微波消解-原子吸收光譜法測定黨參中Cr、Cd、Zn

魏千禧,于嬌嬌,柳櫻華,李紅霞

(1.蘭州石化職業技術大學 石油化學工程學院,甘肅 蘭州 730060;2.萬華化學集團股份有限公司 生產質檢中心煙臺質檢, 山東 煙臺 264002;3.蘭州石化公司質檢部,甘肅 蘭州 730060)

根據《國家衛生健康委 國家市場監管總局關于對黨參等9種物質開展按照傳統既是食品又是中藥材的物質管理試點工作的通知》(國衛食品函〔2019〕311號文)[1],黨參等9種物質可按照傳統既是食品又是中藥材的物質開展生產經營試點工作,但是需要各省級衛生健康委和市場監管局提出食藥兩用物質試點經營的風險監測計劃和配套監管措施。

黨參作為大宗常用藥食兩用的中藥材,在臨床和食品領域被廣泛應用。《本草綱目拾遺》說“黨參功用,可代人參”[2],足見其藥用、保健價值。關于黨參質量評價的文獻多為黨參化學成分、 藥理活性方面的研究[3-9],但有研究顯示黨參Cr、Hg、As、Zn、Cd等元素污染問題嚴峻,需要引起重視,否則將不僅會危害使用者的生命健康[10-13],也將會制約黨參和黨參相關產業的健康發展。

基于此,采用微波消解-石墨爐原子吸收光譜法建立了黨參中的Cr和Cd的檢測方法,運用微波消解-火焰原子吸收光譜法建立了黨參中Zn的檢測方法,并對甘肅省渭源縣、岷縣、宕昌縣三地的黨參進行了測定,以期為黨參有害元素的質量評價提供參考。

1 實驗部分

1.1 儀器

微波消解儀(MARS6,美國CEM);趕酸儀(EHD-12,北京東航科儀儀器有限公司);石墨爐原子吸收光譜儀(TAS-990,北京普析通用儀器有限責任公司);火焰原子吸收光譜儀(iCE-3000,賽默飛世爾科技(中國)有限公司);實驗室超純水機(WP-UP-LH-10,四川沃特爾水處理設備有限公司);電子天平(ML503,梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司);粉碎機(SL-200A型);真空干燥箱(DZF-O型);電熱鼓風干燥箱(DHJ-9245A,上海一恒科技有限公司)等。

1.2 試劑

Cr、Cd、Zn各單元素標準溶液(1 mg/mL,濟南眾標科技有限公司);硝酸(優級純,國藥集團化學試劑有限公司);過氧化氫30%(分析純,北京化學試劑有限公司);高氯酸(分析純,上海阿拉丁化學有限公司);超純水為實驗室自制。

1.3 黨參

黨參樣品均由家中有黨參種植的學生提供,來源分別是:甘肅省定西市渭源縣(A);甘肅省定西市岷縣(B);甘肅省隴南市宕昌縣(C)。

1.4 實驗方法

1.4.1 樣品處理

黨參取根部,洗掉泥土后,吸干表面水分,放置于干燥箱于60 ℃下干燥至恒重;用粉碎機粉碎后過篩,裝入密封袋保存備用。測定時,稱取三份約0.5 g(精確至 0.000 1 g)樣品置于微波消解罐中,分別加入5 mL硝酸,2 mL過氧化氫,置于微波消解儀中按照表1中的程序進行消解。消解完成后,將冷卻至室溫的消解罐置于趕酸儀中,于120 ℃趕酸至無煙,此時樣品體積約為1 mL,冷卻后,轉移至25 mL容量瓶,用少量水洗滌消解罐2～3次,也轉移至容量瓶,用1%硝酸溶液定容,同時做試劑空白試驗和加標回收試驗。

表1 微波消解程序

1.4.2 溶液配制

鉻標準溶液按照《食品安全國家標準 食品中鉻的測定》(GB 5009.123—2014)[14]配制,將質量濃度為1 mg/mL的Cr標準溶液,用(5+95)硝酸溶液逐級稀釋,配制質量濃度分別為0,2.0,4.0,8.0,12.0,16.0 ng/mL的鉻標準系列溶液;鎘標準溶液按照《食品安全國家標準 食品中鎘的測定》(GB 5009.15—2014)[15]配制,將質量濃度為1 mg/mL的Cd標準溶液,用1%的硝酸溶液逐級稀釋,配制質量濃度分別為0,0.5,1.0,1.5,2.0,3.0 ng/mL的鎘標準系列溶液;鋅標準溶液按照《食品安全國家標準 食品中鋅的測定》(GB 5009.14—2017)[16]第一法配制,將質量濃度為1 mg/mL的Zn標準溶液,用(5+95)硝酸溶液逐級稀釋,配制質量濃度分別為0,0.100,0.200,0.400,0.800,1.000 μg/mL的鋅標準系列溶液。

1.4.3 儀器條件

借鑒參考文獻[14-16],本試驗各元素測定時,采用的工作條件如表2、表3所示。

表2 石墨爐原子吸收光譜測Cr、Pb的工作條件

表3 火焰原子吸收光譜測Zn的工作條件

2 結果與分析

2.1 方法學考察

2.1.1 標準曲線和檢測限

按照儀器工作條件(表2、表3),依次對Cr、Cd、Zn的標準系列溶液進行測定,以各元素的質量濃度為橫坐標,吸光度值為縱坐標,分別繪制出它們的工作曲線,并得到線性相關系數。對各元素空白溶液連續測定12次 ,計算出方法的檢出限, 各元素標準曲線的回歸方程、相關系數、線性范圍和檢出限等結果見表4,Cr、Cd、Zn三個元素的工作曲線線性關系良好,相關系數均在0.999 5以上。

表4 各元素的回歸方程、相關系數、線性范圍和檢出限

2.1.2 精密度

對Cr、Pb、Cd三元素標準系列溶液中4號標液連續測定6次,計算得到相對標準偏差值(Relative Standard Deviation,RSD)分別為:4.5%,6.7%,3.9%,說明儀器精密度尚可。

2.1.3 回收率

取三份各產地的黨參樣品粉末約0.5 g,分別加入質量濃度為4 ng/mL的Cr標液、1 ng/mL的Cd標液和0.200 μg/mL的Zn標液各1 mL,按“1.4.1”方法制備樣品溶液,在“1.4.3”項條件下進行檢測,計算加標回收率然后取平均值,3種元素的回收率分別為93.2%,87.3%和94.6%,符合各元素檢測的要求。

2.1.4 不確定度

依據參考文獻[17-20],對與實驗室操作有關的不確定度分量進行了量化。各元素測定時不確定度來源及數值為:樣品稱量引入的不確定度urel(1)=0.001 640;標準溶液稀釋引入的不確定度urel(2)見表5,urel(3-Cr)=0.016 49,urel(3-Cd)=0.016 49,urel(3-Zn)= 0.013 30;工作曲線擬合引入的不確定度urel(3-Cr)=0.016 78,urel(3-Cd)=0.020 45,urel(3-Zn)= 0.011 23;樣品重復測定引入的不確定度urel(4-Cr)=0.010 36,urel(4-Cd)=0.012 77,urel(4-Zn)=0.007 04;由測定儀器引入的不確定度為urel(4-Cr)=0.021 01,urel(4-Cd)=0.021 01,urel(4-Zn)=0.010 43。因此,各元素合成標準不確定度urel(Cr)=0.033 24,urel(Cd)=0.036 02,urel(Zn)=0.021 54。

表5 配制標準溶液過程中量器引入的不確定度

2.2 黨參樣品元素含量分析

分別稱取3地黨參樣品約0.5 g,按照按“1.4.1”方法制備樣品溶液,在“1.4.3”項條件下進行檢測,平行3次,并根據各種的標準曲線計算出三種元素的含量,結果如表6所示。

表6 黨參中Cr、Cd、Zn的含量

2020 年版《中華人民國和國藥典》(一部)[21]對于植物藥中的鎘限量標準為:Cd≤1 mg·kg-1;《道地藥用植物野生撫育種植規程及所生產藥材的有害物質殘留限量》(T/CI 010—2021)[22]規定:鉻(以Cr計),≤0.5 mg/kg,鎘(以Cd計),≤0.05 mg/kg;即將實施的《食品安全國家標準 食品中污染物限量》(GB 2762—2022)[23]要求Cd含量≤0.1 mg·kg-1;Cr含量≤1.0 mg·kg-1;2011年1月,衛生部和國家標準化管理委員會決定廢止《食品中鋅限量衛生標準》(GB 13106-1991)[24],目前僅有目前《食品安全國家標準 蜂蜜》(GB 14963—2011)[25]規定Zn含量≤25 mg·kg-1。雖然鋅含量已經不作為評價食品安全的指標之一,但是鋅含量超標會損害肝臟,導致機體排毒能力下降,機體抵抗腫瘤的防御能力下降,還會妨礙鐵、銅等二價離子的吸收,引起貧血等,因此檢測鋅含量也是有必要的。

3 結論與討論

本試驗中黨參樣品Cr、Cd和Zn三種元素分別參照國標《食品安全國家標準 食品中鉻的測定》(GB 5009.123—2014)、《食品安全國家標準 食品中鎘的測定》(GB 5009.15—2014)和《食品安全國家標準 食品中鋅的測定》(GB 5009.14—2017)中的檢測方法進行測定;檢測工作曲線線性關系良好,精密度良好,方法檢測限滿足樣品測定需求,回收率在87.3%～94.6%,也符合Cr、Cd、Zn的測定需求。通過不確定度分析可以發現,微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定黨參中的鉻含量時,測定結果的不確定度主要源于工作曲線擬合、標準溶液配制、檢測儀器和樣品重復測定,樣品稱量引入的不確定度較小。微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定黨參中的鎘含量時,測定結果的不確定度主要源于工作曲線擬合、檢測儀器、標準溶液配制和樣品重復測定,樣品稱量引入的不確定度較小。微波消解-火焰原子吸收光譜法測定黨參中的鋅含量時,測定結果的不確定度主要源于工作曲線擬合、標準溶液配制和檢測儀器,其它分量引入的不確定度較小。在后續檢測時,分析人員可分別采取相應的措施,(如選用準確級別較高的玻璃量器配制溶液、定期對儀器進行檢修和調試、重視工作曲線的線性等)減各元素小分析誤差和分析的不確定度。

試驗所選的甘肅省定西市渭源縣、甘肅省定西市岷縣和甘肅省隴南市宕昌縣3地黨參樣品中,Cr元素的含量為1.596～2.795 mg/kg,Cd元素的含量為0.037～0.076 mg/kg,Zn元素的含量為15.88～23.44 mg/kg。根據《中華人民國和國藥典》(一部)限量標準,甘肅三地的黨參樣品Cd含量均未超標;根據《道地藥用植物野生撫育種植規程及所生產藥材的有害物質殘留限量》(T/CI 010—2021)甘肅三地黨參樣品中的 Cr含量均存在超標問題,最高含量是其限量值的5.6倍,Cd含量均也稍微超出其限量值,但超標不多;甘肅三地的黨參鋅含量都在安全范圍內。由此可見,黨參重金屬含量是否合格與采用的標準也有非常大的相關性,希望此實驗結果也能為黨參重金屬及有害元素限量標準的制定提供基礎數據,從而能更好地保證黨參產品的安全。