微波消解-原子熒光光譜法測定梔子中的砷和汞

王春燕　廉偉偉　白玉　李陽杰　張會麗

摘要 ［目的］對中藥材梔子中的2種危害較大的重金屬元素砷和汞含量進行測定，建立梔子中砷和汞元素的檢測方法。［方法］樣品經(jīng)微波消解處理后，采用原子熒光光譜法測定梔子中砷、汞含量。［結果］梔子中砷含量為0.104 5 mg/kg，汞含量0.014 1 mg/kg，均低于2020版《中國藥典》檢查項下重金屬限量規(guī)定。［結論］該方法高效、準確可靠、精密度高，為中藥中汞、砷的質(zhì)量控制和監(jiān)測提供了簡單、快速的測試手段。

關鍵詞 原子熒光光譜法；微波消解；梔子；砷；汞

中圖分類號 O657.3文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2024）08-0177-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.08.042

Determination of As and Hg in Gardenia jasminoides by Atomic Fluorescence Spectrometry with Microwave Digestion

WANG Chun-yan， LIAN Wei-wei， BAI Yu et al

（College of Pharmacy and Chemical Engineering， Zhengzhou University of Industrial Technology， Zhengzhou， Henan 451150）

Abstract ［Objective］To determine the content of two harmful heavy metal elements （As and Hg）， and establish a detection method for As and Hg in Gardenia jasminoides.［Method］ After microwave digestion of the sample， the content of As and Hg was determined by atomic fluorescence spectrometry.［Result］ The As content in Gardenia jasminoides? was 0.104 5 mg/kg， and the Hg content was 0.014 1 mg/kg， both of which were lower than the national standard and comply with the limit requirements of the 2020 edition of the Chinese Pharmacopoeia.［Conclusion］This method was efficient， accurate， reliable and highly precise， providing a simple and fast testing method for the quality control and monitoring of As and Hg in traditional Chinese medicine.

Key words Atomic fluorescence spectroscopy;Microwave digestion;Gardenia jasminoides;As;Hg

梔子，學名Gardenia jasminoides Ellis，別名黃梔子、山梔、白蟾，是茜草科梔子屬灌木［1］，具有護肝、利膽、降壓、鎮(zhèn)靜、止血、消腫等作用。它的產(chǎn)地主要分布在河南、山東、江蘇等地區(qū)，特別是河南唐河為全國最大的生產(chǎn)基地，有“梔子之鄉(xiāng)”的美譽。近些年梔子的提取、化學成分、藥理活性等方面被廣泛研究［2-4］，但對梔子中重金屬含量測定的報道極少［5-6］。隨著社會的工業(yè)化發(fā)展，環(huán)境、土壤、水源污染的不斷加重，進入植物的污染源不斷增多，藥材中重金屬含量的超標現(xiàn)象時有發(fā)生，這嚴重威脅著人們的健康。汞和砷是常見的毒性極大的重金屬元素。重金屬砷會破壞細胞的氧化還原能力，影響細胞的正常代謝，造成組織損傷和身體紊亂，并可直接導致中毒死亡［7］。汞在人體內(nèi)以二價離子的形態(tài)發(fā)揮毒性作用。如果是急性汞中毒，可導致急性癥狀，出現(xiàn)全身癥狀，如嘔吐、發(fā)熱，以及咳嗽、胸痛、腹痛、腹瀉等消化道和呼吸道表現(xiàn)；如果是慢性汞中毒，可能導致神經(jīng)精神障礙，早期表現(xiàn)為頭暈、頭痛、健忘、失眠等，繼而可有心悸、多汗等，即自主神經(jīng)系統(tǒng)紊亂的現(xiàn)象［8］，因此準確測量梔子中有害重金屬元素含量保證臨床用藥安全十分重要。

目前常見重金屬的測量方法有電感耦合等離子體質(zhì)譜法［9］、原子吸收光譜法［10］、氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法［7］等。植物屬于生物樣品，大部分植物中重金屬含量比較低，需要高靈敏度的分析方法。而原子熒光光譜法由于其操作簡單、精度高、靈敏度高、效率高、基質(zhì)干擾低、消耗成本低而被廣泛關注，已成為中藥中痕量元素測定和形態(tài)分析最廣泛使用的技術之一［11］，其原理是將被測元素氣化成相應的氫化物氣體，與樣品基體分離，可以有效排除基體干擾，進樣效率和分析靈敏度更高，檢出限更低［12］。該研究采用微波消解對梔子樣品進行前處理，采用原子熒光光度法對梔子中砷和汞檢測，建立梔子中砷和汞元素的檢測方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 藥品與試劑。

梔子，產(chǎn)地福建寧德，經(jīng)鄭州工業(yè)應用技術學院李夢教授鑒定為茜草科植物梔子的干燥成熟的果實。1 mg/mL砷、汞標準溶液（國家標準物質(zhì)中心）；硝酸、鹽酸、硼氫化鈉、硫脲、氫氧化鈉、抗壞血酸均為分析純，購自國藥集團化學試劑有限公司；高純氬氣（≥99.99%）。試驗用水均為超純水，經(jīng)yo58-10l制水機凈化，用于所有水溶液的制備。

1.1.2 試驗儀器。

PF3原子熒光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）;微波消解儀M3（上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司）;可調(diào)式電熱板ML-1.5-4（北京市永光明醫(yī)療儀器公司）；微型高速萬能試樣粉碎機（北京中興偉業(yè)儀器有限公司）；制水機（北京海富達科技有限公司）；聚四氟乙烯消解罐S-008401（上海鰲珍儀器制造有限公司）；玻璃器皿均用硝酸溶液浸泡過夜，超純水洗凈備用。

1.2 試驗方法

1.2.1 溶液的制備。

1.2.1.1 5％HCl載液。取50 mL濃鹽酸于含有適量超純水的燒杯中，攪拌，隨后轉(zhuǎn)入1 L 容量瓶中定容，需現(xiàn)用現(xiàn)配。

1.2.1.2 還原劑（1.5%硼氫化鈉和0.5%氫氧化鈉混合溶液）。分別稱取5 g氫氧化鈉和15 g硼氫化鈉于少量超純水的燒杯中，用玻璃棒攪拌溶解，然后轉(zhuǎn)入1 L容量瓶中，用超純水定容，現(xiàn)用現(xiàn)配。

1.2.1.3 硫脲-抗壞血酸混合溶液。稱取5 g硫脲于少量1%硝酸溶液的燒杯中并用玻璃棒攪拌至硫脲完全溶解，隨后再向燒杯中加入2.5 g抗壞血酸，攪拌至溶解并將溶液轉(zhuǎn)移到1 L容量瓶中定容。

1.2.2 微波消解法。

1.2.2.1 梔子細粉的制備。將適量梔子樣品恒溫干燥至恒重，于試樣粉碎機中粉碎，過篩，收集細粉備用。

1.2.2.2 預消解。取樣品粉末約0.3 g，精密稱定。放入聚四氟乙烯消解罐中，向消解罐中加入適量消解液（硝酸∶鹽酸=5∶1）。利用智能控溫電加熱器進行加熱，溫度設置為100 ℃，時間30 min，進行預消解。

1.2.2.3 消解。預消解結束后，取下消解罐，靜置放冷，將消解罐放到微波消解儀中。設定微波消解的程序見表1，開始消解。消解結束，待消解溫度降至60 ℃以下、氣壓0 Pa時，取出微波消解儀，放在通風櫥內(nèi)進行泄壓，泄壓完成后可觀察到消解罐內(nèi)樣品全部消解，得到澄清透明的溶液。

1.2.2.4 趕酸。消解完成后，將消解罐放入電加熱器中進行趕酸，調(diào)節(jié)溫度為100 ℃，溶液趕至近干。

1.2.2.5 樣品溶液的配制。將剩余溶液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，用少量1%的硝酸溶液潤洗內(nèi)罐和內(nèi)蓋3次，洗液合并于容量瓶中并用1%硝酸定容，搖勻，即得梔子樣品溶液。同法同時制備空白溶液。

1.2.3 砷標準溶液的制備。

精密量取1.0 mL濃度為1 mg/mL的砷標準溶液于1 L容量瓶中并用1%的硝酸溶液定容，得到濃度為1 mg/L儲備液。從儲備液中精密量取1.0 mL于100 mL 容量瓶中并加入硫脲-抗壞血酸混合溶液，用1%的硝酸溶液定容，即得濃度為10 μg/L的砷標準溶液。通過稀釋得到濃度梯度分別為10、8、6、4、2、1 μg/L的砷標準溶液。

1.2.4 汞標準溶液的制備。

精確量取1.0 mL濃度為1 mg/mL 的汞標準溶液于1 L容量瓶中并用1%的硝酸定容，得到濃度為1 mg/L的汞儲備液，再從儲備液中量取1.0 mL于1 L容量瓶中并用1%的硝酸溶液定容，得濃度為1.0 μg/L的汞標準溶液。同法，分別配制濃度為0.8、0.6、0.4、0.2 μg/L的汞標準溶液。

1.2.5 儀器工作條件。原子熒光光度計的工作條件如表2所示。

2 結果與分析

2.1 砷標準曲線的繪制

配制5％的鹽酸溶液作為載液，1.5%硼氫化鈉和0.5%氫氧化鈉混合溶液作為還原劑，使用原子熒光光度計測量熒光值，以砷標準溶液濃度（C）為橫坐標、測得的熒光值（IF）為縱坐標繪制標準曲線。如圖1所示，砷標準溶液濃度在1～10 μg/L時，與其熒光值線性關系良好，線性方程為IF=182.264 8C+34.829 9（R2=0.999 7）。由3S/m（S是10次平行測量空白溶液熒光強度的標準偏差，m為標準曲線的斜率）計算得檢測限為4.5×10-4 mg/kg。該方法的檢測限比之前報道過的文獻偏低［13］。以上結果表明該方法可作為一種高靈敏度的梔子藥材中砷元素的定量檢測方法。

2.2 汞標準曲線的繪制

以5％的鹽酸溶液作為載液，1.5%硼氫化鈉和0.5%氫氧化鈉混合溶液作為還原劑，使用原子熒光光度計測量熒光值，以汞標準溶液濃度（C）為橫坐標、測得的熒光值（IF）為縱坐標繪制標準曲線。如圖2所示，汞標準溶液濃度在0.2～1.0 μg/L時，與其熒光值有較好的線性關系，回歸方程為IF=5 513.42C-779.136 0（R2=0.999 0）。由3S/m計算得檢測限為1.5×10-5 mg/kg。該方法的檢測限比之前報道過的文獻偏低［13］。以上結果表明該方法可作為一種高靈敏度的梔子藥材中汞元素的定量檢測方法。

2.3 梔子中砷和汞的含量

精密稱取梔子樣品粉末0.3 g 3份，按“1.2.2”方法對樣品進行消解，并配制樣品溶液3份，同法制備空白溶液。使用相同的條件用原子熒光光度計測量熒光值，將熒光值代入標準曲線回歸方程中，通過計算得到梔子樣品中重金屬砷和汞的含量如表3所示。梔子樣品中重金屬砷的平均含量為0.104 5 mg/kg，汞的平均含量為0.014 1 mg/kg。2020版《中國藥典》梔子質(zhì)量標準中規(guī)定，重金屬砷的含量不得超過2 mg/kg，汞的含量不得超過0.2 mg/kg，可見梔子樣品中砷和汞含量均符合2020版《中國藥典》的規(guī)定，說明該樣品中砷和汞含量合格。

2.4 方法的準確度

用分析天平精密稱取已知砷、汞含量的梔子樣品，分別加入3個濃度梯度的砷、汞標準溶液，每個濃度梯度做2次。按“1.2.2”方法對樣品進行消解處理，并配制樣品溶液。按“1.2.5”條件測定，計算加標回收率，結果見表4。從表4可以看出，梔子樣品中砷、汞元素平均回收率分別為99.15%、98.68%，RSD分別為1.41%、1.87%，說明樣品加工過程中被測組分的損失較小，測量結果可靠。

2.5 方法的精密度

精密稱取梔子樣品粉末0.3 g，按“1.2.2”方法對樣品進行消解處理，并配制樣品溶液。分別對梔子樣品中重金屬砷、汞各進行連續(xù)6次測定，將測得的砷和汞的熒光值分別代入標準曲線回歸方程，求出梔子樣品中重金屬砷和汞的含量。分別比較砷和汞6次測量數(shù)據(jù)的差異，計算RSD，結果見表5。從表5可以看出，梔子樣品中砷和汞的RSD分別為0.50%和2.52%，表明該方法精密度較高。

3 結論

該研究開發(fā)了一種微波消解-原子熒光光譜法測定梔子中重金屬含量的方法，經(jīng)試驗該批次梔子中砷含量為0.104 5 mg/kg，汞含量為0.014 1 mg/kg，符合2020版《中國藥典》檢查項下重金屬限量規(guī)定，且該方法高效、準確、操作簡單，為中藥中汞和砷的質(zhì)量控制和監(jiān)測提供了簡單、快速的測試手段。

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基金項目 河南省高等教育學會高等教育研究重點項目（2021SXHLX029）；鄭州工業(yè)應用技術學院校級科研項目（2023YB011）。

作者簡介 王春燕（1994—），女，河南周口人，助教，碩士，從事中藥檢測分析工作。

收稿日期 2023-06-16；修回日期 2023-07-25