天麻中二氧化硫检测方案(离子色谱仪)

加碱超声提取-离子色谱法测定中药材天麻中二氧化硫残留量 龚婷婷，裴波 （安徽皖仪科技股份有限公司 合肥） 摘要：尝试建立一种加碱超声波提取-离子色谱法测定中药材天麻中二氧化硫残留量的方法，实验通过加碱超声提取样品中亚硫酸盐、硫酸盐，提取液经离心净化，然后经离子色谱法测定提取液中亚硫酸盐及硫酸盐含量，从而测定天麻中二氧化硫残留总量，通过改进前处理操作对提取工艺进行优化，对比同一样品采用传统蒸馏法测定结果，结果表明，加碱超声提取，离心净化的前处理方法，结果略高于传统蒸馏法，说明超声波提取-离子色谱法可用于中药材天麻中二氧化硫含量的快速、安全、便捷测定。 关键词 ：天麻；二氧化硫；超声波；离子色谱 硫磺熏蒸是中药材生产中常用的防腐、防虫、杀菌方法，广泛用于中药材和食品的加工贮藏。虽然硫磺熏蒸对中药材及饮片的加工贮藏起到了一定的积极作用, 但现代研究证明硫磺熏蒸后中药材及饮片的性状多有改变, 并且会使其中残留大量的二氧化硫及砷、汞等重金属, 对人体具有多种危害[1]。 因此，监测和控制二氧化硫残留量对中药材的品质及人体健康具有重要意义。国家食品药品监督管理局在2004年曾发文指出硫磺熏蒸的中药材为劣质药材。《中国药典》2005年版 (一部)也取消了山药、葛根等中药材的硫熏工艺, 并在《中国药典》2008 年版增补本中增加了二氧化硫残留量的检测。《中国药典》2015版明确规定了山药、党参、天麻等中药材二氧化硫残留限量不得超过400mg/kg[2]，并给出了二氧化硫残留量检测方法。 目前检测二氧化硫残留量的方法有很多，如比色法、滴定法、光谱法、气相色谱法、离子色谱法及其他检测方法等[3]，《中国药典》2015版给出了二氧化硫残留量的三种检测方法，第一法为酸碱滴定法，第二法气相色谱法，第三法离子色谱法[4]，其中酸碱滴定法操作复杂且容易出现假阳性现象、气相色谱法采用顶空进样程序升温的方式测定对仪器要求较高，离子色谱法由于其高灵敏度、准确度、高效便捷等优点逐渐被广泛应用。但该方法中样品前处理依然采用水蒸气蒸馏法把样品中亚硫酸盐转化成二氧化硫再经双氧水吸收氧化成硫酸盐经离子色谱法测定，该方法需要采用全套玻璃装置，操作繁琐耗时，且蒸馏时间较长，不便于批量检测和大规模推广。本实验在文献资料的基础上优化了前处理方法，建立一种加碱超声提取-离子色谱法测定中药材中二氧化硫残留量的方法[5]，具有操作简单、无需添加稳定剂，高效、灵敏度、准确度高等有点。 方法原理 硫熏中药过程中，单质硫生成二氧化硫与药材中的无机元素形成亚硫酸盐。亚硫酸盐以游离态、可逆结合态、不可逆结合态３种形式存在，对人体产生危害的是游离态的和可逆结合态的亚硫酸盐，因此测试过程中实际是检测游离态、可逆结合态的亚硫酸盐。游离态亚硫酸盐可直接溶解于水溶液中，可逆结合态的亚硫酸盐在碱性条件下可分离形成游离的亚硫酸盐[5]，。由于亚硫酸盐既有氧化性也有还原性，部分亚硫酸盐在溶液状态下会被氧化成硫酸盐，利用离子色谱测定溶液中亚硫酸盐及硫酸盐总量即可得到中药材中二氧化硫残留总量，无需考虑亚硫酸盐不稳定问题。 材料与试剂 材料 天麻供试品，密封储存于阴凉干燥通风处。 试剂 碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠、无水硫酸钠、超纯水。 实验仪器 高速粉碎机，超声波清洗机，离子色谱仪IC6200（安徽皖仪科技股份有限公司），自动进样器AS3100（安徽皖仪科技股份有限公司）；高速离心机10000r/min； 色谱条件 色谱柱：IonPac AS14A 4×250mm；淋洗液：c（Na2CO3）= 6.0 mmol/L，c（NaHCO3）= 5.0 mmol/L；流速：1.0mL/min;进样量：10μl。 实验过程 标准溶液配制： 5.1.1亚硫酸根标准贮备液：ρ（SO32-）= 1000 mg/L 准确称取 1.5750 g 亚硫酸钠溶于适量水中，全量转入 1000 ml 容量瓶，加入 1 ml甲醛（5.8）进行固定（为防止SO32-氧化），用水稀释定容至标线，混匀。 5.1.4硫酸根标准贮备液：ρ（SO42-）= 1000 mg/L 准确称取 1.4792 g 无水硫酸钠溶于适量水中，全量转入1000 ml 容量瓶，用水稀释定容至标线，混匀。 5.1.3 亚硫酸根及硫酸根混合标准曲线的绘制：分别取亚硫酸根及硫酸根标准贮备液，加水制成每1mL混合溶液中含亚硫酸根、硫酸根各1μg、5μg、10μg、20μg、50μg、100μg混合标准溶液，各进样10μl，绘制亚硫酸根及硫酸根标准曲线。 5.2 供试品溶液制备 取天麻样品剪碎后放入高速粉碎机中粉碎，取粉碎后样品粉末2g于100mL比色管中，加入1mL淋洗液，再加入适量超纯水，放入超声波清洗机中超声30min（超声功率为200W）后取出，加水定容，摇匀，溶液经5000r/min离心10min，取上清液经净化处理滤液待测。 5.3天麻中二氧化硫残留量测定 取净化后天麻提取液于进样瓶中，在与系列标准溶液相同的色谱条件下进行离子色谱仪分析检测。根据保留时间定性，峰面积定量（如图1），（加SO3与SO4图谱）同时做空白试验。 5.3.1天麻中的亚硫酸根、硫酸根按（1）式计算。 （1） 式中： Ｃ：天麻中亚硫酸根、硫酸根的含量，ｍｇ/ｋｇ； Ｃ１：测得的亚硫酸根、硫酸根浓度，μｇ/ｍl； m：样品称样量，ｇ。 5.3.2分析得到亚硫酸根、硫酸根转换成二氧化硫可按照（2）式计算： （2） 式中： Ｃ2：样品中二氧化硫的含量，ｍｇ·ｋｇ－１； Ｃ：亚硫酸根、硫酸根的含量，ｍｇ·ｋｇ－１； M：亚硫酸根、硫酸根的相对分子质量，亚硫酸根（M=80），硫酸根（M=96）。 5.3.4 样品中二氧化硫残留总量为检测亚硫酸根和硫酸根转化为二氧化硫含量总和。 讨论 6.1 亚硫酸盐与硫酸盐的分离 为确保实验分析正常进行，需保证亚硫酸盐与硫酸盐得到完全分离，且不受其他离子影响因此，实验首先考察亚硫酸盐与硫酸根分离度，并且验证亚硫酸根、硫酸根与其他常规阴离子分离度。实验测试了亚硫酸根与硫酸根与常规阴离子混合标准溶液，测试结果如图1 序号 保留时间 组份名称 分离度 1 3.381 F 6.999774 2 5.118 Cl 3.479704 3 6.142 NO2 4.704689 4 7.82 Br 2.56364 5 8.92 NO3 2.783713 6 10.262 PO4 4.702971 7 12.9 SO3 2.143121 8 14.22 SO4 -- 图1 标准品检测图谱 亚硫酸根与硫酸根分离度为2.14，基线分离，且不受其他常规阴离子的干扰。 另外测定样品中亚硫酸根与硫酸根分离情况，测试谱图如下图2，亚硫酸根与硫酸根分离度为 2.39，基线分离，满足分析要求。 图2 天麻样品检测谱图 6.2 稳定剂选择 亚硫酸盐不稳定，水溶液易被氧化成硫酸根，本方法采用超声法提取亚硫酸盐，通过离子色谱法测定亚硫酸盐及硫酸盐总量，从而测定二氧化硫残留总量，不用考虑亚硫酸盐被氧化问题，因此无需加入稳定剂。 6.3 碱液加入量 亚硫酸盐提取过程中加入碱液目的是提高结合态亚硫酸盐提取效率，碱液浸提亚硫酸盐，溶液中 的OH- 浓度在1.0-20mmol/L较合适[6]。考虑色谱柱及淋洗液酸碱度，因此选择淋洗液作为碱提取液，在此条件下保证亚硫酸盐提取效率的同时，不会对色谱柱造成损害。 6.4 超声时间优化 称取 2.000 g 天麻样品7份，加入1mL淋洗液和适量水，分别超声 10、15、20、25、30、35、40min。加水至 100 mL 后摇匀， 5000 r/min 离心10 min ，取滤液净化后上机测试，计算二氧化硫残留总量，测试结果如图2，样品中二氧化硫提取效率随提取时间增加而增加，当提取时间超过30min时，二氧化硫含量增加不明显，且存在下降趋势，因此优选超声提取时间为30min。 图2 超声提取时间对二氧化硫残留量测定结果影响 6.5 精密度与准确度实验 6.5.1精密度 精密度取同一天花样品7份，按相同前处理方法对样品进行预处理，得到提取液后进样测定每份样品中亚硫酸根及硫酸根含量，计算每份样品中二氧化硫残留总量，对比结果表明，7份样品二氧化硫残留增量RSD值为3.57%，＜5%[7]，精密度良好。 6.5.2准确度 取同批次天麻样品，分别添加质量浓度为 0. 2 g/L 的亚硫酸钠和0. 1g/L 的硫酸钠标准溶液5 mL，平行测定3份样品，按样品前处理方法制备样品提取液，进行测定。回收率在 91. 10% ～ 107. 8% 之间。 6.6 加碱超声提取方法与传统蒸馏法测定结果比较 因可逆结合态的亚硫酸盐在碱性环境中即可被释放，故采用超声的方式加速其溶出即可达到提取的目的。因本实验不添加稳定剂，通过测定亚硫酸盐和硫酸盐含量从而测定总二氧化硫残留量，研究比较了加碱不加稳定剂的超声提取方式与传统蒸馏法测定同一样品结果比较，超声提取方式测定样品中二氧化硫残留总量结果略高于蒸馏方式测定结果。同时较传统蒸馏方式大大节省样品处理时间，且操作简单，快速，准确。 结论 综合以上实验数据，通过加碱超声提取中药材中亚硫酸盐，用离子色谱法测定中药材中亚硫酸盐及硫酸盐总量，从而测定中药材中二氧化硫残留总量，方法简便、快速、准确、灵敏度高、无需添加稳定剂、人为误差小，具有一定的实用价值，为中药中二氧化硫的检测提供可靠的方法。 参考文献： 刘静静，刘 晓，李松林等. 硫磺熏蒸中药材及其饮片的研究现状[J].中草药，2010, 41（8）. 中国药典 . 一部［S］. 2015: 59. 钟虹敏，张 华.中药材硫磺熏蒸检测方法[J]. 世界科学技术—中医药现代化中药研究，2013,15（4）. 中国药典.四部[S].2015:208-209. 王欣美，夏晶，王柯，等．碱性溶液提取－离子色谱法测定中药中二氧化硫残留量［Ｊ］．中国中药杂志，2011，36(19):2656-2658. 皱月利．离子色谱法测定腌制大蒜中亚硫酸盐含量［Ｊ］．食品工业科技，2006,27(8):172-173,175. 林丽娥，陈慧，林宗域，黄建辉等.离子色谱法分析不同地区党参二氧化硫[J].中国医院药学杂志,2015,35(2).   硫磺熏蒸是中药材生产中常用的防腐、防虫、杀菌方法，广泛用于中药材和食品的加工贮藏。虽然硫磺熏蒸对中药材及饮片的加工贮藏起到了一定的积极作用, 但现代研究证明硫磺熏蒸后中药材及饮片的性状多有改变, 并且会使其中残留大量的二氧化硫及砷、汞等重金属, 对人体具有多种危害[1]。因此，监测和控制二氧化硫残留量对中药材的品质及人体健康具有重要意义。国家食品药品监督管理局在2004年曾发文指出硫磺熏蒸的中药材为劣质药材。《中国药典》2005年版 (一部)也取消了山药、葛根等中药材的硫熏工艺, 并在《中国药典》2008 年版增补本中增加了二氧化硫残留量的检测。《中国药典》2015版明确规定了山药、党参、天麻等中药材二氧化硫残留限量不得超过400mg/kg[2]，并给出了二氧化硫残留量检测方法。目前检测二氧化硫残留量的方法有很多，如比色法、滴定法、光谱法、气相色谱法、离子色谱法及其他检测方法等[3]，《中国药典》2015版给出了二氧化硫残留量的三种检测方法，一法为酸碱滴定法，第二法气相色谱法，第三法离子色谱法[4]，其中酸碱滴定法操作复杂且容易出现假阳性现象、气相色谱法采用顶空进样程序升温的方式测定对仪器要求较高，离子色谱法由于其高灵敏度、准确度、高效便捷等优点逐渐被广泛应用。但该方法中样品前处理依然采用水蒸气蒸馏法把样品中亚硫酸盐转化成二氧化硫再经双氧水吸收氧化成硫酸盐经离子色谱法测定，该方法需要采用全套玻璃装置，操作繁琐耗时，且蒸馏时间较长，不便于批量检测和大规模推广。本实验在文献资料的基础上优化了前处理方法，建立一种加碱超声提取-离子色谱法测定中药材中二氧化硫残留量的方法[5]，具有操作简单、无需添加稳定剂，高效、灵敏度、准确度高等有点。