微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定膠囊中的痕量鉻

黃 輝 李本濤 邵鴻飛

(中國兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所，濟(jì)南 250031)

很多藥物是對食道和胃粘膜有刺激性的粉末或顆粒，而且口感不好，易于揮發(fā)，在口腔中易被唾液分解，而被吸入氣管。若將這些藥裝入膠囊，既能保護(hù)藥物藥性不被破壞，也保護(hù)了消化器官和呼吸道；另外，有些藥物需要在腸內(nèi)溶解吸收，膠囊作為一種保護(hù)，可以保護(hù)藥物不被胃酸所破壞。醫(yī)用膠囊對重金屬含量有嚴(yán)格的要求，《中國藥典》2010版規(guī)定[1]，明膠空心膠囊中的鉻含量應(yīng)低于2 μg/g，而某些不合格膠囊產(chǎn)品中六價(jià)鉻離子含量較高。六價(jià)鉻離子是鉻離子中毒性最大的一種，容易進(jìn)入細(xì)胞，并還原為三價(jià)鉻，產(chǎn)生中間體五價(jià)鉻和活性自由基，對DNA造成損傷，對呼吸道、消化道有刺激性；對肝腎有明顯的損傷，損傷程度與鉻離子含量有關(guān)；有顯著的致癌、致畸、生殖毒性[2, 3]，因此必須嚴(yán)格控制藥品中的鉻含量。

原子吸收光譜法是測定痕量金屬的常規(guī)分析方法之一，其中，石墨爐原子吸收法(GFAAS)以其用樣量小、檢出限低以及儀器簡單易操作等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于食品、藥品以及生物樣品的檢測中[4]。在采用原子吸收光譜法進(jìn)行檢測時(shí)，常用的樣品前處理方法有微波消解、微波萃取、活性炭分離富集、液液萃取、超臨界萃取等[5]。高壓微波消解技術(shù)具有溶樣時(shí)間短、溶劑用量少、空白值低以及樣品消化完全等優(yōu)點(diǎn)，在近年來得到了迅速的發(fā)展[6]。筆者對膠囊中鉻元素采用微波消解-石墨爐原子吸收光譜法進(jìn)行了測定。在樣品中加入適量濃硝酸進(jìn)行微波消解，微波可以使試樣與試劑的接觸界面不斷快速更新，促進(jìn)試樣與試劑更有效地接觸，從而加快試樣消解。消解液在石墨爐內(nèi)完成原子化后，根據(jù)吸光度與濃度的數(shù)學(xué)關(guān)系推算出被測元素的含量。該法測定結(jié)果可靠。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

石墨爐原子吸收分光光度計(jì)：SpectrAA800型，配有自動進(jìn)樣系統(tǒng)、空心陰極燈以及石墨管，美國Varian公司；

微波消解儀：WR-C型，北京美誠科貿(mào)集團(tuán)；

電熱板：EH20A plus型，美國Lab Tech公司；

濃HNO3：分析純；

氬氣：鋼瓶氣，純度為99.99%；

鉻標(biāo)準(zhǔn)儲備液：鉻的濃度為 1 000 mg/L，編號GBW(E)080533，國防科技工業(yè)應(yīng)用化學(xué)一級計(jì)量站；

膠囊樣品：某膠囊生產(chǎn)廠；

實(shí)驗(yàn)室用水為高純水。

1.2 樣品制備

準(zhǔn)確稱取膠囊樣品約0.5 g于干燥濾紙上，用剪刀剪碎后置于聚四氟乙烯消解罐中。為了檢測不同顏色的膠囊產(chǎn)品中鉻含量的差別，選擇1#(全紅)、2#(全藍(lán))、3#(全綠)、4#(藍(lán)白)、5#(紅白)5種膠囊樣品進(jìn)行測試。

1.3 樣品溶解方法

稱取已粉碎的膠囊試樣0.5 g(精確至0.000 1 g)于聚四氟乙烯微波消解罐中，加入10 mL濃HNO3，浸泡過夜。為避免反應(yīng)過于劇烈，采用程序升溫的方法進(jìn)行消解。按照表1設(shè)定的消解程序進(jìn)行微波消解，消解過程結(jié)束后，將消解液置于電熱板上加熱至棕紅色霧散盡，定量轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，以高純水定容至刻度，待測。隨同進(jìn)行試樣空白試驗(yàn)。

1.4 石墨爐原子吸收光譜儀工作條件

石墨爐原子吸收分光光度計(jì)測定鉻元素的工作條件列于表2。

表1 微波消解程序升溫過程

表2 石墨爐原子吸收分光光度計(jì)工作條件

2 結(jié)果與討論

2.1 酸的選擇

一般樣品進(jìn)行消解處理時(shí)，都要選用氧化性極強(qiáng)的酸進(jìn)行高溫加熱處理，反應(yīng)時(shí)間較長，且反應(yīng)在開放環(huán)境中進(jìn)行，極易造成樣品的損失。選用微波消解進(jìn)行樣品處理時(shí)，采用氧化性較弱的酸就能將樣品消解，且反應(yīng)在密閉條件下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間短，樣品損失小。因此，在進(jìn)行膠囊樣品處理時(shí)，選擇濃HNO3作為反應(yīng)的氧化性酸，通過微波消解程序升溫，實(shí)現(xiàn)了樣品的快速消解。

2.2 干擾試驗(yàn)

為了考察共存離子對鉻檢測時(shí)的影響，在鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液(20 ng/mL)中分別加入不同濃度的共存離子，測定其回收率，當(dāng)相對誤差在±5%之內(nèi)時(shí)，認(rèn)為沒有干擾。測定時(shí)，以下共存離子不干擾測定(以Cr元素的倍數(shù)計(jì))Ca2+(5 000)、Mg2+(5 000)、Pb2+(1000)、Ni2+(1 000)、Na+(500)、K+(500)、Fe3+(300)、Ti2+(300)、Cu2+(300)、Sr2+(300)。由此可見，用該方法測定Cr元素時(shí)，共存元素基本不干擾。

2.3 方法的檢出限

將儀器各參數(shù)調(diào)至正常工作狀態(tài)，測定鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，對每一個(gè)濃度點(diǎn)分別進(jìn)行3次吸光度重復(fù)測量，取3次測量的平均值，按線性回歸法[7]求出工作曲線的斜率b，按以下公式計(jì)算儀器測量的靈敏度：

s=b/V

(1)

式中：b——工作曲線的斜率，mL/ng；

V——取樣體積，μL。

在此儀器工作條件下，對空白溶液進(jìn)行11次吸光度測定，計(jì)算測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差sA,以3sA/s計(jì)算鉻的檢出限為1.7×10-14g。由此可見，此方法可以滿足膠囊中鉻的檢測要求。

2.4 重復(fù)性試驗(yàn)

將1#膠囊樣品經(jīng)微波消解處理后，轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶中，在與檢出限相同測試條件下，連續(xù)測定7次，計(jì)算7次測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)，如表3所示。由表3可以看出，膠囊中鉻元素測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，表明使用該方法測定鉻元素，重復(fù)性較好。

表3 鉻元素重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果

2.5 線性方程

利用鉻標(biāo)準(zhǔn)儲備液，可自動配制成鉻濃度為0、10、20、30 ng/mL的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，按照1.3儀器工作條件測定標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，對吸光度X和標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度Y進(jìn)行線性回歸，得到鉻元素線性方程為Y=0.034 2X+0.006 7，r2=0.999 8，線性范圍為0～30 ng/mL。

2.6 回收試驗(yàn)

采用選定的微波消解程序以及石墨爐原子吸收分光光度計(jì)工作條件，從1#膠囊樣品中均勻取4組樣品，向其中分別加入不同量的Cr標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，回收試驗(yàn)結(jié)果列于表4。由表4可以看出，待測元素的加標(biāo)回收率為95.0%～104.0%，表明采用本方法測定膠囊中的鉻元素，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

表4 回收試驗(yàn)結(jié)果

2.7 樣品測定

用本方法對不同膠囊樣品2#、3#、4#、5#的鉻含量進(jìn)行測試，結(jié)果列于表5中。通過對膠囊樣品的實(shí)際分析可以看出，膠囊樣品中確實(shí)有鉻殘留，但該批次樣品中鉻的含量均在合格范圍內(nèi)。

表5 樣品測試結(jié)果

3 結(jié)語

與傳統(tǒng)的消解方法相比，密閉微波消解方法進(jìn)行膠囊樣品處理具有反應(yīng)時(shí)間短、試劑用量少等優(yōu)點(diǎn)，可以提高實(shí)驗(yàn)效率。通過與石墨爐原子吸收光譜法相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)膠囊樣品中鉻元素的快速準(zhǔn)確檢測。

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[4] 鄧勃，何焜華.應(yīng)用原子吸收與原子熒光光譜分析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2004：510-511.

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