黄芪茯苓中重金属As、Cu、Hg、Pb、Cd检测方案(原子吸收光谱)

analytikjenaAn Endress+Hauser CompanyApplication Example -Zeenit 700P+HS55 背景介绍 中药材作为我国的传统用药，以其独特的疗效及丰富的资源，在临床用药中一直被广泛应用。中药饮片是中药材经过按中医药理论、中药炮制方法，经过加工炮制后的，可直接用于中医临床的中药。 近年来，由于空气、水、土壤等环境因素的影响，使中药材受到污染，导致用药安全问题。重金属元素是评价中药材及饮片安全性的重要指标，其污染是影响中药材走向世界的主要桎梏之一。 《中国药典》2020年版对18个中药材制定了重金属及有害元素铅、镉、汞、砷、铜的限量控制。对于其重金属和有害元素给出限量指导值： 铅不得过5mg/kg，镉不得过1mg/kg， 砷不得过 2mg/kg，汞不得过0.2mg/kg， 铜不得过 20 mg/kg. 仪器介绍 ●8灯座，自动选择和对准光路，单双光束可选 ·火焰、石墨炉无机械切换，保证机械稳定性和光学稳定性 ●横向加热石墨炉，最高加热温度3000℃，瞬间升温速率达3000℃/s，高温元素轻松分析 ·气空心阴极灯或磁场塞曼背景校正，二磁场、三磁场可选，磁场强度可调 ●智能化自动进样器，具有自动稀释、自动富集和智能除残功能 ·HS55氢化物发生器：电加热石英管原子化室 ·Topwave 微波消解仪：专利的RTM、RPM非接触式温度、压力监控 Analytik Jena AGPhone +49 3641 77 70Date：04/0/2020Konrad-Zuse-Strasse 1Fax 十+49 3641 77 9279Author Abbr.Cheng Xuehua07745 Jena· Germanyinfo@analytik-jena.comwww.analytik-jena.com 试剂和样品准备 试剂： 硝酸(Merck 优级纯) 硼氢化钠、碘化钾、抗坏血酸、氢氧化钠、盐酸(分析纯) 磷酸二氢铵、硝酸镁(优级纯) 铜、铅、镉、砷、汞标准溶液，1000ug/ml(国家有色金属研究院)超纯水 样品处理： 取中药粗粉，经60℃干燥，冷却后称量约0.2g， 置聚四氟乙烯消解罐内，加硝酸6ml， 混匀，盖上内盖，旋紧外套，放入微波消解仪进行消解。消解完全后，转移至聚四氟乙烯烧杯中，置于电热板上，于120℃缓慢加热至红棕色蒸汽挥尽，并继续浓缩至0.5-1ml， 用去离子水将消解液转移至20ml瓶中，摇匀，取上清液待测。同时做全程序样品空白和样品加标实验，加标量 Cu 50ppb/L， As 5ppb/L， Cd 0.5ppb/L， Hg 1ppb/L， Pb 5ppb/L。砷标准溶液及供试品溶液按照药典方法制备。 表1校准系列 Standard Concentration[ug/L] Cu As Cd Hg Pb Std.0 0 0 0 0 0 Std. 1 50 0.5 0.25 0.5 5 Std.2 100 1 0.5 1 10 Std.3 150 3 0.75 2 15 Std. 4 200 5 1 3 20 注： Cu、Cd、Pb标准溶液 0.5%HNO3配制， Hg标准溶隹 1.5%HCI， As标准溶液5%HCI，1%KI+抗坏血酸溶液。 ( Analytik Jena AGKonrad-Zuse-Strasse 107745 Jena· Germany ) 仪器方法 表1仪器参数 元素/波长 原子化方式 灯电流[mA] 光谱带宽[nm] 积分方式 校正模式 石墨管类型 Cu 324.8 nm 火焰 2 0.8 平均值 氘空心阴极灯 Pb 283.3 nm 石墨炉 2 0.8 峰面积 2-磁场塞曼 热解涂层石墨管 Cd 228.8 nm 石墨炉 3 1.2 峰面积 2-磁场塞曼 热解涂层石墨管 Hg 253.7 nm 氢化物 3 1.2 峰面积 氛空心阴极灯 As 197.3 nm 氢化物 6 0.8 峰面积 不扣背景 表2方法参数 元素/波长 灰化[C] 原子化[°C] 升温速率[C/s] Pb 283.3 nm 800 1900 1500 Cd 228.8 nm 600 1600 1500 元素/波长 吸液体积[mL] 测量池温度[℃] 测量池高度[mm] Hg 253.7nm 积分时间[s] 基体改进剂 5uL 1%NH4H2PO4+0.2%Mg(NO3)2 5uL 1%NH4H2PO4+0.2%Mg (NO3)2 ( Analytik Jena AGKonrad-Zuse-Strasse 107745 Jena· Germany ) 结果 标准曲线信息 .04.0.02 0.00 As 197.3nm R=0.999 Cu R=0.999 As面积 Hg面 Pb 283.3nm R=0.999 0.03 表3测试结果 样品 黄芪(ug/l) 结果 药典限值 方法检出限 黄芪-加标(ug/l) 回收率(%) 1 2 mg/kg mg/kg mg/kg 1 2 Cu 45.3 43.8 4.46 20 0.3 96.5 95.1 102.4 Pb 2.76 2.64 0.27 5 0.05 7.86 7.25 98.1 Cd 0.11 0.10 0.011 1 0.002 0.68 0.59 105.0 Hg 0.12 0.13 0.013 0.2 0.009 1.14 1.16 102.5 As 3.05 2.97 0.30 2 0.02 7.84 7.69 95.1 样品 茯苓(ug/l) 结果 药典限值 方法检出限 茯苓-加标(ug/l) 回收率 (%) 1 2 mg/kg mg/kg mg/kg 1 2 Cu 26.7 27.3 2.70 20 0.3 78.2 79.9 104.1 Pb 1.67 1.63 1.65 5 0.05 6.96 6.83 104.9 Cd 0.19 0.18 0.019 1 0.002 0.67 0.72 101.0 Hg 0.11 0.10 0.011 0.2 0.009 1.09 1.03 95.5 As 2.68 2.83 0.28 2 0.02 7.51 7.67 95.8 备注：样品方法检出限=测试检出限*100(稀释倍数) 讨论 (1)本文参照药典明《2321铅镉砷汞铜测法》通则，选取2种市售中药饮片黄芪和茯苓，采用微波消解，原子吸收光谱法和氢化物法分析5种元素—Cu， Pb， Cd， As， Hg的含量。数据表明，本仪器灵敏度高，稳定性好。从如此低浓度范围的标准上看，拟合系数R>0.999(Cu=0.9998， Pb=0.9998， Cd=0.9991，Hg=0.9994 As=0.9992)，样品加标回收率在95-105%之间，完全满足药典中规定，证明方法可靠，数据准确。 (2)根据仪器性能和以往测试中药材经验，为准确检出重金属和有毒有害元素，在仪器参数(优化)、标准曲线范围(降低)和试剂纯度(空白更小)等方面做了更科学、更合理、更符合药典的提升，故获得了较为满意的结果。标准曲线具体差异如下表所示： 标准曲线范围(ug/L) 元素 Cu Pb Cd Hg As 本法 50~200 5~20 0.25~1 0.5~3 0.5~5 药典方法 50~800 5~80 0.8~8 2~18 5~40 (3)结果表明，用原子吸收光谱法检测中药材中的 Cu、Pb、Cd、Hg、As， 无疑是科学、低成本和准确的，故一直被列为药典第一法。石墨炉的性能对检测结果至关重要，本仪器石墨炉原子化温度在药典推荐值下限，这不仅仅能延长石墨管的使用寿命，更主要的是大大提高了检测的灵敏度、精密度和准确度。其主要原因是由于石墨管的横向加热比纵向加热温度均匀，即石墨管的两端和中间没有温度梯度误差，原子化效率高，无记忆效应。 (4)中药材重金属和有毒有害元素含量较低，降低试剂空白的吸光度值就尤为重要，因此必须使用高纯试剂、洁净容器以及使用试剂种类尽量少。微波消解效率高，使用试剂少，是降低空白吸光度值的关键因素。 ( 德国耶拿分析仪器股份公司北京代表处：北京市东城区朝阳门北大街8号，富华大厦B座13层 ) ( 电话：010-65543879， 65543849 传真：010-65543265 e-m a il： info@analytik-jena.com.cn ) 附录一 2321铅、镉、砷、汞、铜测定法 原子吸收分光光度法 本法系采用原子吸收分光光度法测定中药中的铅、镉、砷、汞、铜，所用仪器应符合使用要求(通则0406)。除另有规定外，按下列方法测定。 1.铅的测定(石墨炉法) 测定条件参考条件：波长283.3nm， 干燥温度100~120℃， 持续20秒；灰化温度400~750℃，持续20~25秒；原子化温度1700~2000℃，持续4~5秒。 铅标准贮备液的制备精密量取铅单元素标准溶液适量，用2%硝酸溶液稀释，制成每1ml含铅 (Pb)1ug的溶液，即得(0~5℃贮存)。 标准曲线的制备分别精密量取铅标准贮备液适量，用2%硝酸溶液制成每1ml分别含铅 Ong、5ng、20ng、40ng、60ng、80ng的溶液。分别精密量取1ml，精密加含1%磷酸二氢铵和0.2%硝酸镁的溶液0.5ml， 混匀，精密吸取 20pl注入石墨炉原子化器，测定吸光度，以吸光度为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线。 供试品溶液的制备A法取供试品粗粉 0.5g， 精密称定，置聚四氯乙烯消解罐内，加硝酸3~5ml， 混匀，浸泡过夜，盖好内盖，旋紧外套，置适宜的微波消解炉内，进行消解(按仪器规定的消解程序操作)。消解完全后，取消解内罐置电热板上缓缓加热至至棕色蒸气挥尽，并继续缓缓浓缩至2~3ml，放冷，用水转入25ml量瓶中，并稀释至刻度，摇匀，即得。同法同时制备试剂空白溶液。 B法取供试品粗粉1g， 精密称定，置凯氏烧瓶中，加硝酸-高氯酸(4：1)混合溶液5~10ml，混匀，瓶口加一小漏斗，浸泡过夜。置电热板上加热消解，保持微沸，若变棕黑色，再加硝酸-高氯酸(4：1)混合溶液适量，持续加热至溶液澄明后升高温度，继续加热至冒浓烟，直至白烟散尽，消解液呈无色透明或略带黄色，放冷，转入50ml量瓶中，用2%硝酸溶液洗涤容器，洗液合并于量瓶中，并稀释至刻度，摇匀，即得。同法同时制备试剂空白溶液。 C法取供试品粗粉0.5g， 精密称定，置瓷埚中，于电热板上先低温炭化至无烟，移入高温炉中，于500℃灰化5~6小时(若个别灰化不完全，加硝酸适量，于电热板上低温加热，反复多次直至灰化完全)，取出冷却，加10%硝酸溶液5ml使溶解，转入25ml量瓶中，用水洗涤容器，洗液合并于量瓶中，并稀释至刻度，摇匀，即得。同法同时制备试剂空白溶液。 测定法精密量取空白溶液与供试品溶液各1ml， 精密加含1%磷酸二氢铵和 0.2%硝酸镁的溶液0.5ml，混匀，精密吸取10~20pl，照标准曲线的制备项下方法测定吸光度，从标准曲线上读出供试品溶液中铅(Pb)的含量，计算，即得。 2. 镉的测定(石墨炉法) 测定条件参考条件：波长228.8nm，干燥温度100~120℃， 持续20秒；灰化温度300~500℃，持续20~25秒；原子化温度1500~1900℃， 持续4~5秒。 镉标准贮备液的制备精密量取镉单元素标准溶液容量，用2%硝酸溶液稀释，制成每1ml含镉(Cd)1ug的溶液，即得(0~5℃贮存) 。 标准曲线的制备分别精密量取镉标准贮备液适量，用2%硝酸溶液稀释制成每1ml分别含镉0ng、0.8ng、2.0ng、4.0ng、6.0ng、8.0ng的溶液。分别精密吸取 10pl， 注入石墨炉原子化器，测定吸光度，以吸光度为纵坐标，浓度为横坐标，绘会标准曲线。 供试品溶液的制备同铅测定项下供供品溶液的制备。 测定法精密吸取空白溶液与供供品溶液各10~20pl，照标准曲线的制备项下方法测定吸光度(若供试品有干扰，可分别精密量取标准溶液、空白溶液和供试品溶液各1ml，精密加含1%磷酸二氢铵和0.2%硝酸镁的溶液 0.5ml，混匀，依法测定)，从标准曲线上读出供试品溶液中镉(Cd)的含量，计算，即得。 3. 砷的测定(氢化物法) 测定条件采用适宜的氢化物发发装置，以含1%硼氢化钠和0.3%氢氧化钠溶液(临用前配制)作为还原剂，盐酸溶液(1→100)为载液，氮气为载气，检测波长为193.7nm。 砷标准贮备液的制备精密量取砷单元素标准溶液适量，用2%硝酸溶液稀释，制成每1ml含砷 (As)1ug的溶液，即得(0~5℃贮存)。 标准曲线的制备分别精密量取砷标准贮备液适量，用2%硝酸溶液稀释制成每1ml分别含砷 Ong、 5ng、、10ng，20ng、30ng、40ng的溶液。分别精密量取 10ml， 置25ml量瓶中，加25%碘化钾溶液(临用前配制)1ml，摇匀，加10%抗坏血酸溶液(临用前配制)1ml，摇匀，用盐酸溶液(20→100)稀释至刻度，摇匀，密塞，置80℃水浴中加热3分钟，取出，放冷。取适量，吸入氢化物发生装置，测定吸收值，以峰面积(或吸光度)为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线。 供试品溶液的制备同铅测定项下供试品溶液的制备中的A法或B法制备。 测定法精密吸取空白溶液与供试品溶液各10ml， 照标准曲线的制备项下，自“加25%碘化钾溶液(临用前配制)1ml"起，依法测定。从标准曲线上读出供式品溶液中砷(As)的含量，计算，即得。 4. 汞的测定(冷蒸气吸收法) 测定条件采用适宜的氢化物发生装置，以含0.5%硼氢化钠和0.1%氢氧化钠的溶液(临用前配制)作为还原剂，盐酸溶液(1→100)为载液，氮气为载气，检测波长为253.6nm。 汞标准贮备液的制备精密量取汞单元素标准溶液适量，用2%硝酸溶液稀释，制成每1ml含汞(Hg)1ug的溶液，即得(0~5℃贮存)。标准曲线的制备分别备密量取汞标准贮备液0ml、0.1ml、0.3ml、0.5ml、0.7ml、0.9ml，置50ml量瓶中，加20%硫酸溶液 10ml、5%高锰酸钾溶液0.5ml， 摇匀，滴加5%盐酸羟胺溶液至紫红色恰消失，用水稀释至刻度，摇匀。取适量，吸入氢化物发生装置，测定吸收值，以峰面积(或吸光度)为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线。 供试品溶液的制备A法取供试品试粉 0.5g，精密称定，置聚四氟乙烯消解罐内，加硝酸3~5ml，混匀，浸泡过夜，盖好内盖，旋紧外套，置适宜的微波消解炉内进行消解(按仪器规定的消解程序操作)。消解完全后，取消解内罐置电热板上，于120℃缓缓加热至红棕色蒸气挥尽，并继续浓缩至2~3ml，放冷，加20%硫酸溶液2ml、5%高锰酸钾溶液 0.5ml， 摇匀，滴加5%盐酸羟胺溶液至紫红色恰消失，转入10ml 量瓶中，用水洗涤容器，洗液合并于量瓶中，并稀释至刻度，摇匀，必要时离心，取上清液，即得。同法同时制备试剂空白溶液。 B法取供试品粗粉1g， 精密称定，置凯氏烧瓶中，加硝酸-高氯酸(4：1)混合溶液5~10ml， 混匀，瓶口加一小漏斗，浸泡过夜，置电热板上，于120~140℃加热消解4~8小时(必要时延长消解时间，至消解完全)，放冷，加20%硫酸溶液 5ml、5%高锰酸钾溶液 0.5ml，摇匀，滴加5%盐酸羟胺溶液至紫红色恰消失，转入25ml量瓶中，用水洗涤容器，洗液合并于量瓶中，并稀释至刻度，摇匀，必要时离心，取上清液，即得。同法同时制备试剂空白溶液。.o测定法精密吸取空白溶液与供试品溶液适量，照标准曲线制备项下的方法测定。从标准曲线上读出供试品溶液中汞(Hg)的含量，计算，即得。 5. 铜的测定(火焰法) 测定条件检测波长为 324.7nm， 采用空气-乙炔火焰，必要时进行背景校正。 铜标准贮备液的制备精密量取铜单元素标准溶液适量，用2%硝酸溶液稀释，制成每1ml含铜(Cu)10pg的溶液，即得(0~5℃贮存)。标准曲线的制备分别精密量取铜标准贮备液适量，用2%硝酸溶液制成每1ml分别含铜0ug、0.05ug、0.2ug、、L0.4ug，(0.6pg、0.8ug的溶液。依次喷入火焰，测定吸光度，以吸光度为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线。 供试品溶液的制备同铅测定项下供试品溶液的制备。测定法精密吸取空白溶液与供试品溶液适量，照标准曲线的制备项下的方法测定。从标准曲线上读出供试品溶液中铜 (Cu)的含量，计算，即得。 Phone +ax +nfo@analytik-jena.comDate：uthor Abbr.Cheng Xuehua Phone +ax +nfo@analytik-jena.comDate：uthor Abbr.Cheng Xuehua （1）本文参照药典明《2321铅 镉 砷 汞 铜测 法 》通则，选取2种市售中药饮片黄芪和茯苓，采用微波消解，原子吸收光谱法和氢化物法分析5种元素—Cu，Pb, Cd，As，Hg的含量。 数据表明，本仪器灵敏度高，稳定性好。从如此低浓度范围的标准上看，拟合系数R＞0.999（Cu=0.9998, Pb=0.9998, Cd=0.9991,Hg=0.9994 As=0.9992），样品加标回收率在95-105%之间，完全满足药典中规定，证明方法可靠，数据准确。（2）根据仪器性能和以往测试中药材经验，为准确检出重金属和有毒有害元素，在仪器参数（优化）、标准曲线范围（降低）和试剂纯度（空白更小）等方面做了更科学、更合理、更符合药典的提升，故获得了较为满意的结果。标准曲线具体差异如下表所示：（3）结果表明，用原子吸收光谱法检测中药材中的Cu、Pb、Cd、Hg、As，无疑是科学、低成本和准确的，故一直被列为药典第一法。石墨炉的性能对检测结果至关重要，本仪器石墨炉原子化温度在药典推荐值下限，这不仅仅能延长石墨管的使用寿命，更主要的是大大提高了检测的灵敏度、精密度和准确度。其主要原因是由于石墨管的横向加热比纵向加热温度均匀，即石墨管的两端和中间没有温度梯度误差，原子化效率高，无记忆效应。（4）中药材重金属和有毒有害元素含量较低，降低试剂空白的吸光度值就尤为重要，因此必须使用高纯试剂、洁净容器以及使用试剂种类尽量少。微波消解效率高，使用试剂少，是降低空白吸光度值的关键因素。