分光光度法测定3种中草药中的镉含量

杜军良+杨凤+万燕+李静+何志坚

摘要：为了利用分光光度法测定3种中草药中的重金属镉元素含量，从而提供3种中草药中镉含量的数据，并对其中镉含量是否超标提供数据参考，采用湿法消解（HNO3、HClO4混酸），以双硫腙为显色剂，用酒石酸钾钠、盐酸羟胺联合掩蔽，用OP乳化剂增色增溶，再用分光光度法测定镉含量。结果表明，分光光度法测定镉含量的最佳条件为：最佳吸收波长为537 nm，NaOH的用量为5.00 mL，显色时间为20 min，显色剂的用量为15 mL;川芎中镉含量为0.254 μg/g，黄连中镉含量为0.045 μg/g，地黄中镉含量为0.195 μg/g。结果表明，镉含量大小依次为：川芎>地黄>黄连，其镉含量都符合我国制定的药用植物及制剂进出口绿色行业标准（镉≤0.3 μg/g），3种中草药中镉的回收率在95.0%～99.0%之间，表明结果准确可靠。

关键词：分光光度法;双硫腙;中草药;镉

中图分类号： O657.31 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2015）04-0299-03

收稿日期：2014-05-27

基金项目：四川省教育厅自然科学基金（编号：14ZB0267）。

作者简介：杜军良（1979—），男，山西运城人，硕士，讲师，从事中药和食品成分分析与检测。Tel：（0816）2200064;E-mail：358959587@qq.com。

通信作者：何志坚，硕士，副教授，从事环境污染检测与生态修复研究。E-mail：fengzhongyundong@163.com。

由于中草药价格低廉、使用灵活、服用方便，因而具有广阔的发展潜力[1-2]。尤其是随着中药在治疗癌症、艾滋病等方面取得的突破性进展，使得中草药的研究与开发越来越多地受到了人们的关注。但是随着生态环境的不断恶化以及中药原材料栽培过程中土壤的污染、农药的过量使用等，都使得中草药原料的质量越来越难以得到保证。中草药中存有过量有毒物质，使其在发挥“治病”功效的同时也产生“致病”的副作用，重金属就是这些有毒物质中的一种[3]。

阻碍我国中草药出口的一个重要原因就是中草药中重金属等有害物含量超标。由于重金属超标，关于我国中药及其产品在欧美等发达国家被查扣的事件时有报道，因此许多国家和地区已经对进口中药中重金属含量提出了严格要求，同时对我国中药的国际声誉也产生了极大的负面影响[4]。因此中草药中重金属的检测、控制、评价方法已经成为当前的研究热点之一[5]，也成为毒理学、中药药理学、生物无机化学、环境化学等众多学科的研究热点。

重金属镉（Cd）是人体非必需元素，正常环境状况下不会影响人体健康;当环境受到镉污染后，镉可能在生物体内富集，且其半衰期较长，可通过食物链进入人体[1]。研究表明，在当今世界研究的主要毒素中，镉位居第3位;在联合国环境规划署提出的12 种具有全球性意义的危险性物质中，镉被列为首位;国际癌症研究机构确定镉为人类、试验动物的肺癌、前列腺癌的确认致癌物[6]。因此测定中草药中重金属镉含量具有十分重要的现实意义。2005年我国就制定了适用于药用植物及制剂进出口的绿色行业标准，并规定了有害元素的含量限值：镉≤0.3 mg/kg、汞（Hg）≤0.2 mg/kg、砷（As）≤2.0 mg/kg、铅（Pb）≤5.0 mg/kg[7]。

川芎（Ligusticum chuanxiong Hort.）中镉元素含量的测定方法主要有原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体质谱法[8-9];地黄[Rehmannia glutinosa （Gaetn.） Libosch. ex Fisch. et Mey.]中镉元素含量的测定方法主要有ICP-AES法、原子吸收分光光度法[7，10];黄连（Coptis chinensis Franch.）中镉元素含量的测定方法主要有原子吸收分光光度法、原子吸收光谱法、ICP 发射光谱法等[11]。虽然其中大多数方法具有灵敏度高、快速准确等优点，但是由于仪器价格昂贵而不易推广[12]，因此对黄连、地黄、川芎中镉含量的测定多偏重于使用大型精密仪器，而对于如何选取最佳反应条件、改变试剂条件等采用更为简单易操作的分光光度法测定这3种中草药中镉含量的报告还少见报道。本试验采用仪器设备简单、价廉、操作方便并具有较高灵敏度的分光光度法测定来丰富镉的测定方法，以便能更容易、方便、准确地测定出中草药中的镉含量[13-14]。

1 材料与方法

1.1 仪器与设备

T6新世纪紫外-可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司;FW-100高速万能粉碎机，北京市永光明医疗仪器厂;101-2A型恒温干燥箱，上海泸南电炉烘箱厂;AUY120电子分析天平，上海精密科学仪器有限公司。

1.2 材料与试剂

川芎、黄连、地黄药材购于绵阳师范学院校外天诚大药房，经绵阳师范学院天然产物研究所边清泉教授鉴定认可。试验用水均是2次蒸馏水。

优级纯硝酸、优级纯高氯酸，成都市科龙化工试剂厂;分析纯NaOH，成都市联合化工试剂研究所;分析纯盐酸羟胺、分析纯OP乳化剂盐酸羟胺、分析纯酒石酸钾钠、分析纯双硫腙，天津科密欧化学试剂有限公司;优级纯镉粉，天津市光复精细化工研究所。

1.3 试验方法

1.3.1 分光光度法测定镉最佳条件的选择 （1）最大吸收波长的选择。吸取20 mL镉标准溶液于50 mL比色管中，加入5 mL 1 mol/L NaOH溶液（此时溶液pH值约为12），再依次加入15 mL 0.002%双硫腙、1 mL 20%盐酸羟胺、1 mL 50%酒石酸钾钠、1 mL 20%OP乳化剂，用蒸馏水稀释至刻度线，静置;以空白试剂为参比，用紫外-可见分光光度法制作该溶液的光谱扫描曲线。（2）显色剂用量的选择。在5支已标号的洁净比色管中，各加入20 mL 1 μg/mL的镉标准溶液，再各加入5 mL 1 mol/L NaOH溶液，再分别加入9、12、15、18、21 mL 0.002%双硫腙、1 mL 20%盐酸羟胺、1 mL 50%酒石酸钾钠、1 mL 20%OP乳化剂，用蒸馏水稀释至刻度线，摇匀、静置;在紫外-可见分光光度计上，于最大吸收波长537 nm处用1 cm的比色管测定吸光度D537 nm，以空白试剂作为参比。（3）显色时间的选择。在5支已标号的洁净比色管中，各加入20.00 mL 1μg/mL的镉标准溶液，再分别加入5 mL 1 mol/L NaOH溶液、15 mL 0.002%双硫腙、1 mL 20%盐酸羟胺、1 mL 50%酒石酸钾钠、1 mL 20%OP乳化剂，用蒸馏水稀释至刻度线，摇匀，静置时间依次设为10、15、20、25、30 min;在紫外-可见分光光度计上用1 cm的比色管测定吸光度D537 nm，采用空白试剂作为参比。（4）NaOH用量的选择。在5支已标号的洁净比色管中，各加入20 mL 1 μg/mL镉标准溶液，分别加入3、4、5、6、7 mL 1 mol/L NaOH溶液，再分别加入15 mL 0.002%双硫腙、1 mL 20%盐酸羟胺、1 mL 50%酒石酸钾钠、1 mL 20%OP乳化剂，用蒸馏水稀释至刻度线，摇匀，静置 20 min;在紫外-可见分光光度计上用1 cm的比色管测定吸光度，采用空白试剂作为参比。（5）标准曲线的绘制。分别准确吸取0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL 1 μg/mL 镉标准溶液，依次加入到50 mL比色管中，再分别加入5 mL 1 mol/L NaOH溶液、15 mL 0.002%双硫腙、1 mL 20%盐酸羟胺、1 mL 50%酒石酸钾钠、1 mL 20%OP乳化剂，每加入1种试剂后都要充分混匀，最后加去离子水至刻度处，摇匀，静置20 min;以空白溶液作为参比，在537 nm波长下用紫外-可见分光光度计测量上述各溶液的吸光度D537 nm。endprint

1.3.2 样品前处理 将市售川芎用水洗净后用去离子水洗涤，除去样品表面附着的杂质以及由于其他因素带来的金属离子。然后将水沥干，置于烘箱中（ 70～80 ℃ ）烘干至恒质量，最后用粉粹机将样品粉碎且过100目筛，装于试剂袋中，放入干燥器中待用。准确称取2.000 0 g待用的川芎样品于洁净干燥的小烧杯中，加入30 mL混合酸（HClO4 ∶ HNO3=1 ∶ 5），将烧杯置于电热板上低温加热消解，保持溶液处于微沸状态。当棕色烟挥发尽、HClO4白烟冒尽、消化液变为透明色并近干时取下烧杯，冷却后转移至10 mL容量瓶中定容。黄连、地黄的处理方法相同。

1.3.3 样品的测定 分别准确吸取5.00 mL川芎、黄连、地黄样品溶液于50 mL比色管中，分别加入5 mL 1 mol/L NaOH溶液（此时溶液pH值约为12），再分别加入15 mL 0.002%双硫腙、1 mL 20%盐酸羟胺、1 mL 50%酒石酸钾钠、1 mL 20%OP乳化剂，用蒸馏水稀释至刻度线，静置20 min，在紫外-可见分光光度计上用1 cm的比色管测定吸光度，以空白溶液作参比。通过标准曲线回归方程求出各样品中的镉含量，同时进行加标回收试验。

2 结果与分析

2.1 紫外-可见分光光度法测定镉含量的最佳条件选择结果

镉的最大吸收波长选择结果见图1，分析可知，用紫外-可见分光光度法得出镉的最佳吸收波长在537 nm处。

由表1显色剂用量的选择结果可知，双硫腙的用量为 15 mL 时测定的吸光度达到最大且比较稳定，因此在镉含量测定试验中选用的显色剂用量为15 mL。

表1 不同双硫腙的用量所对应的D537 nm

双硫腙用量（mL） D537 nm

9 0.025

12 0.080

15 0.139

18 0.124

21 0.097

由表2显色时间的选择结果可知，显色时间为20 min时测定的吸光度D537 nm达到最大值且比较稳定，因此在镉含量测定的试验中选用的显色时间为20 min。

表2 不同显色时间所对应的D537 nm

显色时间（min） D537 nm

10 0.087

15 0.126

20 0.137

25 0.132

30 0.130

由表3 NaOH用量的选择结果可知，NaOH的用量为 5 mL 时测定的吸光度达到最大且比较稳定，因此在镉含量测定的试验中，选择NaOH的用量为5 mL。

表3 不同NaOH所对应的D537 nm

NaOH用量（mL） D537 nm

3 -0.042

4 0.079

5 0.143

6 0.122

7 0.078

镉标准样品的浓度及相应的吸光度结果见表4。回归方程及相关系数为：

y=7.657 1x+0.035 1，r2=0.997 7。

以浓度为横坐标、吸光度为纵坐标绘制出标准曲线，详见图2，可以看出，镉浓度在0～0.20 μg/mL间有良好的线性关系。

表4 镉标准样品的浓度对应的D537 nm

浓度（μg/mL） D537 nm

0 0.036

0.004 0.063

0.008 0.097

0.012 0.131

0.016 0.154

0.020 0.189

2.2 样品的测定结果

从表5的样品测定结果可以看出，3种中草药中都含有微量的重金属镉，其中川芎中含量最多，黄连中含量最少，但都在国家药用植物的规定范围内（≤0.3 μg/g）。

表5 样品测定结果

样品 D537 nm 浓度

（μg/g）

川芎 0.074 0.254

黄连 0.042 0.045

地黄 0.065 0.195

2.3 川芎加标回收率测定结果

由表6至表8的川芎加标回收率可以看出，试验准确度较高，稳定性较好，结果可靠。

表6 川芎加标回收率的测定结果

样品含量

（μg/g） 加标量

（μg/g） 测定值

（μg/g） 回收率

（%） 平均回收率

（%）

0.254 0.200 0.452 99.0 98.3

0.300 0.551 99.0

0.400 0.641 96.8

表7 黄连加标回收率的测定结果

样品含量

（μg/g） 加标量

（μg/g） 测定值

（μg/g） 回收率

（%） 平均回收率

（%）

0.045 0.200 0.243 99.0 97.3

0.300 0.330 95.0

0.400 0.437 98.0

3 结论

本研究采用湿法消化（HNO3、HClO4混酸），以双硫腙为

表8 地黄加标回收率的测定结果

样品含量

（μg/g） 加标量

（μg/g） 测定值

（μg/g） 回收率endprint

（%） 平均回收率

（%）

0.195 0.200 0.394 99.5 98.6

0.300 0.489 98.0

0.400 0.588 98.3

显色剂，在强碱性条件下，利用酒石酸钾钠、盐酸羟胺联合掩蔽，通过OP乳化剂增色增溶，用紫外-可见分光光度法在537 nm处测定川芎、黄连、地黄3种常见中草药各样品的吸光度，求出样品中重金属镉的含量。结果表明，3种常见中草药中镉的含量分别为：川芎0.254 μg/g，黄连0.045 μg/g，地黄0195 μg/g，镉含量大小依次为：川芎>地黄>黄连，但其镉含量符合我国制定的药用植物及制剂进出口绿色行业标准（镉≤0.3 μg/g）。另外本试验发现，分光光度法测定镉的最佳条件为：最佳吸收波长为537 nm，NaOH的用量为 5 mL，显色时间为20 min，显色剂的用量为15 mL。试验结果提供了中草药中重金属镉含量的数据，对中草药是否存在重金属镉含量超标提供依据，同时也为中草药是否具有安全可靠的食用性提供数据参考。

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