微波消解——原子熒光法測(cè)定頭花蓼中痕量砷

1、微波消解原子熒光法測(cè)定頭花蓼中痕量砷                        作者：黃先飛，秦樊鑫，胡繼偉，吳迪，嚴(yán)遠(yuǎn)志【摘要】  目的 建立頭花蓼中痕量砷的原子熒光分析方法。方法微波消解、氫化物發(fā)生原子熒光光譜法。結(jié)果線性范圍0.0020.120 mg/L,R=0.999 8，方法回收率為86.8%109.6%,平均回收率101.7%，精密度RSD=

2、1.7%，方法檢出限0.040 mg/kg。結(jié)論該法具有簡(jiǎn)便、快速、安全、靈敏度高、精密度和準(zhǔn)確度好等特點(diǎn)，可推廣使用。 【關(guān)鍵詞】  微波消解； 原子熒光； 頭花蓼； 痕量砷AbstractObjectiveTo establish a method for determination of trace arsenic in Poligonum capitatum with atomic fluorescent spectrometry.MethodsMicrowave digestion system and hydrogenation atomic fluorescent sp

3、ectrometry were used in this paper.ResultsLinear range of the method was 0.0020.120 mg/L, the recovery was 86.8109.6%, the average recovery was 101.7% with RSD=1.7%. The determination limit of the method was 0.040 mg/kg.ConclusionThe method possesses the characteristics of convenience, safety, high

4、sensitivity, good precision and accuracy, and it can be used for the determination of total arsenic in Chinese herb.Key wordsMWS;   AFS;   Poligonum capitatum;  Arsenic     頭花蓼Poligonum capitatum Ham.ex D.Don為蓼科(Polygonaceae)植物，貴州苗族人民廣泛用于泌尿系統(tǒng)疾病，其對(duì)泌尿系統(tǒng)感染有獨(dú)特療效1，

5、可以清熱解毒、利尿通淋。因此，可用于濕熱蘊(yùn)結(jié)，小便黃赤，淋漓澀痛之癥和尿路感染。該藥目前未發(fā)現(xiàn)不良反應(yīng)，已被選為國(guó)家中藥保護(hù)品種、2002年進(jìn)入國(guó)家基本藥物目錄、2004年進(jìn)入國(guó)家基本醫(yī)療保險(xiǎn)目錄。經(jīng)過(guò)多年的應(yīng)用，以該藥為主要成分的熱淋清顆粒以其穩(wěn)定的療效、較高的安全性、可靠的質(zhì)量得到廣大醫(yī)生和患者的好評(píng)，享有很好的聲譽(yù)2，有巨大的開(kāi)發(fā)空間。砷是對(duì)人類(lèi)和高等生物最具有危害的有毒元素之一, 人體攝入的砷部分隨尿液排出，部分儲(chǔ)于多巰基組織中3，如三價(jià)砷能抑制動(dòng)物體內(nèi)大多數(shù)酶的活性，影響蛋白質(zhì)和酶正常的生理功能，使細(xì)胞代謝發(fā)生障礙，從而引起神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟、腎臟等重要器官發(fā)生病變4；五價(jià)砷對(duì)人體外周血

6、淋巴細(xì)胞有明顯的毒性效應(yīng)，其主要作用機(jī)制為通過(guò)抑制bcl-2表達(dá)而誘發(fā)細(xì)胞凋亡5,危害極大。因此, 測(cè)定其中有害元素的含量是非常必要的。    目前砷的測(cè)定方法主要有原子吸收分光光度法(AAS)69、電感耦合等離子體-質(zhì)譜聯(lián)用法( ICP-M S)1012、氫化物發(fā)生原子熒光光譜法(HG-AFS)13,14。其中AAS法靈敏度低，往往不能滿足實(shí)際檢測(cè)的需要。ICP-MS法雖然靈敏度高，檢出限低，但其價(jià)格昂貴，很難普及。而使用HG-AFS法具有成本低，同時(shí)又能滿足實(shí)際檢測(cè)中的需要，因此，該法已逐漸成為植物、食品等的砷、汞含量檢測(cè)的主流方法。1  器材與方法

7、1.1  儀器和試劑AF-640原子熒光光度計(jì)；砷空心陰極燈；GJ100-2密封式化驗(yàn)制樣粉碎機(jī)；AL204天平；MWS-2 微波消解系統(tǒng)；Human Nex Power2000 型水純化系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)所用試劑均為優(yōu)級(jí)純;純氬: > 99.99%，As標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：1 000 mg/L（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心研制），臨用前配成 100.00 g/L使用液。1.2 儀器工作條件MWS-2 微波消解系統(tǒng)工作程序（見(jiàn)表1）；原子熒光光度計(jì)工作條件是：元素：As；測(cè)量方式：標(biāo)準(zhǔn)曲線法；總電流(mA)：80 mA;進(jìn)樣方式：連續(xù)流動(dòng)；主電流/輔助電流(mA)：60/20；讀數(shù)方式：峰面積；負(fù)高壓

8、(V)：290；延遲時(shí)間：1s；原子化器溫度()：200；讀數(shù)時(shí)間：17s；載氣流量(ml/min)：500；原子化方式：火焰法。表1  微波消解系統(tǒng)工作程序（略）1.3 方法樣品于40下烘干，粉碎，稱(chēng)取樣品0.1 g(精確到0.000 1 g )于微波消解罐中。加2 ml硝酸浸泡22.5 h，加1 ml過(guò)氧化氫（H2O2）用所設(shè)置程序微波消解，冷卻后取出, 用5% 鹽酸轉(zhuǎn)移至50 ml容量瓶中，加5 ml還原劑（5%抗壞血酸+5%硫脲），搖勻放置40 min后用 5% 鹽酸定容，同時(shí)做空白試樣。2  結(jié)果2.1  條件優(yōu)化確定了反應(yīng)介質(zhì)和載流流速以后, 結(jié)合熒光

9、信號(hào)強(qiáng)度與峰形，分別對(duì)儀器的主要工作參數(shù): 負(fù)高壓、載氣流量、NaBH4 溶液濃度等進(jìn)行了優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，得到了較為理想的結(jié)果，提高方法的靈敏度和準(zhǔn)確度。1         負(fù)高壓是加于光電倍增管兩端的電壓，其作用是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并通過(guò)放大電路將信號(hào)放大，其放大倍數(shù)與加在打拿板之間的電壓有關(guān)。在一定范圍內(nèi)負(fù)高壓與熒光信號(hào)強(qiáng)度成正比。 如圖1所示，在其它條件不變的情況下，負(fù)高壓越高，相同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液所產(chǎn)生的熒光信號(hào)強(qiáng)度就越大，同時(shí)，靈敏度增加，標(biāo)準(zhǔn)與載流空白的熒光強(qiáng)度都增加，標(biāo)準(zhǔn)與載流空白的熒光強(qiáng)度的比值總體上有

10、逐漸變大的趨勢(shì)；從靈敏度角度看，應(yīng)該選擇較大的負(fù)高壓，但負(fù)高壓增大，儀器噪聲會(huì)隨之增加，峰形變差，同時(shí)會(huì)影響光電倍增管的壽命，因而在滿足分析要求的情況下，不推薦選擇過(guò)高的負(fù)高壓，建議使用280到300 V之間。本文選用290 V。氫化物發(fā)生原子熒光光譜法(HG-AFS)測(cè)定砷含量，其原理是五價(jià)砷先是被還原為三價(jià)砷，在酸性介質(zhì)中，三價(jià)砷在硼氫化鈉作用生成砷化氫蒸氣，通過(guò)載氣輸送到原子化器中燃燒并原子化。孫建剛等15研究表明酸對(duì)氫化物的發(fā)生有一定的影響, 樣品溶液要求有適宜的酸度。本文試驗(yàn)了1%12% HCl對(duì)砷測(cè)定熒光值的影響(見(jiàn)圖2)，從圖2中可看到,隨著載流酸度的增加，載流空白熒光強(qiáng)度逐漸增

11、加，但砷標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強(qiáng)度并無(wú)多大變化。砷標(biāo)準(zhǔn)與載流熒光強(qiáng)度的比值則逐漸減小，載流酸度應(yīng)盡可能小，但當(dāng)選用 1%的酸度時(shí)根本不能產(chǎn)生火焰。因此，本文推薦載流酸度選用2%。載氣流量的大小直接影響測(cè)定的靈敏度和精密度, 流量太小, 產(chǎn)生的AsH3氣體不能被迅速送入石英爐原子化器中, 致使氬氫焰中砷的瞬間原子密度較低,熒光信號(hào)較弱，同時(shí)出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象; 如果載氣流量太大, 待測(cè)元素氣態(tài)原子在原子化器中停留時(shí)間短, 不能充分原子化, 并有稀釋作用, 將使熒光信號(hào)減弱。本文試驗(yàn)了載氣流量(200700 ml/min)對(duì)砷標(biāo)準(zhǔn)溶液熒光強(qiáng)度的影響(如圖3)，結(jié)果表明無(wú)論是載流空白熒光強(qiáng)度還是標(biāo)準(zhǔn)熒光強(qiáng)度均無(wú)多

12、大變化，其比值變化也很小，結(jié)合峰型，選擇載氣為500 ml/min 為佳。在氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法中, NaBH4的質(zhì)量濃度直接影響氫化物的生成過(guò)程和氬氫焰的穩(wěn)定性。當(dāng)增加NaBH4的質(zhì)量濃度時(shí)，氬氫焰增強(qiáng)，熒光信號(hào)增強(qiáng)，但測(cè)定的穩(wěn)定性降低；隨著NaBH4的質(zhì)量濃度的降低，氬氫焰變小，減小了火焰對(duì)熒光信號(hào)的影響，但是過(guò)低濃度的NaBH4影響氫化物生成效率。本文試驗(yàn)了NaBH4溶液在0.2%2.0%的濃度變化對(duì)砷標(biāo)準(zhǔn)溶液熒光強(qiáng)度的影響，結(jié)果如圖4所示，當(dāng)NaBH4在1.0% 時(shí)標(biāo)準(zhǔn)(4 g/L砷)與載流空白均出現(xiàn)最大值，比值在0.5% 時(shí)最大, 本實(shí)驗(yàn)采用濃度為1.0%。2.2 

13、標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制取As標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1 000.00 mg/L），逐級(jí)稀釋到100.00 g/L，配制濃度分別為0.00，2.00，4.00,8.00，10.00 g/L的標(biāo)準(zhǔn)曲線。按本文選定的條件對(duì)其熒光強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果線性回歸方程：Y = 207.747X + 2.894，線性相關(guān)系數(shù)R = 0.999 9。2.3  檢出限在選定的儀器參數(shù)和實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)方法檢出限進(jìn)行了考察。儀器檢出限為0.08 g/L,方法檢出限為0.04 mg/kg。2.4  方法精密度實(shí)驗(yàn)以1號(hào)頭花蓼樣品為考查對(duì)象，同時(shí)稱(chēng)取5個(gè)平行樣測(cè)定其含量，做方法精密度考察，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.7%。結(jié)果見(jiàn)表2

14、。表2  方法精密度考察（略）    由表2可知，該1號(hào)頭花蓼樣品中As的平均含量為1.055 mg/kg (置信度99%時(shí)置信區(qū)間：1.0171.093 mg/kg), 精密度為RSD=1.7%。2.5  樣品加標(biāo)回收率稱(chēng)取1號(hào)頭花蓼樣品15個(gè)平行樣，分別做高，中，低3個(gè)水平的回收率考查，即加入近似于樣品本底值的0.5，1.0，1.5倍(50，100，150 ng)標(biāo)準(zhǔn)品。其結(jié)果見(jiàn)表3，其平均回收率為101.7%。表3  加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)（略）2.6  樣品的測(cè)定通過(guò)以上方法對(duì)10個(gè)樣品進(jìn)行了檢測(cè), 其結(jié)果見(jiàn)表4。所采集樣品

15、中As的含量在0.423.35 mg/kg之間，僅有一個(gè)樣品超過(guò)我國(guó)藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（WM /T2 - 2004）限量指標(biāo)2 mg/kg。表4  樣品檢測(cè)結(jié)果（略）3  小結(jié)    本實(shí)驗(yàn)在樣品前處理過(guò)程中采用了微波消解，使方法具有了快速、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，并對(duì)不同消解液（HNO3，HNO3-H2O2，HNO3-HCl，HNO3-HSO4）進(jìn)行了比較，結(jié)果表明加2 ml HNO3 浸泡23 h后再加入1 ml H2O2，用所設(shè)定程序消解，能得到較好的效果。同時(shí)，對(duì)儀器的一些關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，為原子熒光光譜法測(cè)定植物藥材中的痕量砷含量

16、提供了方法。    本文在采樣過(guò)程中，得到了貴州師范大學(xué)生物技術(shù)與工程學(xué)院夏品華同學(xué)的幫助，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到了貴州師范大學(xué)分析測(cè)試中心老師幫助，在此一并至以誠(chéng)摯的謝意?！緟⒖肌?#160; 1張麗艷，楊玉琴，高言明，等. 貴州不同產(chǎn)地、不同物候期頭花蓼中總黃酮的動(dòng)態(tài)變化研究J.中藥雜志,2003, 28(9): 889.2李孟林，梁斌，姚強(qiáng)，等. 苗藥-頭花蓼研究綜述J.中國(guó)用藥評(píng)價(jià)與分析,2005, 5(6):383.3Andrea Raab J. Feldmann. Arsenic speciation in hair extractsJ.Anal Bioan

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