原子熒光光譜法測定茯苓中的重金屬砷、硒

朱 琳，曾曉丹

(吉林化工學院化學與制藥工程學院，吉林 吉林 132022)

茯苓是常用的利尿中藥材，主要產于安徽、湖北、云南等地，具有利水滲濕、健脾、寧心的作用，用于水腫尿少、痰飲眩悸、脾虛食少、便溏泄瀉、心神不安等[1-2]。茯苓中的有機成分包括茯苓多糖、三萜、脂肪酸、甾醇、酶等，是茯苓的藥理活性成分。硒具有抗氧化作用，是體內自由基的清除劑，擁有抗衰老的功用，此外還具有很高的生物活性，被認為是人類胚胎發(fā)育過程中的必要元素之一，還可通過調節(jié)人體的免疫功能，參與致癌物質的代謝，抑制癌細胞的生長，抗過氧化作用，發(fā)揮治癌和抗癌作用[3-4]。人體可能因缺乏硒而患上克山病、大骨節(jié)病，但過多的硒又可能引發(fā)硒中毒，導致脫發(fā)、脫甲、偏癱等癥狀。砷是身體必需的微量元素之一。低劑量的砷具有刺激作用，能促進增進細胞生長和繁殖，但過多攝入則會導致中毒甚至可能死亡。砷的富集、蓄積則會使人體的組織系統(tǒng)受到很大影響[5]。因此測定茯苓中的重金屬元素砷、硒的含量，對茯苓的分析以及闡明茯苓的物質基礎具有重要的意義。本實驗采用原子熒光光譜測定了茯苓中的硒和砷的含量，可為完善茯苓的質量標準以及物質基礎的研究，提供數據參考。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

SK2003Z雙通道原子熒光分析儀，砷（As）、硒（Se）高性能空心陰極燈。1000μg·mL-1的As和Se標準儲備溶液，使用時要逐級稀釋。HCl、HNO3均為優(yōu)級純，硫脲、抗壞血酸、KBH4等為分析純。實驗用水使用二次蒸餾水。

1.2 儀器工作條件

光 電 倍 增 管 負 高 壓：As 260V，Se 300V。As燈 電 流 60mA，Se燈 電 流 80mA，載 氣 流 量600mL·min-1。屏蔽氣流量800mL·min-1。讀數時間3s，延遲時間5s。載氣是氬氣(99.99%)，測量方法是標準曲線法。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品的前處理

As樣品處理：準確稱取0.5g茯苓樣品3份，精確至0.0001g，分別置于50mL小燒杯中，加入適量的硝酸，放置過夜，同時做空白。次日置于電熱板上慢慢加熱硝解至硝化徹底。加入一定量的硝酸，繼續(xù)加熱至溶液無色或淺黃色。再加入雙氧水趕酸，蒸至溶液為2～3mL，冷卻至室溫備用。

Se樣品處理：準確稱取0.5g茯苓樣品3份，精確至0.0001g，分別置于50 mL小燒杯中，加入HNO3-H2O2（5∶1）混合溶液 10.0mL，再用保鮮膜封住燒杯口，蓋上表面皿，放置陰暗處12h以上，同時做空白樣。次日置于電爐上，上扣表面皿緩慢加熱硝解，待反應基本完成，停止加熱，冷卻后再加入5∶1的硝酸和雙氧水混合液5mL繼續(xù)加熱，反復多次，直至溶液變得澄清，拿下冷卻。加入6mol·L-1鹽酸10mL，加熱煮沸3～5min，冷卻后全部轉移至20mL比色管中，用3mol·mL-1的鹽酸稀釋至刻度，搖勻。同時做空白溶液，備用。

1.3.2 樣品溶液的制備

將樣品溶液分別移入50mL容量瓶中。砷溶液：加入2mL 5%硫脲-5%抗壞血酸溶液和2.5 mL HCl；硒溶液：加入 10 mL HCl，用水定容，搖勻，靜置30 min后測其熒光強度。

1.3.3 標準曲線的繪制

準確吸取 0.00、0.10、0.20、0.50、1.00mL 濃度為1.00μg·mL-1的As標準溶液，分別置于50mL容量瓶中，然后分別加入2mL的5%硫脲-5%抗壞血酸和2.5mL的HCl，用水定容至刻度?；旌蠘藴嗜芤褐?As的濃度分別為 0、2、4、10、20 ng·mL-1。

準確吸取 0.00、5.00、7.50、10.00、15.00 mL 濃度為100 ng·mL-1的Se標準溶液，分別置于50mL容量瓶中，分別加入10mL的HCl，用水定容至刻度。Se濃度分別為 0、10、15、20、30 ng·mL-1。兩種系列溶液都放置30min后，進行熒光強度測定，繪制標準曲線。

2 結果與討論

2.1 儀器工作條件的選擇

2.1.1 光電倍增管負高壓的影響

在一定范圍內PMT負高壓越高，靈敏度越高，熒光信號越強。實驗表明，負高壓為260～350V時，靈敏度高且穩(wěn)定性好?？紤]到儀器信噪比與靈敏度均要滿足要求，因此應盡可能地采用較低的負高壓，故本實驗中，砷和硒的負高壓分別選用260V和300V。

2.1.2 燈電流對砷和硒熒光強度的影響

熒光強度隨著燈電流的增大而增大，但熒光強度過高會影響燈電流的壽命；熒光強度過低，靈敏度也降低。實驗結果表明，砷燈電流采用80mA，硒燈電流采用60mA時，熒光值相對穩(wěn)定。

2.1.3 原子化器高度的選擇

實驗表明，原子化器的高度與陰極燈心的位置會影響原子熒光的強度。原子化器的高度過低，會導致氣相干擾，使得空白熒光的強度增高，檢出限變差；原子化器的高度過高，靈敏度降低，平行性不好?？赏ㄟ^調整原子化器的高度，使得原子熒光強度達到最大值。

2.1.4 載氣流量和屏蔽氣流量的選擇

從實測的載氣流速與檢出信號相對強度的關系可知，載氣流速較小有利于信號強度的增強，但載氣流速不能過小，過小則氫-氬焰不穩(wěn)定，同時不能迅速地將氫化物帶入石英爐；但流速過高則載氣也會沖稀原子的濃度。屏蔽氣具有改進火焰穩(wěn)定性和提高熒光強度的作用，但要避免基態(tài)原子在原子化器中分散而導致熒光強度降低。綜合考慮，載氣流量為600mL·min-1，屏蔽氣流量為800mL·min-1時，能達到最好結果。

2.2 酸度對測定的影響

酸度與熒光信號有一定的關系。酸度太低，鹽酸不能與硼氫化鉀充分反應，熒光強度明顯減弱；酸度增加，熒光強度明顯增加。As濃度為5%～10%時，熒光信號的變化不是很大，Se濃度為20%～45%時，熒光信號的變化不是很大?？紤]到高酸對儀器管路的腐蝕以及酸的消耗量，本實驗確定As選擇的鹽酸濃度為5%，Se選擇的鹽酸濃度為20%。

2.3 KBH4濃度對As、Se熒光強度的影響

硼氫化鉀為還原劑，其水溶液不穩(wěn)定，加入氫氧化鉀可以提高其穩(wěn)定性。硼氫化鉀濃度過高，會產生過多的氫，導致靈敏度降低，并引起液、氣相干擾；硼氫化鉀濃度過低，氣態(tài)物難以形成。本文考察了硼氫化鉀溶液濃度分別為 0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0%對As、Se的熒光強度的影響。實驗結果表明，隨著溶液濃度加大，熒光強度逐漸增大，濃度達到1.5%～3.0%時，熒光強度變化緩慢并趨于穩(wěn)定。因此，本實驗中，As采用硼氫化鉀濃度為2.0%的溶液，Se采用硼氫化鉀濃度為1.5%的溶液。

2.4 KOH濃度的選擇

在配制KBH4溶液時需加入適量的KOH，以提高其穩(wěn)定性，但KOH加量過多會降低反應時的酸度。因此本實驗采用濃度為0.5%的KOH溶液。

2.5 標準曲線及檢出限

測定的最低檢出限按式（1）計算：

式中：CL為方法的最低測定檢出限；S為空白值標準偏差；b為方法校準曲線的斜率。

實驗時，取空白試劑進行9次熒光值的平行測定，以其測得值的標準偏差的3倍計算，得到方法的檢出限 (DL)：As為 0.48 ng·mL-1，Se為 0.28 ng·mL-1。

根據中藥材中的砷、硒的含量和取樣量，分別配制濃度為0～20 ng·mL-1的砷標準系列溶液和濃度為0～30ng·mL-1的硒標準系列溶液用于測定，并繪制標準曲線(圖1、圖2)。

實驗結果表明，As標準溶液在濃度0～20 ng·mL-1范圍內，回歸方程為：y=0.7669C+2.4785，相關系數r=0.9959。Se標準溶液在濃度0～30 ng·mL-1范圍內，回歸方程為：y=0.5C+35.1，相關系數r=0.9984。測定9次空白溶液的熒光值，求得As的檢出限為0.48 ng·mL-1，Se的檢出限為0.28 ng·mL-1。

2.6 樣品回收率

樣品回收率按式（2）計算：

式中：Ch為樣品回收率，%；Cp為加標樣中待測物的濃度，ng·mL-1；CK為不加標樣中的待測物的濃度，ng·mL-1；Cr為空白加標的標準溶液的濃度，ng·mL-1。

2.7 As的回收率實驗

稱取0.5g試樣，精確至0.0001g，按1.3.2的方法制備樣品，按2.1的儀器條件進行測定，測得樣品中砷的含量分別為 0.34706、0.63754、0.78578、0.41968 μg·g-1，加入 1000 ng·mL-1砷標準溶液0.25 mL，測得平均加標回收率為104.62%，相對標準偏差RSD為15.87%。

表1 As加標回收率實驗結果

2.8 Se回收率實驗

稱取0.5g試樣，精確至0.0001g，按1.3.2的方法制備樣品，按2.1的儀器條件進行測定，測得樣品中硒的含量分別為 0.6029，1.0441，0.4559μg·g-1，加入100ng·mL-1硒標準溶液6.30mL，測得平均加標回收率為97.56%，相對標準偏差RSD為12.23%。

表2 Se加標回收率實驗結果

3 結論

1）本文建立了用氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定茯苓中的重金屬As和Se含量的方法，線性范 圍：As 為 0～20 ng·mL-1，Se 為 0～30 ng·mL-1；線 性 方 程 為：As：y=0.7669C+2.5，R2=0.9959；Se：y=0.5C+35.1，R2=0.9984。本方法的檢出限 (DL)：As為 0.48ng·mL-1，Se 為 0.28 ng·mL-1。

2）樣品的總砷含量為0.55μg·g-1，相對標準偏差RSD為12.3%；總硒含量0.70μg·g-1，相對標準偏差RSD為4.60%。

3）樣品中，砷的平均加標回收率為104.62%，相對標準偏差RSD為15.87%；硒的平均加標回收率為97.56%，相對標準偏差RSD為12.23%。以上結果表明，本方法的準確度高，重復性好，能滿足中藥材中砷和硒的檢測要求。

本方法快速、簡便，靈敏度非常高，可以得到較為準確的結果，可作為茯苓中砷和硒含量的測定方法，并可為茯苓的藥用價值開發(fā)提供科學數據。