全 文 ：第28卷 , 第10期　 　　　　　　　　　　　光 谱 学 与 光 谱 分 析 Vol.28, No.10 , pp2436-2440
2 0 0 8 年 1 0 月　　　　　　　　　　　 　Spectro scopy and Spectr al Analy sis Octobe r , 2008 　
氢化物发生-原子荧光光谱法测定椒目中不同化学形态的砷
杨　倩1 , 涂剑波2 , 王四旺1＊ , 谢艳华1 , 王剑波1
1.第四军医大学药学系药物研究所 , 陕西 西安　710032
2.北京市 1715信箱 , 北京　100017
摘　要　结合椒目化学成分的分离提取方法 , 采用 AFS-3100 原子荧光光谱法 , 分析了不同产地椒目中的砷
含量及其形态。使用 0.45 μm 滤膜和混合溶剂提取的方法将椒目中的砷分为悬浮态和可溶态 , 并使用离子
交换树脂将可溶态中的砷分为 As(Ⅲ), As(Ⅴ), MMA , DMA , 建立了砷的四种形态分离分析方法。结果显
示 , 各产地椒目中均以无机砷为主且 As(Ⅴ), 含量较 As(Ⅲ)高 , 甲醇-水(4∶1)对椒目中砷的浸提率高 , 椒
目水可煎出态总砷百分率为 53.7%～ 62.3%。应用本方法对椒目中的砷进行形态分析 , 回收率在 96.0%～
101.3%范围内 , RSD小于 2.66%。表明其灵敏度高 , 重现性好。
关键词　椒目;砷;原子荧光光谱法;形态分析;树脂分离
中图分类号:O657.3　　文献标识码:A　　　DOI:10.3964/ j.issn.1000-0593(2008)10-2436-05
　收稿日期:2007-02-26 , 修订日期:2007-05-28
　基金项目:陕西省中医药管理局项目(2005079)资助
　作者简介:杨　倩 , 女 , 1984年生 , 第四军医大学药学系药物研究所硕士研究生　　e-m ail:liu lianger@163.com
＊通讯联系人　　e-mai l:w angsiw@fmmu.edu.cn
引　言
　　椒目为芸香科植物青椒(Zanthoxy lum schini f olium
Sieb.et Zucc)或花椒(Zanthoxy lum bungeanum Max im)的干
燥成熟种子[ 1] 。椒目既往的研究发现其仁中天然富含混合油
脂即椒目仁油约 10%。椒目仁油经分析发现其中α-亚麻酸含
量约占 28%～ 33%。故椒目中化学成分的分析和应用已成为
当前食药原料研究关注的热点[ 2 , 3] 。但随着近年来地下水污
染和农药化肥的使用 , 导致部分产地椒目中的砷含量升高 ,
且在对椒目中的化学成分分离提取过程中 , 由于采用的方法
不同 , 可能会造成提取物中砷的富集。砷含量检测是中药质
量标准制定和安全性评估的重要指标 , 不同形态砷化物对机
体的生物学活性和新陈代谢机制也截然不同。本文采用甲
醇-水对椒目中砷进行浸提 , 采用原子荧光光谱法和树脂分
离相结合的技术 , 对其中砷的形态进行了层次分析 , 考察了
椒目中砷的含量 、化学形态和分布特性。
1　实验材料与仪器
1.1　主要仪器及试剂
AFS-3100 原子荧光光谱仪(附砷空心阴极灯);减压旋
转蒸发仪;超声清洗仪;冷冻高速离心机。原子荧光光谱仪
工作条件为负高压 230 V , 灯电流 60 mA , 辅阴极电流30%,
原子化器高度 8 mm , 原子化器温度为室温 , 载气(Ar)流量
400 mL· min -1 , 屏蔽气流量 900 m L· min -1 , 读数方式为
峰面积 , 读数时间 16 s , 延迟时间 1 s。
砷标准贮备溶液 1 000 mg · L-1(国家标准物质研究中
心);将砷标准贮备溶液用 10%盐酸逐级稀释成 1.0 mg ·
L-1标准工作液。 As(Ⅴ)标准溶液 , 1 000 mg · L-1
(Na2 HAsO 4 溶于二次去离子水中);As(Ⅲ)标准溶液 ,
As2O3 溶于 0.1%(ρ)NaOH , 最后用 0.1 mo l· L -1 HCl调
至中性;单甲基砷标准溶液 , 单甲基砷(MMA)溶于水中;二
甲基砷标准溶液 , 二甲基砷(DMA)溶于水中。实验用水均为
去离子水。
717 #强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂(先将树脂分别在
去离子水和 2倍体积的 5 mol· L-1盐酸中各浸泡 24 h , 然后
用去离子水洗至中性 , 再用去离子水浸泡 12 h);732 #强酸
性苯乙烯系阳离子交换树脂(先将树脂在 2 倍体积的饱和盐
水中浸泡 24 h , 再分别用同样体积 4%～ 5%的氢氧化钠溶液
和盐酸溶液浸泡 8 h , 每次浸泡完之后均用去离子水漂洗至
接近中性);湿法装柱备用。
所有玻璃和塑料器械 , 使用前均须经 1∶1 H NO 3 和
1∶1 HCl交替浸泡 72 h , 用去离子水冲洗干净后 , 烘干置塑
料袋中密封待用。所有操作步骤均不得与不锈钢器械直接接
触。
1.2　实验材料
椒目药材购自陕西省医药公司 , 经陕西省药品检验所鉴
定为正品:符合《山东省中药材标准》1995年版第 181页椒目
项下有关规定。原药剔除杂物 , 以超纯水清洗两次 , 放入烘
箱内于 60 ℃下烘干 。取椒目置于玻璃碾钵内 , 用陶瓷碾槌
碾碎过 20 目筛备用。
2　实验方法
2.1　椒目中总砷含量测定(TAs)
称取椒目粉末 0.500 0g ～ 0.600 0 g 于小烧杯中 , 加入
10 m L硝酸和过氧化氢(体积比为 4∶1), 盖上表面皿 , 置于
可调温电热板上消化呈无色透明为止。小火加热蒸至约 1
mL , 停止加热 , 取下冷却。用 3 m L 10% HCl将消解后溶液
转移至 25 mL 容量管中 , 加入 5 mL 5%的硫脲及 5%抗坏血
酸混合液 , 去离子水定容 、 摇匀 , 按仪器工作条件测定砷含
量。同法制作空白试验进行校准。
2.2　水可煎出态总砷(WAs)和水不可煎出态总砷(UWAs)的
测定
椒目的中医临床应用主要采用水煎法 , 故本文考虑了传
统中药煎法对椒目中砷的煎出率。称取椒目粉末 50.000 0 g
左右于烧杯中 , 煎煮 3 次 , 每次加水 500 m L , 加热至沸腾后
保持微沸 1 h , 合并 3 次水煮液 , 过滤 , 得水煎液 A , 将 A 液
浓缩至 100 m L。移取 A液 1.0 mL 于烧杯中 , 按照 2.1 节方
法消化 、测定其中的砷含量 , 即可得出水可煎出态总砷含量
WAs 。用原生药中砷的总含量 TAs减去水可煎出态总砷含量
即可得出水不可煎出态砷含量(UWAs=TAs -DAs)。水可煎
出态总砷的百分率为 Pw =WAs/ TAs ×100%。
2.3　可浸提总砷(DAs)和不可浸提总砷(UDAs)的测定
平行称取原料药 4.000 0 ～ 5.000 0 g左右 , 分别放入 50
mL离心管 , 加入甲醇水(1∶1)混合溶剂 20 m L , 超声提取
15 min , 经 4 000 rpm 冷冻高速离心 15 min , 将提取液转移。
重复 3 次并合并提取液 , 经 40 ℃度减压旋转蒸发至约 10
mL , 转移至 25 mL 刻度管 , 以去离子水定容 , 得浸体液 B。
移取 B 液 2.0 m L于烧杯中 , 按照 2.1 节方法消化 、测定其
中的砷含量 , 即可得出可浸提总砷含量 DAs 。用原生药中砷
的总含量 TAs减去可浸提总砷含量 DAs即可得出不可浸提砷
含量UD As(UD As=TAs -DAs)。可浸提总砷的百分率为 Pd =
DAs/ TAs×100%。
2.4　可浸提砷中可溶态总砷(SOAs)和悬浮态总砷(SUAs)的
测定
将浸提液过 0.22 μm 滤膜(用 1 mo l· L -1HNO 3 浸泡)
抽滤 , 得悬浮态及溶液 C , 同 2.1 节法消化测定 C 液中的砷
含量 , 即得可溶态总砷的含量 SOAs , 用差减法求悬浮态总砷
含量 SUAs(SUAs=DAs-SOAs)。可溶态的百分率计算公式为
Pso=SOAs/ TAs ×100%, 悬浮态总砷的百分率计算公式为
Psu=S UAs/ TAs×100%。
2.5　MMA的分离测定
采用苯在 3 mo l· L-1 HCl和 0.45 mo l· L-1KI介质中
选择性的萃取 MMA 的特性[ 4] , 取 C 液 5 mL 调至含相应介
质 , 移入分液漏斗 , 加入 10 mL 苯振摇 5 min , 静置分层后弃
去水相 , 再加入 10 m L 水反萃 , 弃去有机相 , 得水相液 D ,
同上消化后测 D液中的 MM A 含量。MMA 的百分率计算公
式为 PMMA =MMA/ T As×100%。
2.6　As(Ⅲ), As(Ⅴ), DMA的分离分析
取 10 mL C 液(pH 2 , 以 HCl 调节)移入活化处理的
732 #阳离子交换柱 , 以 0.5 m L ·min -1流速交换 , DM A 被
吸附 , As(Ⅲ), As(Ⅴ), MMA 穿过 , 收集流出液 E。将
732 #树脂用 0.05 mo l· L-1盐酸 20mL 解吸 , 得解吸液F , 同
上述方法消化 , 测 F其中的 DMA 含量。将 E 液调至 pH 6.0
(以 NaOH 调节), 移入 717 #阴离子交换树脂 , 以 0.5 mL ·
min-1流速交换 , 依照浸提液中的三价砷不被吸附的特性 ,
收集流出液 G , 测定 G液中的 As(Ⅲ)。将 717 #阴离子交换
树脂用 0.3 mo l· L-1盐酸 20 mL 解吸 , 得解吸液 H , 消化后
测定解吸液 H 中的砷含量[ As(Ⅴ), MMA] , 用差减法求得
As(Ⅴ)含量。同上求得 As(Ⅲ), As(Ⅴ), DMA 的百分率 ,
并由此可计算出椒目中四种形态砷的总含量 SAs =As(Ⅲ)+
As(Ⅴ)+DMA+MMA 。
3　结果与讨论
3.1　浸提液和浸提时间的选择
本文考察了不同浸提液对椒目中砷的浸提率。表 1 表
明 , 甲醇水混合液(4∶1)的浸提率最高。浸提率 Pd=DAs/
T As×100%, 每个样品重复 3 次。通过对不同的浸提时间对
浸提率的影响的考察可知(图 1), 在超声辅助提取条件下 ,
浸提率在 3 ～ 15 min 内随浸提时间增加 , 15 ～ 30 min 浸提率
处于平台期 , 故本试验选用超声浸提 , 时间为 15 min。
Fig.1　Selection of extract time
3.2　动态分离最佳 pH、 分离时间的选择
利用 732 #树脂选择性吸附 DMA 和 717 #树脂选择性吸
附五价砷和 MMA 的原理对椒目中的砷进行层次分离[ 5] 。由
于树脂的最佳分离条件受 pH 值影响较大 , 故本实验考察了
不同 pH 值时 732#树脂以及 717 #树脂的选择性吸附率。结
果显示(表 2), pH 值在 4 ～ 7时 , 717 #树脂有较好的选择性 ,
pH 值在 0.1～ 3 时 , 732#树脂有较好的选择性 , 结合实际操
作 , 本实验选择 pH 6 为 717#树脂分离酸碱度 , pH 2 为
732 #树脂选择分离酸碱度。对动态分离流速的考察表明 , 流
速在 0.5 ～ 1.0 m L ·min -1时 , 两种树脂的选择性吸附率均
2437第 10 期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　光谱学与光谱分析
随流速增加而减少 , 流速在 0.1 ～ 0.5 m L· min -1期间二者
的选择性吸附率处于平台期;故本实验动态分离流速选择为
0.5 mL·min-1。
Table 1　Extract percent of arsenic in bunge pricklyash seed(n=3)
Ext ract index
Hyd rochloric acid/(mol· L-1) Meth anol-w ater
0.5 1 2 1∶1 4∶1 8∶1
Ext ract con tent/(μg· kg -1) 108.88 124.14 118.76 134.53 139.34 129.34
Ext ract rate/% 73.95 84.31 80.66 91.37 94.64 87.84
Table 2　Influence of different pH on resinous preferential adsorption of resin
Adsorp te rate/ % pH
0.01 0.1 1 2 3 4 5 6 7 8
732# resin ou s 92.7 98.6 97.8 99.7 97.2 93.6 87.6 82.1 81.5 75.6
717# resin ou s 78.3 89.7 93.4 91.6 94.5 97.9 98.5 99.1 97.3 93.6
3.3　静态分离解吸条件的选择
砷在盐酸的介质中荧光强度较高 、 线性范围较宽 , 故本
实验选用盐酸作为解析溶液。本文考察了对解吸条件影响较
大的解吸时间 、 解吸液体 pH 值 、 解吸液体积和浓度对解吸
效果的影响 , 选定了以下方案(表 3)。
Table 3　Choose of quiet separate condition
Resinous
type
Desorpt ion
time/min)
Desorpt ion
pH
H ydrochloric acid
concen t rat ion
/(mol· L -1)
Hydroch loric
acid
volum/mL
732# resin 40 1.3 0.05 20
717# resin 60 0.5 0.3 20
3.4　标准曲线与检出限
在选定的最佳工作参数下 , 配制系列砷形态混合标准溶
液 , 进样 20 μL , 在实验条件下用原子荧光光谱仪进行测定 ,
原子荧光信号记录采用峰面积积分。在最佳条件下 , 砷在 0
～ 100 ng ·mL -1范围内呈良好的线性关系 , 相关系数 r 为
0.999 3 , 取 20 次平行测定空白溶液的结果 , 按 IUPAC 规
定 , 得出砷的检出限为 0.05 μg · L-1 。
3.5　精密度与回收率实验
3.5.1　精密度实验
对不同浓度砷含量的样品进行消化 , 分别测定 7 次 , 计
算精密度 , 结果见表 4 , RSD 小于 2.66%。
3.5.2　回收率实验
于浸提液中加入一定量的不同形态的砷 , 按 2.1 节方法
消化后进行 AFS 测定 , 计算回收率 , 结果见表 5 , 样品加标
回收率为 96.0%～ 101.3%, 准确度较高。
Table 4　Results of precision(ng·mL-1)
Samples Resul t s x RSD
1 0.582 0.615 0.628 0.569 0.584 0.572 0.584 0.591 2.22%
2 0.215 0.240 0.215 0.227 0.197 0.217 0.250 0.223 1.77%
3 0.160 0.136 0.199 0.122 0.145 0.133 0.128 0.146 2.66%
Table 5　Results of recovery test( x , n=3)
Species
Original concen t rat ion of samples
/(ng·mL -1)
Added
/(ng·mL-1)
Found
/(ng·mL -1)
Recover value
/(ng·mL -1)
Recovery
/ %
As(Ⅲ) 1.368 1.000 2.381 1.013 101.3
As(Ⅴ) 0.591 0.500 1.082 0.498 98.2
DM A 0.146 0.100 0.242 0.096 96.0
MM A 0.223 0.200 0.419 0.196 98.0
3.6　共存离子的干扰试验
原子荧光法对砷的测定中的干扰主要来自于过渡金属和
贵金属 , 而稀释试验是检验样品共存离子有无干扰的最简单
方法之一。我们对各样品进行了不同稀释度试验 , 结果表明
在硫脲和抗坏血酸的存在下 , 当样品稀释 20 倍时 , 测得样品
中砷的含量基本一致 , 表明在本实验条件下样品中共存离子
对砷的测定无干扰。
3.7　实际检测
实际测得所购 4批次不同产地椒目中各形态砷含量和水
煎液中砷含量(按照购得时间顺序依次编号为 1 ～ 4 号), 并
由此计算椒目中各形态砷的分布 , 结果如表 6 和表 7。
结果显示 , 各产地椒目中砷含量存在较大差异 , 但各产
2438 光谱学与光谱分析　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 第 28 卷
地椒目中均以无机态砷为主 , 且 As(Ⅴ)均较 As(Ⅲ)高。所
测样本结果显示 , 甲醇-水(4∶1)对椒目中砷的浸提率在
90.5%～ 95.4%, 其中悬浮态砷含量较低 , 椒目水可煎出态
总砷百分率为 53.7%～ 62.3%。所测椒目中 As(Ⅲ)百分率
为 13.8%～ 23.7%, As(Ⅴ)百分率为 35.7%～ 52.9%,
DM A 百分率为 14.7%～ 22.8%, M MA 百分率为 6.4%～
16.0%。
Table 6　Analytical results of arsenic species content in the bunge pricklyash seed with different habitat
Samples As(Ⅲ) As(Ⅴ) DMA MMA S As SUAs W As TAs
1 34.81 55.29 31.16 13.42 134.68 4.62 91.69 147.24
2 13.79 45.63 12.68 5.50 77.60 2.56 46.33 86.31
3 76.07 226.55 120.42 87.88 510.92 13.24 326.08 549.62
4 82.94 151.08 96.17 36.48 366.67 18.43 232.40 422.73
Table 7　Distribution of arsenic with different chemical speciation of different habitat
Samples PAs(Ⅲ) PAs(Ⅴ) PDMA PMMA P D P su P w
1 23.65 37.56 21.17 9.12 94.64 3.14 62.29
2 15.98 52.87 14.69 6.37 92.88 2.97 53.69
3 13.84 41.22 21.91 15.99 95.37 2.41 59.33
4 19.62 35.74 22.75 8.63 90.53 4.36 54.98
4　结　论
　　椒目既是传统中药材 , 也是目前新药研发的一个热点 ,
我们对椒目进行重金属及砷盐检测时发现其中存在一定量的
砷。砷的毒性 、 药理作用及其在机体内的新陈代谢与其形态
存在极为密切的关系 , 例如 As2O 3 对小白鼠口服半数死量为
20 mg· kg-1 , 精制雄黄(AsS)在 25 g · kg-1剂量对于小鼠
仍然安全[ 6] , 胂糖常被认为是无毒的。因此 , 研究中药材中
的砷含量与形态对评价椒目的安全性和有效性至关重要。由
于椒目是传统中医临床利用主要依赖水煎的方法 , 故本文考
察了椒目水可煎出态总砷百分率 , 结果显示椒目水可煎出态
总砷百分率为 53.7%～ 62.3%。本文采用树脂分离与原子荧
光光谱法相结合 , 建立了中药椒目中砷的层次分离的形态分
析方法 , 得出了椒目中的砷以无机态砷为主且 As(Ⅴ)含量
均较 As(Ⅲ)高的结论 , 并计算了不同产地的椒目中砷形态
的分布 , 对于椒目的进一步开发和研究具有重要的指导意
义。
参 考 文 献
[ 1] 　YAO Ting-zhi(姚廷芝).Standard of Chinese C rude Drug of S han don g Province , 1995 Edit ion(山东省中药材标准 1995年版).Ji nan:
Shandong Frendliness Press(济南:山东友谊出版社), 1995.181.
[ 2] 　ZHUANG Shi-hong , LI Meng-l ou(庄世宏, 李孟楼).Acta Agricu lturae Bo reali s Occidentalis Sinica(西北农业学报), 2002 , 11(2):43.
[ 3] 　YANG Qian , WANG Si-w ang(杨　倩 , 王四旺).Pharmaceutical J ou rnal of C hinese People s Liberat ion Army(解放军药学学报), 2007 ,
23(1):35.
[ 4] 　LI U Zhi-hong , YANG Xiu-huan , ZHANG Zhan-xia(刘志红 , 杨秀环 , 张展霞).C hinese Journal of Analytical Chemis try(分析化学),
1994 , 22(5):468.
[ 5] 　YANG Li-li , GAO Li-rong , ZHANG De-qiang(杨莉丽 , 高丽蓉 , 张德强).Spect roscopy and Spect ral Analysi s(光谱学与光谱分析),
2004 , 24(4):491.
[ 6] 　Kaise T , et al.Jou rn al of the Food Hygienic Society of J apan , 1996 , 37(3):135.
2439第 10 期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　光谱学与光谱分析
Determination of Arsenic Species in Bunge Pricklyash Seed by HG-AFS
YANG Qian1 , TU Jian-bo2 , WANG Si-w ang 1＊ , XIE Yan-hua1 , WANG Jian-bo 1
1.Institute o f Material Medica of Pha rmacy Department in Fourth M ilitar y Medical Univ ersity , Xi an　7l0032 , China
2.1715 M ailbox of Beijing , Beijing　100017 , China
Abstract　Some of traditional Chinese medicine(TCM) contain ar senide , such a s realga r.The total amount of ar senic in the
TCM exceeds the limits according to related regulations.But the ro les of arsenic in TCM or its side-effects depend on its species
e xisting in those ther apie s , no t on the total amount of a rsenic.The refore , in recent y ears , the analy sis of ar senic in TCM focuses
on the specie s of ar senic.The present paper combines the method o f ex tr acting chemical composition from bunge prickly ash seed
and analy zing the contents and the speciation of ar senic o f bunge pricklyash seed(BPS)in dif fe rent habitat by atomic fluo rescence
spectrometry(AFS-3100).By using 0.45 μm filter membrane and mixed solvent , tw o differ ent species o f the decoction of BPS
were ext racted , named the suspended and the so luble , and by using ion-exchange resin , the soluble ar senic could be separated as
As(Ⅲ), As(Ⅴ), M MA and DMA.The autho rs established the seg regation analy sis me thods for tho se species.The results
show s that BPS in different habita t all contain ar senic , mostly as the species of ino rg anic a rsenic , and the contents o f A s(Ⅴ)are
higher than As(Ⅲ).The lixiviating ra te of arsenic is highest w ith the solvent o f methano l-w ater(4/ 1), reaching 53.7%-62.3%.
The recovery of the method w as 96.0%-101.3% and the relative standard devia tion w as less than 2.66%.The results show that
the sensitivity and reproducibility o f this method w ere exce llent , and provided theor etical basis for fur the r development o f BPS.
Keywords　Bunge pricklyash seed;Arsenic;Atomic fluo rescence spectro scopy;Species analy sis;Ion-exchange resin
(Received Feb.26 , 2007;accepted May 28 , 2007)　　
＊Co rr esponding author
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