原子荧光光谱法测定茯苓中的重金属砷、硒

朱 琳，曾晓丹

(吉林化工学院化学与制药工程学院，吉林 吉林 132022)

茯苓是常用的利尿中药材，主要产于安徽、湖北、云南等地，具有利水渗湿、健脾、宁心的作用，用于水肿尿少、痰饮眩悸、脾虚食少、便溏泄泻、心神不安等[1-2]。茯苓中的有机成分包括茯苓多糖、三萜、脂肪酸、甾醇、酶等，是茯苓的药理活性成分。硒具有抗氧化作用，是体内自由基的清除剂，拥有抗衰老的功用，此外还具有很高的生物活性，被认为是人类胚胎发育过程中的必要元素之一，还可通过调节人体的免疫功能，参与致癌物质的代谢，抑制癌细胞的生长，抗过氧化作用，发挥治癌和抗癌作用[3-4]。人体可能因缺乏硒而患上克山病、大骨节病，但过多的硒又可能引发硒中毒，导致脱发、脱甲、偏瘫等症状。砷是身体必需的微量元素之一。低剂量的砷具有刺激作用，能促进增进细胞生长和繁殖，但过多摄入则会导致中毒甚至可能死亡。砷的富集、蓄积则会使人体的组织系统受到很大影响[5]。因此测定茯苓中的重金属元素砷、硒的含量，对茯苓的分析以及阐明茯苓的物质基础具有重要的意义。本实验采用原子荧光光谱测定了茯苓中的硒和砷的含量，可为完善茯苓的质量标准以及物质基础的研究，提供数据参考。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

SK2003Z双通道原子荧光分析仪，砷（As）、硒（Se）高性能空心阴极灯。1000μg·mL-1的As和Se标准储备溶液，使用时要逐级稀释。HCl、HNO3均为优级纯，硫脲、抗坏血酸、KBH4等为分析纯。实验用水使用二次蒸馏水。

1.2 仪器工作条件

光 电 倍 增 管 负 高 压：As 260V，Se 300V。As灯 电 流 60mA，Se灯 电 流 80mA，载 气 流 量600mL·min-1。屏蔽气流量800mL·min-1。读数时间3s，延迟时间5s。载气是氩气(99.99%)，测量方法是标准曲线法。

1.3 实验方法

1.3.1 样品的前处理

As样品处理：准确称取0.5g茯苓样品3份，精确至0.0001g，分别置于50mL小烧杯中，加入适量的硝酸，放置过夜，同时做空白。次日置于电热板上慢慢加热硝解至硝化彻底。加入一定量的硝酸，继续加热至溶液无色或浅黄色。再加入双氧水赶酸，蒸至溶液为2～3mL，冷却至室温备用。

Se样品处理：准确称取0.5g茯苓样品3份，精确至0.0001g，分别置于50 mL小烧杯中，加入HNO3-H2O2（5∶1）混合溶液 10.0mL，再用保鲜膜封住烧杯口，盖上表面皿，放置阴暗处12h以上，同时做空白样。次日置于电炉上，上扣表面皿缓慢加热硝解，待反应基本完成，停止加热，冷却后再加入5∶1的硝酸和双氧水混合液5mL继续加热，反复多次，直至溶液变得澄清，拿下冷却。加入6mol·L-1盐酸10mL，加热煮沸3～5min，冷却后全部转移至20mL比色管中，用3mol·mL-1的盐酸稀释至刻度，摇匀。同时做空白溶液，备用。

1.3.2 样品溶液的制备

将样品溶液分别移入50mL容量瓶中。砷溶液：加入2mL 5%硫脲-5%抗坏血酸溶液和2.5 mL HCl；硒溶液：加入 10 mL HCl，用水定容，摇匀，静置30 min后测其荧光强度。

1.3.3 标准曲线的绘制

准确吸取 0.00、0.10、0.20、0.50、1.00mL 浓度为1.00μg·mL-1的As标准溶液，分别置于50mL容量瓶中，然后分别加入2mL的5%硫脲-5%抗坏血酸和2.5mL的HCl，用水定容至刻度。混合标准溶液中 As的浓度分别为 0、2、4、10、20 ng·mL-1。

准确吸取 0.00、5.00、7.50、10.00、15.00 mL 浓度为100 ng·mL-1的Se标准溶液，分别置于50mL容量瓶中，分别加入10mL的HCl，用水定容至刻度。Se浓度分别为 0、10、15、20、30 ng·mL-1。两种系列溶液都放置30min后，进行荧光强度测定，绘制标准曲线。

2 结果与讨论

2.1 仪器工作条件的选择

2.1.1 光电倍增管负高压的影响

在一定范围内PMT负高压越高，灵敏度越高，荧光信号越强。实验表明，负高压为260～350V时，灵敏度高且稳定性好。考虑到仪器信噪比与灵敏度均要满足要求，因此应尽可能地采用较低的负高压，故本实验中，砷和硒的负高压分别选用260V和300V。

2.1.2 灯电流对砷和硒荧光强度的影响

荧光强度随着灯电流的增大而增大，但荧光强度过高会影响灯电流的寿命；荧光强度过低，灵敏度也降低。实验结果表明，砷灯电流采用80mA，硒灯电流采用60mA时，荧光值相对稳定。

2.1.3 原子化器高度的选择

实验表明，原子化器的高度与阴极灯心的位置会影响原子荧光的强度。原子化器的高度过低，会导致气相干扰，使得空白荧光的强度增高，检出限变差；原子化器的高度过高，灵敏度降低，平行性不好。可通过调整原子化器的高度，使得原子荧光强度达到最大值。

2.1.4 载气流量和屏蔽气流量的选择

从实测的载气流速与检出信号相对强度的关系可知，载气流速较小有利于信号强度的增强，但载气流速不能过小，过小则氢-氩焰不稳定，同时不能迅速地将氢化物带入石英炉；但流速过高则载气也会冲稀原子的浓度。屏蔽气具有改进火焰稳定性和提高荧光强度的作用，但要避免基态原子在原子化器中分散而导致荧光强度降低。综合考虑，载气流量为600mL·min-1，屏蔽气流量为800mL·min-1时，能达到最好结果。

2.2 酸度对测定的影响

酸度与荧光信号有一定的关系。酸度太低，盐酸不能与硼氢化钾充分反应，荧光强度明显减弱；酸度增加，荧光强度明显增加。As浓度为5%～10%时，荧光信号的变化不是很大，Se浓度为20%～45%时，荧光信号的变化不是很大。考虑到高酸对仪器管路的腐蚀以及酸的消耗量，本实验确定As选择的盐酸浓度为5%，Se选择的盐酸浓度为20%。

2.3 KBH4浓度对As、Se荧光强度的影响

硼氢化钾为还原剂，其水溶液不稳定，加入氢氧化钾可以提高其稳定性。硼氢化钾浓度过高，会产生过多的氢，导致灵敏度降低，并引起液、气相干扰；硼氢化钾浓度过低，气态物难以形成。本文考察了硼氢化钾溶液浓度分别为 0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0%对As、Se的荧光强度的影响。实验结果表明，随着溶液浓度加大，荧光强度逐渐增大，浓度达到1.5%～3.0%时，荧光强度变化缓慢并趋于稳定。因此，本实验中，As采用硼氢化钾浓度为2.0%的溶液，Se采用硼氢化钾浓度为1.5%的溶液。

2.4 KOH浓度的选择

在配制KBH4溶液时需加入适量的KOH，以提高其稳定性，但KOH加量过多会降低反应时的酸度。因此本实验采用浓度为0.5%的KOH溶液。

2.5 标准曲线及检出限

测定的最低检出限按式（1）计算：

式中：CL为方法的最低测定检出限；S为空白值标准偏差；b为方法校准曲线的斜率。

实验时，取空白试剂进行9次荧光值的平行测定，以其测得值的标准偏差的3倍计算，得到方法的检出限 (DL)：As为 0.48 ng·mL-1，Se为 0.28 ng·mL-1。

根据中药材中的砷、硒的含量和取样量，分别配制浓度为0～20 ng·mL-1的砷标准系列溶液和浓度为0～30ng·mL-1的硒标准系列溶液用于测定，并绘制标准曲线(图1、图2)。

实验结果表明，As标准溶液在浓度0～20 ng·mL-1范围内，回归方程为：y=0.7669C+2.4785，相关系数r=0.9959。Se标准溶液在浓度0～30 ng·mL-1范围内，回归方程为：y=0.5C+35.1，相关系数r=0.9984。测定9次空白溶液的荧光值，求得As的检出限为0.48 ng·mL-1，Se的检出限为0.28 ng·mL-1。

2.6 样品回收率

样品回收率按式（2）计算：

式中：Ch为样品回收率，%；Cp为加标样中待测物的浓度，ng·mL-1；CK为不加标样中的待测物的浓度，ng·mL-1；Cr为空白加标的标准溶液的浓度，ng·mL-1。

2.7 As的回收率实验

称取0.5g试样，精确至0.0001g，按1.3.2的方法制备样品，按2.1的仪器条件进行测定，测得样品中砷的含量分别为 0.34706、0.63754、0.78578、0.41968 μg·g-1，加入 1000 ng·mL-1砷标准溶液0.25 mL，测得平均加标回收率为104.62%，相对标准偏差RSD为15.87%。

表1 As加标回收率实验结果

2.8 Se回收率实验

称取0.5g试样，精确至0.0001g，按1.3.2的方法制备样品，按2.1的仪器条件进行测定，测得样品中硒的含量分别为 0.6029，1.0441，0.4559μg·g-1，加入100ng·mL-1硒标准溶液6.30mL，测得平均加标回收率为97.56%，相对标准偏差RSD为12.23%。

表2 Se加标回收率实验结果

3 结论

1）本文建立了用氢化物发生-原子荧光光谱法测定茯苓中的重金属As和Se含量的方法，线性范 围：As 为 0～20 ng·mL-1，Se 为 0～30 ng·mL-1；线 性 方 程 为：As：y=0.7669C+2.5，R2=0.9959；Se：y=0.5C+35.1，R2=0.9984。本方法的检出限 (DL)：As为 0.48ng·mL-1，Se 为 0.28 ng·mL-1。

2）样品的总砷含量为0.55μg·g-1，相对标准偏差RSD为12.3%；总硒含量0.70μg·g-1，相对标准偏差RSD为4.60%。

3）样品中，砷的平均加标回收率为104.62%，相对标准偏差RSD为15.87%；硒的平均加标回收率为97.56%，相对标准偏差RSD为12.23%。以上结果表明，本方法的准确度高，重复性好，能满足中药材中砷和硒的检测要求。

本方法快速、简便，灵敏度非常高，可以得到较为准确的结果，可作为茯苓中砷和硒含量的测定方法，并可为茯苓的药用价值开发提供科学数据。