固相吸附-原子吸收光谱法测定党参中铜的形态

于涛,李建强,吴佳佳

(东华理工大学化学生物与材料科学学院,江西抚州 344000)

固相吸附-原子吸收光谱法测定党参中铜的形态

于涛,李建强,吴佳佳

(东华理工大学化学生物与材料科学学院,江西抚州 344000)

建立了LSA-10吸附树脂固相吸附、原子吸收光谱法测定党参中微量铜的形态的方法.将党参中铜的形态划分为无机态、有机态和残渣态,每克党参中铜的总量为26.485μg,铜元素的回收率在94%～102%内.通过对党参中铜的总量和各形态分布的对比,得出铜的富集和分布的基本规律.

党参;铜;形态分析;火焰原子吸收光谱法

党参是一种常见中药,为传统名贵中药材,并可作为人参的替代品[1].长期以来,对中药有效化学成分的研究常偏重于有机成分,而忽视和排斥微量元素的作用.近年来,随着对中药中微量元素研究的深入,证实了有机结合态微量元素较无机态具有更强的活性[2],且微量元素的活性与存在形态有关.因此,研究中药中微量元素的作用,不仅要考虑其含量的高低,更重要的是研究它们的存在形态.

铜是人体细胞新陈代谢最重要的微量元素之一,也是动植物生长发育必需的营养元素,人体内缺少铜会引起高胆固醇血症等多种疾病,但摄取量过高会引起中毒[3].近年来人们逐渐认识到痕量铜对动植物的影响不是取决于总量而是取决于存在的形态,因此,通过对环境及生物体内的痕量铜的形态分析,进一步研究其生态作用、生物效应和致毒机理,在环境科学和生命科学中尤为重要.

本工作应用固相吸附-原子吸收光谱法对党参中的微量元素铜进行了初步的形态分析,对铜的分布情况做了初步描述,为进一步探索中草药中金属元素的形态分析方法提供了一定的参考.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

GGX-9型原子吸收分光光度计,仪器工作条件见表1.

PHS-3C型酸度计;Φ10×250 mm层析柱;ND型交流可逆电动机;

LSA-10吸附树脂:树脂预先用乙醇浸泡24 h,然后装柱,用蒸馏水淋洗后待用.

党参:市售,于60～65℃下烘干后研磨至粉末待用;

Cu标准储备液:称取CuSO4·5H2O粉末0.985 2 g于烧杯中,用适量蒸馏水溶解,移至250 m L容量瓶中,加水定容,得到1 000 mg/L的Cu标准溶液储备液.

CCl4,甲醇,乙醇,丙酮,盐酸,硝酸,高氯酸,NaOH溶液(均为分析纯);实验用水为蒸馏水.

表1 GGX-9原子吸收光谱法测定铜元素的仪器条件Tab.1 Working conditionsof the instrument

1.2 铜的形态分析

1.2.1 LSA-10树脂吸附柱的制备

取一定量的LSA-10树脂,湿法装入层析柱.LSA-10吸附树脂使用之前,需用蒸馏水多次淋洗至中性.

1.2.2 样品处理与微量元素Cu的总量测定

将党参于60～65℃下烘干至恒重,研磨粉碎待用.准确称取样品1.0 g,加入浓HNO316 m L和HClO44 m L,浸泡过夜后在电炉上低温加热,直至棕色烟雾消失,再升高温度加热至冒浓白烟,冷却后定容至25 m L.如有不溶物,需加适量HCl加热溶解.以同样方式处理空白溶液1份,原子吸收法测定铜元素总的含量.

1.2.3 悬浮态和可溶态的分离

按中草药中微量元素初级形态分析流程制备党参的水煎液和煎渣[4-5].用0.45μm滤膜过滤水煎液,滤液为元素的可溶态,滤渣为悬浮态.

1.2.4 无机态和有机态的分离

用1.0 mo l/L盐酸和0.5 mol/L氢氧化钠溶液将可溶态溶液p H调为3.0,以2 m L/min的流速通过LSA-10树脂柱,用蒸馏水淋洗至流出液呈中性,得到元素的无机态.用25 m L甲醇洗脱树脂吸附物,即得元素的有机态.

1.2.5 水煎渣的处理

为了研究水煎渣中的元素形态,用CCl4和2 mo l/L盐酸依次对其进行提取.CCl4提取的是水煎渣中微量元素的有机结合态,盐酸提取的是水煎渣中微量元素的无机态,形态分析流程如图1所示.

1.3 Cu标准曲线的绘制

取1.25 m L 1 000 mg/L的Cu储备液于250 mL容量瓶中定容,得到5 mg/L的Cu标准溶液.分别移取5 mg/L的Cu标准溶液2.0,4.0,6.0,8.0,10.0 m L于50 m L容量瓶中,加水定容得到0.2,0.4,0.6,0.8,1.0 m g/L Cu标准溶液.将铜标准溶液系列0.2,0.4,0.6,0.8,1.0 m g/L用原子吸收分光光度计测定铜的浓度并绘成曲线,该曲线的特征:Y=0.217X,r=0.999.

图1 党参中铜形态分析流程Fig.1 Diagram for determ ination of speciation of copper

2 结果与讨论

2.1 实验条件的选择

2.1.1 LSA-10树脂吸附柱高度的确定

分别取0.2 mg/m L铜标准溶液10 m L 6份,用1.0 mol/L盐酸和0.5 mo l/L氢氧化钠溶液调节酸度为p H=3.0,在树脂高度为5,10,12,14,16,20 cm时过柱,以25 m L甲醇洗脱于25 mL容量瓶中,并测定回收率.通过实验,交换柱中树脂高度为14 cm时,回收率达到101.3%,因此,实验中树脂高度定为14 cm,见表2.

表2 树脂高度对回收率的影响Tab.2 Effect of resin volume

2.1.2 实验酸度的选择

取10 mL 0.2 mg/L Cu标准溶液7份,调节其p H值分别为1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,7.0,通过树脂柱后分别用25 mL的洗脱液洗脱树脂柱上的吸附物,用原子吸收分光光度计测洗脱液中铜的量.在p H为3.0时,铜的回收率最高,因此选择p H=3.0作为树脂吸附各种铜形态的酸度.

2.1.3 洗脱剂的选择

实验分别用甲醇、乙醇和丙酮对吸附在树脂上的有机态进行洗脱.实验中取10 m L Cu标准溶液(0.2 mg/L),通过LSA-10吸附树脂后,再分别用等量(25 m L)的甲醇、乙醇和丙酮洗脱树脂吸附物.由实验结果知,甲醇洗脱效果最好,故选择甲醇作为洗脱剂.

2.1.4 洗脱剂用量的确定

取0.2 mg/m L铜标准溶液10 m L过柱,以5.0 m L甲醇为洗脱单位,连续9次进行洗脱,对每次洗脱液中铜的含量进行测定,并累积计算其回收率,得到回收率的积分曲线,结果见图2.

图2 洗脱液用量的选择Fig.2 Effect of eluen t dosage

由图2可见,当洗脱液用量为25 m L时,铜的回收率达到99.8%,因此,洗脱液用量选择为25 m L.

2.1.5 洗脱液流速的选择

当样品以1～3 mL/min的流速通过树脂柱时,元素回收率几乎无变化.因此实验中选择流速为2 mL/min.

2.2 样品分析

按照1.2所述的实验方法,分别进行5组平行实验,对党参中的铜进行形态分析,结果见表3.

表3 党参中铜的形态分布Tab.3 Distribution of Cu speciation in codonopsis pilosula

2.3 方法的准确度与精密度

对同一样品进行5次测定,其测定结果的变异系数均在6%以内,重现性较好.在选定的操作条件下,对可溶态样品的无机态进行加标回收实验,结果见表4.

表4 加标回收实验Tab.4 Recovery of standard addition

加标回收实验结果表明,铜元素的回收率在94%～102%内,说明本实验所用的方法是可靠的.

3 结语

综上所述,党参中Cu元素的悬浮态和残渣态含量最高,占63.44%,可溶态大于悬浮态.其中,可溶态中的有机态所占质量分数为15.88%,无机态所占质量分数为19.25%.可见党参的可溶态中铜以无机态为主要的存在形式.这是因为中草药中的有机物多为大分子高聚物,易形成胶体吸附微量元素形成更大分子而被滤膜截留.水煎液中,无机态占绝大部分,是由于分子小而易于通过滤膜.

水煎液中Cu元素溶出率为35.13%.用CCl4对水煎渣提取时,Cu的提取率为36.04%,说明人们服用水煎液时,大部分有机态Cu未被利用.用2 mol/L的HCl提取时,Cu的提取率很高,为62.65%,说明最后所余残渣中Cu主要以无机态形式存在.综上所述,党参中Cu主要以以无机形态存在.

[1]陈克克.中药党参的研究概况[J].西安文理学院学报:自然科学版,2008,11(2):33-39.

[2]庞志功,汪宝琪,曹治权.中药中微量元素存在状态与活性关系的探讨[J].西北药学杂志,1994,5(9):233-235.

[3]杨慧明.铜与儿童疾病的关系[J].国外医学妇幼保健分册,2002,13(1):35-36.

[4]徐鹏,孙建民,孙汉文.中成药口服液中铜、锌、铁、锰形态分析研究[J].分析科学学报,2004,20(1):35-37.

[5]孙汉文,李爱红,孙建民.中草药中微量元素形态分析研究进展[J].河北大学学报:自然科学版,2002,22(4):401-403.

(责任编辑:梁俊红)

Copper Speciation in Codonopsis Pilosulae by SPE-AAS

YU Tao,LIJian-qiang,WU Jia-jia
(Co llege of Chemistry Biology and M aterials Science,
East China Institute of Technology,Fuzhou 344000,China)

Method of copper speciation analysis in codonopsis pilosula by SPE-AAS was found.Three speciation wasascertained:ino rganic union speciation,o rganic synthesis speciation and residual speciation.The gross copper of codonopsis pilosula was ascertained,the average copper of codonop sis pilosula was 26.485μg/g.The recovery w as betw een 94%—102%.Wo rking conditions of instrument w ere described in detail.

codonopsis pilosula;copper;speciation;SPE-AAS

O 657.3

A

1000-1565(2010)06-0671-05

2009-12-20

江西省教育厅青年基金项目(GJJ09525)

于涛(1979—),男,吉林白城人,东华理工大学讲师,主要从事环境分析化学方向研究.