中藥中重金屬元素檢測方法的研究進展

楊江，董小萍

·綜述進展·

中藥中重金屬元素檢測方法的研究進展

楊江，董小萍

中藥材的重金屬污染已成為影響中藥質(zhì)量、制約中藥走向世界的一個瓶頸問題，因此準確檢測中藥重金屬含量、合理制定中藥中重金屬限量標準已經(jīng)刻不容緩，本文對目前國內(nèi)外中藥材中重金屬的檢測技術進行了綜述。

中藥；重金屬；檢測方法

我國中藥以其良好的療效、較小的毒副作用而廣受好評，如今越來越被國際社會所接受。隨著經(jīng)濟全球化進程的加快，世界植物藥的年銷售額接近2500億人民幣，并保持著年10%增長速度，而我國因為中藥材中的重金屬含量超標等不良影響，致使目前中藥的總出口額遠遠落后，僅僅占世界植物藥市場銷售量的1%左右[1]。中藥材中有毒重金屬元素常指鎘(Cd)、砷(As)、鉛(Pb)、汞(Hg)、銅(Cu)、鉻(Cr)等，本文就中藥中重金屬的檢測技術進行簡單介紹，旨在讓人們能更好的了解中藥材中重金屬的分析手段。

1 重金屬的檢測方法

1.1 比色法

比色法包括硫代乙酰胺法、銀鹽法和砷斑法，實驗容易操作，僅需要簡便的實驗儀器，由于沒有較高的準確性，多用于普查重金屬污染程度。徐靜等[2]將乳腺丸熾灼后采用硫代乙酰胺法對其進行重金屬檢測，結果顯示重金屬限度低于10 ppm，檢測方法簡便快捷，適合此制劑的質(zhì)量控制。

1.2 紫外分光光度法

紫外分光光度法的檢測原理是樣品中重金屬跟相應顯色試劑作用以后，能夠在紫外光下產(chǎn)生吸收，通過其吸光度值測定重金屬元素的含量。該法具有設備簡單、方法可靠、重現(xiàn)性好、能夠在一次操作過程中檢測出中藥材中大部分重金屬等優(yōu)點，但因干擾因素較多與選擇性較差，在重金屬測定中并沒有占有重要地位，目前主要用于測定鎘、鉛、汞的含量。萬紅等[3]將蜈蚣甘草散灰化后用硫化鈉顯色，用紫外分光光度法測定其中重金屬含量，結果顯示線性范圍0～50μg, 平均回收率為99.52%，相對標準偏差(RSD)為1.82%，該法可靠，穩(wěn)定性和重現(xiàn)性較好，可用來控制蜈蚣甘草散中重金屬含量。田雅琴等[4]對市售中藥材的重金屬含量進行了考察，采用紫外分光光度法進行重金屬檢測發(fā)現(xiàn)，西洋參、人參、川貝母、枸杞子、丹參、甘草的重金屬含量分別為26.13、28.96、26.63、26.99、28.06、29.98 μg．g-1，僵蠶、蜈蚣中重金屬含量偏高，分別是59.24、47.62 μg．g-1，實驗對照品鉛的檢測濃度為0.01～0.50 μg．mL-1，且在范圍內(nèi)與吸收度呈現(xiàn)良好的線性關系（r=0.9977）,其平均回收率是99.49%，相對標準偏差(RSD)為1.41%（n=6），此法操作簡便、靈敏度高，可為中藥材重金屬的監(jiān)控提供參考。

1.3 高效液相色譜法（HPLC）

高效液相色譜法具有高靈敏度、高分離效能和高選擇性等優(yōu)點，該法對金屬含量進行測定是利用痕量金屬離子能與有機試劑形成穩(wěn)定有色絡合物，經(jīng)過高效液相色譜分離，由紫外-可見光度檢測器進行檢測，進而實現(xiàn)多元素同時測定，然而絡合劑的選擇有限，限制了高效液相色譜法在重金屬的含量測定方面廣泛應用[5]。朱慧賢等[6]選用T2APP高靈敏顯色劑作為柱前衍生試劑，采用ZORBAX Stable Bound（4.6 mm×50 mm，1.8 μm）快速分離柱高效液相色譜法對三七、天麻、蟲草、人參四種藥材中的鎘、鉛、鎳、汞進行測定，4種重金屬元素絡合物在2.0 min以內(nèi)可以達到基線分離，較常規(guī)色譜柱分析時間(10～20 min) 大大縮短，結果顯示鎘、鉛、鎳、汞的檢測限分別為3、4、4、2 ng．L-1，相對標準偏差（RSD）為1.8%～3.4%，回收率為88 %～103%，該方法為中藥材中痕量重金屬元素鎘、鉛、鎳、汞的同時測定提供了參考。

1.4 原子吸收光譜法(AAS)

原子吸收光譜法對重金屬含量可以進行精確測定，目前在藥品標準修訂、新藥研究、藥材砷鹽及出口中藥材中重金屬的檢測中廣泛應用，并不斷地進行探索和革新。原子吸收光譜法根據(jù)各重金屬自身的性質(zhì)和不同的原子化方法，又分為以下四種不同方式：火焰原子吸收法、石墨爐原子吸收法普遍用于鎘、鉛、銅、砷等元素的檢測，并且經(jīng)常配合應用，前者檢測的速度更快，而后者檢測的靈敏度更高，但兩種方法均存在不能同時檢測多種重金屬元素的不足；氫化物-原子吸收法的檢測限比石墨爐更低，且受干擾較低，但需用到專門的氫化物發(fā)生器，能測定的重金屬元素偏少；冷原子吸收法僅適用于檢測汞元素。

1.4.1 火焰原子吸收法（FAAS） 火焰原子吸收法的檢測原理為：含待測元素的樣品溶液被吸噴霧化進入或延后，經(jīng)歷霧化、脫水干燥、熔融蒸發(fā)、熱解和還原、激發(fā)、電離和化合幾個過程中, 因被基態(tài)原子吸收, 而測定其量[7]。因檢測費用相對較低，操作方便，分析快速，對高濃度重金屬元素含量（最低的檢出限為4 μg．mL-1）進行測定時所受干擾較小且信號穩(wěn)定，近年來作為一種標準的重金屬檢測方法[8]。薛國慶等[9]采用火焰原子吸收法對不同產(chǎn)地栽培的黃芪中13種重金屬含量進行了測定，結果顯示Na、K、Fe、Ca、Mg、Zn、Cu、Pb等13種元素回收率都在97.16%～102.7%之間，精密度RSD在0.5%～2.6%之間，可以看出采用火焰原子吸收法測定中藥金屬元素含量具有良好選擇性、穩(wěn)定性和準確度，是研究中藥重金屬含量的有效方法。但此方法同時存在著一些缺點:樣品的預處理過程復雜且耗時長，容易受到污染，空白值偏高，會影響分析結果，且不適宜測定在火焰中不能完全分解的耐高溫元素和堿土金屬元素以及共振吸收線在遠紫外區(qū)的元素，也不適合做多元素分析，另外檢測所需試劑用量大，不利于測定價格昂貴、取樣困難的樣品。

1.4.2 石墨爐原子吸收法(GFAAS) 石墨爐原子吸收光譜法采取直接進樣和程序升溫的方式, 原子化曲線為一條具有峰值的曲線。石墨爐原子吸收法具有的優(yōu)點：升溫速度很快, 最高可達3000℃的高溫，適用于高溫以及稀土元素的分析；高靈敏度，低檢出限；石墨爐原子化效率很高, 相對標準偏差（RSD）通常可以控制在 5 % 之內(nèi)；所需樣品少, 進樣量一般在10～50μL之間，對一些價格昂貴、取樣困難的樣品非常有利[7]。因此，石墨爐原子吸收法是目前測定痕量重金屬含量的最主要的方法之一。GFAAS用于測定痕量重金屬元素時往往需要加入適合的基體改進劑用來消除基體的干擾，降低空白值，并讓分析物能完全釋放，降低灰化損失。例如，鎘、砷、鉛、鍺等元素屬于易揮發(fā)元素(鍺的化合物GeO容易揮發(fā))，在用石墨爐原子吸收法檢測時，如果不添加基體改進劑，因灰化溫度較低，便會出現(xiàn)嚴重的背景吸收，而當樣品中加入基體改進劑之后，可以使待測金屬元素的熱穩(wěn)定性得以增強，進而可以升高石墨爐的灰化溫度，保證待測金屬元素在其原子化以前無損失[10]。馬強等[11]以硝酸鎳作為基體改進劑，對秦皮、槐花、淫羊藿、刺五加和黃芩5種中藥中砷、鎘、鍺和鉛的含量進行了測定，結果證明在沒有影響金屬元素含量測定的前提下可明顯提高灰化溫度，并考察了其回收率與重現(xiàn)性，數(shù)據(jù)顯示回收率均在90%～110%之間，檢測方法的相對標準偏差(RSD)低于8%，此方法可靠可行。另外,他們還對中藥中與待測微量金屬共存的Na、Ca、Zn、Mn、Mg等主要元素做了干擾實驗，結果表明使用基體改進劑硝酸鎳后，檢測的相對誤差低于5%，可視為不干擾。

1.4.3 氫化物-原子吸收法（HG-AFS） 氫化物-原子吸收法作為一種高效分離富集和進樣技術，目前受到人們的重視，其原理是將待測元素在常溫的酸性環(huán)境中與還原劑進行反應并形成氣態(tài)氫化物，能與大量基體分離，顯著的降低了基體干擾，并且因為氣體進樣的方式而極大地提高了靈敏度及進樣效率，可對砷、銻、汞、鉛、鍺、錫、硒、鉍、碲元素進行含量測定。宋青云等[12]采用該法以硫脲-KBH4-HCl作為反應測定體系，對當歸、黨參、黃芪、枸杞子、龍眼肉這5種常用補益中藥中鉍、砷和汞3種痕量元素進行了測定，結果顯示鉍、砷、汞檢出限分別為0.12、0.18、0.15 μg．L-1，線性范圍分別為0～20.0 μg．L-1、0～120.0 μg．L-1、0～25.0 μg．L-1，加標回收率為96.5%～104.5%，因此該法可同時簡便快速、準確地測定出5種補益中藥中鉍、砷、汞的含量。

1.4.4 冷原子吸收法 冷原子吸收法是測定樣品中微量和痕量汞元素的特異方法，具有靈敏度高、準確性好等特點。戴益華等[13]采用冷原子吸收法檢測中藥材中汞元素，結果顯示汞的檢出限是0.334 μg．g-1，檢測方法的相對標準偏差(RSD)低于5%，回收率在98 %～104%之間，此方法靈敏度和準確度高，可靠可行。

1.5 電感耦合等離子體法

電感耦合等離子體法包括電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）和電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)。

1.5.1 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法是高頻電流通過線圈時產(chǎn)生的電磁場作用于矩管中的導體，產(chǎn)生感應電流并且釋放出巨大的熱能，加熱反應氣產(chǎn)生最高溫度可達104K的等離子炬。含有重金屬元素的試樣氣溶膠在通過等離子炬的內(nèi)焰區(qū)時，可加熱到6000～7000K，樣品中重金屬元素在此區(qū)通過高溫原子化發(fā)射出的特征譜線，利用重金屬含量與譜線強度成正比的原理可以測定重金屬含量。因ICPAES的使用縮短了分析時間，很大程度提高了元素的分析效率，填補了原子吸收法等不可同時測定多種金屬元素的空缺，所以在痕量元素的分析中具有一定的優(yōu)勢。自20紀60年問世以來便因其具有的靈敏度高、檢出限低、精密度高、線性范圍寬、多元素同時分析以及基體效應小及適用于絕大部分金屬元素的檢測等諸多優(yōu)點而成為檢測金屬元素最有效的方法之一，廣泛應用于各類中藥材中重金屬含量的檢測[14]。王云美等[15]通過ICP-AES測定中藥大花紅景天中的鉛元素和鎘元素，測得含量分別在0.2654～2.5432 mg．Kg-1和0.0133～0.1624 mg．Kg-1之間，均遠遠低于國家標準，最低檢出限分別是1.16、1.43 ng．mL-1，相對標準偏差分別是1.93%、2.35%，加標回收率分別是97.78%、102.84%，表明ICP-AES具有很好的準確度和精密度，適用于中藥中重金屬的含量測定。

1.5.2 電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS) 電感耦合等離子體質(zhì)譜法是通過電感耦合等離子體結合質(zhì)譜檢測的應用，電感耦合等離子體能通過汽化的方式分離出樣品中待測元素，將其原子化后進入質(zhì)譜進行檢測，根據(jù)金屬離子的荷質(zhì)比能測定同位素及除汞以外絕大多數(shù)的重金屬元素。電感耦合等離子體具有較高離子化能力，結合質(zhì)譜的高靈敏度、高分辨以及能連續(xù)地測定多種金屬元素的優(yōu)點，ICPMS通常僅需一次樣品處理，一次上機就能同時得到檢測結果，并可以聯(lián)用氫化物發(fā)生、氣相色譜等多種分離手段,其檢測限比原子吸收法更低，線性范圍更寬，分析速度更快，精密度更高，抗干擾能力更強，是目前最先進的痕量元素分析方法，但由于易受到污染且儀器價格昂貴，限制了其普及應用[16,17]。龐靖等[18]采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法技術同時測定了枸杞樣品中鎘、汞、鉛、砷、銅等13種元素，并通過在線加入標準液的方式校正由基體效應、信號漂移造成的測定影響，結果表明各元素的線性良好，相關系數(shù)為 0.9992～1.1000，回收率為84.6%～111.1%，精密度為1.128%～1.988%，所以該方法準確可靠，可同時測定枸杞中多種元素，能夠滿足中藥痕量分析要求。陳秋生等[19]建立了微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析方法，對中成藥六味地黃丸、牛黃清心丸、清咽滴丸、腎炎康、血府逐瘀丸、牛黃降壓丸、痹祺膠囊中鎘、鉛、汞、砷、鐵、銅、鎳、錳、鋅、鉻、鈷、硒、釩、鉻13種元素進行了測定，并用國家一級標準參考物質(zhì)灌木枝葉、楊樹葉及加標回收率試驗驗證該法的準確度與精密度，結果顯示回收率為94%～104%，相對標準偏差（RSD）均小5%，檢出限為0.1011～45.16 μg．L-1，該方法具有準確、可靠、快速、靈敏度高，能夠?qū)Χ嘣赝瑫r進行分析，適用于中成藥中多元素的含量測定。

1.6 原子熒光光度法

原子熒光光度檢測技術的原理是樣品在輻射能的激發(fā)下，其待測金屬的原子蒸氣產(chǎn)生熒光效應，通過熒光強度測定重金屬含量，該法具有較高的精確度，并且不用進行分離、富集等步驟，但原子熒光光度法只對特殊金屬離子有熒光效應，不能檢測所有的金屬離子，這極大的局限了此檢測技術的普及應用。孫藻[20]采用微波消解-原子熒光光度法對市售中藥中砷含量進行了檢測，其檢測結果與原子吸收法比較發(fā)現(xiàn)兩種分析方法測定結果的t檢驗沒有顯著性差異，并且原子熒光光度法的靈敏度提高1倍左右，具有快速、準確、靈敏、選擇性高的特點，適用于檢測中藥材中重金屬砷。鄒亮[21]等采用濕法消解-原子熒光光度法對不同產(chǎn)地滇重樓中鉛、砷、鉻和汞的含量進行了測定，結果表明產(chǎn)地不同的滇重樓中重金屬含量有一定差異，但其4種重金屬含量均符合規(guī)定的標準，通過原子熒光光度法檢測重金屬，既為滇重樓藥材質(zhì)量的評價及道地藥材的生產(chǎn)發(fā)展提供了資料，也為制定滇重樓藥材的重金屬限量標準提供了參考依據(jù)。

1.7 陽極溶出伏安法(ASV)

陽極溶出伏安法也叫反向極譜法，分成兩個過程，首先是被測樣品在適當?shù)碾妷合潞汶娢浑娊?，通過攪拌使樣品中痕量金屬離子還原后積累在陰極上，該過程稱為富集過程。然后靜止一段時間之后，再給兩電極施加反向的掃描電壓，使還原沉積的金屬離子從陰極上氧化溶解, 產(chǎn)生較大的峰電流，并記錄其氧化波，通過氧化波的高度值來確定金屬的含量，該過程稱為溶出過程。陽極溶出伏安法能快速檢測出樣品中濃度很低的金屬元素，具有精密度好、靈敏度高、檢測限低和能同時測定多種元素的優(yōu)點，且不需要昂貴儀器，使用成本低，但樣品前處理過程比較嚴格。徐澤民等[22]采用示差脈沖陽極溶出伏安法對川附子炮制前后中痕量鎘、鉛進行了測定，結果顯示炮制前后附子中鎘、鉛含量分別處于0.03～0.16 μg．g-1、0.2～0.4 μg．g-1之間，回收率為90～110%，證明示差脈沖陽極溶出伏安法適用于檢測川附子中鎘、鉛的含量。

1.8 免疫學檢測法

在20世紀90年代初期，國外針對有機污染物已經(jīng)建立了多種免疫檢測方法，并嘗試用這些方法檢測分析重金屬離子?？乖碳C體后才能產(chǎn)生抗體，但重金屬元素分子質(zhì)量小，并且?guī)щ姾傻闹亟饘匐x子通常趨向于同生物分子產(chǎn)生強烈的不可逆反應，自身不可作為有效抗體來識別目標。所以，只有設計金屬離子完全抗原，才能制備出單克隆抗體，進而建立重金屬離子的免疫檢測方法?？梢娒庖叻治龇z測重金屬的前提工作有兩點:第一是選擇適當?shù)慕j合物跟重金屬離子特異性結合，讓其具有一定的空間結構，然后產(chǎn)生免疫反應原性，進而能與相應抗體產(chǎn)生特異性結合；第二是將結合了金屬離子的化合物連接于載體蛋白上，產(chǎn)生免疫原性，便能制備出相應抗體，其中能否制備出特異性抗體關鍵在于選擇與金屬離子結合的化合物[23]。免疫學檢測法測定重金屬具有檢測速度快、高靈敏度、高選擇性、易于操作、費用低廉、省時省力和便于攜帶的特點。Darwish等[24]建立了一步競爭免疫學檢測技術，用單克隆抗體對Cd2+-EDTA配合物進行識別，檢測了環(huán)境水樣中的鎘離子濃度，該法對測定鎘離子具有很高的特異性，鎘離子檢出限為3～9μg．L-1。Johnson等[25]選用EDTA作為螯合劑，通過FPIA法測定土壤、水中、空氣的鉛離子，其檢測限可達μg．L-1。

2 結語

中藥材的重金屬污染已成為影響中藥質(zhì)量、制約中藥走向世界的一個瓶頸問題，我們必須高度重視中藥材的生產(chǎn)過程，應該積極采取有效的應對措施。而中藥種植過程是中藥生產(chǎn)的源頭，因此需按照我國制定的中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（GAP）選定適合的栽種基地，同時有效運用相關生物技術來解決中藥重金屬污染的難題，讓中藥材能夠真正地達到“安全、有效、穩(wěn)定、可控”，最終從源頭上控制中藥質(zhì)量。另外，對中藥材的重金屬含量檢測以及控制其限量標準必須引起人們足夠的重視，而提升中藥重金屬分析技術也必將給限量標準的制訂提供最有力的科學依據(jù)。不斷強化對中藥重金屬檢測，制訂出科學的中藥重金屬限量標準，最終保證我國的中藥研究處于世界領先水平，這是每個中藥科研人員的重任之一。

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（責任編輯: 李蕓霞）

The research progress of heavy metal ions detection method in Chinese traditional medicine

YANG Jiang, DONG Xiaoping//( Pharmacy College, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine; The Ministry of Education Key Laboratory of Standardization of Chinese Herbal Medicine; State Key Laboratory Breeding Base of Systematic Research, Development and Utilization of Chinese Medicine Resources Co-founded by Sichuan Province and MOST, Chengdu 611137, China)

The heavy metal pollution in traditional Chinese medicinal has become a bottleneck problem that affect the quality of traditional Chinese medicine and restrict the introduction of traditional Chinese medicine to the world. It is required that detecting accurately the contents of traditional Chinese medicine heavy metal and developing reasonably the limitation standard of heavy metals in traditional Chinese medicine. In this paper, the detection technologies of heavy metals in Chinese medicinal materials at home and abroad are reviewed.

Traditional Chinese medicine; heavy metals ions; detection technology

R 917

A

1674-926X(2014)04-015-04

成都中醫(yī)藥大學藥學院 中藥材標準化教育部重點實驗室 中藥資源系統(tǒng)研究與開發(fā)利用省部共建國家重點實驗室培育基地，四川 成都 611137

楊江(1987-)，男，羌族，四川省成都市人，成都中醫(yī)藥大學在讀碩士，主要從事中藥化學成分與質(zhì)量標準化研究 Tel:15882232911

董小萍，女，漢族，四川省成都市人，教授，博士生導師，主要從事中藥及其復方物質(zhì)基礎與質(zhì)量標準研究

2014-04-23