不同前处理方法对洛龙党参中金属元素含量测定的影响

杨彬艳　孙海冰　龚其海　余兰

摘要：比较微波消解法和灰化法处理对洛龙党参（Codonopsis pilosula）中金属元素含量测定的差别。采用原子吸收光谱法对采自贵州遵义道真仡佬族苗族自治县的野生党参、鲜党参、4个栽培党参中几种金属元素（Pb、Cd、Cu、Zn、Mn、Ca、Fe、Cr）含量进行了测定。结果表明，在6份样品中，重金属元素含量符合《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》中的规定，样品中Ca元素充分，富含微量元素Zn、Mn、Fe和Cr。党参的生长条件对其金属元素含量几乎无明显影响。微波消解法简便、快速、准确、灵敏度高。

关键词：党参（Codonopsis pilosula）；原子吸收光谱；金属元素；微波消解法；灰化法

中图分类号：O657.313 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）05-1159-03

党参（Codonopsis pilosula）为桔梗科植物党参[Codonopsis pilosula（Franch.）Nannf.]、素花党参[Codonopsis pilosula Nannf. var. modesta（Nannf.） L.T.Shen]或川党参（Codonopsis tangshen Oliv.）的干燥根，在《神农本草经》中，党参列为上品，为中国常用的传统补益药，具有补中益气、健脾益肺之功效[1]。党参产地众多，种类各异，主产于贵州、山西、四川、甘肃等省，贵州道真仡佬族苗族自治县阳溪镇、洛龙镇等地盛产“洛龙党参”，是贵州著名的药食两用特有药材，质量优良。20多年来，党参野生资源日益减少，而原药材市场需求量逐渐加大。随着党参栽培地区扩大，流通品系增多，药材的内在质量控制以及发展道地药材已成为当务之急[2]。

近年来，国内外对中药的研究逐渐深入，中药中微量元素的含量及作用以及重金属对人体的危害越来越引起人们的关注。微量元素是生命活动必不可少的物质，是中药的重要组成部分，在生物体内发挥着重要的生理生化作用，分析中药中的微量元素，对于研究中药的组方、药效和作用机理以及临床应用均有重要的意义[3]。中药材质量的好坏，直接影响到患者的安全。重金属是中药的主要污染物之一，重金属含量超标是制约中药走向国际市场的重要因素之一。目前世界各国对中药材和中成药中的重金属含量都提出了严格的要求，2005年版《中国药典》亦增加了中药材中铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）、汞（Hg）、铜（Cu）5种元素的测定方法及限量标准[4]。测定中药材样品中的重金属含量，必须对样品进行消化前处理，消化方法常分为微波消解法和灰化法。微波消解法通常是指利用微波加热封闭容器中的消解液和试样，从而在高温增压条件下使各种样品快速溶解的湿法消化。灰化法指样品经灰化后取其灰分用酸溶解[5]。

试验用中药材样品为贵州产川党参，以具有地方代表性的野生党参和栽培党参为研究对象，样品分别经过微波消解法和灰化法处理后，用原子吸收光谱法测定了Pb、Cd、Cu、Zn、Mn、Ca、Fe和Cr元素的含量。旨在为综合评价党参药材质量、发展地道药材、推广种植优质洛龙党参和保证临床用药的安全提供依据，同时为测定中药材金属元素含量的样品前处理方法提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

1.1.1 仪器 AA240型原子吸收分光光度计（美国VARIAN公司）；Pb、Cd、Cu、Zn、Mn、Ca、Fe、Cr空心阴极灯（北京曙光名电子仪器有限公司）；AL204型电子天平（梅特勒-托利多仪器上海有限公司）； WX-4000型微波消解仪（上海屹尧仪器科技发展有限公司）；5-12型箱式电阻炉（北京市永光明医疗仪器厂）。

1.1.2 试剂和药品 浓硝酸（分析纯）；30%过氧化氢（分析纯）；Pb、Cd、Cu、Zn、Mn、Ca、Fe、Cr标准溶液（国家标准物质研究中心）。

1.1.3 药材 野生洛龙党参采于贵州遵义道真仡佬族苗族自治县，4份栽培洛龙党参及其党参鲜品采于贵州遵义道真仡佬族苗族自治县洛龙党参种植基地，以上样品经遵义医学院附属医院杨建文副教授鉴定为桔梗科党参属植物[Codonopsis pilosula（Franch.）Nannf.]。

1.2 方法

1.2.1 仪器测定条件 经优化选择，各元素测定的最佳仪器工作条件见表1。

1.2.2 样品预处理

1）微波消解法[6，7]： 精密称取0.5 g 样品A（野生）、B（鲜品）、C（栽培-1）、D（栽培-2）、E（栽培-3）、F（栽培-4）分别置于50 mL 聚四氟乙烯消解罐中， 加4 mL浓硝酸浸泡过夜，次日再加30%过氧化氢

1 mL，移入微波消解炉中，以下列消解程序消化样品：功率500 W，温度150 ℃，压力115 MPa 条件下仪器运行3 min；全部运行程序结束后，冷却取出，加30%过氧化氢5～6滴，待消解液澄清后，移入100 mL容量瓶中，用5%硝酸溶液定容，作为1～6号供试品液，测定元素Pb、Cd、Cu、Zn、Mn、Ca、Fe、Cr的含量；同法制备空白对照溶液。

2）灰化法[8，9]： 精确称取A、B、C、D、E、F样品各0.5 g分别置于瓷坩埚中，在箱式电阻炉中小火炭化至无烟，然后在450～500 ℃下灰化5～6 h，冷却，取出坩埚，用5%硝酸溶液将灰分溶解，用滴管将消化液洗入100 mL容量瓶中，用水少量多次洗涤瓷坩埚，洗液合并于容量瓶中并用5%硝酸溶液定容至刻度，混匀，作为7～12号供试品液，测定元素Pb、Cd、Cu、Zn、Mn、Ca、Fe、Cr的含量；同法制备空白对照溶液。

2 结果与分析

2.1 标准溶液的制备与标准曲线的绘制

2.1.1 标准溶液制备 将Pb、Cd、Cu、Zn、Mn 等5种金属元素的标准溶液用5%硝酸溶液稀释为下列标准溶液：0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 μg/mL；Ca标准溶液用5%硝酸溶液稀释为下列标准溶液：0.0、2.0、4.0、8.0、16.0、20.0 μg/mL；Fe 标准溶液用5%硝酸溶液稀释为下列标准溶液0.0、1.0、2.0、4.0、8.0、10.0 μg/mL；Cr 标准溶液用5%硝酸溶液稀释为下列标准溶液0.0、0.2、0.4、0.8、1.6、2.0 μg/mL。

2.1.2 线性关系及检出限 按表1所列原子吸收光谱仪器的工作条件以及上述测定条件，制作所测元素的标准工作曲线，以测得响应值（y）对浓度（x）进行回归，得出各元素线性方程，并按仪器工作条件分别对空白溶液和标准溶液测定10 次，得出各元素的检出限[10]，见表2。由表2可见，相关系数为0.996 3～0.999 8，各元素的线性关系良好。

2.2 样品测定

以“1.2.2”项条件下处理6份洛龙党参样品，分别测定样品中的Pb、Cd、Cu、Zn、Mn、Ca、Fe、Cr的含量，结果见表3。

2.3 方法学考察

2.3.1 精密度试验 分别吸取各个元素的标准溶液，平行测定6次，计算其RSD值，其中Pb、Cd、Cu、Zn、Mn、Ca、Fe、Cr的RSD值分别为3.31%、1.48%、2.19%、3.27%、2.33%、0.34%、0.60%、1.44%。精密度良好。

2.3.2 加样回收试验 取9号样品，分别加入样品各元素含量的80%、100%、120% 3个对照品溶液，每个浓度平行3次，计算加样回收率。

由表4可知，各元素的加样回收率为97.92%～103.77%，RSD值为0.75%～2.85%。

3 小结与讨论

《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》中规定：Pb≤5.0 μg/g，Cd≤0.3 μg/g， Cu≤20 μg/g，本试验收集的6份不同生长条件下的洛龙党参中重金属Pb、Cd和Cu的含量小于该规定值。而样品中Ca元素含量充分，且富含微量元素Zn、Mn、Fe和Cr。栽培党参与野生党参金属元素含量无明显差别，说明此研究可以成为贵州遵义道真仡佬族苗族自治县洛龙党参种植基地栽培的党参作为优质党参的重要依据之一。

本试验分别采用了两种样品前处理方法，两种方法各有优缺点，其中微波消解法适用性强，方便省力、安全快捷、污染少、样品溶解完全，且挥发损失较小，但试剂使用量大、空白值较大、处理样品所需时间较长；而灰化法简便、试剂污染小、空白值低，但是较高的灰化温度容易造成挥发性元素的损失，使测定结果普遍偏低，Zn、Mn、Ca、Cd、Cu等元素均因为高温挥发损失较多。而微波消解法中Cr的含量明显比灰化法的含量低，说明Cr元素在高温下不易挥发损失，而Cr元素在微波消解法的处理过程中，可能与试剂发生反应使其消耗较多。在灰化法中，同样的样品，金属元素Pb、Fe元素含量测定结果相差比微波消解法较大。综合考虑，在测定党参中的重金属和微元素含量适合用微波消解法，其方法操作简便、快速，结果更准确。

参考文献：

[1] 曾琦斐.中药党参中微量元素与氨基酸含量的测定[J].中国医药导报，2010，7（19）：65-66.

[2] 孙宇靖，王亚丽，赵生国，等.不同产地党参药材中的重金属及砷的含量测定[J].时珍国医国药，2011，22（10）：2336-2338.

[3] 曹晓燕，王喆之.陕西凤县栽培党参中宏量和微量元素含量测

定[J].农学通报，2009，25（16）：136-138.

[4] 杨 春，成红砚，杨金笛.黔东南州9种中药材重金属污染评

价[J].贵州农业科学，2010，38（4）：231-234.

[5] 孙平跃，王 斌.两种消化方法对无齿相手蟹重金属含量测定结果的影响[J].应用与环境生物学报，2002，8（5）：550-554.

[6] 王彩艳，牛 艳.干法灰化与微波消解法测定枸杞中铬[J].农业机械，2012，1（3）：126-128.

[7] 李险峰，邓必阳.微波消解-ICP-AES法测定铁皮石斛中多种金属元素[J].湖北农业科学，2012，51（24）：5569-5570.

[8] 陈新焕，肖家勇，易征璇.干灰化法前处理测定茶叶中铅的影响因素[J].光谱实验室，2012，29（5）：2685-2688.

[9] 陈 颢，张继光，付开林，等.火焰原子吸收光谱法中湿法消解和干灰化前处理法测定三七中总铅和铬含量的比较[J].现代仪器，2011，5（17）：55-58.

[10] 亚尔麦麦提.原子吸收光谱法测定铅等元素的检出限的探讨[J].中国卫生检验杂志，2006，16（10）：1274-1275.

2.1.2 线性关系及检出限 按表1所列原子吸收光谱仪器的工作条件以及上述测定条件，制作所测元素的标准工作曲线，以测得响应值（y）对浓度（x）进行回归，得出各元素线性方程，并按仪器工作条件分别对空白溶液和标准溶液测定10 次，得出各元素的检出限[10]，见表2。由表2可见，相关系数为0.996 3～0.999 8，各元素的线性关系良好。

2.2 样品测定

以“1.2.2”项条件下处理6份洛龙党参样品，分别测定样品中的Pb、Cd、Cu、Zn、Mn、Ca、Fe、Cr的含量，结果见表3。

2.3 方法学考察

2.3.1 精密度试验 分别吸取各个元素的标准溶液，平行测定6次，计算其RSD值，其中Pb、Cd、Cu、Zn、Mn、Ca、Fe、Cr的RSD值分别为3.31%、1.48%、2.19%、3.27%、2.33%、0.34%、0.60%、1.44%。精密度良好。

2.3.2 加样回收试验 取9号样品，分别加入样品各元素含量的80%、100%、120% 3个对照品溶液，每个浓度平行3次，计算加样回收率。

由表4可知，各元素的加样回收率为97.92%～103.77%，RSD值为0.75%～2.85%。

3 小结与讨论

《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》中规定：Pb≤5.0 μg/g，Cd≤0.3 μg/g， Cu≤20 μg/g，本试验收集的6份不同生长条件下的洛龙党参中重金属Pb、Cd和Cu的含量小于该规定值。而样品中Ca元素含量充分，且富含微量元素Zn、Mn、Fe和Cr。栽培党参与野生党参金属元素含量无明显差别，说明此研究可以成为贵州遵义道真仡佬族苗族自治县洛龙党参种植基地栽培的党参作为优质党参的重要依据之一。

本试验分别采用了两种样品前处理方法，两种方法各有优缺点，其中微波消解法适用性强，方便省力、安全快捷、污染少、样品溶解完全，且挥发损失较小，但试剂使用量大、空白值较大、处理样品所需时间较长；而灰化法简便、试剂污染小、空白值低，但是较高的灰化温度容易造成挥发性元素的损失，使测定结果普遍偏低，Zn、Mn、Ca、Cd、Cu等元素均因为高温挥发损失较多。而微波消解法中Cr的含量明显比灰化法的含量低，说明Cr元素在高温下不易挥发损失，而Cr元素在微波消解法的处理过程中，可能与试剂发生反应使其消耗较多。在灰化法中，同样的样品，金属元素Pb、Fe元素含量测定结果相差比微波消解法较大。综合考虑，在测定党参中的重金属和微元素含量适合用微波消解法，其方法操作简便、快速，结果更准确。

参考文献：

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[3] 曹晓燕，王喆之.陕西凤县栽培党参中宏量和微量元素含量测

定[J].农学通报，2009，25（16）：136-138.

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[6] 王彩艳，牛 艳.干法灰化与微波消解法测定枸杞中铬[J].农业机械，2012，1（3）：126-128.

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[10] 亚尔麦麦提.原子吸收光谱法测定铅等元素的检出限的探讨[J].中国卫生检验杂志，2006，16（10）：1274-1275.

2.1.2 线性关系及检出限 按表1所列原子吸收光谱仪器的工作条件以及上述测定条件，制作所测元素的标准工作曲线，以测得响应值（y）对浓度（x）进行回归，得出各元素线性方程，并按仪器工作条件分别对空白溶液和标准溶液测定10 次，得出各元素的检出限[10]，见表2。由表2可见，相关系数为0.996 3～0.999 8，各元素的线性关系良好。

2.2 样品测定

以“1.2.2”项条件下处理6份洛龙党参样品，分别测定样品中的Pb、Cd、Cu、Zn、Mn、Ca、Fe、Cr的含量，结果见表3。

2.3 方法学考察

2.3.1 精密度试验 分别吸取各个元素的标准溶液，平行测定6次，计算其RSD值，其中Pb、Cd、Cu、Zn、Mn、Ca、Fe、Cr的RSD值分别为3.31%、1.48%、2.19%、3.27%、2.33%、0.34%、0.60%、1.44%。精密度良好。

2.3.2 加样回收试验 取9号样品，分别加入样品各元素含量的80%、100%、120% 3个对照品溶液，每个浓度平行3次，计算加样回收率。

由表4可知，各元素的加样回收率为97.92%～103.77%，RSD值为0.75%～2.85%。

3 小结与讨论

《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》中规定：Pb≤5.0 μg/g，Cd≤0.3 μg/g， Cu≤20 μg/g，本试验收集的6份不同生长条件下的洛龙党参中重金属Pb、Cd和Cu的含量小于该规定值。而样品中Ca元素含量充分，且富含微量元素Zn、Mn、Fe和Cr。栽培党参与野生党参金属元素含量无明显差别，说明此研究可以成为贵州遵义道真仡佬族苗族自治县洛龙党参种植基地栽培的党参作为优质党参的重要依据之一。

本试验分别采用了两种样品前处理方法，两种方法各有优缺点，其中微波消解法适用性强，方便省力、安全快捷、污染少、样品溶解完全，且挥发损失较小，但试剂使用量大、空白值较大、处理样品所需时间较长；而灰化法简便、试剂污染小、空白值低，但是较高的灰化温度容易造成挥发性元素的损失，使测定结果普遍偏低，Zn、Mn、Ca、Cd、Cu等元素均因为高温挥发损失较多。而微波消解法中Cr的含量明显比灰化法的含量低，说明Cr元素在高温下不易挥发损失，而Cr元素在微波消解法的处理过程中，可能与试剂发生反应使其消耗较多。在灰化法中，同样的样品，金属元素Pb、Fe元素含量测定结果相差比微波消解法较大。综合考虑，在测定党参中的重金属和微元素含量适合用微波消解法，其方法操作简便、快速，结果更准确。

参考文献：

[1] 曾琦斐.中药党参中微量元素与氨基酸含量的测定[J].中国医药导报，2010，7（19）：65-66.

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[8] 陈新焕，肖家勇，易征璇.干灰化法前处理测定茶叶中铅的影响因素[J].光谱实验室，2012，29（5）：2685-2688.

[9] 陈 颢，张继光，付开林，等.火焰原子吸收光谱法中湿法消解和干灰化前处理法测定三七中总铅和铬含量的比较[J].现代仪器，2011，5（17）：55-58.

[10] 亚尔麦麦提.原子吸收光谱法测定铅等元素的检出限的探讨[J].中国卫生检验杂志，2006，16（10）：1274-1275.