微波消解-石墨爐原子吸收法測定中藥中鉛鎘含量

文紫純,劉雨晴，宋佳盛，付思佳，黃雯麗，趙博文，安 陽，楊曉煒，劉鳳海

(1.牡丹江醫(yī)學(xué)院，黑龍江 牡丹江 157011；2.佳木斯大學(xué)，黑龍江 佳木斯 154007)

中藥作為我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)瑰寶，越來越受到百姓喜愛，尤其在控制我國東北高寒地區(qū)新冠病毒肺炎疫情的過程中發(fā)揮了巨大作用[1]。其中，東北地產(chǎn)抗呼吸道病毒類中藥，如五味子、桔梗、連翹、黃芩應(yīng)用最為廣泛?，F(xiàn)代中藥理論證明，中藥中的重金屬進(jìn)入人體后，可以與細(xì)胞中含巰基的酶結(jié)合，抑制酶的活性，直接影響中藥的藥用效果[2]，而重金屬中毒性最大、分布最廣的是鉛和鎘，因此，對五味子、桔梗、連翹、黃芩中鉛鎘的含量測定顯得尤為重要。

目前中藥中鉛和鎘的測定方法有分光光度法[3]、火焰原子吸收法[4]、石墨爐原子吸收法(graphite furnace atomic absorption spectrometric，GFAAS)[5]、原子熒光法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法(inductively coupled plasma-mass spectrometer，ICP-MS)[6]和電化學(xué)分析法[7]，本實(shí)驗(yàn)采用現(xiàn)代微波消解技術(shù)進(jìn)行樣品預(yù)處理，有效減少樣品損失和試劑干擾，結(jié)合傳統(tǒng)GFAAS，大大提高重金屬檢測的靈敏度，成功實(shí)現(xiàn)新冠病毒防控中草藥中鉛鎘含量的測定。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 主要儀器 原子吸收光譜儀(美國PerkinElmer公司，900T型)，微波消解儀(意大利Milestone)，高速萬能粉碎機(jī)(天津市泰斯特儀器有限公司，F(xiàn)W100型)，電子天平(Mettler Toledo，ME104E/02型)，數(shù)顯恒溫電熱板(江蘇常州澳華儀器有限公司，DB-3B型)，純水器(英國ELGA，PureLab Classic型)。GFAAS測定條件：AA-BG，THGA橫向加熱石墨爐，縱向Zeeman扣背景方式校正，進(jìn)樣體積20 μL，石墨爐升溫程序,見表1。

表1 石墨爐升溫程序

1.1.2 主要試劑 鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 μg/mL，中國計(jì)量科學(xué)研究院);鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 μg/mL，中國計(jì)量科學(xué)研究院);黃芪標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(地球物理地球化學(xué)勘查研究所)；硝酸為優(yōu)級純，其余試劑均為分析純。

1.1.3 樣品 所用五味子、桔梗、連翹、黃芩均為黑龍江省牡丹江地區(qū)地產(chǎn)中藥(購于牡丹江大藥房)。

1.2 樣品預(yù)處理與檢測將中藥樣品各50 g用蒸餾水洗凈，經(jīng)風(fēng)干后利用高速萬能粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，用瑪瑙坩堝研磨并過80目尼龍篩，取中間10 g過篩樣品實(shí)驗(yàn)備用。分別準(zhǔn)確稱取中草藥樣品0.1 g，置于燒杯中，加入9 mL硝酸，放置在電熱板上80 ℃條件下加熱10 min，取下冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至微波消解罐中，同時(shí)做試劑空白。然后再向其中加5 mL硝酸和1 mL過氧化氫，放入微波消解儀中進(jìn)行預(yù)處理(表2)。待消解結(jié)束后，將樣品消解液轉(zhuǎn)移至比色管，用蒸餾水沖洗消解罐，最終消解液定容至15 mL。同法做試劑空白，GFAAS分析檢測。

表2 微波消解程序

1.3 標(biāo)準(zhǔn)系列配制與檢測鉛的標(biāo)準(zhǔn)系列配制：吸取1 mL鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液于1000 mL容量瓶中，用0.5%硝酸定容，該溶液濃度為1000 μg/mL儲備液。取10 mL儲備液加入100 mL容量瓶中，用0.5%硝酸定容，即配成100 μg/L鉛標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液，GFAAS分析測定。鎘的標(biāo)準(zhǔn)系列配制：吸取1 mL鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液于1000 mL容量瓶中，用0.5%硝酸定容，該溶液濃度為1000 μg/mL儲備液。取1.00 mL儲備液加入100 mL容量瓶中，用0.5%硝酸定容，即為10.0 μg/L鎘標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液，GFAAS分析測定。

2 結(jié)果

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度與吸光度值，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程及相關(guān)系數(shù)，按照公式DL=KSb/m計(jì)算檢出限，即用3倍空白值標(biāo)準(zhǔn)偏差除以標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率，計(jì)算得到鉛、鎘的檢出限(表3)。可以看出，實(shí)驗(yàn)測定鉛鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線、相關(guān)系數(shù)結(jié)果滿意，檢出限遠(yuǎn)低于中國藥典[8]中草藥中鉛鎘的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，滿足實(shí)際工作需要。

表3 鉛鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限

2.2 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)稱取0.1 g黃芪標(biāo)準(zhǔn)藥品樣品，按照實(shí)驗(yàn)方法1.2樣品預(yù)處理進(jìn)行微波消解，將預(yù)處理后樣品按照優(yōu)化條件置于AAS儀器進(jìn)行測定，所得測定結(jié)果在允許誤差范圍之內(nèi)，測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠(表4)。

表4 黃芪標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定結(jié)果

表5 精密度實(shí)驗(yàn)

2.4 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確稱取黃芪標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)0.1 g，平行制備6份樣品，分別按照中國藥典中鉛、鎘限值的10%、50%、90%進(jìn)行加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，鉛的回收率為93.4%～106.8%，鎘的回收率為92.7%～107.6%，表明實(shí)驗(yàn)有良好的回收率(表6)。

表6 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

2.5 樣品測定采用微波消解樣品預(yù)處理，GFAAS對樣品進(jìn)行檢測鉛、鎘含量，結(jié)果見表7。根據(jù)中國藥典2020版(第一部)對中藥中重金屬限值規(guī)定(鉛≤5.0 mg/kg，鎘≤0.3 mg/kg)[8]，可以看出4種中藥中鉛、鎘含量均符合中國藥典2020版(第一部)使用標(biāo)準(zhǔn)。

表7 四種中草藥中鉛鎘含量(mg/kg)

3 討論

3.1 微波消解-GFAAS對中草藥中鉛鎘含量的分析通過稱取少量中草藥樣品，經(jīng)過微波消解后，樣品中鉛鎘含量損失少，并且由于加入消化試劑少，儀器測量中產(chǎn)生的試劑干擾也較少。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，微波消解-GFAAS方法對抗新冠病毒的4種中草藥(五味子、桔梗、連翹、黃芩)中鉛鎘含量的測定可以看出，方法的相關(guān)系數(shù)、檢出限以及精密度、準(zhǔn)確度均處于較高水平，能夠滿足實(shí)際工作需要，可以用于中草藥中鉛鎘含量的測定。

3.2 微波消解-GFAAS測定中草藥中鉛鎘的理論與實(shí)際價(jià)值鉛鎘是自然界分布最廣泛的有毒重金屬元素，毒性大、危害持久，屬于環(huán)境內(nèi)分泌干擾物和持久性污染物，是全球范圍內(nèi)學(xué)者們長期關(guān)注的熱點(diǎn)問題。新冠疫情中，傳統(tǒng)中草藥扮演了不可或缺的角色，尤其是邊遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)村，更是起到不可替代的作用?！侗静菥V目》中對于五味子、桔梗、連翹、黃芩能夠防治發(fā)熱、咳嗽等傳染性疾病都有詳細(xì)記載。

GFAAS是傳統(tǒng)重金屬元素分析方法，原子吸收光譜儀價(jià)格低廉，操作簡便，是基層分析機(jī)構(gòu)必備的常用檢測設(shè)備。近年來通過對微波消解技術(shù)的開發(fā)，可以有效的提高GFAAS方法的檢出限和方法的靈敏度、準(zhǔn)確度，對于中草藥中鉛鎘測定具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

3.3 方法創(chuàng)新性對于復(fù)雜成分的食品與藥品的前處理，傳統(tǒng)消化技術(shù)使用的是干消化法、濕消化法。干消化法樣品靶標(biāo)損失嚴(yán)重，濕消化法使用化學(xué)試劑量大，試劑干擾明顯、誤差大。本實(shí)驗(yàn)采用微波消解技術(shù)，樣品取樣量少、加入化學(xué)試劑少、干擾也比較少，實(shí)驗(yàn)耗時(shí)少、精度高，極大提高方法的靈敏度和檢出限，對于中草藥中重金屬分析具有較強(qiáng)的推廣價(jià)值。

3.4 方法局限性ICP-MS是目前高端實(shí)驗(yàn)室主流檢測痕量鉛鎘含量的主要方法，方法靈敏度高、檢出限低，可以準(zhǔn)確定量納克水平，并且可同時(shí)測定多種重金屬元素，但儀器價(jià)格昂貴、操作方法復(fù)雜，儀器運(yùn)行成本高，限制了方法在基層的推廣和使用。微波消解-GFAAS只能進(jìn)行單一元素的測定，方法的檢出限只有微克級。由于五味子、桔梗、連翹和黃芩產(chǎn)地不同，受到不同程度的環(huán)境污染，中草藥中鉛鎘含量差異較大，并且中草藥的成分復(fù)雜，基體干擾較大，樣品基體空白對實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響并不明確，因此，中草藥的空白樣品必不可少。由于中藥種類繁多，很多測試中草藥沒有對應(yīng)的樣品空白，使用其他中草藥作為靶標(biāo)樣品空白存在一定的實(shí)驗(yàn)誤差。因不同批次微波消解存在系統(tǒng)誤差較大，故需要同批次做試劑空白校正。

3.5 展望通過微波消解法對五味子、桔梗、連翹和黃芩等東北地產(chǎn)中草藥進(jìn)行消化預(yù)處理，應(yīng)用GFAAS測定4種中草藥中鉛鎘含量，方法準(zhǔn)確度高，靈敏度好，檢測水平遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)中鉛鎘衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足中草藥中重金屬含量測定，可以作為基層新冠防控過程中選用中草藥時(shí)，檢測其中鉛鎘含量的可行方法。