火焰原子吸收光谱法测定补骨脂中金属元素的方法研究

张小红

乌鲁木齐市疾病预防控制中心质量管理科，新疆乌鲁木齐 830026

中药补骨脂为豆科植物补骨脂的干燥成熟果实，别名破故纸、黑故子、胡故子等，其性温，味辛，具补肾助阳之功效。在传统的中医临床上主治肾虚冷泻、阳萎、小便频数、腰膝冷痛、虚寒喘咳等病症[1]。现代研究表明，补骨脂还具有抗肿瘤、抗菌、抗骨质疏松、雌激素作用以及治疗白癜风等多重药理活性[2-5]。现代医学已证明，金属元素已经充当起人体内重要物质的原料，如果比例失调则会引起人体的各种疾病或者加速人体的衰老。另外中药中金属元素含量对药效的影响也较大[6-8]。目前，对补骨脂的多数研究都是围绕补骨脂香豆素类化合物及其相关产品的开发而展开，而对于其金属元素及与其药理之间的研究较少。本实验采用HNO3-HClO4-H2O2体系湿法消解，利用火焰原子吸收光谱法测定补骨脂中钙、镁、铜、锌、锰、铁元素的含量，并对仪器工作条件优化及标准浓度范围等进行分析，以期为深入了解补骨脂中金属元素分布及其药性提供理论依据，同时也为进一步合理地利用和开发补骨脂药材的资源提供参考[9]。

1 仪器与材料

日立Z-8000 型原子吸收分光光度计；配置有钙、镁、铜、锌、锰、铁元素空心阴极灯；电热板；分析天平；钙、镁、铜、锌、锰和铁元素标准溶液均为1 000 μg/ml（国家标准物质研究中心）；灌木枝叶成分分析标准物质（GBW07602）（地矿部物化探研究所）；硝酸、高氯酸、过氧化氢均为优级纯；氯化锶5 mg/ml（自配）；实验用水为二次纯水。

实验中所用的玻璃器皿均用20%的硝酸浸泡24 h，用自来水冲洗后，再用二次纯水洗干净放到烘箱烘干备用。

2 方法与结果

2.1 样品及其处理

补骨脂（购自乌鲁木齐市同仁堂药店，批号：F20200218，产地为云南）。将补骨脂样品用水清洗干净后，再用二次纯水冲洗3 次，自然晾干后，粉碎研磨过80 目筛，然后将补骨脂粉末置于85°C 干燥箱内烘干2～3 h。准确称取约0.5 g 补骨脂粉末样品置于150 ml 三角瓶中，平行称取样品6 份，依次加入15 ml硝酸、1.50 ml 高氯酸。将三角瓶置于电热板上于260℃加热消解，消解的过程溶液逐渐变为红棕色，并且有大量红棕色烟产生，此时要注意加热温度，以防止碳化。视消解的情况，可补加少量高氯酸、1 ml 过氧化氢重复上述消解过程，直至红棕色烟转为白烟冒尽，最终溶液颜色转为澄清无色或淡黄色后，加二次纯水约5 ml 继续加热赶酸，待溶液挥干成白色晶体，把样品从电热板上取下，冷却至室温，用少量的二次纯水冲洗杯壁及表面，将消解液转移至50 ml 容量瓶中，再以1%硝酸定容至刻度，摇均匀待测，得到待测消解溶液。按上述条件同时制备试剂空白溶液。

2.2 原子吸收测定条件

本实验采用空气-乙炔火焰原子吸收光谱法，选择钙、镁、铜、锌、锰、铁元素适合的波长[10-12]，根据实验分别对测定条件进行优化，确定元素测定的最佳工作条件（表1）。

表1 最佳仪器测定条件

2.3 标准曲线的绘制与检出限试验

分别精密量取钙、镁、铜、锌、锰、铁金属元素标准溶液（1000 μg/ml），采用硝酸（1+99）逐级稀释，配置成各元素的系列浓度的标准溶液，按照表1选定的仪器工作参数进行测定。分别以各元素的质量浓度为横坐标，以吸光度值为纵坐标绘制出标准曲线。在实验选定的标准系列溶液的浓度范围里，各元素的浓度和吸光度都有良好的线性关系，测定的结果均已经扣除了试剂空白影响。其绘制的标准曲线的相关系数r 在0.997 2～0.999 9。按照“2.2”法对试剂空白溶液连续测定11 次，按自动调零键，记录积分5 s 的吸光度值，用3 倍的样品空白溶液吸收值的标准偏差除以相对应元素标准曲线的斜率，再乘以溶剂换算因子除以取样量即为相对应元素的检出限。6 种元素的标准曲线的回归方程、相关系数和检出限见表2。

表2 各元素标准曲线方程、相关系数和检出限

2.4 准确性试验

精密称取灌木枝叶成分分析标准物质，按照“2.1”的方法进行消解，精密量取消化溶液按照“2.1”法测定吸光度，计算钙、镁、铜、锌、锰、铁元素的含量。与标准值进行比对，其测定值均在证书的赋值范围内，表明此实验方法准确可靠（表3）。

表3 方法的准确性（μg/g）

2.5 仪器精密度试验

分别精密量取质量浓度为3.00、0.60、3.00、0.60、3.00、0.60 μg/ml 的钙、镁、铜、锌、锰、铁元素标准溶液，按照“2.2”法测定方法。重复测定6 次。钙、镁、铜、锌、锰、铁元素的RSD 分别为0.97%、0.64%、0.41%、0.69%，0.72%、1.35%。实验结果表明，仪器的精密度良好。

2.6 重复性试验

精密称取补骨脂样品6 份，按照“2.1”法的消化方法对测试样品进行消解，精密量取各消化溶液按照“2.2”测定方法分别测定溶液的吸光度，计算每种元素的RSD。钙、镁、铜、锌、锰、铁元素的RSD 分别为1.02%、0.73%、0.35%、0.49%，0.66%、1.56%。实验结果表明，该方法的重复性良好。

2.7 加标回收率试验

精密量取已知含量的补骨脂样品消化溶液7 份，分别加入不同质量浓度的钙、镁、铜、锌、锰、铁元素标准溶液，按照“2.2”的测定方法进行加标回收试验。实验结果表明，该方法的回收率在91.0%～105.0%（表4）。

表4 加标回收试验

2.8 样品测定结果

按照上述测定方法用空白溶液调零后，取补骨脂样品消化溶液按“2.2”方法测定，计算出样品消化溶液中钙、镁、铜、锌、锰、铁元素的含量见表5。

表5 补骨脂测定结果

3 讨论

3.1 消化方法的选择

植物性样品的消化方法和消化过程对分析结果的影响较大[13-14]，实验过程用干法消化处理测试样品测定金属，样品难以消化，操作时间长；用硝酸和盐酸体系湿法消化近1 h，样品溶液仍浑浊，造成加标回收率过低；本研究采用HNO3-HClO4-H2O2体系湿法消解补骨脂样品,该方法试剂用量少、溶样速度快、消化过程易于控制、消化效果良好。

3.2 测定方法的选择

金属元素的含量测定是中药材研究的一个重要的工作，中药材金属元素的含量是决定中药功效的主要因素之一，检测中药材中金属元素的种类和含量，对于调整中药的配方，根据临床症状开药等都具有十分重要的意义。只有准确可靠的实验方法才能获得精准的检测结果，才能更为有效地应用于中药材的药研究和临床推广，使得中药材的各种成分被充分地开发利用。本实验选用火焰原子吸收光谱法测定钙、镁、铜、锌、锰、铁的含量，回收率在91.0%～105.0%，相对标准偏差为0.23%～1.78%，其方法测试的线性范围较宽，元素之间的干扰较小，操作简便，灵敏度高、重现性好，能满足补骨脂中金属元素测定的质量控制要求。

3.3 共存元素的影响

本实验用空气-乙炔火焰原子吸收法测定钙、镁金属元素时，在实验的测定过程中，在1%的硝酸介质中加入氯化锶5 mg/ml 作为释放剂，可以消除其电离电位和激发电位低、易于电离的干扰[15-16]。在实验测定铜、锌、锰、铁金属元素时均未发现干扰现象，故可将溶液直接喷入火焰进行测定。部分金属元素在测定时，如果浓度过高，可根据情况适当稀释样品溶液使其吸光度值在线性范围内进行测试。

3.4 样品测定结果分析

本实验结果表明，补骨脂中含有人体所必需的金属元素钙、镁、铜、锌、锰、铁，其金属元素的含量从高到低依次为钙、铁、镁、锰、锌、铜，其中钙的含量较高，铁和镁的含量次之，锰、锌、铜的含量稍低。重金属铜的含量符合《中华人民共和国药典》[1]的规定（Cu≤20 mg/kg），通过本实验结果可知补骨脂符合《中华人民共和国药典》[1]的规定。

本实验所测定的6 种金属元素都对人体的生理功能、营养和临床诊疗有着重要意义[17-18]。钙和镁是参与人体生骨造髓的重要元素，能促进人体内多种酶的活动，是一种天然的镇静剂。缺钙将导致骨质疏松和增生，降低软组织和血管的弹性。人体缺乏镁容易导致高血压和心率不齐，罹患心脏病的概率会提高。铜、铁、锌、锰是人体必需的微量元素，铁在人体中具有重要的补血功效，能提高人体的免疫力。锰能维持正常的糖和脂肪代谢，具有抗衰老、抗氧化的作用。本研究表明补骨脂药材是一种富含人体必需金属元素且又安全的天然药材，合理使用补骨脂，即可以起到治疗疾病的目的，而且还具有很好的保健功能。因此对补骨脂中金属元素含量进行测定，不仅为补骨脂临床用药提供参考数据，还对补骨脂的进一步的开发和利用提供参考。