中药重金属元素测定方法的研究进展

曹洪斌，申明金，陈莲惠

(川北医学院化学教研室，南充 637000)



中药重金属元素测定方法的研究进展

曹洪斌，申明金*，陈莲惠

(川北医学院化学教研室，南充 637000)

目的 综述多种测定中药重金属含量的方法，比较其优缺点，旨在提供一种精确、快捷和最适宜的测定方法。方法 查阅最新相关文献并进行总结和评述。结果 中药重金属含量测定方法主要包括紫外分光光度法、原子吸收分光光度法、原子荧光分光光度法、电感耦合等离子体法以及其他方法。结论 中药重金属测定的研究已取得一定进展，但忽略了有益微量元素的测定，测定过程中存在中药有效成分部分流失的不足，还需进一步完善测定方法。

中药；重金属；测定方法

A.stract:Objective To review the methods for determining heavy metal content in traditional Chinese medicines，and compare their advantages and disadvantages，then find an accurate， simple and optimal method. Methods Determination methods of heavy metals were concluded and reviewed by reading the recent research literatures. Result The main determination methods include UVS，AAS，AFS， ICP， HPLC-ICP-MS and others. Conclusion Although the study on determining heavy metal content achived a certain progress，the determination of useful trace elements is needed for further improvement.

中药是世界传统医学的重要组成部分，也是中华民族的瑰宝。中药中重金属主要来源包括其生长环境、加工和自身遗传特性等[1-2]。然而，重金属含量超标已成为国内外用药安全和人体健康的焦点问题[3-5]，也是制约中药走向现代化和国际化的瓶颈。因此，加强中药中重金属处理刻不容缓，当务之急是采取行之有效的方法来测定中药中重金属含量，以保障人体健康和加快推进中药国际化。笔者通过查阅文献，对常用中药中重金属的测定方法进行讨论，旨在为研究者选择重金属测定的适宜方法提供依据。

1 重金属限量标准

为了加快推进中药现代化和国际化，基于我国中药产品中重金属元素限量控制标准，还需参照其他国家对进口中药的重金属限量标准。中药中的重金属限量见表1[6-7]。

2 中药样品的预处理

为了便于测定中药中的重金属，需对样品进行预处理，以破坏有机物。预处理的方法[8]主要有干法灰化、湿法消化、微波消化等，其中微波消化法是目前最理想的中药样品预处理方法。3种预处理方法的主要特点见表2。

表1 中药中的重金属限量

Tab.1 Summary of limits for some heavy metals in herbs in some countries

国家适用对象总量/mg·kg-1铅/mg·kg-1汞/mg·kg-1砷/mg·kg-1镉/mg·kg-1铜/mg·kg-1铬/mg·kg-1中国进出口药用植物及制剂2050.220.320加拿大中药材100.250.32韩国植物药3050.230.3日本中药材502德国植物药50.10.2美国膳食补充剂产品0.0060.02

注：WHO对植物药产品中铅、镉限量分别是10和0.3 mg·kg-1。

表2 中药样品预处理方法的分类和特点

Tab.2 Classification and features of pretreatment methods for traditional Chinese medicines

方法优点缺点干法灰化设备简单,取样量大,无试剂污染耗时,砷、汞、铅等元素回收率偏低湿法消化适用性广,待测元素的挥发及附着损失小试剂所需纯度高、用量大微波消化加热效率高,试剂用量少,无污染,待测元素无损失取样量有限,仪器贵,微波消解冷却慢

3 重金属的含量测定方法

3.1 紫外分光光度法(UVS) UVS是以样品中的重金属与显色剂作用后，在紫外光下吸收，通过测定吸光度而确定重金属的含量。该方法简单、便捷，但干扰因素多，属于非主流的测定方法。赵国峰[9]采用UVS测定南沙参中铅含量，测得样品中铅的平均回收率为100.2 %。李可等[10]以高压消解的方式，建立了UVS测定淮红花中的重金属含量的方法，测得淮红花中重金属含量为18.71 μg·g-1。李文兵等[11]采用UVS测定桔梗、丹参和党参等5种中药重金属的含量，表明桔梗、丹参、党参的重金属含量(25.60，27.12和24.44 μg·g-1)低于川芎和地龙的重金属含量(47.38和50.56 μg·g-1)。张春盛等[12]运用UVS测定西洋参、人参和枸杞等8种中药材中重金属的含量。测得蜈蚣和僵蚕的重金属高于其他几种中药。

3.2 原子吸收分光光度法 主要包括石墨炉原子吸收分光光度法(GFAAS)、火焰原子吸收分光光度法(FAAS)、冷原子吸收法(CVAAS)和氢化物-原子吸收法(HGAAS)等。此类方法的特点见表3。

表3 原子吸收分光光度法的分类和特点

Tab.3 Classification and features of atomic absorption spectrophotometry

方法优点缺点GFAAS灵敏度高,选择性好,简便、快速石墨管贵,且不能同时测多个元素FAAS操作简便,重复性好灵敏度不高,预处理复杂、耗时;不能同时测定多种元素CVAAS专测汞,灵敏度高,准确性好应用元素有限HGAAS检测限低,干扰小检测的元素较少

3.2.1 石墨炉原子吸收法(GFAAS) GFAAS是利用石墨管高温下使样品原子化，通过炉内光路产生吸收来测定。冯志强等[13]采用GFAAS检测黄柏、牡丹皮和白鲜皮中铅和镉含量，发现3种中药铅的含量均高于镉。吴晓平等[14]以PdCl2基体改进剂，建立GFAAS测定中药中镉的方法，丹参、金银花、山楂等5种药材加标回收率为90%～110%。单英俏等[15]采用GFAAS测定不同产地五味子，得出样品中含铅、镉和汞，且存在显著的差异。王书云等[16]采用GFAAS测定3批蚝贝钙片中铅、镉和铬等的含量，结果各批次蚝贝钙片中金属元素的含量差别不大，均低于标准值。

3.2.2 火焰原子吸收法(FAAS) FAAS是将含待测元素的样品溶液喷射成雾状进入火焰，用该元素空心阴极作光源，辐射出特征谱线的光，其中部分光被蒸气中基态原子吸收而减弱从而测定其含量。喻菊洪等[17]采用FAAS测定，发现麻黄、地肤子、白鲜皮中元素含量大小排序均为：铁>锰>铜。余磊等[18]运用FAAS测定艾草中铁、锌、钙和铜的含量，所测样品中钙含量极高。张卫佳等[19]使用FAAS测定川贝、川芎和甘草等10种川产道地药材重金属含量，测得10种药材中铜含量较低(<10 mg·kg-1)，而铅含量严重超标。张剑等[20]运用FAAS测定石菖蒲根中微量元素的含量，所测样品中铁含量极高(6 245 μg·g-1)。

3.2.3 冷原子吸收(CVAAS) CVAAS是利用汞在常温下蒸气压较高、在空气中不易氧化的特点，将样品消化后还原生成汞，用载气将汞蒸气吹出，通过石英吸收池，汞蒸气对汞空心阴极灯的辐射产生吸收而进行分析。姚素梅等[21]采用CVAAS测定山楂、山药、百合等6种滋补中药的汞含量，得出所有样品的汞含量均不超过0.02 mg·kg-1。刘伟等[22]收集不同产地的夏枯草，采用CVAAS测定汞含量均在限量范围内(≤200 ng·g-1)。

3.2.4 氢化物-原子吸收法(HGAAS) HGAAS是将待测元素在酸性介质中还原成沸点低、易受热分解的氢化物，在吸收池中被加热分解并形成基态原子。孙楠等[23]采用HGAAS测定甘草、银杏叶和栀子中砷的含量。该法可较好地用于中药中砷的测定。

3.3 原子荧光分光光度法(AFS) AFS是将样品溶液在火焰或非火焰中原子化产生的基态原子，用光源照射激发，当受激原子返回低能态时，发出原子荧光，通过检测装置测定原子荧光强度从而测定样品中待测元素的方法。该法检测限低于原子吸收分光光度法，线性范围宽，干扰少，但应用元素有限。王正等[24]通过氢化物-原子荧光光谱法测定贵州不同产地马兰草中砷和汞的含量，结果除黔西南安龙药材中砷含量超标外，其余各地的砷和汞均符合标准。张敏等[25]采用微波消化法处理淡豆豉药材，以AFS测定样品中砷和汞的含量，结果2种元素含量均超标。田华等[26]采用微波消解红花、甘草、贝母等中药材样品后，用AFS测定砷、汞和铅，检测结果均低于限量。陈丽珍等[27]采用氢化物原子荧光法测定冰糖草中砷、汞、铅和镉等的含量，经测定各元素含量均符合限量要求。

3.4 电感耦合等离子体法 电感耦合等离子体法主要有电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和高效液相电感耦合等离子体质谱联用法(HPLC-ICP-MS)。此类方法的特点见表4。

表4 电感耦合等离子体法的分类和特点

Tab.4 Classification and features of inductively coupled plasma method

方法优点缺点ICP-AES 灵敏度高,检测限低,抗干扰强,同时或顺序测定多种元素设备和操作费用较高,样品一般需预先转化为溶液,对有些元素优势并不明显ICP-MS 光谱干扰比ICP-AES小,比ICP-AES具有更好的检出限,是痕量分析领域中最先进的方法价格较昂贵,易受污染 HPLC-ICP-MS判断元素存在的价态,减少分析时的光谱干扰价格较昂贵

3.4.1 电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES) ICP-AES是高频感应电流产生的高温将反应气加热、电离，使样品重金属元素发出的特征谱线，利用谱线强度与重金属量成正比的原理测定重金属含量。ICP-AES弥补了原子吸收法等不能同时测定多种元素的不足，是目前公认的多元素同时分析的有效方法，在痕量元素分析中占有很大的优势。薛泽春等[28]利用ICP-AES测定三七中的钠、钾、锌等14种元素。结果表明，三七中钠、钾、镁、钙、铁含量较高。王娜等[29]采用ICP-AES测定6种艾叶中的锌、铅和镉等10种元素含量。李化等[30]用ICP-AES测定黄芩中钙、镁和铜等6种元素含量，发现10批不同产地黄芩饮片和水提样中金属元素含量差异较显著，所测黄芩饮片和水提样基本呈现了低钙高镁、高铁低锰和低铜高锌的含量特征。权春梅等[31]用ICP-AES测得白芍花中钙、镁、铁、铝、锌、锰和硒等7种元素的含量依次为:1 240，770，112，84.8，23.3，9.57和0.022 mg·kg-1，该结果为白芍花的功效提供了科学依据。

3.4.2 电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS) ICP-MS是将电感耦合等离子体与质谱联用，利用电感耦合等离子体使样品汽化，将待测金属分离出来，从而进入质谱测定，根据金属离子的荷质比测定同位素及除汞以外绝大多数的重金属元素，具有比原子吸收法更低的检测限，是痕量元素分析领域中最先进的方法。罗志冬等[32]采用ICP-MS测出苦杏仁中的镁、钾、钙、铁、锌等含量较高(均大于35.48 μg·g-1)，初步寻找其抗癌机制。蒋宏霖等[33]将金银花经微波消解，建立微波消解-ICP-MS法测定金银花中5种重金属(铜、砷、镉、汞、铅)含量的方法。严华等[34]采用微波消解ICP-MS技术测定各地铁皮石斛中铅、镉、砷、汞和铜5种元素的含量，评价栽培铁皮石斛的用药安全。胡军高等[35]采用ICP-MS测定夏枯草干膏粉中铜、镉、砷等12种金属元素，测得各元素含量均在限量范围内，为夏枯草药理毒理学评价提供科学依据。

3.4.3 高效液相电感耦合等离子体质谱联用法(HPLC-ICP-MS) HPLC-ICP-MS法在中药重金属形态分析尤其是砷形态分析中具有独特的优势，通过对元素形态信息的了解，有助于研究砷形态在环境、材料及生命科学中的作用机制。张好华[36]应用HPLC-ICP-MS技术对三碘化砷、五氧化二砷和甲基砷酸等4种砷形态进行测定，并对黄芪、大黄和黄芩等5种中药炮制前后砷形态的变化进行分析。结果表明，中药中的砷形态以无机砷为主，炮制后5种中药无机砷的含量均明显上升。李丽敏等[37]采用HPLC-ICP-MS分析6种不同价态的砷，对雄黄和5种不同处方含雄黄复方制剂中可溶性砷的形态进行研究。发现雄黄及其复方制剂的酸可溶性砷远远小于其总含砷量，复方制剂中其他成分的存在可能会对可溶性砷中有毒形态溶出产生抑制。金鹏飞等[38]采用HPLC-ICP-MS对黄芪、大黄和黄芩等5种中药材炮制前后砷形态的变化进行比较，并对一个总砷超标的冬虫夏草样品进行砷形态的分析。结果显示，中药中的砷形态以无机砷为主，经炮制，5种中药无机砷的含量都升高。陈秋生等[39]首次采用仿生提取技术结合HPLC-ICP-MS技术，建立了用于含雄黄中药制剂中可溶性砷的检测方法。研究表明，在该类中药制剂中只检测到无机砷，且含量远低于总砷量。

4 结语

中药重金属测定的研究已取得一定进展，但忽略了有益的微量重金属元素的测定和对同一元素不同价态的重金属的分别测定，在测定重金属过程中存在一些中药有效成分部分流失的不足，因此针对这些方面的工作还需进一步的完善。另外，为有效控制中药重金属含量超标，应从中药生产源头和药品生产抓起，严格遵守并实施《中药材生产质量管理规范》(GAP)和《药品生产质量管理规范》(GMP)相关规定，只有解决现存问题，才能有效保障用药安全和加快推进中药国际化。

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Research progress of determination methods of heavy metals in traditional Chinese medicines

CAO Hongbin，SHEN Mingjin*，CHEN Lianhui

(Department of Chemistry，North Sichuan Medical College，Nanchong 637000， China)

traditional Chinese medicine；heavy metal；determination method

川北医学院科研发展基金重点项目(编号：CBY13-A-2P11)

曹洪斌，男，讲师，硕士

*通信作者：申明金，男，副教授，硕士

10.3969/j.issn.1004-2407.2016.06.032

R917

A

1004-2407(2016)06-0654-05

2016-02-09)