微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定秦皮中金屬元素的含量

李姍姍,袁 新,來守軍

(蘭州文理學院 化工學院,甘肅 蘭州 730000)

在當今醫(yī)學界,秦皮制成的相關臨床藥物主要用于癌癥、關節(jié)炎、結腸炎等疾病的治療,且效果非常明顯[1].王宏衛(wèi)等[2]就中藥材對癌癥放化療的作用,認為中藥材中所含的有機分子和微量金屬元素對中藥藥效均有影響.秦皮其味苦澀,具有清熱解火、止帶、明目等多種功效[3].作為一種治療癌癥的臨床藥物,其中含有的鐵、鈣、硒以及其他金屬元素的含量鮮為人知.鐵在人體中具有參與氧運輸、儲存及能量代謝,維持正常造血的功能[4],鈣作為骨骼的主要成分之一,對人體成長至關重要[5];人體生長發(fā)育缺少硒元素可能會損傷機體功能,但是過量的硒元素可能會導致硒中毒[6-7].因此測定中藥秦皮中的微量金屬元素對其在癌癥藥物中的應用具有極其重要的意義.李克軍等[8]闡述了原子吸收光譜法(AAS)測定中藥中重金屬的研究及快速確定重金屬含量的新開發(fā)原子技術.

本實驗通過微波消解處理秦皮樣品,用抗壞血酸作為測定秦皮中金屬元素含量的基體改進劑,運用GFAAS測定了未見報道的鐵、鈣、銅、硒、錳、鉛的含量,并對實驗的檢出限、精密度、靈敏度以及加標回收率進行分析,為快速準確地檢測秦皮中的微量元素提供了一種可行的方法.

1 實驗部分

1.1 實驗用品

1.1.1 試劑

秦皮(鄄城縣振興藥材購銷站),鉛、銅、硒、鈣、錳、鐵金屬元素標準儲備液(1 000 μg/mL)(梯希愛(上海)化成工業(yè)發(fā)展有限公司),硝酸(HNO3)(天津渤海化工集團公司),抗壞血酸(良友化學試劑有限公司).

1.1.2 儀器

AA6880型石墨爐原子吸收分光光度計,KY-1型鐵空心陰極燈,AC70000型冷卻水循環(huán)機(島津(上海)實驗器材有限公司),MSP-8600型微波消解儀(北京瑞利集團公司).

1.2 樣品前處理

將秦皮磨成粉,用100目細篩出干粉,用分析天平分別稱取6份樣品:0.3005 g,0.3002 g,0.3000 g,0.3002 g,0.3001 g,0.3005 g,放入微波消解罐內,用10 mL吸量管吸取65%的濃硝酸8 mL,加入消解罐內.將微波消解罐放置在趕酸儀上,在120 ℃高溫下預處理10 min,待預處理完成后,擰緊消解罐蓋放入微波消解儀中,經過加溫程序,完成消解.消解完成后打開消解罐蓋置于趕酸儀上進行趕酸,至溶液約1～2 mL,再加入蒸餾水5 mL,使試樣內的酸度蒸發(fā),重復2～3次,待溶液冷卻后,用2%硝酸定容至25 mL,放置一夜.在檢測試樣溶液開始之前加入基體改進劑抗壞血酸溶液,其中,空白溶液未加入單一的基體改進劑.微波消解儀升溫程序見表1.

表1 升溫消解程序

1.3 實驗方法

使用AA6880型石墨爐原子吸收儀器對預處理秦皮樣品中的金屬元素含量進行測定,分析所測數據.儀器的工作條件如表2所列[11].

表2 石墨爐原子吸收分光光度計工作條件

1.4 標準工作曲線

1.4.1 標準工作溶液的配制

取5 mL配制好的金屬元素標準使用液(10 mg /L),放入1 000 mL容量瓶中,用2%的HNO3溶液稀釋至刻度,得到50 μg /L金屬元素標品稀釋液.經石墨爐自動進樣稀釋,得到Fe、Ca、Cu、Se、Pb、Mn標準系列工作溶液,結果如表3所列.

表3 Fe、Ca、Cu、Se、Pb、Mn標準系列工作溶液

1.4.2 標準曲線

按表3所配制的標準溶液,依次測定Fe、Ca、Cu、Se、Pb、Mn系列標準溶液的吸光度值.從線性回歸方程及相關系數可以看出,在一定范圍內,回歸擬合效果相對較好,儀器測量值相對穩(wěn)定,該檢測儀器的靈敏度可以用標準工作曲線的斜率表示[8],結果如表4所列.

表4 線性回歸方程及檢出限

1.5 樣品中金屬元素含量的測定

將按步驟1.2處理好的秦皮樣品采用自動進樣系統,分別吸取20 μL試劑空白液和樣品液注入石墨爐中,得到秦皮中微量金屬鐵元素的濃度和吸光度,如表5所列.

表5 秦皮中金屬元素分析結果 單位:μg/L

將表5中得到的秦皮樣品中的金屬元素濃度,通過公式(1)計算秦皮樣品中的金屬元素含量(該樣品濃度為已加入基體改進劑后所測得金屬元素的濃度)[9]:

(1)

其中:ω為秦皮中金屬元素的質量分數, mg/kg;ρ1為秦皮中金屬元素的質量濃度, μg/L;ρ2為空白液中金屬元素的質量濃度,μg/L;V代表消化液樣品定容體積,mL;m為樣品質量,g.

通過計算,得到樣品中金屬元素含量,結果如表6所列.結果表明,GFAAS分析技術測定速度快,原子化效率、測定結果準確度和靈敏度均高于FAAS(其鉛、硒元素檢測含量為0),充分體現出了GFAAS的靈敏度高,檢測限達10-6～10-14,可測到10-13g/mL數量級.GFAAS相對優(yōu)于其他測定微量金屬元素的方法,對固體樣品可直接進行檢測,利用被測元素原子蒸氣態(tài)定量分析原子共振輻射吸收,在進行原子化的過程中使用石墨管加熱,靈敏度可提高10～200倍[11].

表6 秦皮中金屬元素含量的測定結果 單位:mg/kg

1.6 石墨爐原子吸收光譜法的檢出限、精密度以及加標回收率的分析

1.6.1 精密度分析

實驗中大多采用相對標準偏差(RSD)反映測定值的精密度.因此,運用石墨爐原子吸收光譜法測定各個金屬元素的濃度,測定結果如表7所列.

表7 加標回收率的測定

標準偏差:

(2)

相對標準偏差 :

(3)

根據表5數據,通過式(2)、式(3)計算可知,秦皮中金屬元素Fe、Ca、Cu、Se、Mn、Pb測定的相對標準偏差分別為4.41%、1.41%、0.32%、0.24%、0.15%、0.28%,均在5%以下,可見儀器精密度良好,可用于秦皮中金屬元素含量的測定.

1.6.2 加標回收率的測定

稱取0.3 g秦皮樣品3份,重復實驗步驟1.2,將樣品重新處理,得到試樣溶液.運用石墨爐原子吸收光譜法測定其樣品含量,在不同金屬元素含量的秦皮樣品中加入不同濃度的標準溶液,測定并計算其加標回收率.

根據測定值計算加標回收率,結果為97.1%～101.8%,表明該方法準確可靠,可用于中藥材秦皮中金屬元素含量的測定.

1.6.3 檢出限分析

對空白試樣濃度平行測定10組,確定其線性檢出限.測定結果如表8所列.

表8 檢出限的測定

以3倍標準偏差(3S)作為該方法檢出限的計算方法[10],經計算該檢出限的結果為0.102 μg/L.

2 結論

秦皮中含有豐富的金屬元素,采用微波消解的前樣品處理方法,用石墨爐原子吸收光譜法對秦皮中6種金屬元素鐵、鈣、銅、硒、錳、鉛的含量進行了測定.結果表明,秦皮中的鐵元素含量最高,為4.7727 mg/kg.該方法的精密度良好,檢出限低(0.102 μg/L),樣品的加標回收率在97.1%～101.8%.因此,該方法可用于中藥材秦皮中重金屬含量的測定分析.