微波消解-原子熒光光譜法測定川芎中的砷和汞

王春燕，楊 培，張欣婷，婁 永，張會麗

（鄭州工業應用技術學院藥學與化學工程學院，河南鄭州 451150）

中藥因其作用獨特、療效顯著、毒副作用少而占有廣闊的消費市場[1]。目前，我國中醫藥安全性問題仍層出不窮，尤其是重金屬超標的問題，已經成為嚴重阻礙中藥國際化發展的因素[2]。重金屬會在人體內的一些臟器中蓄積，導致慢性中毒，嚴重威脅人們的身體健康，必須引起重視。汞和砷是常見的毒性極大的重金屬元素。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[3]；汞在人體內以二價離子的形態發揮毒性作用。如果是慢性汞中毒，可能導致神經精神障礙，早期可表現為頭暈、頭痛、健忘、失眠等，繼而可有心悸、多汗等，即自主神經系統紊亂的現象[4]，故準確測定中藥中砷、汞含量具有重要意義。

目前常見重金屬的測量方法有電感耦合等離子體質譜法[5]、原子吸收光譜法[6]、氫化物發生-原子熒光光譜法[3]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操作簡單、靈敏度高、效率高、基質干擾低、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分析最廣泛使用的技術之一[7]。其原理是將被測元素氣化成相應的氫化物氣體（HgH2和AsH3），與樣品基體分離，可以有效地排除基體干擾，進樣效率和分析靈敏度更高，檢出限更低[8]。中藥川芎是傘形科植物川芎的根莖，性溫，味辛，微苦，具有活血行氣祛風止痛的功效。近年來對川芎的藥理成分、藥理作用等研究廣泛[9]，但對川芎中微量元素研究得比較少[10]。通過對川芎微量元素的分析，可以對藥材中的微量元素含量進行準確的測定，同時也可以提高中藥質量。本文應用原子熒光光譜測定了川芎中硒的含量，以期為研究川芎的藥理藥效提供更合理有效的數據，本文采用微波消解對樣品前處理，原子熒光光度儀進行檢測，結果與《藥用植物及制劑進出口綠色行業標準》中重金屬限量標準[11]比較（砷含量不得超過2 mg/kg，汞含量不得超過0.2 mg/kg），評價川芎中的重金屬含量，提高中藥質量，為川芎的藥理、藥效研究提供合理有效的數據。

1 實驗部分

1.1 實驗材料與試劑

材料：川芎樣品（批號210401，產地四川都江堰），為傘形科植物川芎的干燥根莖，由新鄭華信民生醫院提供，經鄭州工業應用技術學院張會麗教授鑒定合格。

試劑：1 mg/mL 砷、汞標準溶液（國家標準物資儲備中心），硝酸、鹽酸、硼氫化鈉、硫脲、氫氧化鈉、抗壞血酸等試劑為分析純，購買自上海展云化工有限公司的高純氬氣（≥99.99%）。實驗用水均為超純水，經Y058-10L 制水機凈化，用于所有水溶液的制備。

1.2 實驗儀器與設備

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展有限公司），可調式電熱板ML-1.5-4（北京市永光明醫療儀器公司），微型高速萬能試樣粉碎機（北京中興偉業儀器有限公司），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。

1.3 川芎樣品的消解

川芎樣品細粉的制備：將川芎樣品放進烘箱在50℃下進行恒溫干燥至恒重打粉，過篩，得川芎細粉。

精密稱取川芎細粉0.3 g，消解液為7.5 mL 的硝酸和1.5 mL 的鹽酸，先用智能控溫電加熱器進行預消解，時間為30 min，溫度為100℃。接著設置微波消解儀的程序開始消解（表1）。消解完成后冷卻至室溫，100℃趕酸至近干，將剩余溶液轉移至25 mL 容量瓶，并用1%的硝酸溶液多次洗滌，減少樣品溶液損耗，定容，搖勻，靜置得樣品溶液。

表1 微波升溫程序

1.4 溶液的配制

2.5%抗壞血酸-5%硫脲溶液：稱取5 g 硫脲和2.5 g抗壞血酸，倒入盛有定量1%硝酸溶液的燒杯中，用玻璃棒攪拌至完全溶解，轉移到100 mL 的容量瓶中，加1%硝酸溶液進行定容。

還原劑溶液（0.5%NaOH-1.5%NaBH4溶液）：稱取5 g 的NaOH 和15 g 的NaBH4，加到裝有超純水的燒杯中，用玻璃棒攪拌至完全溶解。將得到的溶液移入1 L 的容量瓶，用超純水定容。

砷標準溶液的配制：砷標準溶液母液為1 mg/mL，精密量取1 mL 砷標準溶液，加到1 L 容量瓶中，定容，得濃度1 mg/L 的儲備液。精密取1 mL 儲備液，加到100 mL 的容量瓶中，用2.5%抗壞血酸-5%硫脲溶液定容，得濃度10 μg/L 的砷標準液。同理，制備濃度為8 μg/L、6 μg/L、4 μg/L、2 μg/L、1 μg/L、0.5 μg/L的砷標準溶液。

汞標準溶液的配制：汞標準溶液母液為1 mg/mL，精密量取1 mL，加入1 L 容量瓶中，定容，得到濃度為1 mg/L 的汞儲備液，取1 mL 于1 L 容量瓶中，定容，得濃度為1.0 μg/L 的汞標準溶液。同理，制備濃度為0.8 μg/L、0.6 μg/L、0.4 μg/L、0.2 μg/L、0.1 μg/L 的汞標準溶液。

1.5 儀器條件

實驗中的儀器條件見表2。

表2 儀器條件的選擇

2 結果與分析

2.1 砷標準曲線的繪制

砷標準溶液濃度依次為0.5 μg/L、1 μg/L、2 μg/L、4 μg/L、6 μg/L、8 μg/L、10 μg/L。用 原 子 熒 光 光 譜儀進行測熒光值。以濃度（C）為橫坐標，以測量的熒光值（IF）為縱坐標，繪制標準曲線，如圖1所示。在濃度為0.5~10.0 μg/L 時，砷元素的濃度與測得砷的熒光值呈較好的線性關系。線性方程為IF=91.983C+3.0456（R2=0.9998），R2為線 性 相 關系數。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4.9×10-5mg/kg。該方法的檢測限比之前報道過的文獻偏低[12]。以上結果表明該方法是一種高靈敏度的川芎藥材中砷元素的定量檢測方法。

圖1 砷標準曲線

2.2 汞標準曲線的繪制

汞標準溶液濃度依次為0.1μg/L、0.2μg/L、0.4 μg/L、0.6 μg/L、0.8 μg/L、1.0 μg/L。 用 原 子 熒光光譜儀進行測定。以汞標準溶液的濃度（C）為橫坐標，以測量的熒光值（IF）為縱坐標，繪制標準曲線，如圖2所示。在濃度為0.1~1 μg/L時，汞元素濃度與熒光值呈較好的線性關系。線性方程為IF=3 122.5C–214.12（R2=0.9991），R2為線性相關系數。由3S/m計算得檢測限為1.8×10-6mg/kg。該方法的檢測限比之前報道過的文獻偏低[12]。以上結果表明該方法是一種高靈敏度的川芎藥材中汞元素的定量檢測方法。

圖2 汞標準曲線

2.3 含量測定結果

精密稱量兩份川芎樣品細粉，按“1.3”項下的消解方法對樣品進行處理，配制樣品溶液，同法制備空白溶液。采用標準曲線法測川芎藥材中砷、汞的濃度分別為1.2144μg/L 和0.1547 μg/L，含量分別為0.1011 mg/kg 和0.0129 mg/kg，符合標準規定，結果見表3。

表3 回收實驗結果

表3 含量測定結果

3 方法學驗證

3.1 回收率實驗

準確稱取6份已知砷、汞含量的川芎樣品，將其加入三種不同濃度的砷、汞標準溶液中，按“1.3”項下的消解方法對樣品進行處理，配制樣品溶液，測定其熒光值，計算出樣品溶液中砷、汞的含量，根據公式（1）計算加標回收率和相對標準偏差（RSD），見表3。川芎中的砷和汞的平均回收率分別為99.39%和98.05%，相對標準偏差分別為0.62%和2.01%，說明方法回收率高、準確度較高。

式中：A為樣品中含量（mg/kg）；B為加入量（mg/kg）；C為測得量（mg/kg）。

3.2 精密度實驗

精密稱量川芎樣品細粉，制備樣品溶液。對川芎樣品中的重金屬砷和汞6次連續平行測定，計算川芎樣品中的砷、汞元素含量。對6次測定得到的砷、汞含量的數據差異進行對比分析，計算RSD（表4）。砷和汞的相對標準偏差分別為1.0%和2.3%，說明本方法具有較高的精密度。

表4 砷和汞的精密度實驗（n=6）

3.3 穩定性實驗

精密稱量川芎樣品細粉，對川芎樣品中的重金屬砷和汞進行了6次測定，每次測量間隔時間為30 min，計算其含量。將6次測定結果計算RSD，結果見表5。砷和汞的RSD 分別為1.3%和3.0%，說明該方法的穩定性比較好。

表5 砷和汞的穩定性實驗（n=6）

4 結論

開發了一種微波消解-原子熒光光譜法測定川芎中重金屬含量的方法，經實驗，該批次梔子中砷元素含量為0.1011 mg/kg，汞元素含量為0.0129 mg/kg，結果符合《藥用植物及制劑進出口綠色行業標準》中重金屬限量規定。且該方法高效、準確、操作簡單，為中藥川芎中砷和汞的質量控制和監測提供了簡單、快速的測試手段。