中药中重金属元素检测方法的研究进展

杨江，董小萍

·综述进展·

中药中重金属元素检测方法的研究进展

杨江，董小萍

中药材的重金属污染已成为影响中药质量、制约中药走向世界的一个瓶颈问题，因此准确检测中药重金属含量、合理制定中药中重金属限量标准已经刻不容缓，本文对目前国内外中药材中重金属的检测技术进行了综述。

中药；重金属；检测方法

我国中药以其良好的疗效、较小的毒副作用而广受好评，如今越来越被国际社会所接受。随着经济全球化进程的加快，世界植物药的年销售额接近2500亿人民币，并保持着年10%增长速度，而我国因为中药材中的重金属含量超标等不良影响，致使目前中药的总出口额远远落后，仅仅占世界植物药市场销售量的1%左右[1]。中药材中有毒重金属元素常指镉(Cd)、砷(As)、铅(Pb)、汞(Hg)、铜(Cu)、铬(Cr)等，本文就中药中重金属的检测技术进行简单介绍，旨在让人们能更好的了解中药材中重金属的分析手段。

1 重金属的检测方法

1.1 比色法

比色法包括硫代乙酰胺法、银盐法和砷斑法，实验容易操作，仅需要简便的实验仪器，由于没有较高的准确性，多用于普查重金属污染程度。徐静等[2]将乳腺丸炽灼后采用硫代乙酰胺法对其进行重金属检测，结果显示重金属限度低于10 ppm，检测方法简便快捷，适合此制剂的质量控制。

1.2 紫外分光光度法

紫外分光光度法的检测原理是样品中重金属跟相应显色试剂作用以后，能够在紫外光下产生吸收，通过其吸光度值测定重金属元素的含量。该法具有设备简单、方法可靠、重现性好、能够在一次操作过程中检测出中药材中大部分重金属等优点，但因干扰因素较多与选择性较差，在重金属测定中并没有占有重要地位，目前主要用于测定镉、铅、汞的含量。万红等[3]将蜈蚣甘草散灰化后用硫化钠显色，用紫外分光光度法测定其中重金属含量，结果显示线性范围0～50μg, 平均回收率为99.52%，相对标准偏差(RSD)为1.82%，该法可靠，稳定性和重现性较好，可用来控制蜈蚣甘草散中重金属含量。田雅琴等[4]对市售中药材的重金属含量进行了考察，采用紫外分光光度法进行重金属检测发现，西洋参、人参、川贝母、枸杞子、丹参、甘草的重金属含量分别为26.13、28.96、26.63、26.99、28.06、29.98 μg．g-1，僵蚕、蜈蚣中重金属含量偏高，分别是59.24、47.62 μg．g-1，实验对照品铅的检测浓度为0.01～0.50 μg．mL-1，且在范围内与吸收度呈现良好的线性关系（r=0.9977）,其平均回收率是99.49%，相对标准偏差(RSD)为1.41%（n=6），此法操作简便、灵敏度高，可为中药材重金属的监控提供参考。

1.3 高效液相色谱法（HPLC）

高效液相色谱法具有高灵敏度、高分离效能和高选择性等优点，该法对金属含量进行测定是利用痕量金属离子能与有机试剂形成稳定有色络合物，经过高效液相色谱分离，由紫外-可见光度检测器进行检测，进而实现多元素同时测定，然而络合剂的选择有限，限制了高效液相色谱法在重金属的含量测定方面广泛应用[5]。朱慧贤等[6]选用T2APP高灵敏显色剂作为柱前衍生试剂，采用ZORBAX Stable Bound（4.6 mm×50 mm，1.8 μm）快速分离柱高效液相色谱法对三七、天麻、虫草、人参四种药材中的镉、铅、镍、汞进行测定，4种重金属元素络合物在2.0 min以内可以达到基线分离，较常规色谱柱分析时间(10～20 min) 大大缩短，结果显示镉、铅、镍、汞的检测限分别为3、4、4、2 ng．L-1，相对标准偏差（RSD）为1.8%～3.4%，回收率为88 %～103%，该方法为中药材中痕量重金属元素镉、铅、镍、汞的同时测定提供了参考。

1.4 原子吸收光谱法(AAS)

原子吸收光谱法对重金属含量可以进行精确测定，目前在药品标准修订、新药研究、药材砷盐及出口中药材中重金属的检测中广泛应用，并不断地进行探索和革新。原子吸收光谱法根据各重金属自身的性质和不同的原子化方法，又分为以下四种不同方式：火焰原子吸收法、石墨炉原子吸收法普遍用于镉、铅、铜、砷等元素的检测，并且经常配合应用，前者检测的速度更快，而后者检测的灵敏度更高，但两种方法均存在不能同时检测多种重金属元素的不足；氢化物-原子吸收法的检测限比石墨炉更低，且受干扰较低，但需用到专门的氢化物发生器，能测定的重金属元素偏少；冷原子吸收法仅适用于检测汞元素。

1.4.1 火焰原子吸收法（FAAS） 火焰原子吸收法的检测原理为：含待测元素的样品溶液被吸喷雾化进入或延后，经历雾化、脱水干燥、熔融蒸发、热解和还原、激发、电离和化合几个过程中, 因被基态原子吸收, 而测定其量[7]。因检测费用相对较低，操作方便，分析快速，对高浓度重金属元素含量（最低的检出限为4 μg．mL-1）进行测定时所受干扰较小且信号稳定，近年来作为一种标准的重金属检测方法[8]。薛国庆等[9]采用火焰原子吸收法对不同产地栽培的黄芪中13种重金属含量进行了测定，结果显示Na、K、Fe、Ca、Mg、Zn、Cu、Pb等13种元素回收率都在97.16%～102.7%之间，精密度RSD在0.5%～2.6%之间，可以看出采用火焰原子吸收法测定中药金属元素含量具有良好选择性、稳定性和准确度，是研究中药重金属含量的有效方法。但此方法同时存在着一些缺点:样品的预处理过程复杂且耗时长，容易受到污染，空白值偏高，会影响分析结果，且不适宜测定在火焰中不能完全分解的耐高温元素和碱土金属元素以及共振吸收线在远紫外区的元素，也不适合做多元素分析，另外检测所需试剂用量大，不利于测定价格昂贵、取样困难的样品。

1.4.2 石墨炉原子吸收法(GFAAS) 石墨炉原子吸收光谱法采取直接进样和程序升温的方式, 原子化曲线为一条具有峰值的曲线。石墨炉原子吸收法具有的优点：升温速度很快, 最高可达3000℃的高温，适用于高温以及稀土元素的分析；高灵敏度，低检出限；石墨炉原子化效率很高, 相对标准偏差（RSD）通常可以控制在 5 % 之内；所需样品少, 进样量一般在10～50μL之间，对一些价格昂贵、取样困难的样品非常有利[7]。因此，石墨炉原子吸收法是目前测定痕量重金属含量的最主要的方法之一。GFAAS用于测定痕量重金属元素时往往需要加入适合的基体改进剂用来消除基体的干扰，降低空白值，并让分析物能完全释放，降低灰化损失。例如，镉、砷、铅、锗等元素属于易挥发元素(锗的化合物GeO容易挥发)，在用石墨炉原子吸收法检测时，如果不添加基体改进剂，因灰化温度较低，便会出现严重的背景吸收，而当样品中加入基体改进剂之后，可以使待测金属元素的热稳定性得以增强，进而可以升高石墨炉的灰化温度，保证待测金属元素在其原子化以前无损失[10]。马强等[11]以硝酸镍作为基体改进剂，对秦皮、槐花、淫羊藿、刺五加和黄芩5种中药中砷、镉、锗和铅的含量进行了测定，结果证明在没有影响金属元素含量测定的前提下可明显提高灰化温度，并考察了其回收率与重现性，数据显示回收率均在90%～110%之间，检测方法的相对标准偏差(RSD)低于8%，此方法可靠可行。另外,他们还对中药中与待测微量金属共存的Na、Ca、Zn、Mn、Mg等主要元素做了干扰实验，结果表明使用基体改进剂硝酸镍后，检测的相对误差低于5%，可视为不干扰。

1.4.3 氢化物-原子吸收法（HG-AFS） 氢化物-原子吸收法作为一种高效分离富集和进样技术，目前受到人们的重视，其原理是将待测元素在常温的酸性环境中与还原剂进行反应并形成气态氢化物，能与大量基体分离，显著的降低了基体干扰，并且因为气体进样的方式而极大地提高了灵敏度及进样效率，可对砷、锑、汞、铅、锗、锡、硒、铋、碲元素进行含量测定。宋青云等[12]采用该法以硫脲-KBH4-HCl作为反应测定体系，对当归、党参、黄芪、枸杞子、龙眼肉这5种常用补益中药中铋、砷和汞3种痕量元素进行了测定，结果显示铋、砷、汞检出限分别为0.12、0.18、0.15 μg．L-1，线性范围分别为0～20.0 μg．L-1、0～120.0 μg．L-1、0～25.0 μg．L-1，加标回收率为96.5%～104.5%，因此该法可同时简便快速、准确地测定出5种补益中药中铋、砷、汞的含量。

1.4.4 冷原子吸收法 冷原子吸收法是测定样品中微量和痕量汞元素的特异方法，具有灵敏度高、准确性好等特点。戴益华等[13]采用冷原子吸收法检测中药材中汞元素，结果显示汞的检出限是0.334 μg．g-1，检测方法的相对标准偏差(RSD)低于5%，回收率在98 %～104%之间，此方法灵敏度和准确度高，可靠可行。

1.5 电感耦合等离子体法

电感耦合等离子体法包括电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)。

1.5.1 电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)

电感耦合等离子体原子发射光谱法是高频电流通过线圈时产生的电磁场作用于矩管中的导体，产生感应电流并且释放出巨大的热能，加热反应气产生最高温度可达104K的等离子炬。含有重金属元素的试样气溶胶在通过等离子炬的内焰区时，可加热到6000～7000K，样品中重金属元素在此区通过高温原子化发射出的特征谱线，利用重金属含量与谱线强度成正比的原理可以测定重金属含量。因ICPAES的使用缩短了分析时间，很大程度提高了元素的分析效率，填补了原子吸收法等不可同时测定多种金属元素的空缺，所以在痕量元素的分析中具有一定的优势。自20纪60年问世以来便因其具有的灵敏度高、检出限低、精密度高、线性范围宽、多元素同时分析以及基体效应小及适用于绝大部分金属元素的检测等诸多优点而成为检测金属元素最有效的方法之一，广泛应用于各类中药材中重金属含量的检测[14]。王云美等[15]通过ICP-AES测定中药大花红景天中的铅元素和镉元素，测得含量分别在0.2654～2.5432 mg．Kg-1和0.0133～0.1624 mg．Kg-1之间，均远远低于国家标准，最低检出限分别是1.16、1.43 ng．mL-1，相对标准偏差分别是1.93%、2.35%，加标回收率分别是97.78%、102.84%，表明ICP-AES具有很好的准确度和精密度，适用于中药中重金属的含量测定。

1.5.2 电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS) 电感耦合等离子体质谱法是通过电感耦合等离子体结合质谱检测的应用，电感耦合等离子体能通过汽化的方式分离出样品中待测元素，将其原子化后进入质谱进行检测，根据金属离子的荷质比能测定同位素及除汞以外绝大多数的重金属元素。电感耦合等离子体具有较高离子化能力，结合质谱的高灵敏度、高分辨以及能连续地测定多种金属元素的优点，ICPMS通常仅需一次样品处理，一次上机就能同时得到检测结果，并可以联用氢化物发生、气相色谱等多种分离手段,其检测限比原子吸收法更低，线性范围更宽，分析速度更快，精密度更高，抗干扰能力更强，是目前最先进的痕量元素分析方法，但由于易受到污染且仪器价格昂贵，限制了其普及应用[16,17]。庞靖等[18]采用电感耦合等离子体质谱法技术同时测定了枸杞样品中镉、汞、铅、砷、铜等13种元素，并通过在线加入标准液的方式校正由基体效应、信号漂移造成的测定影响，结果表明各元素的线性良好，相关系数为 0.9992～1.1000，回收率为84.6%～111.1%，精密度为1.128%～1.988%，所以该方法准确可靠，可同时测定枸杞中多种元素，能够满足中药痕量分析要求。陈秋生等[19]建立了微波消解-电感耦合等离子体质谱法分析方法，对中成药六味地黄丸、牛黄清心丸、清咽滴丸、肾炎康、血府逐瘀丸、牛黄降压丸、痹祺胶囊中镉、铅、汞、砷、铁、铜、镍、锰、锌、铬、钴、硒、钒、铬13种元素进行了测定，并用国家一级标准参考物质灌木枝叶、杨树叶及加标回收率试验验证该法的准确度与精密度，结果显示回收率为94%～104%，相对标准偏差（RSD）均小5%，检出限为0.1011～45.16 μg．L-1，该方法具有准确、可靠、快速、灵敏度高，能够对多元素同时进行分析，适用于中成药中多元素的含量测定。

1.6 原子荧光光度法

原子荧光光度检测技术的原理是样品在辐射能的激发下，其待测金属的原子蒸气产生荧光效应，通过荧光强度测定重金属含量，该法具有较高的精确度，并且不用进行分离、富集等步骤，但原子荧光光度法只对特殊金属离子有荧光效应，不能检测所有的金属离子，这极大的局限了此检测技术的普及应用。孙藻[20]采用微波消解-原子荧光光度法对市售中药中砷含量进行了检测，其检测结果与原子吸收法比较发现两种分析方法测定结果的t检验没有显著性差异，并且原子荧光光度法的灵敏度提高1倍左右，具有快速、准确、灵敏、选择性高的特点，适用于检测中药材中重金属砷。邹亮[21]等采用湿法消解-原子荧光光度法对不同产地滇重楼中铅、砷、铬和汞的含量进行了测定，结果表明产地不同的滇重楼中重金属含量有一定差异，但其4种重金属含量均符合规定的标准，通过原子荧光光度法检测重金属，既为滇重楼药材质量的评价及道地药材的生产发展提供了资料，也为制定滇重楼药材的重金属限量标准提供了参考依据。

1.7 阳极溶出伏安法(ASV)

阳极溶出伏安法也叫反向极谱法，分成两个过程，首先是被测样品在适当的电压下恒电位电解，通过搅拌使样品中痕量金属离子还原后积累在阴极上，该过程称为富集过程。然后静止一段时间之后，再给两电极施加反向的扫描电压，使还原沉积的金属离子从阴极上氧化溶解, 产生较大的峰电流，并记录其氧化波，通过氧化波的高度值来确定金属的含量，该过程称为溶出过程。阳极溶出伏安法能快速检测出样品中浓度很低的金属元素，具有精密度好、灵敏度高、检测限低和能同时测定多种元素的优点，且不需要昂贵仪器，使用成本低，但样品前处理过程比较严格。徐泽民等[22]采用示差脉冲阳极溶出伏安法对川附子炮制前后中痕量镉、铅进行了测定，结果显示炮制前后附子中镉、铅含量分别处于0.03～0.16 μg．g-1、0.2～0.4 μg．g-1之间，回收率为90～110%，证明示差脉冲阳极溶出伏安法适用于检测川附子中镉、铅的含量。

1.8 免疫学检测法

在20世纪90年代初期，国外针对有机污染物已经建立了多种免疫检测方法，并尝试用这些方法检测分析重金属离子。抗原刺激机体后才能产生抗体，但重金属元素分子质量小，并且带电荷的重金属离子通常趋向于同生物分子产生强烈的不可逆反应，自身不可作为有效抗体来识别目标。所以，只有设计金属离子完全抗原，才能制备出单克隆抗体，进而建立重金属离子的免疫检测方法。可见免疫分析法检测重金属的前提工作有两点:第一是选择适当的络合物跟重金属离子特异性结合，让其具有一定的空间结构，然后产生免疫反应原性，进而能与相应抗体产生特异性结合；第二是将结合了金属离子的化合物连接于载体蛋白上，产生免疫原性，便能制备出相应抗体，其中能否制备出特异性抗体关键在于选择与金属离子结合的化合物[23]。免疫学检测法测定重金属具有检测速度快、高灵敏度、高选择性、易于操作、费用低廉、省时省力和便于携带的特点。Darwish等[24]建立了一步竞争免疫学检测技术，用单克隆抗体对Cd2+-EDTA配合物进行识别，检测了环境水样中的镉离子浓度，该法对测定镉离子具有很高的特异性，镉离子检出限为3～9μg．L-1。Johnson等[25]选用EDTA作为螯合剂，通过FPIA法测定土壤、水中、空气的铅离子，其检测限可达μg．L-1。

2 结语

中药材的重金属污染已成为影响中药质量、制约中药走向世界的一个瓶颈问题，我们必须高度重视中药材的生产过程，应该积极采取有效的应对措施。而中药种植过程是中药生产的源头，因此需按照我国制定的中药材生产质量管理规范（GAP）选定适合的栽种基地，同时有效运用相关生物技术来解决中药重金属污染的难题，让中药材能够真正地达到“安全、有效、稳定、可控”，最终从源头上控制中药质量。另外，对中药材的重金属含量检测以及控制其限量标准必须引起人们足够的重视，而提升中药重金属分析技术也必将给限量标准的制订提供最有力的科学依据。不断强化对中药重金属检测，制订出科学的中药重金属限量标准，最终保证我国的中药研究处于世界领先水平，这是每个中药科研人员的重任之一。

[1] 孙楠,薛健.中药中重金属测定的研究进展[J].中草药,2005, 36(12):1907.

[2] 徐静,王伟,邵兵,等.乳腺丸的制备与质量控制[J].中医药学报,2012,40(3):100.

[3] 万红卫,金仁达,钱佳星.紫外分光光度法测定蜈蚣甘草散中重金属的含量[J].儿科药学杂志,2006,12(6):43.

[4] 田雅琴,徐腾,张国梅.紫外分光光度法测定8种中药材中重金属的含量[J].中国药房,2008,19(33):2609.

[5] 雷艳华,汪洋,成秉辰.中药中重金属检测及净化方法研究进展[J].黑龙江医药,2013,26(6):983.

[6] 朱慧贤,章新,王林.用快速分离柱高效液相色谱法测定中草药中的重金属元素[J].信阳师范学院学报,2006,19(4):467.

[7] 李晓念,陈幸,李彬. 川芎中重金属元素镉含量测定的研究进展[J]. 广东微量元素科学,2010,17(10):8.

[8] 徐光宪,黎乐民,王德民.量子化学基本原理和从头计算法[M].北京:科学出版社,1985.

[9] 薛国庆,韩玉琦,周生寿,等.火焰原子吸收法测定不同产地栽培黄芪中13种金属元素含量[J].药物分析杂志,2006, 26(11),1633.

[10] WANG Shu-jun.Determination of cadmium in teaby GFAAS[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis,1998,18(2):227.

[11] 马强,刘军,苏星光.石墨炉原子吸收光谱法测定中药中微量金属元素[J].吉林大学学报,2004,42(4):606.

[12] 宋青云,肖昭蓉,陈晓红.氢化物-原子荧光法测定5种补益中药中的汞•砷•铋[J].安徽农业科学,2009,37(17):7827.

[13] 戴益华,邓世林,李新凤.流动注射-冷原子吸收法测定中药中的微量汞[J].微量元素与健康研究,2003,20(1):41.

[14] 阮桂色. 电感耦合等离子体原子发射光谱ICP-AES技术的应用进展[J]. 中国无机分析化学,2011,1(4):15.

[15] 王云美,王元忠,赵自仙,等. 大花红景天中镉和铅的电感耦合等离子体原子发射光谱法测定[J]. 时珍国医国药,2010,21 (5):1062.

[16] 李金英,石磊,鲁盛会,等.电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)及其联用技术研究进展[J].中国无机分析化学,2012,2(2):1.

[17] 王爱平.中药重金属测试方法的分析及建议[J].重庆中草药研究,2010,62(2):9.

[18] 庞靖,刘峰,仲娜.微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定枸杞中19种元素[J].中国卫生检验杂志,2008,18 (5):837.

[19] 陈秋生,程奕,孟兆芳,等.电感耦合等离子体质谱法同时测定中成药中多种微量元素的研究[J]. 药物分析杂志,2010, 30(3):300.

[20] 孙藻.微波消解-原子荧光光度法测定中药砷含量[J].广州医药,2005,36(4):3.

[21] 邹亮,周浓,杨颖,等. 不同产地滇重楼中重金属含量的湿法消解-原子荧光光度法测定[J]. 时珍国医国药,2010,21(4):1014.

[22] 徐泽民,顾永祚,徐慧,等.示差脉冲阳极溶出伏安法测定中药川附子痕量铅镉[J].四川环境,2000,19(3):38.

[23] 吕彩云.重金属检测方法研究综述[J]. 资源开发与市场, 2008,24(10):887.

[24] Darwish I A,Blake D A. One step competitive immunoassay for cadmium Ions;development and validation for environmental water samples[J].Anal Chim Acta,2001,73(8):1889.

[25] Johnson D K,Combs S M,Parsen J D.Lead analysis by anti-chelate florescence polarization immunoassay[J]. Environmental Science and Technology,2002,36, 1042.

（责任编辑: 李芸霞）

The research progress of heavy metal ions detection method in Chinese traditional medicine

YANG Jiang, DONG Xiaoping//( Pharmacy College, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine; The Ministry of Education Key Laboratory of Standardization of Chinese Herbal Medicine; State Key Laboratory Breeding Base of Systematic Research, Development and Utilization of Chinese Medicine Resources Co-founded by Sichuan Province and MOST, Chengdu 611137, China)

The heavy metal pollution in traditional Chinese medicinal has become a bottleneck problem that affect the quality of traditional Chinese medicine and restrict the introduction of traditional Chinese medicine to the world. It is required that detecting accurately the contents of traditional Chinese medicine heavy metal and developing reasonably the limitation standard of heavy metals in traditional Chinese medicine. In this paper, the detection technologies of heavy metals in Chinese medicinal materials at home and abroad are reviewed.

Traditional Chinese medicine; heavy metals ions; detection technology

R 917

A

1674-926X(2014)04-015-04

成都中医药大学药学院 中药材标准化教育部重点实验室 中药资源系统研究与开发利用省部共建国家重点实验室培育基地，四川 成都 611137

杨江(1987-)，男，羌族，四川省成都市人，成都中医药大学在读硕士，主要从事中药化学成分与质量标准化研究 Tel:15882232911

董小萍，女，汉族，四川省成都市人，教授，博士生导师，主要从事中药及其复方物质基础与质量标准研究

2014-04-23