微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定秦皮中金属元素的含量

李姗姗,袁 新,来守军

(兰州文理学院 化工学院,甘肃 兰州 730000)

在当今医学界,秦皮制成的相关临床药物主要用于癌症、关节炎、结肠炎等疾病的治疗,且效果非常明显[1].王宏卫等[2]就中药材对癌症放化疗的作用,认为中药材中所含的有机分子和微量金属元素对中药药效均有影响.秦皮其味苦涩,具有清热解火、止带、明目等多种功效[3].作为一种治疗癌症的临床药物,其中含有的铁、钙、硒以及其他金属元素的含量鲜为人知.铁在人体中具有参与氧运输、储存及能量代谢,维持正常造血的功能[4],钙作为骨骼的主要成分之一,对人体成长至关重要[5];人体生长发育缺少硒元素可能会损伤机体功能,但是过量的硒元素可能会导致硒中毒[6-7].因此测定中药秦皮中的微量金属元素对其在癌症药物中的应用具有极其重要的意义.李克军等[8]阐述了原子吸收光谱法(AAS)测定中药中重金属的研究及快速确定重金属含量的新开发原子技术.

本实验通过微波消解处理秦皮样品,用抗坏血酸作为测定秦皮中金属元素含量的基体改进剂,运用GFAAS测定了未见报道的铁、钙、铜、硒、锰、铅的含量,并对实验的检出限、精密度、灵敏度以及加标回收率进行分析,为快速准确地检测秦皮中的微量元素提供了一种可行的方法.

1 实验部分

1.1 实验用品

1.1.1 试剂

秦皮(鄄城县振兴药材购销站),铅、铜、硒、钙、锰、铁金属元素标准储备液(1 000 μg/mL)(梯希爱(上海)化成工业发展有限公司),硝酸(HNO3)(天津渤海化工集团公司),抗坏血酸(良友化学试剂有限公司).

1.1.2 仪器

AA6880型石墨炉原子吸收分光光度计,KY-1型铁空心阴极灯,AC70000型冷却水循环机(岛津(上海)实验器材有限公司),MSP-8600型微波消解仪(北京瑞利集团公司).

1.2 样品前处理

将秦皮磨成粉,用100目细筛出干粉,用分析天平分别称取6份样品:0.3005 g,0.3002 g,0.3000 g,0.3002 g,0.3001 g,0.3005 g,放入微波消解罐内,用10 mL吸量管吸取65%的浓硝酸8 mL,加入消解罐内.将微波消解罐放置在赶酸仪上,在120 ℃高温下预处理10 min,待预处理完成后,拧紧消解罐盖放入微波消解仪中,经过加温程序,完成消解.消解完成后打开消解罐盖置于赶酸仪上进行赶酸,至溶液约1～2 mL,再加入蒸馏水5 mL,使试样内的酸度蒸发,重复2～3次,待溶液冷却后,用2%硝酸定容至25 mL,放置一夜.在检测试样溶液开始之前加入基体改进剂抗坏血酸溶液,其中,空白溶液未加入单一的基体改进剂.微波消解仪升温程序见表1.

表1 升温消解程序

1.3 实验方法

使用AA6880型石墨炉原子吸收仪器对预处理秦皮样品中的金属元素含量进行测定,分析所测数据.仪器的工作条件如表2所列[11].

表2 石墨炉原子吸收分光光度计工作条件

1.4 标准工作曲线

1.4.1 标准工作溶液的配制

取5 mL配制好的金属元素标准使用液(10 mg /L),放入1 000 mL容量瓶中,用2%的HNO3溶液稀释至刻度,得到50 μg /L金属元素标品稀释液.经石墨炉自动进样稀释,得到Fe、Ca、Cu、Se、Pb、Mn标准系列工作溶液,结果如表3所列.

表3 Fe、Ca、Cu、Se、Pb、Mn标准系列工作溶液

1.4.2 标准曲线

按表3所配制的标准溶液,依次测定Fe、Ca、Cu、Se、Pb、Mn系列标准溶液的吸光度值.从线性回归方程及相关系数可以看出,在一定范围内,回归拟合效果相对较好,仪器测量值相对稳定,该检测仪器的灵敏度可以用标准工作曲线的斜率表示[8],结果如表4所列.

表4 线性回归方程及检出限

1.5 样品中金属元素含量的测定

将按步骤1.2处理好的秦皮样品采用自动进样系统,分别吸取20 μL试剂空白液和样品液注入石墨炉中,得到秦皮中微量金属铁元素的浓度和吸光度,如表5所列.

表5 秦皮中金属元素分析结果 单位:μg/L

将表5中得到的秦皮样品中的金属元素浓度,通过公式(1)计算秦皮样品中的金属元素含量(该样品浓度为已加入基体改进剂后所测得金属元素的浓度)[9]:

(1)

其中:ω为秦皮中金属元素的质量分数, mg/kg;ρ1为秦皮中金属元素的质量浓度, μg/L;ρ2为空白液中金属元素的质量浓度,μg/L;V代表消化液样品定容体积,mL;m为样品质量,g.

通过计算,得到样品中金属元素含量,结果如表6所列.结果表明,GFAAS分析技术测定速度快,原子化效率、测定结果准确度和灵敏度均高于FAAS(其铅、硒元素检测含量为0),充分体现出了GFAAS的灵敏度高,检测限达10-6～10-14,可测到10-13g/mL数量级.GFAAS相对优于其他测定微量金属元素的方法,对固体样品可直接进行检测,利用被测元素原子蒸气态定量分析原子共振辐射吸收,在进行原子化的过程中使用石墨管加热,灵敏度可提高10～200倍[11].

表6 秦皮中金属元素含量的测定结果 单位:mg/kg

1.6 石墨炉原子吸收光谱法的检出限、精密度以及加标回收率的分析

1.6.1 精密度分析

实验中大多采用相对标准偏差(RSD)反映测定值的精密度.因此,运用石墨炉原子吸收光谱法测定各个金属元素的浓度,测定结果如表7所列.

表7 加标回收率的测定

标准偏差:

(2)

相对标准偏差 :

(3)

根据表5数据,通过式(2)、式(3)计算可知,秦皮中金属元素Fe、Ca、Cu、Se、Mn、Pb测定的相对标准偏差分别为4.41%、1.41%、0.32%、0.24%、0.15%、0.28%,均在5%以下,可见仪器精密度良好,可用于秦皮中金属元素含量的测定.

1.6.2 加标回收率的测定

称取0.3 g秦皮样品3份,重复实验步骤1.2,将样品重新处理,得到试样溶液.运用石墨炉原子吸收光谱法测定其样品含量,在不同金属元素含量的秦皮样品中加入不同浓度的标准溶液,测定并计算其加标回收率.

根据测定值计算加标回收率,结果为97.1%～101.8%,表明该方法准确可靠,可用于中药材秦皮中金属元素含量的测定.

1.6.3 检出限分析

对空白试样浓度平行测定10组,确定其线性检出限.测定结果如表8所列.

表8 检出限的测定

以3倍标准偏差(3S)作为该方法检出限的计算方法[10],经计算该检出限的结果为0.102 μg/L.

2 结论

秦皮中含有丰富的金属元素,采用微波消解的前样品处理方法,用石墨炉原子吸收光谱法对秦皮中6种金属元素铁、钙、铜、硒、锰、铅的含量进行了测定.结果表明,秦皮中的铁元素含量最高,为4.7727 mg/kg.该方法的精密度良好,检出限低(0.102 μg/L),样品的加标回收率在97.1%～101.8%.因此,该方法可用于中药材秦皮中重金属含量的测定分析.