微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定胶囊中的痕量铬

黄 辉 李本涛 邵鸿飞

(中国兵器工业集团第五三研究所，济南 250031)

很多药物是对食道和胃粘膜有刺激性的粉末或颗粒，而且口感不好，易于挥发，在口腔中易被唾液分解，而被吸入气管。若将这些药装入胶囊，既能保护药物药性不被破坏，也保护了消化器官和呼吸道；另外，有些药物需要在肠内溶解吸收，胶囊作为一种保护，可以保护药物不被胃酸所破坏。医用胶囊对重金属含量有严格的要求，《中国药典》2010版规定[1]，明胶空心胶囊中的铬含量应低于2 μg/g，而某些不合格胶囊产品中六价铬离子含量较高。六价铬离子是铬离子中毒性最大的一种，容易进入细胞，并还原为三价铬，产生中间体五价铬和活性自由基，对DNA造成损伤，对呼吸道、消化道有刺激性；对肝肾有明显的损伤，损伤程度与铬离子含量有关；有显著的致癌、致畸、生殖毒性[2, 3]，因此必须严格控制药品中的铬含量。

原子吸收光谱法是测定痕量金属的常规分析方法之一，其中，石墨炉原子吸收法(GFAAS)以其用样量小、检出限低以及仪器简单易操作等优点，被广泛应用于食品、药品以及生物样品的检测中[4]。在采用原子吸收光谱法进行检测时，常用的样品前处理方法有微波消解、微波萃取、活性炭分离富集、液液萃取、超临界萃取等[5]。高压微波消解技术具有溶样时间短、溶剂用量少、空白值低以及样品消化完全等优点，在近年来得到了迅速的发展[6]。笔者对胶囊中铬元素采用微波消解-石墨炉原子吸收光谱法进行了测定。在样品中加入适量浓硝酸进行微波消解，微波可以使试样与试剂的接触界面不断快速更新，促进试样与试剂更有效地接触，从而加快试样消解。消解液在石墨炉内完成原子化后，根据吸光度与浓度的数学关系推算出被测元素的含量。该法测定结果可靠。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

石墨炉原子吸收分光光度计：SpectrAA800型，配有自动进样系统、空心阴极灯以及石墨管，美国Varian公司；

微波消解仪：WR-C型，北京美诚科贸集团；

电热板：EH20A plus型，美国Lab Tech公司；

浓HNO3：分析纯；

氩气：钢瓶气，纯度为99.99%；

铬标准储备液：铬的浓度为 1 000 mg/L，编号GBW(E)080533，国防科技工业应用化学一级计量站；

胶囊样品：某胶囊生产厂；

实验室用水为高纯水。

1.2 样品制备

准确称取胶囊样品约0.5 g于干燥滤纸上，用剪刀剪碎后置于聚四氟乙烯消解罐中。为了检测不同颜色的胶囊产品中铬含量的差别，选择1#(全红)、2#(全蓝)、3#(全绿)、4#(蓝白)、5#(红白)5种胶囊样品进行测试。

1.3 样品溶解方法

称取已粉碎的胶囊试样0.5 g(精确至0.000 1 g)于聚四氟乙烯微波消解罐中，加入10 mL浓HNO3，浸泡过夜。为避免反应过于剧烈，采用程序升温的方法进行消解。按照表1设定的消解程序进行微波消解，消解过程结束后，将消解液置于电热板上加热至棕红色雾散尽，定量转移至100 mL容量瓶中，以高纯水定容至刻度，待测。随同进行试样空白试验。

1.4 石墨炉原子吸收光谱仪工作条件

石墨炉原子吸收分光光度计测定铬元素的工作条件列于表2。

表1 微波消解程序升温过程

表2 石墨炉原子吸收分光光度计工作条件

2 结果与讨论

2.1 酸的选择

一般样品进行消解处理时，都要选用氧化性极强的酸进行高温加热处理，反应时间较长，且反应在开放环境中进行，极易造成样品的损失。选用微波消解进行样品处理时，采用氧化性较弱的酸就能将样品消解，且反应在密闭条件下进行，反应时间短，样品损失小。因此，在进行胶囊样品处理时，选择浓HNO3作为反应的氧化性酸，通过微波消解程序升温，实现了样品的快速消解。

2.2 干扰试验

为了考察共存离子对铬检测时的影响，在铬标准溶液(20 ng/mL)中分别加入不同浓度的共存离子，测定其回收率，当相对误差在±5%之内时，认为没有干扰。测定时，以下共存离子不干扰测定(以Cr元素的倍数计)Ca2+(5 000)、Mg2+(5 000)、Pb2+(1000)、Ni2+(1 000)、Na+(500)、K+(500)、Fe3+(300)、Ti2+(300)、Cu2+(300)、Sr2+(300)。由此可见，用该方法测定Cr元素时，共存元素基本不干扰。

2.3 方法的检出限

将仪器各参数调至正常工作状态，测定铬标准溶液，对每一个浓度点分别进行3次吸光度重复测量，取3次测量的平均值，按线性回归法[7]求出工作曲线的斜率b，按以下公式计算仪器测量的灵敏度：

s=b/V

(1)

式中：b——工作曲线的斜率，mL/ng；

V——取样体积，μL。

在此仪器工作条件下，对空白溶液进行11次吸光度测定，计算测定结果的相对标准偏差sA,以3sA/s计算铬的检出限为1.7×10-14g。由此可见，此方法可以满足胶囊中铬的检测要求。

2.4 重复性试验

将1#胶囊样品经微波消解处理后，转移到100 mL容量瓶中，在与检出限相同测试条件下，连续测定7次，计算7次测定结果的相对标准偏差(RSD)，如表3所示。由表3可以看出，胶囊中铬元素测定结果的相对标准偏差较小，表明使用该方法测定铬元素，重复性较好。

表3 铬元素重复性试验结果

2.5 线性方程

利用铬标准储备液，可自动配制成铬浓度为0、10、20、30 ng/mL的系列标准工作溶液，按照1.3仪器工作条件测定标准溶液的吸光度，对吸光度X和标准溶液浓度Y进行线性回归，得到铬元素线性方程为Y=0.034 2X+0.006 7，r2=0.999 8，线性范围为0～30 ng/mL。

2.6 回收试验

采用选定的微波消解程序以及石墨炉原子吸收分光光度计工作条件，从1#胶囊样品中均匀取4组样品，向其中分别加入不同量的Cr标准溶液进行加标回收试验，回收试验结果列于表4。由表4可以看出，待测元素的加标回收率为95.0%～104.0%，表明采用本方法测定胶囊中的铬元素，结果准确可靠。

表4 回收试验结果

2.7 样品测定

用本方法对不同胶囊样品2#、3#、4#、5#的铬含量进行测试，结果列于表5中。通过对胶囊样品的实际分析可以看出，胶囊样品中确实有铬残留，但该批次样品中铬的含量均在合格范围内。

表5 样品测试结果

3 结语

与传统的消解方法相比，密闭微波消解方法进行胶囊样品处理具有反应时间短、试剂用量少等优点，可以提高实验效率。通过与石墨炉原子吸收光谱法相结合，可以实现胶囊样品中铬元素的快速准确检测。

[1] 国家药典委员会.中华人民共和国药典(二部)[M].北京：中国医药科技出版社, 2010：1 205.

[2] 朱建华, 王莉莉. 不同价态铬的毒性及其对人体的影响[J]. 环境与开发, 1997, 12(3): 46-48 .

[3] 考庆君, 吴坤. 铬的生物学作用及毒性研究进展[J]. 中国公共卫生, 2004, 20(13): 1 398-1 400.

[4] 邓勃，何焜华.应用原子吸收与原子荧光光谱分析[M].北京：化学工业出版社, 2004：510-511.

[5] 侯晋.高压消解-火焰原子吸收光谱法测定大米中痕量铅铬镉镍和钴[J].理化检验：化学分册, 2003, 39(1)：37-41.

[6] 邓香连,聂建荣，刘颖琪，等. 微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定香料中铅、镉、铬[J].理化检验：化学分册，2008,44(4):378-379.

[7] JJG 694-2009 原子吸收分光光度计检定规程[S].