410208；2.長沙市雨花區(qū)日成晟食品添加劑廠，湖南 長沙 410014；3.長沙市葛根工程技術研究中心，湖南 長沙 410000）

3批不同采收期湘葛一號樣品經(jīng)硝酸-高氯酸的混合液濕法消解后，用原子熒光光譜法測定As、Hg和Pb的含量。As、Hg和Pb的線性范圍分別為0～16.0、0～5.0 ng/mL和0～40.0 ng/mL；相關系數(shù)r分別為0.999 9、0.999 0和0.999 7；檢出限分別為0.050、0.012 μg/L和0.038 μg/L（n=11）；樣品平均回收率分別為98.73%、101.22%和99.43%（n=6）。該法方法簡便、準確、精密度好，可用于湘葛一號中As、Hg和Pb的含量的快速測定。

濕法消解；原子熒光光譜法；湘葛一號；砷；汞；鉛

葛根作為一種重要的藥食同源植物，富含葛根素、大豆苷、大豆苷元、染料木素等異黃酮類化合物[1]，具有解肌退熱、生津止渴、透疹、通經(jīng)活絡等功效[2-3]，廣泛運用于食品原料。湘葛一號[4-5]是我國第一個通過雜交選育的葛根新品種，產(chǎn)量高，性狀好，且其葛根素等活性物質明顯高于一般的粉葛[6]，目前已在湖南多地推廣栽培。

砷（As）、汞（Hg）和鉛（Pb）是具有很強蓄積性的有毒重金屬元素，能通過土壤在植物中蓄積，危害人體健康。近年來，中藥材，特別是藥食同源類中藥材中As、Hg和Pb等重金屬的安全性評價研究已經(jīng)越來越得到重視[7-9]，而原子熒光光譜法是目前發(fā)展較快的重金屬元素檢測技術，廣泛應用于中藥材中重金屬元素的含量檢測[10-11]。在湘葛一號栽培研究中發(fā)現(xiàn)，每年10—12月是湘葛一號根系的生長高峰，也是其主要采收期，其體內的重金屬元素也主要來自于土壤。近年來，對葛根的化學成分[12-16]和藥理作用[17-21]方面的研究較多，而針對葛根中重金屬元素的基礎研究較少，關于湘葛一號生長期的重金屬元素蓄積情況未見報道，故本實驗采用濕法消解方式，建立了氫化物發(fā)生-濕法消解-原子熒光光譜法測定湘葛一號中As、Hg和Pb含量的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

測試樣品于2011年10、11、12月在湖南常德湘葛一號種植基地采集，干燥粉碎過40目篩。樣品編號分別為201110、201111、201112。

100 mg/L As標準溶液（GSB 07-1274-2000）、100 mg/L Hg標準溶液（GSB 07-1274-2000）、1 000 mg/L Pb標準溶液（GSB 07-1258-2000） 環(huán)境保護部標準樣品研究所；鹽酸、高氯酸、硝酸（均為優(yōu)級純） 湖南株洲化工集團有限責任公司；實驗用水為去離子水；高純氬氣（99.999%） 北京歐思通科技發(fā)展有限公司。

1.2 儀器與設備

AFS-2202E雙道原子熒光光度計 北京海光儀器公司；As、Hg、Pb空心陰極燈 北京有色金屬研究總院；TM-3000VA型交流自動穩(wěn)壓器 浙江001集團公司；EH-35A微控數(shù)顯電熱板 北京萊伯泰科公司。

1.3 儀器工作條件

1.3.1 原子熒光光度計工作條件

原子化器高度：8 mm；讀數(shù)時間：10 s；延遲時間：1 s；測量方式：標準曲線法；讀數(shù)方式：峰面積。測定As、Hg和Pb的其他工作條件見表1。

表1 AFS-2202E儀器工作條件Table 1 Working conditions of AFS-2202E instrument

1.3.2 溶液配制

氫氧化鈉-硼氫化鈉溶液：準確稱取硼氫化鈉和氫氧化鈉各5 g，溶于水中，并稀釋至1 000 mL，現(xiàn)配現(xiàn)用。硫脲-抗壞血酸溶液：準確稱取硫脲、抗壞血酸各5 g，溶于水中，并稀釋至100 mL，現(xiàn)配現(xiàn)用。草酸溶液：準確稱取1 g草酸，加入50 mL濃鹽酸，用水溶解后稀釋至200 mL，現(xiàn)配現(xiàn)用。鐵氰化鉀溶液：準確稱取10 g鐵氰化鉀，溶于水中，并稀釋至100 mL，現(xiàn)配現(xiàn)用。

As標準使用液：準確量取100 mg/L As標準溶液1.00 mL轉移至100 mL容量瓶中，加入5% （V/V）鹽酸定容，得1 mg/L的As儲備液。將該儲備液用5%鹽酸逐級稀釋至1.0 ?g/mL，制成As標準使用液，現(xiàn)配現(xiàn)用。Hg標準使用液：準確量取100 mg/L Hg標準溶液1.00 mL轉移至100 mL容量瓶中，加入10%（V/V）硝酸定容，得1 mg/L Hg儲備液。將該儲備液用10%硝酸逐級稀釋至100 ng/mL，制成Hg標準使用液，現(xiàn)配現(xiàn)用。Pb標準使用液：準確量取1 000 mg/L Pb標準溶液1.00 mL轉移至1 000 mL容量瓶中，加入10%硝酸定容，得1 mg/L的Pb儲備液。將該儲備液用10%硝酸逐級稀釋至1.0 ?g/mL，制成Pb標準使用液，現(xiàn)配現(xiàn)用。

1.3.3 樣品處理

準確稱取201110、201111、201112樣品干粉各2.0 g，分別置于50 mL錐形瓶中，加入18 mL濃硝酸，2 mL高氯酸，搖勻后浸泡過夜，置于控溫電熱板上，在150℃條件下加熱消解，始終保持微沸，蒸至溶液體積約5 mL左右，再補加濃硝酸10 mL，繼續(xù)加熱至溶液呈微黃色，冷卻后加20 mL水煮沸趕酸。濃縮至約1 mL后冷卻、混勻，作為測定As、Hg和Pb的母液。將濕法消解得到的母液轉移至25 mL比色管中，用各元素對應的稀釋介質（表2）定容，混勻備用。平行消解3份樣品，同時制備空白溶液。

表2 各元素稀釋介質Table 2 Dilution solvents for three elements

1.3.4 標準工作曲線的繪制

As標準曲線的繪制：取25 mL容量瓶6個，依次準確加入1.0 ?g/mL As標準使用液0.00、0.05、0.10、0.20、0.30、0.40 mL，各加入2.5 mL 5 g/L硫脲-抗壞血酸溶液，補加水至刻度，混勻得質量濃度分別為0.0、2.0、4.0、8.0、12.0、16.0 ng/mL的標準液。Hg標準曲線的繪制：取25 mL容量瓶6個，依次準確加入100 ng/mL Hg標準使用液0.00、0.25、0.50、0.75、1.00、1.25 mL，用10%硝酸溶液稀釋至刻度，混勻得質量濃度分別為0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 ng/mL的標準液。Pb標準曲線的繪制：取100 mL容量瓶6個，依次準確加入1.0 ?g/mL Pb標準使用液0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00 mL，用少量水稀釋后，加入1 mL 5 g/L鹽酸-草酸溶液搖勻，再加入1.0 mL 100 g/L鐵氰化鉀溶液，用水稀釋至刻度，混勻得質量濃度分別為0.0、5.0、10.0、20.0、30.0、40.0 ng/mL的標準液。

2 結果與分析

2.1 濕法消解條件的優(yōu)化

通過比較HNO3-H2SO4、HNO3-H2O2、HNO3-HClO43種混合消解液，發(fā)現(xiàn)H2SO4容易與葛根中的鈣離子結合形成少量微溶物，且黏度較大，不利于消解；H2O2在加熱后出現(xiàn)大量氣泡，反應劇烈，不易控制，可能與H2O2易分解產(chǎn)生氧氣有關；熱的HClO4是強力氧化劑，HNO3-HClO4的混合消解液能將有機物徹底氧化[22]，故最終確定二者的混合液作為消解液。

As和Hg屬于易揮發(fā)的重金屬元素，在濕法消解過程中必須控制溫度。實驗中選擇100、150、200 ℃進行消解，結果發(fā)現(xiàn)在100 ℃時，消解時間長而且消解不徹底；溫度達到200 ℃時二者易揮發(fā)導致測定結果偏低，且消解過程太過激烈，樣品也容易炭化；150 ℃條件下反應相對溫和，樣品消解完全且不易炭化，故選擇150 ℃作為樣品的消解溫度。

2.2 線性范圍

以金屬元素的質量濃度（ρ）為橫坐標、熒光值（y）為縱坐標，繪制標準曲線。實驗結果表明，As在0～16.0 ng/mL質量濃度范圍內與其峰面積呈良好的線性關系，線性回歸方程為：y=185.86ρ－11.881，r=0.999 9；Hg在0～5.0 ng/mL質量濃度范圍內與其峰面積呈良好的線性關系，線性回歸方程為：y=582.56ρ－45.11，r=0.999 0；Pb在0～40.0 ng/mL質量濃度范圍內與其峰面積呈良好的線性關系，線性回歸方程為：y=55.24ρ＋14.151，r=0.999 7。

2.3 檢出限

對空白溶液進行11次平行實驗測定，按3倍標準偏差計算出As、Hg和Pb的檢出限分別為0.050、0.012 μg/L和0.038 μg/L。

2.4 精密度

取處理好的編號為201110的供試樣品，連續(xù)測定6次，測定樣品中As、Hg和Pb的含量，平均值分別為0.013 37、0.003 57 mg/kg和0.000 68 mg/kg，相對標準偏差分別為0.77%、3.40%和6.00%。

2.5 重復性

取編號為201110的樣品6份，按1.3.1節(jié)條件測定，As、Hg和Pb的平均含量分別為0.013 4、0.003 6 mg/kg和0.000 7 mg/kg，相對標準偏差分別為0.77%、3.39%和5.97%。

2.6 穩(wěn)定性

表3 穩(wěn)定性實驗結果（n=6）Table 3 Results of stability test (n = 6)

取制備好的編號為201110的樣品溶液，分別在0、 2、4、8、16、24 h進行測定，結果見表3。6次測定結果的相對標準偏差為0.39%～5.97%，表明該方法的穩(wěn)定性較好。

2.7 加標回收率

移取濕法消解后的母液于3支25 mL比色管中，分別依次加入適量As、Hg和Pb標準使用液，以所對應的元素空白介質定容，平行制備6份樣品進行加標回收率實驗，As、Hg和Pb的平均回收率分別為98.73%、101.22%和99.43%，相對標準偏差分別為0.83%、2.47%和1.88%。具體結果見表4。

表4 重金屬含量加標回收實驗（n=6）TTaabbllee 44 RReeccoovveerryy ooff hheeaavvyy mmeettaallss ffrroomm ssppiikkeedd ssaammpplleess ((n = 6)

2.8 實際樣品測定

在相應的儀器工作條件下，測定樣品中As、Hg和Pb的含量，測定結果見表5。

表5 重金屬含量測定結果（ =3）Table 5 Determination of heavy metals in samples of arrowroot Xiangge No.1 ( = 3)mg/kg

結果表明，3個月份湘葛一號樣品中各重金屬元素含量均遠低于《藥用植物及制劑進出口行業(yè)綠色標準》[23]中的限量標準（As≤2.0 mg/kg，Hg≤0.2 mg/kg，Pb≤5.0 mg/kg），符合標準要求，說明該地區(qū)適合湘葛一號的種植。

從表5可知，湘葛一號中各重金屬元素含量為As＞Hg＞Pb，說明湘葛一號對各重金屬元素具有一定的選擇蓄積能力，可能是由于其對特定的重金屬元素的“喜好”所決定[24]。隨著采收時間的改變，湘葛一號中檢測到的As和Hg的含量總體上是遞減的，而Pb的含量在11月份最高，12月份次之，10月份最低，可能是由于陽光、降水、溫度和濕度等天氣因素的共同作用，導致湘葛一號對土壤中的重金屬元素的吸收發(fā)生變化。

3 結 論

藥食同源植物因其天然、安全等特點，目前已被廣泛應用于保健食品或功能食品中。但是藥食同源植物在種植、加工、運輸、儲藏等過程中，難免會受到不同程度的重金屬污染，從而影響其品質及安全性，不利于健康，制約其出口[25]。建立快速測定湘葛一號中As、Hg和Pb含量的方法，對于安全使用藥食同源植物有著重要意義。

本實驗采用了濕法消解-原子熒光光譜法分析了湘葛一號中As、Hg和Pb 3種重金屬元素的含量，優(yōu)化濕法消解的條件，建立了對As、Hg和Pb的快速檢測方法。方法學考察表明，該方法簡單、快速、靈敏度高，結果令人滿意，可廣泛用于此類樣品的As、Hg和Pb的檢測。最終檢測結果表明，3個月份湘葛一號樣品的As、Hg和Pb含量均在限量范圍內，說明10—12月采收的湘葛一號可安全用于食用或藥用。本實驗為今后研究湘葛一號的適宜采收期及重金屬元素在湘葛一號生長過程中的蓄積含量變化規(guī)律提供了理論依據(jù)，同時為快速檢測其他藥食同源植物中微量重金屬含量提供思路。

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Determination of Arsenic, Mercury and Lead in Radix Puerariae by Atomic Florescence Spectrophotometry with Wet Digestion

YE Hui-xuan1, TAN Zhou2, LIU Xiang-qian1,*, ZHOU Bin-wen2, XIONG Li-fu3

(1. Modernization Laboratory of Traditional Chinese Medicine and Drug, College of Pharmacy, Hunan University of Traditional Chinese Medicine, Changsha 410208, China; 2. Ri Cheng Sheng Food Additive Factory in Yuhua District of Changsha, Changsha 410014, China; 3. Pueraria Engineering Research Center, Changsha 410000, China)

A method for determination of the contents of heavy metals including As, Hg and Pb in 3 batches of Radix Puerariae (Pueraria thomsonii Benth cultivar “Xiangge No.1” grown in Hunan province harvested at different times) was developed using atomic fluorescence spectrophotometry in combination with wet digestion. Samples were wet digested by nitric acid and perchloric acid and then detected by hydride generation atomic florescence spectrophotometry. The linear ranges for As, Hg and Pb were 0－16.0, 0－5.0 and 0－40.0 ng/mL, respectively, with correlation coefficients of 0.999 9, 0.999 0 and 0.999 7, respectively. Their limits of detection were 0.050, 0.012 and 0.038 μg/L (n = 11), respectively. Their recovery rates were 98.73%, 101.22% and 99.43% (n = 6), respectively. This method allows simple, fast and accurate determination of As, Hg and Pb in Radix Puerariae.

wet digestion; atomic fluorescence spectrophotometry; Pueraria thomsonii Benth cultivar “Xiangge No.1”; As; Hg; Pb

R284.1

A

1002-6630（2014）04-0151-04

10.7506/spkx1002-6630-201404031

2013-09-18

湖南省自然科學基金重點項目（11JJ2042）；長沙市科技局科技計劃重點項目（K1207010-21）；湖南中醫(yī)藥大學藥物分析學“十二五”校級重點學科建設項目

葉惠煊（1988—），男，碩士研究生，研究方向為中藥質量控制及其活性成分。E-mail：yehuixuan@qq.com

*通信作者：劉向前（1967—），男，教授，博士，研究方向為中藥質量控制及其活性成分。E-mail：lxq0001cn@163.com