火焰原子吸收光譜法測定補骨脂中金屬元素的方法研究

張小紅

烏魯木齊市疾病預防控制中心質量管理科，新疆烏魯木齊 830026

中藥補骨脂為豆科植物補骨脂的干燥成熟果實，別名破故紙、黑故子、胡故子等，其性溫，味辛，具補腎助陽之功效。在傳統的中醫臨床上主治腎虛冷瀉、陽萎、小便頻數、腰膝冷痛、虛寒喘咳等病癥[1]?，F代研究表明，補骨脂還具有抗腫瘤、抗菌、抗骨質疏松、雌激素作用以及治療白癜風等多重藥理活性[2-5]?，F代醫學已證明，金屬元素已經充當起人體內重要物質的原料，如果比例失調則會引起人體的各種疾病或者加速人體的衰老。另外中藥中金屬元素含量對藥效的影響也較大[6-8]。目前，對補骨脂的多數研究都是圍繞補骨脂香豆素類化合物及其相關產品的開發而展開，而對于其金屬元素及與其藥理之間的研究較少。本實驗采用HNO3-HClO4-H2O2體系濕法消解，利用火焰原子吸收光譜法測定補骨脂中鈣、鎂、銅、鋅、錳、鐵元素的含量，并對儀器工作條件優化及標準濃度范圍等進行分析，以期為深入了解補骨脂中金屬元素分布及其藥性提供理論依據，同時也為進一步合理地利用和開發補骨脂藥材的資源提供參考[9]。

1 儀器與材料

日立Z-8000 型原子吸收分光光度計；配置有鈣、鎂、銅、鋅、錳、鐵元素空心陰極燈；電熱板；分析天平；鈣、鎂、銅、鋅、錳和鐵元素標準溶液均為1 000 μg/ml（國家標準物質研究中心）；灌木枝葉成分分析標準物質（GBW07602）（地礦部物化探研究所）；硝酸、高氯酸、過氧化氫均為優級純；氯化鍶5 mg/ml（自配）；實驗用水為二次純水。

實驗中所用的玻璃器皿均用20%的硝酸浸泡24 h，用自來水沖洗后，再用二次純水洗干凈放到烘箱烘干備用。

2 方法與結果

2.1 樣品及其處理

補骨脂（購自烏魯木齊市同仁堂藥店，批號：F20200218，產地為云南）。將補骨脂樣品用水清洗干凈后，再用二次純水沖洗3 次，自然晾干后，粉碎研磨過80 目篩，然后將補骨脂粉末置于85°C 干燥箱內烘干2～3 h。準確稱取約0.5 g 補骨脂粉末樣品置于150 ml 三角瓶中，平行稱取樣品6 份，依次加入15 ml硝酸、1.50 ml 高氯酸。將三角瓶置于電熱板上于260℃加熱消解，消解的過程溶液逐漸變為紅棕色，并且有大量紅棕色煙產生，此時要注意加熱溫度，以防止碳化。視消解的情況，可補加少量高氯酸、1 ml 過氧化氫重復上述消解過程，直至紅棕色煙轉為白煙冒盡，最終溶液顏色轉為澄清無色或淡黃色后，加二次純水約5 ml 繼續加熱趕酸，待溶液揮干成白色晶體，把樣品從電熱板上取下，冷卻至室溫，用少量的二次純水沖洗杯壁及表面，將消解液轉移至50 ml 容量瓶中，再以1%硝酸定容至刻度，搖均勻待測，得到待測消解溶液。按上述條件同時制備試劑空白溶液。

2.2 原子吸收測定條件

本實驗采用空氣-乙炔火焰原子吸收光譜法，選擇鈣、鎂、銅、鋅、錳、鐵元素適合的波長[10-12]，根據實驗分別對測定條件進行優化，確定元素測定的最佳工作條件（表1）。

表1 最佳儀器測定條件

2.3 標準曲線的繪制與檢出限試驗

分別精密量取鈣、鎂、銅、鋅、錳、鐵金屬元素標準溶液（1000 μg/ml），采用硝酸（1+99）逐級稀釋，配置成各元素的系列濃度的標準溶液，按照表1選定的儀器工作參數進行測定。分別以各元素的質量濃度為橫坐標，以吸光度值為縱坐標繪制出標準曲線。在實驗選定的標準系列溶液的濃度范圍里，各元素的濃度和吸光度都有良好的線性關系，測定的結果均已經扣除了試劑空白影響。其繪制的標準曲線的相關系數r 在0.997 2～0.999 9。按照“2.2”法對試劑空白溶液連續測定11 次，按自動調零鍵，記錄積分5 s 的吸光度值，用3 倍的樣品空白溶液吸收值的標準偏差除以相對應元素標準曲線的斜率，再乘以溶劑換算因子除以取樣量即為相對應元素的檢出限。6 種元素的標準曲線的回歸方程、相關系數和檢出限見表2。

表2 各元素標準曲線方程、相關系數和檢出限

2.4 準確性試驗

精密稱取灌木枝葉成分分析標準物質，按照“2.1”的方法進行消解，精密量取消化溶液按照“2.1”法測定吸光度，計算鈣、鎂、銅、鋅、錳、鐵元素的含量。與標準值進行比對，其測定值均在證書的賦值范圍內，表明此實驗方法準確可靠（表3）。

表3 方法的準確性（μg/g）

2.5 儀器精密度試驗

分別精密量取質量濃度為3.00、0.60、3.00、0.60、3.00、0.60 μg/ml 的鈣、鎂、銅、鋅、錳、鐵元素標準溶液，按照“2.2”法測定方法。重復測定6 次。鈣、鎂、銅、鋅、錳、鐵元素的RSD 分別為0.97%、0.64%、0.41%、0.69%，0.72%、1.35%。實驗結果表明，儀器的精密度良好。

2.6 重復性試驗

精密稱取補骨脂樣品6 份，按照“2.1”法的消化方法對測試樣品進行消解，精密量取各消化溶液按照“2.2”測定方法分別測定溶液的吸光度，計算每種元素的RSD。鈣、鎂、銅、鋅、錳、鐵元素的RSD 分別為1.02%、0.73%、0.35%、0.49%，0.66%、1.56%。實驗結果表明，該方法的重復性良好。

2.7 加標回收率試驗

精密量取已知含量的補骨脂樣品消化溶液7 份，分別加入不同質量濃度的鈣、鎂、銅、鋅、錳、鐵元素標準溶液，按照“2.2”的測定方法進行加標回收試驗。實驗結果表明，該方法的回收率在91.0%～105.0%（表4）。

表4 加標回收試驗

2.8 樣品測定結果

按照上述測定方法用空白溶液調零后，取補骨脂樣品消化溶液按“2.2”方法測定，計算出樣品消化溶液中鈣、鎂、銅、鋅、錳、鐵元素的含量見表5。

表5 補骨脂測定結果

3 討論

3.1 消化方法的選擇

植物性樣品的消化方法和消化過程對分析結果的影響較大[13-14]，實驗過程用干法消化處理測試樣品測定金屬，樣品難以消化，操作時間長；用硝酸和鹽酸體系濕法消化近1 h，樣品溶液仍渾濁，造成加標回收率過低；本研究采用HNO3-HClO4-H2O2體系濕法消解補骨脂樣品,該方法試劑用量少、溶樣速度快、消化過程易于控制、消化效果良好。

3.2 測定方法的選擇

金屬元素的含量測定是中藥材研究的一個重要的工作，中藥材金屬元素的含量是決定中藥功效的主要因素之一，檢測中藥材中金屬元素的種類和含量，對于調整中藥的配方，根據臨床癥狀開藥等都具有十分重要的意義。只有準確可靠的實驗方法才能獲得精準的檢測結果，才能更為有效地應用于中藥材的藥研究和臨床推廣，使得中藥材的各種成分被充分地開發利用。本實驗選用火焰原子吸收光譜法測定鈣、鎂、銅、鋅、錳、鐵的含量，回收率在91.0%～105.0%，相對標準偏差為0.23%～1.78%，其方法測試的線性范圍較寬，元素之間的干擾較小，操作簡便，靈敏度高、重現性好，能滿足補骨脂中金屬元素測定的質量控制要求。

3.3 共存元素的影響

本實驗用空氣-乙炔火焰原子吸收法測定鈣、鎂金屬元素時，在實驗的測定過程中，在1%的硝酸介質中加入氯化鍶5 mg/ml 作為釋放劑，可以消除其電離電位和激發電位低、易于電離的干擾[15-16]。在實驗測定銅、鋅、錳、鐵金屬元素時均未發現干擾現象，故可將溶液直接噴入火焰進行測定。部分金屬元素在測定時，如果濃度過高，可根據情況適當稀釋樣品溶液使其吸光度值在線性范圍內進行測試。

3.4 樣品測定結果分析

本實驗結果表明，補骨脂中含有人體所必需的金屬元素鈣、鎂、銅、鋅、錳、鐵，其金屬元素的含量從高到低依次為鈣、鐵、鎂、錳、鋅、銅，其中鈣的含量較高，鐵和鎂的含量次之，錳、鋅、銅的含量稍低。重金屬銅的含量符合《中華人民共和國藥典》[1]的規定（Cu≤20 mg/kg），通過本實驗結果可知補骨脂符合《中華人民共和國藥典》[1]的規定。

本實驗所測定的6 種金屬元素都對人體的生理功能、營養和臨床診療有著重要意義[17-18]。鈣和鎂是參與人體生骨造髓的重要元素，能促進人體內多種酶的活動，是一種天然的鎮靜劑。缺鈣將導致骨質疏松和增生，降低軟組織和血管的彈性。人體缺乏鎂容易導致高血壓和心率不齊，罹患心臟病的概率會提高。銅、鐵、鋅、錳是人體必需的微量元素，鐵在人體中具有重要的補血功效，能提高人體的免疫力。錳能維持正常的糖和脂肪代謝，具有抗衰老、抗氧化的作用。本研究表明補骨脂藥材是一種富含人體必需金屬元素且又安全的天然藥材，合理使用補骨脂，即可以起到治療疾病的目的，而且還具有很好的保健功能。因此對補骨脂中金屬元素含量進行測定，不僅為補骨脂臨床用藥提供參考數據，還對補骨脂的進一步的開發和利用提供參考。