湿法消解-原子荧光光谱法测定
湘葛一号中的砷、汞、铅

叶惠煊1，谭 舟2，刘向前1,*，周斌文2，熊力夫3

（1.湖南中医药大学药学院，湖南省中药现代化研究重点实验室，湖南 长沙 410208；

2.长沙市雨花区日成晟食品添加剂厂，湖南 长沙 410014；3.长沙市葛根工程技术研究中心，湖南 长沙 410000）

摘 要：3批不同采收期湘葛一号样品经硝酸-高氯酸的混合液湿法消解后，用原子荧光光谱法测定As、Hg和Pb的含量。As、Hg和Pb的线性范围分别为0～16.0、0～5.0ng/mL和0～40.0ng/mL；相关系数r分别为0.9999、0.9990和0.9997；检出限分别为0.050、0.012μg/L和0.038μg/L（n=11）；样品平均回收率分别为98.73%、101.22%和99.43%（n=6）。该法方法简便、准确、精密度好，可用于湘葛一号中As、Hg和Pb的含量的快速测定。

关键词：湿法消解；原子荧光光谱法；湘葛一号；砷；汞；铅

Determination of Arsenic, Mercury and Lead in Radix Puerariae by Atomic Florescence
Spectrophotometry with Wet Digestion

YE Hui-xuan1, TAN Zhou2, LIU Xiang-qian1,*, ZHOU Bin-wen2, XIONG Li-fu3

(1. Modernization Laboratory of Traditional Chinese Medicine and Drug, College of Pharmacy, Hunan University of Traditional Chinese Medicine, Changsha 410208, China; 2. Ri Cheng Sheng Food Additive Factory in Yuhua District of Changsha,
Changsha 410014, China; 3. Pueraria Engineering Research Center, Changsha 410000, China)

Abstract: A method for determination of the contents of heavy metals including As, Hg and Pb in 3 batches of Radix Puerariae (Pueraria thomsonii Benth cultivar “Xiangge No.1” grown in Hunan province harvested at different times) was developed using atomic fluorescence spectrophotometry in combination with wet digestion. Samples were wet digested by nitric acid and perchloric acid and then detected by hydride generation atomic florescence spectrophotometry. The linear ranges for As, Hg and Pb were 0－16.0, 0－5.0 and 0－40.0 ng/mL, respectively, with correlation coefficients of 0.9999, 0.9990 and 0.9997, respectively. Their limits of detection were 0.050, 0.012 and 0.038 μg/L (n = 11), respectively. Their recovery rates were 98.73%, 101.22% and 99.43% (n = 6), respectively. This method allows simple, fast and accurate determination of As, Hg and Pb in Radix Puerariae.

Key words: wet digestion; atomic fluorescence spectrophotometry; Pueraria thomsonii Benth cultivar “Xiangge No.1”; As; Hg; Pb

中图分类号：R284.1 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）04-0151-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-201404031

葛根作为一种重要的药食同源植物，富含葛根素、大豆苷、大豆苷元、染料木素等异黄酮类化合物[1]，具有解肌退热、生津止渴、透疹、通经活络等功效[2-3]，广泛运用于食品原料。湘葛一号[4-5]是我国第一个通过杂交选育的葛根新品种，产量高，性状好，且其葛根素等活性物质明显高于一般的粉葛[6]，目前已在湖南多地推广栽培。

砷（As）、汞（Hg）和铅（Pb）是具有很强蓄积性的有毒重金属元素，能通过土壤在植物中蓄积，危害人体健康。近年来，中药材，特别是药食同源类中药材中As、Hg和Pb等重金属的安全性评价研究已经越来越得到重视[7-9]，而原子荧光光谱法是目前发展较快的重金属元素检测技术，广泛应用于中药材中重金属元素的含量检测[10-11]。在湘葛一号栽培研究中发现，每年10—12月是湘葛一号根系的生长高峰，也是其主要采收期，其体内的重金属元素也主要来自于土壤。近年来，对葛根的化学成分[12-16]和药理作用[17-21]方面的研究较多，而针对葛根中重金属元素的基础研究较少，关于湘葛一号生长期的重金属元素蓄积情况未见报道，故本实验采用湿法消解方式，建立了氢化物发生-湿法消解-原子荧光光谱法测定湘葛一号中As、Hg和Pb含量的方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

测试样品于2011年10、11、12月在湖南常德湘葛一号种植基地采集，干燥粉碎过40目筛。样品编号分别为201110、201111、201112。

100 mg/L As标准溶液（GSB 07-1274-2000）、100 mg/L Hg标准溶液（GSB 07-1274-2000）、1000 mg/L Pb标准溶液（GSB 07-1258-2000） 环境保护部标准样品研究所；盐酸、高氯酸、硝酸（均为优级纯） 湖南株洲化工集团有限责任公司；实验用水为去离子水；高纯氩气（99.999%） 北京欧思通科技发展有限公司。

1.2 仪器与设备

AFS-2202E双道原子荧光光度计 北京海光仪器公司；As、Hg、Pb空心阴极灯 北京有色金属研究总院；TM-3000VA型交流自动稳压器 浙江001集团公司；EH-35A微控数显电热板 北京莱伯泰科公司。

1.3 仪器工作条件

1.3.1 原子荧光光度计工作条件

原子化器高度：8 mm；读数时间：10 s；延迟时间：1 s；测量方式：标准曲线法；读数方式：峰面积。测定As、Hg和Pb的其他工作条件见表1。

表 1 AFS-2202E仪器工作条件

Table 1 Working conditions of AFS-2202E instrument

1.3.2 溶液配制

氢氧化钠-硼氢化钠溶液：准确称取硼氢化钠和氢氧化钠各5g，溶于水中，并稀释至1000 mL，现配现用。硫脲-抗坏血酸溶液：准确称取硫脲、抗坏血酸各5g，溶于水中，并稀释至100 mL，现配现用。草酸溶液：准确称取1g草酸，加入50 mL浓盐酸，用水溶解后稀释至200 mL，现配现用。铁氰化钾溶液：准确称取10g铁氰化钾，溶于水中，并稀释至100 mL，现配现用。

As标准使用液：准确量取100 mg/L As标准溶液1.00 mL转移至100 mL容量瓶中，加入5% （V/V）盐酸定容，得1 mg/L的As储备液。将该储备液用5%盐酸逐级稀释至1.0 μg/mL，制成As标准使用液，现配现用。Hg标准使用液：准确量取100 mg/L Hg标准溶液1.00 mL转移至100 mL容量瓶中，加入10%（V/V）硝酸定容，得1 mg/L Hg储备液。将该储备液用10%硝酸逐级稀释至100 ng/mL，制成Hg标准使用液，现配现用。Pb标准使用液：准确量取1000 mg/L Pb标准溶液1.00 mL转移至1000 mL容量瓶中，加入10%硝酸定容，得1 mg/L的Pb储备液。将该储备液用10%硝酸逐级稀释至1.0 μg/mL，制成Pb标准使用液，现配现用。

1.3.3 样品处理

准确称取201110、201111、201112样品干粉各2.0g，分别置于50 mL锥形瓶中，加入18 mL浓硝酸，2 mL高氯酸，摇匀后浸泡过夜，置于控温电热板上，在150℃条件下加热消解，始终保持微沸，蒸至溶液体积约5 mL左右，再补加浓硝酸10 mL，继续加热至溶液呈微黄色，冷却后加20 mL水煮沸赶酸。浓缩至约1 mL后冷却、混匀，作为测定As、Hg和Pb的母液。将湿法消解得到的母液转移至25 mL比色管中，用各元素对应的稀释介质（表2）定容，混匀备用。平行消解3份样品，同时制备空白溶液。

表 2 各元素稀释介质

Table 2 Dilution solvents for three elements

1.3.4 标准工作曲线的绘制

As标准曲线的绘制：取25 mL容量瓶6个，依次准确加入1.0 μg/mL As标准使用液0.00、0.05、0.10、0.20、0.30、0.40 mL，各加入2.5 mL 5 g/L硫脲-抗坏血酸溶液，补加水至刻度，混匀得质量浓度分别为0.0、2.0、4.0、8.0、12.0、16.0 ng/mL的标准液。Hg标准曲线的绘制：取25 mL容量瓶6个，依次准确加入100 ng/mL Hg标准使用液0.00、0.25、0.50、0.75、1.00、1.25 mL，用10%硝酸溶液稀释至刻度，混匀得质量浓度分别为0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 ng/mL的标准液。Pb标准曲线的绘制：取100 mL容量瓶6个，依次准确加入1.0 μg/mL Pb标准使用液0.00、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00 mL，用少量水稀释后，加入1 mL 5 g/L盐酸-草酸溶液摇匀，再加入1.0 mL 100 g/L铁氰化钾溶液，用水稀释至刻度，混匀得质量浓度分别为0.0、5.0、10.0、20.0、30.0、40.0 ng/mL的标准液。

2 结果与分析

2.1 湿法消解条件的优化

通过比较HNO3-H2SO4、HNO3-H2O2、HNO3-HClO4 3种混合消解液，发现H2SO4容易与葛根中的钙离子结合形成少量微溶物，且黏度较大，不利于消解；H2O2在加热后出现大量气泡，反应剧烈，不易控制，可能与H2O2易分解产生氧气有关；热的HClO4是强力氧化剂，HNO3-HClO4的混合消解液能将有机物彻底氧化[22]，故最终确定二者的混合液作为消解液。

As和Hg属于易挥发的重金属元素，在湿法消解过程中必须控制温度。实验中选择100、150、200 ℃进行消解，结果发现在100 ℃时，消解时间长而且消解不彻底；温度达到200 ℃时二者易挥发导致测定结果偏低，且消解过程太过激烈，样品也容易炭化；150 ℃条件下反应相对温和，样品消解完全且不易炭化，故选择150 ℃作为样品的消解温度。

2.2 线性范围

以金属元素的质量浓度（ρ）为横坐标、荧光值（y）为纵坐标，绘制标准曲线。实验结果表明，As在0～16.0 ng/mL质量浓度范围内与其峰面积呈良好的线性关系，线性回归方程为：y=185.86ρ－11.881，r=0.9999；Hg在0～5.0 ng/mL质量浓度范围内与其峰面积呈良好的线性关系，线性回归方程为：y=582.56ρ－45.11，r=0.9990；Pb在0～40.0 ng/mL质量浓度范围内与其峰面积呈良好的线性关系，线性回归方程为：
y=55.24ρ＋14.151，r=0.9997。

2.3 检出限

对空白溶液进行11次平行实验测定，按3倍标准偏差计算出As、Hg和Pb的检出限分别为0.050、0.012μg/L和0.038μg/L。

2.4 精密度

取处理好的编号为201110的供试样品，连续测定6次，测定样品中As、Hg和Pb的含量，平均值分别为0.01337、0.00357mg/kg和0.00068mg/kg，相对标准偏差分别为0.77%、3.40%和6.00%。

2.5 重复性

取编号为201110的样品6份，按1.3.1节条件测定，As、Hg和Pb的平均含量分别为0.0134、0.0036mg/kg
和0.0007mg/kg，相对标准偏差分别为0.77%、3.39%和5.97%。

2.6 稳定性

表 3 稳定性实验结果（n=6）

Table 3 Results of stability test (n = 6)

取制备好的编号为201110的样品溶液，分别在0、2、4、8、16、24h进行测定，结果见表3。6次测定结果的相对标准偏差为0.39%～5.97%，表明该方法的稳定性较好。

2.7 加标回收率

移取湿法消解后的母液于3支25 mL比色管中，分别依次加入适量As、Hg和Pb标准使用液，以所对应的元素空白介质定容，平行制备6份样品进行加标回收率实验，As、Hg和Pb的平均回收率分别为98.73%、101.22%和99.43%，相对标准偏差分别为0.83%、2.47%和1.88%。具体结果见表4。

表 4 重金属含量加标回收实验（n=6）

Table 4 Recovery of heavy metals from spiked samples (n = 6)

2.8 实际样品测定

在相应的仪器工作条件下，测定样品中As、Hg和Pb的含量，测定结果见表5。

表 5 重金属含量测定结果（n=3）

Table 5 Determination of heavy metals in samples of arrowroot Xiangge No.1 (n = 3)

mg/kg

结果表明，3个月份湘葛一号样品中各重金属元素含量均远低于《药用植物及制剂进出口行业绿色标准》[23]中的限量标准（As≤2.0mg/kg，Hg≤0.2mg/kg，
Pb≤5.0mg/kg），符合标准要求，说明该地区适合湘葛一号的种植。

从表5可知，湘葛一号中各重金属元素含量为As＞Hg＞Pb，说明湘葛一号对各重金属元素具有一定的选择蓄积能力，可能是由于其对特定的重金属元素的“喜好”所决定[24]。随着采收时间的改变，湘葛一号中检测到的As和Hg的含量总体上是递减的，而Pb的含量在11月份最高，12月份次之，10月份最低，可能是由于阳光、降水、温度和湿度等天气因素的共同作用，导致湘葛一号对土壤中的重金属元素的吸收发生变化。

3 结 论

药食同源植物因其天然、安全等特点，目前已被广泛应用于保健食品或功能食品中。但是药食同源植物在种植、加工、运输、储藏等过程中，难免会受到不同程度的重金属污染，从而影响其品质及安全性，不利于健康，制约其出口[25]。建立快速测定湘葛一号中As、Hg和Pb含量的方法，对于安全使用药食同源植物有着重要意义。

本实验采用了湿法消解-原子荧光光谱法分析了湘葛一号中As、Hg和Pb 3种重金属元素的含量，优化湿法消解的条件，建立了对As、Hg和Pb的快速检测方法。方法学考察表明，该方法简单、快速、灵敏度高，结果令人满意，可广泛用于此类样品的As、Hg和Pb的检测。最终检测结果表明，3个月份湘葛一号样品的As、Hg和Pb含量均在限量范围内，说明10—12月采收的湘葛一号可安全用于食用或药用。本实验为今后研究湘葛一号的适宜采收期及重金属元素在湘葛一号生长过程中的蓄积含量变化规律提供了理论依据，同时为快速检测其他药食同源植物中微量重金属含量提供思路。

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