超声波提取－原子吸收光谱法测定拳参中微量元素的含量

蔡 莉 陈亚萍

（江阴职业技术学院化纺系，江苏江阴，214405）

拳参是蓼科蓼属植物的干燥根茎，又名紫参、草河车，其性苦、涩、微寒，具有清热解毒、镇惊、止泻、消肿、镇痛等功效［1］。根据研究表明，中药在其药效发挥过程中，微量元素具有协同作用，适量的微量元素不仅可以促进机体的生长发育，还可以提高机体的免疫功能。微量元素的测定可为阐明中药的作用机理、改造药物和新药的开发提供基础数据，也能为中药材的鉴定和改进提供依据［2］。

微量元素的测定方法如原子吸收法、电感耦合等离子体原子发射光谱法等通常要求将固体样品消解，常用的消解方法有微波消解法、湿式消解法、干灰化法，但这些方法要求浓酸、高温、高压以消解固体样品中的元素，且消解过程较漫长［3］，因此需要建立一种更简便快速的样品预处理方法。超声波辅助提取法利用超声波辐射压强产生的强烈空化、机械搅动、乳化、扩散、击碎等多级效应，增大物质分子运动频率和速度，增强溶剂穿透力，加速目标成分进入溶剂，缩短了操作时间［4－5］。超声波提取在食品和工业品等方面有比较广泛的应用，但在中药的微量元素提取方面的应用较少。本文研究目的是优化超声波提取微量元素的条件，如提取温度、提取溶剂种类和提取溶剂浓度等，建立一种分析速度快、回收率高且适用于拳参中微量元素含量的测定方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

拳参（市售）；Ca、Cu、Fe、Zn、Mg标准储备液100μg/mL（国家标准物质研究中心）；高氯酸；30%双氧水；盐酸；硝酸；酒石酸；柠檬酸浓硝酸（优级纯）；实验用水为超纯水。

AA－6300C型原子吸收分光光度计（日本岛津）；H21937超声波清洗器（北京中科尔仪器有限公司）；ALC110－4型电子天平（赛多利斯科学仪器有限公司）；空心阴极灯（上海电光器件有限公司）；

1.2 实验方法

1.2.1 样品前处理

取一定数量拳参用水冲洗，再用蒸馏水冲洗两至三遍，滤水后用剪好的纱布将药材松散地包扎好，再将包扎好的物品置于电热干燥箱中，在100℃下烘干2－3h至恒重，冷却后置于干燥器中，然后用绞碎机将药品绞碎成细的粉末。

1.2.2 Ca2＋、Zn2＋、Cu2＋、Fe2＋、Mg2＋标准曲线的测定

用移液管分别移取0.00mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL 的100μg/mL以上微量元素的标准液，分别置于50mL容量瓶中，以1%硝酸稀释至刻度，混匀，此标准系列含以上微量元素分别为 0.00μg/mL、2.00μg/mL、4.00μg/mL、6.00μg/mL、8.00μg/mL、10.00μg/mL。用AA－6300C型原子吸收分光光度计测定其吸光度，进而根据吸光度计算各微量元素含量。

1.2.3 超声波提取法［6］

称取0.1g标准品置于离心管中，加5mL HNO3－HClO4（2∶1，v/v）预超声10min，立即放入超声浴中（功率40kHz），70℃超声12min，以3000r/min离心10min，取上层清液；残渣用2mL超纯水清洗，再超声2min，以3000r/min离心10min，同样取上层清液且与酸浸出液合并，最后用超纯水定容至10mL，于聚乙烯瓶中4℃保存备用，同时作空白试验。

1.2.4 湿法消解

称取拳参1.000g样品置于100mL洁净的容器中，小烧杯中加入20mL HNO3－HClO4（4∶1）混酸后加热，微沸时滴加过氧化氢溶液，直至出现亮黄色或者无色为止，冷却后，定容转移至50mL容量瓶中定容，过滤，摇匀备用。每个样品取3个平行样进行消化处理，同时做空白试验，测定药品中各元素的含量。

1.2.5 原子吸收光谱法测定微量元素

经超声提取法与湿式消解法处理拳参样品，用火焰原子吸收光谱法测定Ca、Cu、Fe、Zn、Mg的含量，工作条件见表1。

表1 原子吸收实验条件

2 结果分析

2.1 超声提取法条件和参数的优化

2.1.1 超声波提取溶剂的选择

取等质量的样品分别加入不同的溶剂（盐酸、硝酸、乙酸、酒石酸、柠檬酸），在同一初始温度40℃下加热40min，冷却后过滤用20%硝酸定容，静置待测。

图1 提取溶剂对提取量的影响

由图1可知，选择不同类型的提取溶剂，对五种金属的提取效果会产生影响，其中Fe、Ca、Zn元素的提取量受溶剂的影响最大，综合比较，硝酸作为溶剂时对于各元素的提取效果最好，故选硝酸为提取剂。

2.1.2 超声波提取溶剂浓度的选择

称取四份0.5000g的拳参于小烧杯中，分别加入5%、10%、15%、20%的硝酸，在同一初始温度40℃下加热40min，冷却后过滤用对应浓度的硝酸定容，静置待测。

图2 提取溶剂浓度对提取量的影响

由图2可知，超声波提取拳参时，选择的提取溶剂浓度为20%时，效率最佳，故选用20%的硝酸为提取剂。

2.1.3 超声波提取剂体积的选择

取等质量的样品分别加入5mL、10mL、15mL和20mL的20%的硝酸，在同一初始温度40℃下加热40min，冷却后过滤用20%硝酸定容，静置待测。

图3 提取剂体积对提取量的影响

由图3可知，随着提取剂体积的增加，对五种微量元素的提取效果也越好，因此本实验选择的提取剂的体积为20mL。

2.1.4 超声波提取温度的选择

取等质量的样品分别加入20mL的20%硝酸，分别于20℃、30℃、40℃、50℃提取40min，冷却后过滤后用20%硝酸定容，静置待测。

图4 提取温度对提取量的影响

由图4可知，随着温度的增加，有利于提高拳参中微量元素的提取量，但当温度超过40℃时，提取效果将受到影响，因此本实验选择的超声提取温度定为40℃。

2.1.5 超声波提取时间的选择

四种样品分别称取四份，每份称取0.5000g，加入20%的硝酸20mL，在同一初始温度40℃下分别提取20min、30min、40min和60min。

由图5可知，随着超声时间的延长，拳参中微量元素的提取量也在不断增加，当提取时间为40min时，提取效果最好，因此本实验选择的超声提取时间为40min。

2.2 超声提取法和湿法消解的比较

图5 提取时间对提取量的影响

根据以上优化的超声提取条件，比较超声提取法和湿式消解法对拳参的消解效果，结果见表2。结果显示，两种消解方法的提取效率相当，但湿法耗时长，空白值较高，消解过程中形成的酸雾危害人体健康且安全性较差，而超声提取法具有速度快、安全性好、污染小、试剂消耗少等优点。

表2 样品微量元素的浓度（ug/mL）

2.3 标准曲线和检出限

在用原子吸收光度法测定Ca、Cu、Fe、Zn和Mg系列浓度标准溶液，绘制标准曲线，各元素吸光度与浓度呈良好线性关系，相关系数均在0.9995以上。

表3 线性范围、相关系数

2.4 精密度及回收率测定

2.4.1 精密度测定

四种样品分别取5个小烧杯，在5个小烧杯中分别称取1.0000g样品，用20mL 20%硝酸溶解，超声波仪器振荡，过滤，转移至50mL容量瓶中，以1%硝酸稀释至刻度定容，摇匀，过滤，并测出5份平行样各微量元素的吸光度，计算精密度。根据表4中实验数据表明，变异系数（RSD）最大值为1.34%，符合仪器分析中小于2%的要求。

2.4.2 回收率测定

每个样品精确称取样品1.0000g，分别放在两个100mL小烧杯中，对于超声波提取，提取温度设置为40℃，提取时间为40min；湿法消解，选择HNO3－HClO4（4：1）的混酸；加入标准储备液2.00mL，消解完成后，用1%稀硝酸稀释至刻度，摇匀，进行测定。根据表4中测得的数据表明，拳参回收率为99.20%～105.3%，符合微量元素测定要求。

表4 超声波提取精密度、回收率的测定

图6 拳参中微量元素的含量

3 结论

本文优化了超声波辅助提取拳参中微量元素的条件，建立了原子吸收光谱法测定拳参中Ca、Cu、Fe、Zn、Mg等微量元素含量的方法。由图6的实验数据表明，以上几种微量元素中，Ca的含量最高，而Cu、Mg元素含量比Zn、Fe元素含量低，因此在中药配伍中，除了要考虑药材的性状外，药材的微量元素含量也应考虑。用超声波提取拳参样品中的微量元素，方法简单快速、回收率较高，与湿法消解相比较，两种方法的提取效率相当，超声提取法缩短了湿法消解中消解、加热、干燥、冷却和分离等步骤的时间，降低了浓酸的消耗和污染，避免了高温高压的过程，提高了提取效率，同时简化了提取操作，因此超声波提取－原子吸收光谱法适于中药药样品中微量元素的测定。

［1］刘晓秋，陈发奎，吴立军.拳参的化学成分［J］.沈阳药科大学学报，2004，5（21）：187－189.

［2］杨宇，王贵全，刘彦明.原子吸收光谱法在药物分析中的应用进展［J］.信阳师范学院学报（自然科学版），2004，17（1）：l19－l24.

［3］Kazi T G，Jamali M K，Arain M B，el a1.Evaluation of an ultrasonic acid digestion procedure for total heavy metals determination in environmental and biological samples［J］.J ttazard Mater，2009，161：1391－1398.

［4］曾琪，陶果，朱斌.微波消解－火焰原子吸收法测定猪肝脏中的铅［J］.化学研究与应用，2011，23（11）：1570－1573.

［5］王俊伟，何艺桦，胡静，等.超声辅助萃取一钨丝电热原子吸收光谱法测定痕量镉［J］.化学研究与应用，2007，19（4）：430－432.

［6］Kazi T G，Afridi H I，Jamali M K，et a1.Efieet of ultrasound agita－tion on the release of heavy elements in cetified reference material of human hair（CRM BCR 397）.Journal of AOAC International，2006；89（5）：1410－1416.