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(guān)臨床藥物主要用于癌癥、關(guān)節(jié)炎、結(jié)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(guān)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(yīng)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(shù).

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?；ぜ瘓F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(nèi),用10 mL吸量管吸取65%的濃硝酸8 mL,加入消解罐內(nèi).將微波消解罐放置在趕酸儀上,在120 ℃高溫下預(yù)處理10 min,待預(yù)處理完成后,擰緊消解罐蓋放入微波消解儀中,經(jīng)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(nèi)的酸度蒸發(fā),重復(fù)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(yù)處理秦皮樣品中的金屬元素含量進行測定,分析所測數(shù)據(jù).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(jīng)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(jié)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(guān)系數(shù)可以看出,在一定范圍內(nèi),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(jié)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(tǒng),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(jié)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(zhì)量分數(shù), mg/kg;ρ1為秦皮中金屬元素的質(zhì)量濃度, μg/L;ρ2為空白液中金屬元素的質(zhì)量濃度,μg/L;V代表消化液樣品定容體積,mL;m為樣品質(zhì)量,g.

通過計算,得到樣品中金屬元素含量,結(jié)果如表6所列.結(jié)果表明,GFAAS分析技術(shù)測定速度快,原子化效率、測定結(jié)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(xiàn)出了GFAAS的靈敏度高,檢測限達10-6～10-14,可測到10-13g/mL數(shù)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(jié)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(jié)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(jù)表5數(shù)據(jù),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(fù)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(jù)測定值計算加標回收率,結(jié)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(jié)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(jīng)計算該檢出限的結(jié)果為0.102 μg/L.

2 結(jié)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(jié)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.