微波消解-原子荧光光谱法测定栀子中的砷和汞

王春燕　廉伟伟　白玉　李阳杰　张会丽

摘要 ［目的］对中药材栀子中的2种危害较大的重金属元素砷和汞含量进行测定，建立栀子中砷和汞元素的检测方法。［方法］样品经微波消解处理后，采用原子荧光光谱法测定栀子中砷、汞含量。［结果］栀子中砷含量为0.104 5 mg/kg，汞含量0.014 1 mg/kg，均低于2020版《中国药典》检查项下重金属限量规定。［结论］该方法高效、准确可靠、精密度高，为中药中汞、砷的质量控制和监测提供了简单、快速的测试手段。

关键词 原子荧光光谱法；微波消解；栀子；砷；汞

中图分类号 O657.3文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）08-0177-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.08.042

Determination of As and Hg in Gardenia jasminoides by Atomic Fluorescence Spectrometry with Microwave Digestion

WANG Chun-yan， LIAN Wei-wei， BAI Yu et al

（College of Pharmacy and Chemical Engineering， Zhengzhou University of Industrial Technology， Zhengzhou， Henan 451150）

Abstract ［Objective］To determine the content of two harmful heavy metal elements （As and Hg）， and establish a detection method for As and Hg in Gardenia jasminoides.［Method］ After microwave digestion of the sample， the content of As and Hg was determined by atomic fluorescence spectrometry.［Result］ The As content in Gardenia jasminoides  was 0.104 5 mg/kg， and the Hg content was 0.014 1 mg/kg， both of which were lower than the national standard and comply with the limit requirements of the 2020 edition of the Chinese Pharmacopoeia.［Conclusion］This method was efficient， accurate， reliable and highly precise， providing a simple and fast testing method for the quality control and monitoring of As and Hg in traditional Chinese medicine.

Key words Atomic fluorescence spectroscopy;Microwave digestion;Gardenia jasminoides;As;Hg

栀子，学名Gardenia jasminoides Ellis，别名黄栀子、山栀、白蟾，是茜草科栀子属灌木［1］，具有护肝、利胆、降压、镇静、止血、消肿等作用。它的产地主要分布在河南、山东、江苏等地区，特别是河南唐河为全国最大的生产基地，有“栀子之乡”的美誉。近些年栀子的提取、化学成分、药理活性等方面被广泛研究［2-4］，但对栀子中重金属含量测定的报道极少［5-6］。随着社会的工业化发展，环境、土壤、水源污染的不断加重，进入植物的污染源不断增多，药材中重金屬含量的超标现象时有发生，这严重威胁着人们的健康。汞和砷是常见的毒性极大的重金属元素。重金属砷会破坏细胞的氧化还原能力，影响细胞的正常代谢，造成组织损伤和身体紊乱，并可直接导致中毒死亡［7］。汞在人体内以二价离子的形态发挥毒性作用。如果是急性汞中毒，可导致急性症状，出现全身症状，如呕吐、发热，以及咳嗽、胸痛、腹痛、腹泻等消化道和呼吸道表现；如果是慢性汞中毒，可能导致神经精神障碍，早期表现为头晕、头痛、健忘、失眠等，继而可有心悸、多汗等，即自主神经系统紊乱的现象［8］，因此准确测量栀子中有害重金属元素含量保证临床用药安全十分重要。

目前常见重金属的测量方法有电感耦合等离子体质谱法［9］、原子吸收光谱法［10］、氢化物发生-原子荧光光谱法［7］等。植物属于生物样品，大部分植物中重金属含量比较低，需要高灵敏度的分析方法。而原子荧光光谱法由于其操作简单、精度高、灵敏度高、效率高、基质干扰低、消耗成本低而被广泛关注，已成为中药中痕量元素测定和形态分析最广泛使用的技术之一［11］，其原理是将被测元素气化成相应的氢化物气体，与样品基体分离，可以有效排除基体干扰，进样效率和分析灵敏度更高，检出限更低［12］。该研究采用微波消解对栀子样品进行前处理，采用原子荧光光度法对栀子中砷和汞检测，建立栀子中砷和汞元素的检测方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 药品与试剂。

栀子，产地福建宁德，经郑州工业应用技术学院李梦教授鉴定为茜草科植物栀子的干燥成熟的果实。1 mg/mL砷、汞标准溶液（国家标准物质中心）；硝酸、盐酸、硼氢化钠、硫脲、氢氧化钠、抗坏血酸均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司；高纯氩气（≥99.99%）。试验用水均为超纯水，经yo58-10l制水机净化，用于所有水溶液的制备。

1.1.2 试验仪器。

PF3原子荧光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）;微波消解仪M3（上海屹尧仪器科技发展有限公司）;可调式电热板ML-1.5-4（北京市永光明医疗仪器公司）；微型高速万能试样粉碎机（北京中兴伟业仪器有限公司）；制水机（北京海富达科技有限公司）；聚四氟乙烯消解罐S-008401（上海鳌珍仪器制造有限公司）；玻璃器皿均用硝酸溶液浸泡过夜，超纯水洗净备用。

1.2 试验方法

1.2.1 溶液的制备。

1.2.1.1 5％HCl载液。取50 mL浓盐酸于含有适量超纯水的烧杯中，搅拌，随后转入1 L 容量瓶中定容，需现用现配。

1.2.1.2 还原剂（1.5%硼氢化钠和0.5%氢氧化钠混合溶液）。分别称取5 g氢氧化钠和15 g硼氢化钠于少量超纯水的烧杯中，用玻璃棒搅拌溶解，然后转入1 L容量瓶中，用超纯水定容，现用现配。

1.2.1.3 硫脲-抗坏血酸混合溶液。称取5 g硫脲于少量1%硝酸溶液的烧杯中并用玻璃棒搅拌至硫脲完全溶解，随后再向烧杯中加入2.5 g抗坏血酸，搅拌至溶解并将溶液转移到1 L容量瓶中定容。

1.2.2 微波消解法。

1.2.2.1 栀子细粉的制备。将适量栀子样品恒温干燥至恒重，于试样粉碎机中粉碎，过筛，收集细粉备用。

1.2.2.2 预消解。取样品粉末约0.3 g，精密称定。放入聚四氟乙烯消解罐中，向消解罐中加入适量消解液（硝酸∶盐酸=5∶1）。利用智能控温电加热器进行加热，温度设置为100 ℃，时间30 min，进行预消解。

1.2.2.3 消解。预消解结束后，取下消解罐，静置放冷，将消解罐放到微波消解仪中。设定微波消解的程序见表1，开始消解。消解结束，待消解温度降至60 ℃以下、气压0 Pa时，取出微波消解仪，放在通风橱内进行泄压，泄压完成后可观察到消解罐内样品全部消解，得到澄清透明的溶液。

1.2.2.4 赶酸。消解完成后，将消解罐放入电加热器中进行赶酸，调节温度为100 ℃，溶液赶至近干。

1.2.2.5 样品溶液的配制。将剩余溶液转移至25 mL容量瓶中，用少量1%的硝酸溶液润洗内罐和内盖3次，洗液合并于容量瓶中并用1%硝酸定容，摇匀，即得栀子样品溶液。同法同时制备空白溶液。

1.2.3 砷标准溶液的制备。

精密量取1.0 mL浓度为1 mg/mL的砷标准溶液于1 L容量瓶中并用1%的硝酸溶液定容，得到浓度为1 mg/L储备液。从储备液中精密量取1.0 mL于100 mL 容量瓶中并加入硫脲-抗坏血酸混合溶液，用1%的硝酸溶液定容，即得浓度为10 μg/L的砷标准溶液。通过稀释得到浓度梯度分别为10、8、6、4、2、1 μg/L的砷标准溶液。

1.2.4 汞标准溶液的制备。

精确量取1.0 mL浓度为1 mg/mL 的汞标准溶液于1 L容量瓶中并用1%的硝酸定容，得到浓度为1 mg/L的汞储备液，再从储备液中量取1.0 mL于1 L容量瓶中并用1%的硝酸溶液定容，得浓度为1.0 μg/L的汞標准溶液。同法，分别配制浓度为0.8、0.6、0.4、0.2 μg/L的汞标准溶液。

1.2.5 仪器工作条件。原子荧光光度计的工作条件如表2所示。

2 结果与分析

2.1 砷标准曲线的绘制

配制5％的盐酸溶液作为载液，1.5%硼氢化钠和0.5%氢氧化钠混合溶液作为还原剂，使用原子荧光光度计测量荧光值，以砷标准溶液浓度（C）为横坐标、测得的荧光值（IF）为纵坐标绘制标准曲线。如图1所示，砷标准溶液浓度在1～10 μg/L时，与其荧光值线性关系良好，线性方程为IF=182.264 8C+34.829 9（R2=0.999 7）。由3S/m（S是10次平行测量空白溶液荧光强度的标准偏差，m为标准曲线的斜率）计算得检测限为4.5×10-4 mg/kg。该方法的检测限比之前报道过的文献偏低［13］。以上结果表明该方法可作为一种高灵敏度的栀子药材中砷元素的定量检测方法。

2.2 汞标准曲线的绘制

以5％的盐酸溶液作为载液，1.5%硼氢化钠和0.5%氢氧化钠混合溶液作为还原剂，使用原子荧光光度计测量荧光值，以汞标准溶液浓度（C）为横坐标、测得的荧光值（IF）为纵坐标绘制标准曲线。如图2所示，汞标准溶液浓度在0.2～1.0 μg/L时，与其荧光值有较好的线性关系，回归方程为IF=5 513.42C-779.136 0（R2=0.999 0）。由3S/m计算得检测限为1.5×10-5 mg/kg。该方法的检测限比之前报道过的文献偏低［13］。以上结果表明该方法可作为一种高灵敏度的栀子药材中汞元素的定量检测方法。

2.3 栀子中砷和汞的含量

精密称取栀子样品粉末0.3 g 3份，按“1.2.2”方法对样品进行消解，并配制样品溶液3份，同法制备空白溶液。使用相同的条件用原子荧光光度计测量荧光值，将荧光值代入标准曲线回归方程中，通过计算得到栀子样品中重金属砷和汞的含量如表3所示。栀子样品中重金属砷的平均含量为0.104 5 mg/kg，汞的平均含量为0.014 1 mg/kg。2020版《中国药典》栀子质量标准中规定，重金属砷的含量不得超过2 mg/kg，汞的含量不得超过0.2 mg/kg，可见栀子样品中砷和汞含量均符合2020版《中国药典》的规定，说明该样品中砷和汞含量合格。

2.4 方法的准确度

用分析天平精密称取已知砷、汞含量的栀子样品，分别加入3个浓度梯度的砷、汞标准溶液，每个浓度梯度做2次。按“1.2.2”方法对样品进行消解处理，并配制样品溶液。按“1.2.5”条件测定，计算加标回收率，结果见表4。从表4可以看出，栀子样品中砷、汞元素平均回收率分别为99.15%、98.68%，RSD分别为1.41%、1.87%，说明样品加工过程中被测组分的损失较小，测量结果可靠。

2.5 方法的精密度

精密称取栀子样品粉末0.3 g，按“1.2.2”方法对样品进行消解处理，并配制样品溶液。分别对栀子样品中重金属砷、汞各进行连续6次测定，将测得的砷和汞的荧光值分别代入标准曲线回归方程，求出栀子样品中重金属砷和汞的含量。分别比较砷和汞6次测量数据的差异，计算RSD，结果见表5。从表5可以看出，栀子样品中砷和汞的RSD分别为0.50%和2.52%，表明该方法精密度较高。

3 结论

该研究开发了一种微波消解-原子荧光光谱法测定栀子中重金属含量的方法，经试验该批次栀子中砷含量为0.104 5 mg/kg，汞含量为0.014 1 mg/kg，符合2020版《中国药典》检查项下重金属限量规定，且该方法高效、准确、操作简单，为中药中汞和砷的质量控制和监测提供了简单、快速的测试手段。

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基金项目 河南省高等教育学会高等教育研究重点项目（2021SXHLX029）；郑州工业应用技术学院校级科研项目（2023YB011）。

作者简介 王春燕（1994—），女，河南周口人，助教，硕士，从事中药检测分析工作。

收稿日期 2023-06-16；修回日期 2023-07-25