微波消解-石墨炉原子吸收法测定中药中铅镉含量

文紫纯,刘雨晴，宋佳盛，付思佳，黄雯丽，赵博文，安 阳，杨晓炜，刘凤海

(1.牡丹江医学院，黑龙江 牡丹江 157011；2.佳木斯大学，黑龙江 佳木斯 154007)

中药作为我国传统医学瑰宝，越来越受到百姓喜爱，尤其在控制我国东北高寒地区新冠病毒肺炎疫情的过程中发挥了巨大作用[1]。其中，东北地产抗呼吸道病毒类中药，如五味子、桔梗、连翘、黄芩应用最为广泛。现代中药理论证明，中药中的重金属进入人体后，可以与细胞中含巯基的酶结合，抑制酶的活性，直接影响中药的药用效果[2]，而重金属中毒性最大、分布最广的是铅和镉，因此，对五味子、桔梗、连翘、黄芩中铅镉的含量测定显得尤为重要。

目前中药中铅和镉的测定方法有分光光度法[3]、火焰原子吸收法[4]、石墨炉原子吸收法(graphite furnace atomic absorption spectrometric，GFAAS)[5]、原子荧光法、电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma-mass spectrometer，ICP-MS)[6]和电化学分析法[7]，本实验采用现代微波消解技术进行样品预处理，有效减少样品损失和试剂干扰，结合传统GFAAS，大大提高重金属检测的灵敏度，成功实现新冠病毒防控中草药中铅镉含量的测定。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

1.1.1 主要仪器 原子吸收光谱仪(美国PerkinElmer公司，900T型)，微波消解仪(意大利Milestone)，高速万能粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司，FW100型)，电子天平(Mettler Toledo，ME104E/02型)，数显恒温电热板(江苏常州澳华仪器有限公司，DB-3B型)，纯水器(英国ELGA，PureLab Classic型)。GFAAS测定条件：AA-BG，THGA横向加热石墨炉，纵向Zeeman扣背景方式校正，进样体积20 μL，石墨炉升温程序,见表1。

表1 石墨炉升温程序

1.1.2 主要试剂 铅标准溶液(1000 μg/mL，中国计量科学研究院);镉标准溶液(1000 μg/mL，中国计量科学研究院);黄芪标准物质(地球物理地球化学勘查研究所)；硝酸为优级纯，其余试剂均为分析纯。

1.1.3 样品 所用五味子、桔梗、连翘、黄芩均为黑龙江省牡丹江地区地产中药(购于牡丹江大药房)。

1.2 样品预处理与检测将中药样品各50 g用蒸馏水洗净，经风干后利用高速万能粉碎机进行粉碎，用玛瑙坩埚研磨并过80目尼龙筛，取中间10 g过筛样品实验备用。分别准确称取中草药样品0.1 g，置于烧杯中，加入9 mL硝酸，放置在电热板上80 ℃条件下加热10 min，取下冷却至室温，转移至微波消解罐中，同时做试剂空白。然后再向其中加5 mL硝酸和1 mL过氧化氢，放入微波消解仪中进行预处理(表2)。待消解结束后，将样品消解液转移至比色管，用蒸馏水冲洗消解罐，最终消解液定容至15 mL。同法做试剂空白，GFAAS分析检测。

表2 微波消解程序

1.3 标准系列配制与检测铅的标准系列配制：吸取1 mL铅标准溶液于1000 mL容量瓶中，用0.5%硝酸定容，该溶液浓度为1000 μg/mL储备液。取10 mL储备液加入100 mL容量瓶中，用0.5%硝酸定容，即配成100 μg/L铅标准应用液，GFAAS分析测定。镉的标准系列配制：吸取1 mL镉标准溶液于1000 mL容量瓶中，用0.5%硝酸定容，该溶液浓度为1000 μg/mL储备液。取1.00 mL储备液加入100 mL容量瓶中，用0.5%硝酸定容，即为10.0 μg/L镉标准应用液，GFAAS分析测定。

2 结果

2.1 标准曲线及检出限根据标准系列的标准溶液浓度与吸光度值，计算标准曲线回归方程及相关系数，按照公式DL=KSb/m计算检出限，即用3倍空白值标准偏差除以标准曲线斜率，计算得到铅、镉的检出限(表3)。可以看出，实验测定铅镉标准曲线、相关系数结果满意，检出限远低于中国药典[8]中草药中铅镉的卫生标准，满足实际工作需要。

表3 铅镉标准曲线及检出限

2.2 准确度实验称取0.1 g黄芪标准药品样品，按照实验方法1.2样品预处理进行微波消解，将预处理后样品按照优化条件置于AAS仪器进行测定，所得测定结果在允许误差范围之内，测定结果准确可靠(表4)。

表4 黄芪标准物质的测定结果

表5 精密度实验

2.4 加标回收率实验准确称取黄芪标准物质0.1 g，平行制备6份样品，分别按照中国药典中铅、镉限值的10%、50%、90%进行加标回收率实验，结果表明，铅的回收率为93.4%～106.8%，镉的回收率为92.7%～107.6%，表明实验有良好的回收率(表6)。

表6 加标回收率实验

2.5 样品测定采用微波消解样品预处理，GFAAS对样品进行检测铅、镉含量，结果见表7。根据中国药典2020版(第一部)对中药中重金属限值规定(铅≤5.0 mg/kg，镉≤0.3 mg/kg)[8]，可以看出4种中药中铅、镉含量均符合中国药典2020版(第一部)使用标准。

表7 四种中草药中铅镉含量(mg/kg)

3 讨论

3.1 微波消解-GFAAS对中草药中铅镉含量的分析通过称取少量中草药样品，经过微波消解后，样品中铅镉含量损失少，并且由于加入消化试剂少，仪器测量中产生的试剂干扰也较少。经过实验验证，微波消解-GFAAS方法对抗新冠病毒的4种中草药(五味子、桔梗、连翘、黄芩)中铅镉含量的测定可以看出，方法的相关系数、检出限以及精密度、准确度均处于较高水平，能够满足实际工作需要，可以用于中草药中铅镉含量的测定。

3.2 微波消解-GFAAS测定中草药中铅镉的理论与实际价值铅镉是自然界分布最广泛的有毒重金属元素，毒性大、危害持久，属于环境内分泌干扰物和持久性污染物，是全球范围内学者们长期关注的热点问题。新冠疫情中，传统中草药扮演了不可或缺的角色，尤其是边远地区农村，更是起到不可替代的作用。《本草纲目》中对于五味子、桔梗、连翘、黄芩能够防治发热、咳嗽等传染性疾病都有详细记载。

GFAAS是传统重金属元素分析方法，原子吸收光谱仪价格低廉，操作简便，是基层分析机构必备的常用检测设备。近年来通过对微波消解技术的开发，可以有效的提高GFAAS方法的检出限和方法的灵敏度、准确度，对于中草药中铅镉测定具有较强的应用价值。

3.3 方法创新性对于复杂成分的食品与药品的前处理，传统消化技术使用的是干消化法、湿消化法。干消化法样品靶标损失严重，湿消化法使用化学试剂量大，试剂干扰明显、误差大。本实验采用微波消解技术，样品取样量少、加入化学试剂少、干扰也比较少，实验耗时少、精度高，极大提高方法的灵敏度和检出限，对于中草药中重金属分析具有较强的推广价值。

3.4 方法局限性ICP-MS是目前高端实验室主流检测痕量铅镉含量的主要方法，方法灵敏度高、检出限低，可以准确定量纳克水平，并且可同时测定多种重金属元素，但仪器价格昂贵、操作方法复杂，仪器运行成本高，限制了方法在基层的推广和使用。微波消解-GFAAS只能进行单一元素的测定，方法的检出限只有微克级。由于五味子、桔梗、连翘和黄芩产地不同，受到不同程度的环境污染，中草药中铅镉含量差异较大，并且中草药的成分复杂，基体干扰较大，样品基体空白对实验结果影响并不明确，因此，中草药的空白样品必不可少。由于中药种类繁多，很多测试中草药没有对应的样品空白，使用其他中草药作为靶标样品空白存在一定的实验误差。因不同批次微波消解存在系统误差较大，故需要同批次做试剂空白校正。

3.5 展望通过微波消解法对五味子、桔梗、连翘和黄芩等东北地产中草药进行消化预处理，应用GFAAS测定4种中草药中铅镉含量，方法准确度高，灵敏度好，检测水平远高于国家标准中铅镉卫生标准，能够满足中草药中重金属含量测定，可以作为基层新冠防控过程中选用中草药时，检测其中铅镉含量的可行方法。