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黄皮叶中5种重金属元素的含量测定



全 文 :第 42 卷第 23 期
2014 年 12 月
广 州 化 工
Guangzhou Chemical Industry
Vol. 42 No. 23
Dec. 2014
黄皮叶中 5 种重金属元素的含量测定*
王 勇,陈 硕,李泽友
(海南医学院药学院,海口 海南 571199)
摘 要:黄皮叶药材经硝酸 -高氯酸(10 + 2)湿法消解后,采用原子吸收分光光度法测定铜元素含量,采用原子荧光法测定
砷、汞、铅、镉元素的含量,建立了黄皮叶药材中 5 种重金属元素的含量测定方法,并测定了不同产地及批次黄皮叶药材中这
5 种元素的含量。5 种元素回收率在 94. 25% ~ 104. 1%之间,8 批黄皮叶中铜、砷和铅元素含量均低于国家限量标准,部分产地和
批次药材中的重金属汞、镉元素含量高于国家限量标准。
关键词:黄皮叶;重金属元素;火焰原子吸收法;氢化物原子荧光法
中图分类号:O657. 31 文献标志码:A 文章编号:1001 - 9677(2014)023 - 0133 - 03
* 基金项目:海南医学院科研培育基金 (HY2010 - 13)。
作者简介:王勇 (1982 -) ,男,副研究员,从事南药与黎药的研究与开发。
通讯作者:李泽友 (1973 -),男,副教授 /副研究员,从事药物分析教学与科研。
Assay of Five Heavy Metal Elements in Clausena lansium Leaves*
WANG Yong,CHEN Shuo,LI Ze - you
(College of Pharmacy,Hainan Medical University,Hainan Haikou 571199,China)
Abstract:Samples of C. lansium leaves were digested with a mixture acid of HNO3 and HClO4(10 + 2) ,and the
content of Cu was determined by flame atomic absorption spectrometry,the content of As,Hg,Pb,Cd was determined by
hydride generation atomic fluorescence spectrometry. The assay methods were established and the heavy metal elements
content in the leaves from different habitats and batches was determined. The recoveries were in the range of 94. 25% ~
104. 1%. The content of Cu,As and Pb was lower than that of the national limit standard,but the content of Hg and Cd
in some areas and batches was higher than that of the national limit standard.
Key words:C. lansium leaves;heavy metal elements;flame atomic absorption spectrometry (FAAS) ;hydride
generation atomic fluorescence spectrometry (HG - AFS)
黄皮叶为芸香科黄皮属植物黄皮 Clausena lansium 的干燥
叶,味苦、辛,性凉,具有疏风解表,除痰行气的功效,用于
治疗感冒发热、咳嗽哮喘、气胀腹痛、疟疾、小便不利、热毒
疥癞等[1],是海南著名感冒良药“贯黄感冒颗粒”的主药之
一。
重金属是目前公认的对人体有害的微量元素,一旦被人体
吸收,可引起蓄积性毒性反应,国际上对药物中的有毒重金属
含量限制极为严格。中药材中重金属元素含量的高低直接影响
中药的质量,进而影响到患者的安全和疗效,也是制约我国中
药走向国际市场的主要障碍之一[2]。为此,本研究采用火焰原
子吸收法建立黄皮叶药材中铜元素的分析检测方法,采用氢化
物原子荧光法建立铅、汞、砷、镉元素的分析检测方法,并测
定 8 批黄皮叶药材中这五种重金属元素的含量,为黄皮叶药材
质量标准的进一步完善及临床安全用药提供科学依据。
1 实验部分
1. 1 仪 器
6CH - 18 茶叶烘焙箱,福建安溪兴民机械有限公司;CX -
500A高速多功能粉碎机,上海市晟喜制药机械有限公司;
AL104 分析天平,梅特勒 -托利多仪器(上海)有限公司;电热
板,浙江星亚电热电器有限公司;3510 原子吸收分光光度计,
安捷伦科技(上海)仪器有限公司;AFS - 830 双道原子荧光光
度计,北京吉天仪器有限公司;铜空心阴极灯,镉、铅、砷、
汞编码空心阴极灯,北京有色金属研究总院产品。
1. 2 试 剂
实验用水为高纯去离子水,电阻率 18. 2 MΩ /cm;铜、砷、
汞、铅、镉的单元素标准储备液,国家标准物质研究中心,浓
度 1 000 mg /L,盐酸、硝酸、硫酸、二硫腙、四氯化碳、氢氧
化钾、氯化钴、硫脲、草酸、铁氰化钾、正已烷、硫酸、无水
硫酸钠、氯化钠、抗坏血酸为优级纯,广州试剂厂;硼氢化钾
为分析纯,国药集团化学试剂有限公司。
1. 3 样品前处理
各药材样品采回后用自来水洗净泥砂,再用去离子水漂洗 3
次,晾干后置于茶叶烘焙箱中以(50 ±2)℃烘至恒重。将烘干的
样品用高速粉碎机粉碎,过 80目筛,装入密封塑料袋待测。
134 广 州 化 工 2014 年 12 月
1. 4 仪器测定条件
Cu的测定条件:检测波长:324. 7 nm,采用空气 -乙炔火
焰,助燃比:8∶1. 5;灯电流:2 mA;灯模式:氘灯扣背景;
狭缝宽度:0. 2 nm;屏蔽气流速:1 000 mL /min。
As、Hg、Pb、Cd 的测定条件:灯电流:As 60 mA,Hg
25 mA,Pb 80 mA,Cd 80 mA;负高压:290 V;原子化温度:
200 ℃;原子化高度:8. 0 mm;载气流速:400 mL /min;屏蔽
气流速:800 mL /min;读数时间 10. 0 s;延迟时间 1. 0 s;硼氢
化钾溶液浓度:测定 As、Hg 时为 20 g /L,测定 Pb、Cd 时为
30 g /L(加入时间为 16. 0 s);载流:测定 As、Hg时为 5%的盐
酸;测定 Pb时为 1. 6%的盐酸,测定 Cd 时为 0. 20 mol /L 硫酸
溶液[3]。
1. 5 供试品溶液的制备
取黄皮叶药材粉末 4 份,每份 1. 0 g,精密称定,置
100 mL锥形瓶中,加入硝酸和高氯酸(10 mL + 2 mL)混合酸,
浸泡过夜,置电热板上低温加热,消化完全。1 份转移至
10 mL量瓶中,加水稀释至刻度,混匀,得 Cu 供试液。1 份转
移至 25 mL量瓶中,加入 5 mL抗坏血酸 -硫脲溶液(100 g /L),
加水稀释至刻度,混匀,得 As、Hg供试液。1 份加入 2%的盐
酸溶解盐类,冷却后,再加 2%的盐酸转移至 50 mL 量瓶中,
加入 1 mL 20 g /L草酸、5 mL 100 g /L铁氰化钾,加 2%的盐酸
稀释至 50 mL,摇匀,得 Pb 供试液。1 份用 0. 2 mol /L 硫酸溶
液溶解盐类;冷却后,用 0. 2 mol /L 硫酸溶液转移至 50 mL 量
瓶中,加入 5 mL 0. 5 g /L 二硫腙四氯化碳溶液,剧烈震荡
2 min,加入 10 mL 50 g /L 硫脲溶液及 0. 5 mL 含钴溶液,用
0. 20 mol /L硫酸溶液稀释至 50 mL,混匀,得 Cd供试液。同法
同时制备各空白溶液。
1. 6 标准曲线的绘制
Cu的标准曲线:精密量取 Cu 标准储备液适量,用 1%
HNO3 溶液稀释成 100 mg /L,取 100 mL 量瓶 6 个,依次加入
100 mg /L 铜标准液 0. 0、0. 2、0. 5、1. 0、1. 5、2. 0 mL,各加
入硝酸 5. 0 mL,加水稀释至刻度,混匀后测定。以吸光度(A)
为纵坐标,浓度(C)为横坐标,制备标准曲线。
As、Hg 的标准曲线:取 100 mL 量瓶 6 个,依次加入
1 000 mg /L 砷标准储备液 0. 0、0. 2、0. 5、1. 0、2. 0、5. 0 mL,
100 mg /L 汞标准液 0. 0、0. 1、0. 2、0. 5、1. 0、2. 0 mL,用少
量水稀释后,加入 5 mL 盐酸、20 mL 抗坏血酸 - 硫脲溶液
(100 g /L),加水稀释至刻度,混匀,放置 30 min 后测定。以
荧光强度(IF)为纵坐标,浓度(C)为横坐标,制备标准曲线。
Pb的标准曲线:取 100 mL量瓶 6个,依次加入 1 000 mg /L
铅标准储备液 0. 00、0. 25、0. 50、1. 00、2. 00、4. 00 mL,加
2%盐酸溶液至 50 mL,加入 2 mL 20 g /L 草酸溶液、10 mL
100 g /L铁氰化钾溶液,加 2%盐酸稀释至刻度,混匀,放置
30 min后测定。以荧光强度(IF)为纵坐标,浓度(C)为横坐
标,制备标准曲线。
Cd的标准曲线:取 100 mL量瓶 6 个,依次吸取 100 mg /L
镉标准溶液 0. 0、0. 5、1. 0、2. 0、4. 0、8. 0 mL,准确加入二
硫腙四氯化碳溶液 10. 0 mL,剧烈震荡 2 min,加入 20 mL 50 g /L
硫脲溶液及 2. 0 mL含钴溶液,加 0. 20 mol /L硫酸溶液至刻度,
混匀,放置 30 min 后测定。以荧光强度(IF)为纵坐标,浓度
(C)为横坐标,制备标准曲线。
2 结果与讨论
2. 1 测定方法及条件的选择
(1)对于铜元素的含量测定,在进行条件优化时,选取不
同的灯电流、狭缝、助燃比进行考察,结果当灯电流为 2 mA,
狭缝宽度为 0. 2 nm,助燃比为 8∶1 较好。
(2)砷元素测定时砷的价态对实验结果存在一定影响,实
验时加入抗坏血酸—硫脲溶液进行还原,抗坏血酸、硫脲对测
汞元素没有影响,所以实验时选择砷、汞联测。
(3)铅元素的测定溶液的酸度及硼氢化钾溶液浓度对测定
的荧光信号有较大影响,实验选取了载流为 1. 6%的盐酸,硼
氢化钾溶液浓度为 30 g /L能取得较强的荧光信号。铜、铅对镉
元素的测定有影响,加入二硫腙四氯化碳溶液及在硫酸介质中
测定能消除干扰。
2. 2 线性关系
5 种重金属元素含量测定的线性方程见表 1。
表 1 5 种重金属元素的线性方程
Table 1 Linear equations of the five heavy metal elements
元素 线性回归方程 r 线性范围 /(mg /L)
Cu A = 0. 1576C - 0. 0026 0. 9993 0 ~ 2. 0
As IF = 225. 97C + 273. 68 0. 9993 0 ~ 50. 0
Hg IF = 2228. 3C + 334. 05 0. 9894 0 ~ 2. 0
Pb IF = 1246. 7C + 496. 33 0. 9995 0 ~ 80. 0
Cd IF = 879. 52C - 1683. 3 0. 9875 0 ~ 8. 0
由表 1 可知,5 种元素在各自线性范围内,线性关系较好。
2. 3 精密度、重复性试验
5 种重金属元素精密度试验和重复性试验结果见表 2。
表 2 5 种重金属元素的精密度和重复性试验结果
Table 2 Precision and repeatability test results
of the five heavy metal elements (%)
元素 精密度 重复性
Cu 1. 34 7. 65
As 1. 46 1. 11
Hg 1. 27 2. 11
Pb 2. 72 1. 02
Cd 2. 91 1. 18
由表 2 可知仪器精密度良好,方法重复性较好。
2. 4 加样回收率试验
精密称取已知各元素含量的同一批黄皮叶药材 (海口永兴
20120702),每份 0. 5 g,分别精密加入高、中、低 3 个质量浓
度的各标准溶液,每种添加量各 3 份,按照各元素测定方法进
行消解测定,计算加样回收率,结果见表 3。
表 3 黄皮叶样品的加样回收率试验
Table 3 Recovery test results for samples of C. lansium leaves
元素
样品平均
含量 /μg
加入
量 /μg
平均测
得量 /μg
回收率 /% RSD /%
Cu 2. 300
3. 000 5. 422 104. 1
2. 000 4. 354 102. 7
1. 000 3. 275 97. 50
3. 42
第 42 卷第 23 期 王勇,等:黄皮叶中 5 种重金属元素的含量测定 135
续表 3
As 0. 830
1. 500 2. 314 98. 93
1. 000 1. 825 99. 50
0. 500 1. 322 98. 40
0. 56
Hg 0. 480
0. 750 1. 215 98. 00
0. 500 0. 973 98. 60
0. 250 0. 718 95. 20
1. 87
Pb 1. 990
3. 000 4. 875 96. 17
2. 000 3. 875 94. 25
1. 000 2. 973 98. 30
2. 11
Cd 0. 285
0. 375 0. 652 97. 87
0. 250 0. 528 97. 20
0. 125 0. 406 96. 80
0. 55
由表 3 可见,5 种元素的平均加样回收率在 94. 25% ~
104. 1%之间,表明本法的准确度较高。
2. 5 含量测定
8 个批次的黄皮叶样品中 Cu、As、Hg、Pb 及 Cd 含量测定
结果见表 4。
表 4 8 批黄皮叶中 5 种重金属元素含量测定结果
Table 4 Results of five heavy metal elements in C. lansium
leaves from different areas (mg /kg)
样品产地、批号 Cu As Hg Pb Cd
新洲 20120701 1. 3 1. 81 0. 97 1. 58 2. 71
永兴 20120701 4. 5 0. 80 0. 79 3. 13 1. 89
永兴 20120702 4. 6 1. 66 0. 96 3. 98 0. 57
永兴 20120703 3. 8 0. 91 0. 16 3. 02 1. 01
永兴 20120704 5. 1 1. 33 0. 26 4. 83 0. 40
长流 20110701 12. 3 1. 54 0. 16 2. 35 1. 36
长流 20110702 13. 4 1. 21 0. 25 3. 28 1. 65
长流 20110703 12. 8 1. 58 0. 15 2. 52 0. 95
研究结果表明不同产地、批次的黄皮叶药材中重金属含量
差异较大,据近年来对药材中重金属的研究,其含有量差异大
可能受到土壤,栽培方法、环境及水质差异等多个因素的影
响[4]。参照我国对外贸易经济合作部《药用植物及制剂外经贸
绿色行业标准》 (WM/T2 - 2004)中重金属含量限度的规定:
铜≤20 mg/kg,砷≤2. 0 mg/kg,汞≤0. 2 mg/kg,铅≤5. 0 mg/kg,
镉≤0. 3 mg /kg。部分产地、批次黄皮叶药材中的部分重金属,
如 Hg、Cd含量高于国家限量标准,其中 Cd 元素的含量均较
高,超过限度标准,其具体原因还需进一步研究。
为控制黄皮叶药材中重金属的含量,除应建立科学的栽
培、采收及加工方法外,还应加强对药材种植基地重金属污染
的监测力度,严格控制工业 “三废”的排放,尽量施用有机
肥,不施或少施化学农药,对于已被重金属污染的土壤,应采
取相应措施降低土壤中重金属的含量,改良土壤,以降低重金
属进入生物体的能力[5 - 6]。
3 结 论
本文建立了黄皮叶药材中 5 种重金属元素的含量测定方
法。结果表明:5 种重金属元素在各自线性范围内线性关系良
好,回收率在 94. 25% ~ 104. 1%,方法简单快速、重复性好、
灵敏度高,能满足同时测定黄皮叶药材中 5 种重金属元素含量
的要求。本研究为科学制定黄皮叶药材中重金属限量标准,提
高药材的质量,实现 GAP规范化种植,保证临床安全用药提供
了参考依据。
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