分光光度法測定3種中草藥中的鎘含量

杜軍良+楊鳳+萬燕+李靜+何志堅

摘要：為了利用分光光度法測定3種中草藥中的重金屬鎘元素含量，從而提供3種中草藥中鎘含量的數據，并對其中鎘含量是否超標提供數據參考，采用濕法消解（HNO3、HClO4混酸），以雙硫腙為顯色劑，用酒石酸鉀鈉、鹽酸羥胺聯合掩蔽，用OP乳化劑增色增溶，再用分光光度法測定鎘含量。結果表明，分光光度法測定鎘含量的最佳條件為：最佳吸收波長為537 nm，NaOH的用量為5.00 mL，顯色時間為20 min，顯色劑的用量為15 mL;川芎中鎘含量為0.254 μg/g，黃連中鎘含量為0.045 μg/g，地黃中鎘含量為0.195 μg/g。結果表明，鎘含量大小依次為：川芎>地黃>黃連，其鎘含量都符合我國制定的藥用植物及制劑進出口綠色行業標準（鎘≤0.3 μg/g），3種中草藥中鎘的回收率在95.0%～99.0%之間，表明結果準確可靠。

關鍵詞：分光光度法;雙硫腙;中草藥;鎘

中圖分類號： O657.31 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）04-0299-03

收稿日期：2014-05-27

基金項目：四川省教育廳自然科學基金（編號：14ZB0267）。

作者簡介：杜軍良（1979—），男，山西運城人，碩士，講師，從事中藥和食品成分分析與檢測。Tel：（0816）2200064;E-mail：358959587@qq.com。

通信作者：何志堅，碩士，副教授，從事環境污染檢測與生態修復研究。E-mail：fengzhongyundong@163.com。

由于中草藥價格低廉、使用靈活、服用方便，因而具有廣闊的發展潛力[1-2]。尤其是隨著中藥在治療癌癥、艾滋病等方面取得的突破性進展，使得中草藥的研究與開發越來越多地受到了人們的關注。但是隨著生態環境的不斷惡化以及中藥原材料栽培過程中土壤的污染、農藥的過量使用等，都使得中草藥原料的質量越來越難以得到保證。中草藥中存有過量有毒物質，使其在發揮“治病”功效的同時也產生“致病”的副作用，重金屬就是這些有毒物質中的一種[3]。

阻礙我國中草藥出口的一個重要原因就是中草藥中重金屬等有害物含量超標。由于重金屬超標，關于我國中藥及其產品在歐美等發達國家被查扣的事件時有報道，因此許多國家和地區已經對進口中藥中重金屬含量提出了嚴格要求，同時對我國中藥的國際聲譽也產生了極大的負面影響[4]。因此中草藥中重金屬的檢測、控制、評價方法已經成為當前的研究熱點之一[5]，也成為毒理學、中藥藥理學、生物無機化學、環境化學等眾多學科的研究熱點。

重金屬鎘（Cd）是人體非必需元素，正常環境狀況下不會影響人體健康;當環境受到鎘污染后，鎘可能在生物體內富集，且其半衰期較長，可通過食物鏈進入人體[1]。研究表明，在當今世界研究的主要毒素中，鎘位居第3位;在聯合國環境規劃署提出的12 種具有全球性意義的危險性物質中，鎘被列為首位;國際癌癥研究機構確定鎘為人類、試驗動物的肺癌、前列腺癌的確認致癌物[6]。因此測定中草藥中重金屬鎘含量具有十分重要的現實意義。2005年我國就制定了適用于藥用植物及制劑進出口的綠色行業標準，并規定了有害元素的含量限值：鎘≤0.3 mg/kg、汞（Hg）≤0.2 mg/kg、砷（As）≤2.0 mg/kg、鉛（Pb）≤5.0 mg/kg[7]。

川芎（Ligusticum chuanxiong Hort.）中鎘元素含量的測定方法主要有原子吸收分光光度法、電感耦合等離子體質譜法[8-9];地黃[Rehmannia glutinosa （Gaetn.） Libosch. ex Fisch. et Mey.]中鎘元素含量的測定方法主要有ICP-AES法、原子吸收分光光度法[7，10];黃連（Coptis chinensis Franch.）中鎘元素含量的測定方法主要有原子吸收分光光度法、原子吸收光譜法、ICP 發射光譜法等[11]。雖然其中大多數方法具有靈敏度高、快速準確等優點，但是由于儀器價格昂貴而不易推廣[12]，因此對黃連、地黃、川芎中鎘含量的測定多偏重于使用大型精密儀器，而對于如何選取最佳反應條件、改變試劑條件等采用更為簡單易操作的分光光度法測定這3種中草藥中鎘含量的報告還少見報道。本試驗采用儀器設備簡單、價廉、操作方便并具有較高靈敏度的分光光度法測定來豐富鎘的測定方法，以便能更容易、方便、準確地測定出中草藥中的鎘含量[13-14]。

1 材料與方法

1.1 儀器與設備

T6新世紀紫外-可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司;FW-100高速萬能粉碎機，北京市永光明醫療儀器廠;101-2A型恒溫干燥箱，上海瀘南電爐烘箱廠;AUY120電子分析天平，上海精密科學儀器有限公司。

1.2 材料與試劑

川芎、黃連、地黃藥材購于綿陽師范學院校外天誠大藥房，經綿陽師范學院天然產物研究所邊清泉教授鑒定認可。試驗用水均是2次蒸餾水。

優級純硝酸、優級純高氯酸，成都市科龍化工試劑廠;分析純NaOH，成都市聯合化工試劑研究所;分析純鹽酸羥胺、分析純OP乳化劑鹽酸羥胺、分析純酒石酸鉀鈉、分析純雙硫腙，天津科密歐化學試劑有限公司;優級純鎘粉，天津市光復精細化工研究所。

1.3 試驗方法

1.3.1 分光光度法測定鎘最佳條件的選擇 （1）最大吸收波長的選擇。吸取20 mL鎘標準溶液于50 mL比色管中，加入5 mL 1 mol/L NaOH溶液（此時溶液pH值約為12），再依次加入15 mL 0.002%雙硫腙、1 mL 20%鹽酸羥胺、1 mL 50%酒石酸鉀鈉、1 mL 20%OP乳化劑，用蒸餾水稀釋至刻度線，靜置;以空白試劑為參比，用紫外-可見分光光度法制作該溶液的光譜掃描曲線。（2）顯色劑用量的選擇。在5支已標號的潔凈比色管中，各加入20 mL 1 μg/mL的鎘標準溶液，再各加入5 mL 1 mol/L NaOH溶液，再分別加入9、12、15、18、21 mL 0.002%雙硫腙、1 mL 20%鹽酸羥胺、1 mL 50%酒石酸鉀鈉、1 mL 20%OP乳化劑，用蒸餾水稀釋至刻度線，搖勻、靜置;在紫外-可見分光光度計上，于最大吸收波長537 nm處用1 cm的比色管測定吸光度D537 nm，以空白試劑作為參比。（3）顯色時間的選擇。在5支已標號的潔凈比色管中，各加入20.00 mL 1μg/mL的鎘標準溶液，再分別加入5 mL 1 mol/L NaOH溶液、15 mL 0.002%雙硫腙、1 mL 20%鹽酸羥胺、1 mL 50%酒石酸鉀鈉、1 mL 20%OP乳化劑，用蒸餾水稀釋至刻度線，搖勻，靜置時間依次設為10、15、20、25、30 min;在紫外-可見分光光度計上用1 cm的比色管測定吸光度D537 nm，采用空白試劑作為參比。（4）NaOH用量的選擇。在5支已標號的潔凈比色管中，各加入20 mL 1 μg/mL鎘標準溶液，分別加入3、4、5、6、7 mL 1 mol/L NaOH溶液，再分別加入15 mL 0.002%雙硫腙、1 mL 20%鹽酸羥胺、1 mL 50%酒石酸鉀鈉、1 mL 20%OP乳化劑，用蒸餾水稀釋至刻度線，搖勻，靜置 20 min;在紫外-可見分光光度計上用1 cm的比色管測定吸光度，采用空白試劑作為參比。（5）標準曲線的繪制。分別準確吸取0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL 1 μg/mL 鎘標準溶液，依次加入到50 mL比色管中，再分別加入5 mL 1 mol/L NaOH溶液、15 mL 0.002%雙硫腙、1 mL 20%鹽酸羥胺、1 mL 50%酒石酸鉀鈉、1 mL 20%OP乳化劑，每加入1種試劑后都要充分混勻，最后加去離子水至刻度處，搖勻，靜置20 min;以空白溶液作為參比，在537 nm波長下用紫外-可見分光光度計測量上述各溶液的吸光度D537 nm。endprint

1.3.2 樣品前處理 將市售川芎用水洗凈后用去離子水洗滌，除去樣品表面附著的雜質以及由于其他因素帶來的金屬離子。然后將水瀝干，置于烘箱中（ 70～80 ℃ ）烘干至恒質量，最后用粉粹機將樣品粉碎且過100目篩，裝于試劑袋中，放入干燥器中待用。準確稱取2.000 0 g待用的川芎樣品于潔凈干燥的小燒杯中，加入30 mL混合酸（HClO4 ∶ HNO3=1 ∶ 5），將燒杯置于電熱板上低溫加熱消解，保持溶液處于微沸狀態。當棕色煙揮發盡、HClO4白煙冒盡、消化液變為透明色并近干時取下燒杯，冷卻后轉移至10 mL容量瓶中定容。黃連、地黃的處理方法相同。

1.3.3 樣品的測定 分別準確吸取5.00 mL川芎、黃連、地黃樣品溶液于50 mL比色管中，分別加入5 mL 1 mol/L NaOH溶液（此時溶液pH值約為12），再分別加入15 mL 0.002%雙硫腙、1 mL 20%鹽酸羥胺、1 mL 50%酒石酸鉀鈉、1 mL 20%OP乳化劑，用蒸餾水稀釋至刻度線，靜置20 min，在紫外-可見分光光度計上用1 cm的比色管測定吸光度，以空白溶液作參比。通過標準曲線回歸方程求出各樣品中的鎘含量，同時進行加標回收試驗。

2 結果與分析

2.1 紫外-可見分光光度法測定鎘含量的最佳條件選擇結果

鎘的最大吸收波長選擇結果見圖1，分析可知，用紫外-可見分光光度法得出鎘的最佳吸收波長在537 nm處。

由表1顯色劑用量的選擇結果可知，雙硫腙的用量為 15 mL 時測定的吸光度達到最大且比較穩定，因此在鎘含量測定試驗中選用的顯色劑用量為15 mL。

表1 不同雙硫腙的用量所對應的D537 nm

雙硫腙用量（mL） D537 nm

9 0.025

12 0.080

15 0.139

18 0.124

21 0.097

由表2顯色時間的選擇結果可知，顯色時間為20 min時測定的吸光度D537 nm達到最大值且比較穩定，因此在鎘含量測定的試驗中選用的顯色時間為20 min。

表2 不同顯色時間所對應的D537 nm

顯色時間（min） D537 nm

10 0.087

15 0.126

20 0.137

25 0.132

30 0.130

由表3 NaOH用量的選擇結果可知，NaOH的用量為 5 mL 時測定的吸光度達到最大且比較穩定，因此在鎘含量測定的試驗中，選擇NaOH的用量為5 mL。

表3 不同NaOH所對應的D537 nm

NaOH用量（mL） D537 nm

3 -0.042

4 0.079

5 0.143

6 0.122

7 0.078

鎘標準樣品的濃度及相應的吸光度結果見表4?；貧w方程及相關系數為：

y=7.657 1x+0.035 1，r2=0.997 7。

以濃度為橫坐標、吸光度為縱坐標繪制出標準曲線，詳見圖2，可以看出，鎘濃度在0～0.20 μg/mL間有良好的線性關系。

表4 鎘標準樣品的濃度對應的D537 nm

濃度（μg/mL） D537 nm

0 0.036

0.004 0.063

0.008 0.097

0.012 0.131

0.016 0.154

0.020 0.189

2.2 樣品的測定結果

從表5的樣品測定結果可以看出，3種中草藥中都含有微量的重金屬鎘，其中川芎中含量最多，黃連中含量最少，但都在國家藥用植物的規定范圍內（≤0.3 μg/g）。

表5 樣品測定結果

樣品 D537 nm 濃度

（μg/g）

川芎 0.074 0.254

黃連 0.042 0.045

地黃 0.065 0.195

2.3 川芎加標回收率測定結果

由表6至表8的川芎加標回收率可以看出，試驗準確度較高，穩定性較好，結果可靠。

表6 川芎加標回收率的測定結果

樣品含量

（μg/g） 加標量

（μg/g） 測定值

（μg/g） 回收率

（%） 平均回收率

（%）

0.254 0.200 0.452 99.0 98.3

0.300 0.551 99.0

0.400 0.641 96.8

表7 黃連加標回收率的測定結果

樣品含量

（μg/g） 加標量

（μg/g） 測定值

（μg/g） 回收率

（%） 平均回收率

（%）

0.045 0.200 0.243 99.0 97.3

0.300 0.330 95.0

0.400 0.437 98.0

3 結論

本研究采用濕法消化（HNO3、HClO4混酸），以雙硫腙為

表8 地黃加標回收率的測定結果

樣品含量

（μg/g） 加標量

（μg/g） 測定值

（μg/g） 回收率endprint

（%） 平均回收率

（%）

0.195 0.200 0.394 99.5 98.6

0.300 0.489 98.0

0.400 0.588 98.3

顯色劑，在強堿性條件下，利用酒石酸鉀鈉、鹽酸羥胺聯合掩蔽，通過OP乳化劑增色增溶，用紫外-可見分光光度法在537 nm處測定川芎、黃連、地黃3種常見中草藥各樣品的吸光度，求出樣品中重金屬鎘的含量。結果表明，3種常見中草藥中鎘的含量分別為：川芎0.254 μg/g，黃連0.045 μg/g，地黃0195 μg/g，鎘含量大小依次為：川芎>地黃>黃連，但其鎘含量符合我國制定的藥用植物及制劑進出口綠色行業標準（鎘≤0.3 μg/g）。另外本試驗發現，分光光度法測定鎘的最佳條件為：最佳吸收波長為537 nm，NaOH的用量為 5 mL，顯色時間為20 min，顯色劑的用量為15 mL。試驗結果提供了中草藥中重金屬鎘含量的數據，對中草藥是否存在重金屬鎘含量超標提供依據，同時也為中草藥是否具有安全可靠的食用性提供數據參考。

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