中藥重金屬元素測定方法的研究進展

曹洪斌，申明金，陳蓮惠

(川北醫(yī)學院化學教研室，南充 637000)

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中藥重金屬元素測定方法的研究進展

曹洪斌，申明金*，陳蓮惠

(川北醫(yī)學院化學教研室，南充 637000)

目的 綜述多種測定中藥重金屬含量的方法，比較其優(yōu)缺點，旨在提供一種精確、快捷和最適宜的測定方法。方法 查閱最新相關(guān)文獻并進行總結(jié)和評述。結(jié)果 中藥重金屬含量測定方法主要包括紫外分光光度法、原子吸收分光光度法、原子熒光分光光度法、電感耦合等離子體法以及其他方法。結(jié)論 中藥重金屬測定的研究已取得一定進展，但忽略了有益微量元素的測定，測定過程中存在中藥有效成分部分流失的不足，還需進一步完善測定方法。

中藥；重金屬；測定方法

A.stract:Objective To review the methods for determining heavy metal content in traditional Chinese medicines，and compare their advantages and disadvantages，then find an accurate， simple and optimal method. Methods Determination methods of heavy metals were concluded and reviewed by reading the recent research literatures. Result The main determination methods include UVS，AAS，AFS， ICP， HPLC-ICP-MS and others. Conclusion Although the study on determining heavy metal content achived a certain progress，the determination of useful trace elements is needed for further improvement.

中藥是世界傳統(tǒng)醫(yī)學的重要組成部分，也是中華民族的瑰寶。中藥中重金屬主要來源包括其生長環(huán)境、加工和自身遺傳特性等[1-2]。然而，重金屬含量超標已成為國內(nèi)外用藥安全和人體健康的焦點問題[3-5]，也是制約中藥走向現(xiàn)代化和國際化的瓶頸。因此，加強中藥中重金屬處理刻不容緩，當務(wù)之急是采取行之有效的方法來測定中藥中重金屬含量，以保障人體健康和加快推進中藥國際化。筆者通過查閱文獻，對常用中藥中重金屬的測定方法進行討論，旨在為研究者選擇重金屬測定的適宜方法提供依據(jù)。

1 重金屬限量標準

為了加快推進中藥現(xiàn)代化和國際化，基于我國中藥產(chǎn)品中重金屬元素限量控制標準，還需參照其他國家對進口中藥的重金屬限量標準。中藥中的重金屬限量見表1[6-7]。

2 中藥樣品的預處理

為了便于測定中藥中的重金屬，需對樣品進行預處理，以破壞有機物。預處理的方法[8]主要有干法灰化、濕法消化、微波消化等，其中微波消化法是目前最理想的中藥樣品預處理方法。3種預處理方法的主要特點見表2。

表1 中藥中的重金屬限量

Tab.1 Summary of limits for some heavy metals in herbs in some countries

國家適用對象總量/mg·kg-1鉛/mg·kg-1汞/mg·kg-1砷/mg·kg-1鎘/mg·kg-1銅/mg·kg-1鉻/mg·kg-1中國進出口藥用植物及制劑2050.220.320加拿大中藥材100.250.32韓國植物藥3050.230.3日本中藥材502德國植物藥50.10.2美國膳食補充劑產(chǎn)品0.0060.02

注：WHO對植物藥產(chǎn)品中鉛、鎘限量分別是10和0.3 mg·kg-1。

表2 中藥樣品預處理方法的分類和特點

Tab.2 Classification and features of pretreatment methods for traditional Chinese medicines

方法優(yōu)點缺點干法灰化設(shè)備簡單,取樣量大,無試劑污染耗時,砷、汞、鉛等元素回收率偏低濕法消化適用性廣,待測元素的揮發(fā)及附著損失小試劑所需純度高、用量大微波消化加熱效率高,試劑用量少,無污染,待測元素無損失取樣量有限,儀器貴,微波消解冷卻慢

3 重金屬的含量測定方法

3.1 紫外分光光度法(UVS) UVS是以樣品中的重金屬與顯色劑作用后，在紫外光下吸收，通過測定吸光度而確定重金屬的含量。該方法簡單、便捷，但干擾因素多，屬于非主流的測定方法。趙國峰[9]采用UVS測定南沙參中鉛含量，測得樣品中鉛的平均回收率為100.2 %。李可等[10]以高壓消解的方式，建立了UVS測定淮紅花中的重金屬含量的方法，測得淮紅花中重金屬含量為18.71 μg·g-1。李文兵等[11]采用UVS測定桔梗、丹參和黨參等5種中藥重金屬的含量，表明桔梗、丹參、黨參的重金屬含量(25.60，27.12和24.44 μg·g-1)低于川芎和地龍的重金屬含量(47.38和50.56 μg·g-1)。張春盛等[12]運用UVS測定西洋參、人參和枸杞等8種中藥材中重金屬的含量。測得蜈蚣和僵蠶的重金屬高于其他幾種中藥。

3.2 原子吸收分光光度法 主要包括石墨爐原子吸收分光光度法(GFAAS)、火焰原子吸收分光光度法(FAAS)、冷原子吸收法(CVAAS)和氫化物-原子吸收法(HGAAS)等。此類方法的特點見表3。

表3 原子吸收分光光度法的分類和特點

Tab.3 Classification and features of atomic absorption spectrophotometry

方法優(yōu)點缺點GFAAS靈敏度高,選擇性好,簡便、快速石墨管貴,且不能同時測多個元素FAAS操作簡便,重復性好靈敏度不高,預處理復雜、耗時;不能同時測定多種元素CVAAS專測汞,靈敏度高,準確性好應(yīng)用元素有限HGAAS檢測限低,干擾小檢測的元素較少

3.2.1 石墨爐原子吸收法(GFAAS) GFAAS是利用石墨管高溫下使樣品原子化，通過爐內(nèi)光路產(chǎn)生吸收來測定。馮志強等[13]采用GFAAS檢測黃柏、牡丹皮和白鮮皮中鉛和鎘含量，發(fā)現(xiàn)3種中藥鉛的含量均高于鎘。吳曉平等[14]以PdCl2基體改進劑，建立GFAAS測定中藥中鎘的方法，丹參、金銀花、山楂等5種藥材加標回收率為90%～110%。單英俏等[15]采用GFAAS測定不同產(chǎn)地五味子，得出樣品中含鉛、鎘和汞，且存在顯著的差異。王書云等[16]采用GFAAS測定3批蠔貝鈣片中鉛、鎘和鉻等的含量，結(jié)果各批次蠔貝鈣片中金屬元素的含量差別不大，均低于標準值。

3.2.2 火焰原子吸收法(FAAS) FAAS是將含待測元素的樣品溶液噴射成霧狀進入火焰，用該元素空心陰極作光源，輻射出特征譜線的光，其中部分光被蒸氣中基態(tài)原子吸收而減弱從而測定其含量。喻菊洪等[17]采用FAAS測定，發(fā)現(xiàn)麻黃、地膚子、白鮮皮中元素含量大小排序均為：鐵>錳>銅。余磊等[18]運用FAAS測定艾草中鐵、鋅、鈣和銅的含量，所測樣品中鈣含量極高。張衛(wèi)佳等[19]使用FAAS測定川貝、川芎和甘草等10種川產(chǎn)道地藥材重金屬含量，測得10種藥材中銅含量較低(<10 mg·kg-1)，而鉛含量嚴重超標。張劍等[20]運用FAAS測定石菖蒲根中微量元素的含量，所測樣品中鐵含量極高(6 245 μg·g-1)。

3.2.3 冷原子吸收(CVAAS) CVAAS是利用汞在常溫下蒸氣壓較高、在空氣中不易氧化的特點，將樣品消化后還原生成汞，用載氣將汞蒸氣吹出，通過石英吸收池，汞蒸氣對汞空心陰極燈的輻射產(chǎn)生吸收而進行分析。姚素梅等[21]采用CVAAS測定山楂、山藥、百合等6種滋補中藥的汞含量，得出所有樣品的汞含量均不超過0.02 mg·kg-1。劉偉等[22]收集不同產(chǎn)地的夏枯草，采用CVAAS測定汞含量均在限量范圍內(nèi)(≤200 ng·g-1)。

3.2.4 氫化物-原子吸收法(HGAAS) HGAAS是將待測元素在酸性介質(zhì)中還原成沸點低、易受熱分解的氫化物，在吸收池中被加熱分解并形成基態(tài)原子。孫楠等[23]采用HGAAS測定甘草、銀杏葉和梔子中砷的含量。該法可較好地用于中藥中砷的測定。

3.3 原子熒光分光光度法(AFS) AFS是將樣品溶液在火焰或非火焰中原子化產(chǎn)生的基態(tài)原子，用光源照射激發(fā)，當受激原子返回低能態(tài)時，發(fā)出原子熒光，通過檢測裝置測定原子熒光強度從而測定樣品中待測元素的方法。該法檢測限低于原子吸收分光光度法，線性范圍寬，干擾少，但應(yīng)用元素有限。王正等[24]通過氫化物-原子熒光光譜法測定貴州不同產(chǎn)地馬蘭草中砷和汞的含量，結(jié)果除黔西南安龍藥材中砷含量超標外，其余各地的砷和汞均符合標準。張敏等[25]采用微波消化法處理淡豆豉藥材，以AFS測定樣品中砷和汞的含量，結(jié)果2種元素含量均超標。田華等[26]采用微波消解紅花、甘草、貝母等中藥材樣品后，用AFS測定砷、汞和鉛，檢測結(jié)果均低于限量。陳麗珍等[27]采用氫化物原子熒光法測定冰糖草中砷、汞、鉛和鎘等的含量，經(jīng)測定各元素含量均符合限量要求。

3.4 電感耦合等離子體法 電感耦合等離子體法主要有電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)、電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)和高效液相電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用法(HPLC-ICP-MS)。此類方法的特點見表4。

表4 電感耦合等離子體法的分類和特點

Tab.4 Classification and features of inductively coupled plasma method

方法優(yōu)點缺點ICP-AES 靈敏度高,檢測限低,抗干擾強,同時或順序測定多種元素設(shè)備和操作費用較高,樣品一般需預先轉(zhuǎn)化為溶液,對有些元素優(yōu)勢并不明顯ICP-MS 光譜干擾比ICP-AES小,比ICP-AES具有更好的檢出限,是痕量分析領(lǐng)域中最先進的方法價格較昂貴,易受污染 HPLC-ICP-MS判斷元素存在的價態(tài),減少分析時的光譜干擾價格較昂貴

3.4.1 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES) ICP-AES是高頻感應(yīng)電流產(chǎn)生的高溫將反應(yīng)氣加熱、電離，使樣品重金屬元素發(fā)出的特征譜線，利用譜線強度與重金屬量成正比的原理測定重金屬含量。ICP-AES彌補了原子吸收法等不能同時測定多種元素的不足，是目前公認的多元素同時分析的有效方法，在痕量元素分析中占有很大的優(yōu)勢。薛澤春等[28]利用ICP-AES測定三七中的鈉、鉀、鋅等14種元素。結(jié)果表明，三七中鈉、鉀、鎂、鈣、鐵含量較高。王娜等[29]采用ICP-AES測定6種艾葉中的鋅、鉛和鎘等10種元素含量。李化等[30]用ICP-AES測定黃芩中鈣、鎂和銅等6種元素含量，發(fā)現(xiàn)10批不同產(chǎn)地黃芩飲片和水提樣中金屬元素含量差異較顯著，所測黃芩飲片和水提樣基本呈現(xiàn)了低鈣高鎂、高鐵低錳和低銅高鋅的含量特征。權(quán)春梅等[31]用ICP-AES測得白芍花中鈣、鎂、鐵、鋁、鋅、錳和硒等7種元素的含量依次為:1 240，770，112，84.8，23.3，9.57和0.022 mg·kg-1，該結(jié)果為白芍花的功效提供了科學依據(jù)。

3.4.2 電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS) ICP-MS是將電感耦合等離子體與質(zhì)譜聯(lián)用，利用電感耦合等離子體使樣品汽化，將待測金屬分離出來，從而進入質(zhì)譜測定，根據(jù)金屬離子的荷質(zhì)比測定同位素及除汞以外絕大多數(shù)的重金屬元素，具有比原子吸收法更低的檢測限，是痕量元素分析領(lǐng)域中最先進的方法。羅志冬等[32]采用ICP-MS測出苦杏仁中的鎂、鉀、鈣、鐵、鋅等含量較高(均大于35.48 μg·g-1)，初步尋找其抗癌機制。蔣宏霖等[33]將金銀花經(jīng)微波消解，建立微波消解-ICP-MS法測定金銀花中5種重金屬(銅、砷、鎘、汞、鉛)含量的方法。嚴華等[34]采用微波消解ICP-MS技術(shù)測定各地鐵皮石斛中鉛、鎘、砷、汞和銅5種元素的含量，評價栽培鐵皮石斛的用藥安全。胡軍高等[35]采用ICP-MS測定夏枯草干膏粉中銅、鎘、砷等12種金屬元素，測得各元素含量均在限量范圍內(nèi)，為夏枯草藥理毒理學評價提供科學依據(jù)。

3.4.3 高效液相電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用法(HPLC-ICP-MS) HPLC-ICP-MS法在中藥重金屬形態(tài)分析尤其是砷形態(tài)分析中具有獨特的優(yōu)勢，通過對元素形態(tài)信息的了解，有助于研究砷形態(tài)在環(huán)境、材料及生命科學中的作用機制。張好華[36]應(yīng)用HPLC-ICP-MS技術(shù)對三碘化砷、五氧化二砷和甲基砷酸等4種砷形態(tài)進行測定，并對黃芪、大黃和黃芩等5種中藥炮制前后砷形態(tài)的變化進行分析。結(jié)果表明，中藥中的砷形態(tài)以無機砷為主，炮制后5種中藥無機砷的含量均明顯上升。李麗敏等[37]采用HPLC-ICP-MS分析6種不同價態(tài)的砷，對雄黃和5種不同處方含雄黃復方制劑中可溶性砷的形態(tài)進行研究。發(fā)現(xiàn)雄黃及其復方制劑的酸可溶性砷遠遠小于其總含砷量，復方制劑中其他成分的存在可能會對可溶性砷中有毒形態(tài)溶出產(chǎn)生抑制。金鵬飛等[38]采用HPLC-ICP-MS對黃芪、大黃和黃芩等5種中藥材炮制前后砷形態(tài)的變化進行比較，并對一個總砷超標的冬蟲夏草樣品進行砷形態(tài)的分析。結(jié)果顯示，中藥中的砷形態(tài)以無機砷為主，經(jīng)炮制，5種中藥無機砷的含量都升高。陳秋生等[39]首次采用仿生提取技術(shù)結(jié)合HPLC-ICP-MS技術(shù)，建立了用于含雄黃中藥制劑中可溶性砷的檢測方法。研究表明，在該類中藥制劑中只檢測到無機砷，且含量遠低于總砷量。

4 結(jié)語

中藥重金屬測定的研究已取得一定進展，但忽略了有益的微量重金屬元素的測定和對同一元素不同價態(tài)的重金屬的分別測定，在測定重金屬過程中存在一些中藥有效成分部分流失的不足，因此針對這些方面的工作還需進一步的完善。另外，為有效控制中藥重金屬含量超標，應(yīng)從中藥生產(chǎn)源頭和藥品生產(chǎn)抓起，嚴格遵守并實施《中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》(GAP)和《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》(GMP)相關(guān)規(guī)定，只有解決現(xiàn)存問題，才能有效保障用藥安全和加快推進中藥國際化。

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Research progress of determination methods of heavy metals in traditional Chinese medicines

CAO Hongbin，SHEN Mingjin*，CHEN Lianhui

(Department of Chemistry，North Sichuan Medical College，Nanchong 637000， China)

traditional Chinese medicine；heavy metal；determination method

川北醫(yī)學院科研發(fā)展基金重點項目(編號：CBY13-A-2P11)

曹洪斌，男，講師，碩士

*通信作者：申明金，男，副教授，碩士

10.3969/j.issn.1004-2407.2016.06.032

R917

A

1004-2407(2016)06-0654-05

2016-02-09)