应用方案 | 直接进样测汞法快速测定19种中药材中总汞

2021-03-27 18:50:12 北京海光仪器有限公司

摘要：建立了利用直接进样测汞仪测量19种中药中总汞含量的最佳测量条件，通过梯度加标回收实验、标准物质质控样测量验证了方法的准确性。该方法的标准曲线范围在0～200 ng（长池0～20ng、短池20-200 ng）之间有良好的线性关系；当样品称样量为0.15 g时，方法检出限为0.033 μg/kg，方法定量限为0.1μg/kg；加标回收试验回收率在87.2 %～105.2 %之间；质控标准物质测量值均在证书值规定范围内；每个样品重复三次，精密度在1.1 %～5.0 %之间；所测19种中药中有一种汞含量超标，其余18种均合格。仪器在连续测量10小时后仍没有发现明显光谱漂移现象。以上分析结果证明该检测方法测量大批中药稳定性好，光谱漂移小，结果准确可靠。直接进样测汞法测量线性范围宽，分析浓度范围广。样品粉碎后直接测定，省去传统的测汞设备必须化学消解样品的的步骤。测量全程红外测温设备显著降低了汞记忆效应，几乎无汞损失，分析操作省时省力。该方法能够快速、准确、无污染地测定中药中的总汞含量。

关键词：直接进样；测汞仪；中药；汞

引言

我国中药材的种植范围分布遍及全国各地，各地的水源、土质等生长环境质量差异很大。另外植物本身的遗传特性，主动吸附富集功能和中药材在贮藏运输、加工炮制等生产中可能受到不同程度的污染。汞是中药中常见的有毒重金属元素，过量的汞进入人体后，对人体的神经和肾脏造成损害，可导致听力、语言障碍、四肢麻痹甚至痴呆、肾功能衰竭等严重后果。

随着中医在国内外越来越受重视、越来越广泛地被接受和应用，我国对中药的管控也随之逐渐严格规范。目前我国对中药中重金属含量的限量有严格明确的标准，其中，总汞的限量是200 μg/kg。虽然针对中药中重金属和农药残留等污染物的去除的研究已经取得了一定进展，但在处理过程中除了对工艺技术条件要求较高、操作复杂外，都会或多或少使中药中的有效成分流失。因此，为了消费者的身体健康，去除中药中的重金属污染，除了从源头种植基地规范控制外，准确检测中药中的重金属含量是很有必要的。直接测汞仪法建立了一种无需样品前处理、快速、准确、无汞损失的测汞方法，

传统的测汞方法有双硫腙比色法、原子荧光光谱法、冷原子吸收测汞法、电感耦合等离子体质谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等，这些方法检测前一般都需要进行样品化学消解处理，以达到消化有机物的目的。但是，不管是灰化消解、压力消解罐消解、还是湿法消解，在处理过程中容易引起汞损失，产生记忆效应，使汞的测量不稳定。而直接进样测汞仪采用的是热解析-直接进样-冷原子吸收光谱法的原理测汞原理来测量样品中的汞含量。全程温控，有效避免了记忆效应。目前，随着直接进样测汞仪的普及，有关直接进样测汞仪的应用研究越来越多，包括食品、土壤（包括污泥、沉积物等）、水（包括废水、污水、灌溉水）、矿样等等，但是有关中药材中的汞方面的方法研究的资料不多，没有检测标准，是参照国家食品标准中的测汞方法。

本实验建立了直接进样测汞仪测定中药中汞的方法，测定了市售及网售19种中药（大多可以直接冲泡饮用）中汞的含量，通过测定质控标准物质、样品加标回收、与原子荧光仪器测量比对等试验，证明直接进样测汞仪能准确检测中药中的总汞含量，并且该方法兼有快速、免前处理、无污染等优点，为中药中汞的测定提供了一种更好的选择。

材料与方法

2.1 原理

将均匀的样品称重于干净的样品舟中，自动进样器将样品舟导入仪器催化管，在氧气氛围下，样品按梯度升温步骤裂解、氧化分解，在载气的推动下，气态化合物进入催化管，进一步氧化分解成汞蒸气，干扰杂质气体（如硫、碳、氮化合物）被催化剂吸附，汞蒸气被汞捕集阱捕获富集，瞬间高温加热汞捕集阱释放出汞蒸气，汞蒸气进入吸收池吸收汞灯光源发射的具有253.65nm汞特征波长的光，利用朗伯-比尔定律，样品中汞的浓度与吸光强度成正比关系，再根据样品称样量计算出样品中汞的含量。

2.2仪器与试剂

仪器：HGA-100直接进样测汞仪：北京海光仪器有限公司；万分之一电子天平（SQP）：赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；移液枪：德国Brand公司100-1000 μL，10-100 μL；超纯水机（20 N系列）：北京历元电子仪器公司；马弗炉：盈安美诚；干燥箱（BG2-246）：上海博讯实业有限公司医疗设备厂；粉碎机（FW 100）：天津市泰斯特仪器有限公司。

试剂及试验样品：质控样品标准物质：柑橘叶（GBW 10020）、芹菜（GBW 10048）、大米（GBW 10010）：地球物理地球化学勘查研究所；市售中药材；汞标准溶液：100 μg/mL，中国计量院；硝酸：优级纯，国药试剂；重铬酸钾：化学纯，国药试剂；载气：99.99%高纯氧；分析用水：超纯水。

2.2.1 硝酸溶液（5+95）

量取50 mL硝酸（优级纯），加入950 mL水中，混匀。

2.2.2重铬酸钾硝酸溶液（0.5 g/L）

称取0.5 g重铬酸钾（分析纯），用硝酸溶液（5+95）溶解并稀释至1000 mL，混匀。

2.2.3 标准溶液配制

汞标准使用液（1 mg/L）：吸取汞标准液（100 mg/L）1 mL于100 mL容量瓶中，用重铬酸钾溶液（0.5 g/L）稀释至刻度，混匀备用。

汞标准系列溶液：分别移取不同体积的1 mg/L汞标准使用液和100 mg/L汞标液至容量瓶中，分别用重铬酸钾硝酸溶液（0.5 g/L）定容至刻度，配制成20 μg/L 、100 μg/L、1000 μg/L、2000 μg/L的低、中、高浓度汞标准使用溶液。

2.3 样品的选择和制备

选择药店和网购中药材19份，分别取100克，用粉碎机粉碎后过40目尼龙筛，收集40目粉样，装入塑料密封样品袋待测。

2.4 仪器工作条件

调节高纯氧气瓶出口压力为0.5Mpa，依次打开HAG-100测汞仪电源、电脑，仪器自检结束后，双击软件工作站联机。待控温模块温度升到预设值：催化管450 ℃，汞齐化管100 ℃，吸收池120 ℃。设置载气流量200 mL/min。样品舟需预先在马弗炉中600 ℃灼烧10 min除残。正式实验开始之前，需做样品舟空烧实验，验证样品舟残留同时除去管路残留，连续测量直至所测空舟吸光度在0.003以下，方可进行样品测试实验，若多次空烧实验所测吸光值未达到0.003以下，向样品舟内滴加几滴去离子水测量，清除效果显著。具体温控工作条件参数见表1。

表1 直接进样测汞仪HGA-100测中药中汞参考条件

2.5 标准工作曲线的制作

用移液枪分别吸取10 μL、20 μL、50 μL的10 0 μg/L的汞使用液，和10 μg/L、20 μg/L的1000 μg/L的汞标准使用液，配制成标准点1.0 ng、2.0 ng、5.0 ng、10 ng、20 ng的长池低浓度系列标准工作曲线；吸取30 μL、 50 μL的1000 μg/L的汞使用液和50 μL、 75 μL、 100 μL的2000 μg/L的汞标准使用液，配制成标准点为30 μg/L、50 μg/L、100 μg/L、150 μg/L、200 μg/L的短池的高浓度系列标准工作曲线。以各系列标准溶液中汞的绝对含量（ng）为横坐标，以其产生的吸光度（Abs）为纵坐标，分别绘制长池和短池汞的标准曲线。

2.6 样品的测定

准确称取0.15 g样品于样品舟中，按设定好的仪器条件开始检测，获得相应的吸光值，从标准曲线读取对应的汞绝对含量，再根据样品称样量算出样品中汞的相对含量（仪器直接输出最终结果）。每个样品连续测三次，计算平均值和相对标准偏差（精密度RSD）。

结果与讨论

3.1 方法检出限的确定

标准曲线测完后，连续11次进空样品舟，测量样品空白所产生的吸光值，计算标准偏差，计算方法检出限：查自由度为10、置信度为99 %时的t 分布(单侧)与标准偏差相乘的积，得到的本仪器的方法检出限绝对含量为0.005 ng，按称量0.15 g样品来算，方法检出限相对含量为0.033 μg/kg，定量下限一般为方法检出限的4倍，为0.13 µg/kg。

3.2 仪器裂解温度的选择

对于干粉类样品，为了节省时间，干燥温度及保持时间可以适当缩短甚至省略。干燥的中药材成分复杂，主要有糖类、蛋白质、脂类、多肽、氨基酸、果胶、纤维素、淀粉以及一些游离的金属离子（K、Na、Ca、Fe、Mn等)，裂解温度过低，样品不能完全被氧化分解，裂解温度过高，会缩短加热电阻丝寿命且造成不必要的能量浪费。本实验依据仪器推荐条件，保持常规的裂解时间40 s不变，选择裂解温度从500 ℃~750 ℃间每次增加50 ℃，测量一次难消解的根茎类中药样品，每个设定温度条件下测量同一个样品三次。发现开始时随着温度的升高，测量信号不稳定，直到温度升到650 ℃之后，信号趋于稳定。每次测量后观察样品舟中的灰烬，开始的较低温测量，样品舟中的灰烬残余黑色炭化物较多，说明裂解温度不够，样品没有被完全分解。随着温度的增加，肉眼可见灰烬颜色逐渐变为灰白的比例较多，600 ℃之后看不出变化。说明600 ℃的裂解温度可以把中药材完全裂解。为了保证样品彻底氧化分解，又兼顾仪炉丝的使用寿命考虑，选择650 ℃的裂解温度合适。

3.3取样量的选择

直接进样测汞仪因为样品不需要前处理，所称量的样品全进入仪器检测，因此测量时称样量不易过大。又因为过低的称样量易引起较大误差，没有代表性，过高的称样量仪器不仅不能很好地完全消解，还可能因为样品在裂解过程中产生的气体压力过大引起催化炉泄露。总之，不合适的称样量会导致结果的不准确，本实验选择难消解的根茎类中药样品，尝试称样量从20 mg~200 mg范围称样进样，每次测量称量逐级增加约30 mg。测量结果发现称样量在100 mg~150 mg范围之间结果稳定性最好，本实验选择称样量为150 mg。

3.4 19种中药材的测量

按照2.6样品的测量规定的方法，对所选取的19种中药材进行逐个测量，测量结果见表2。

表2 19种中药中汞含量和精密度（RSD ％）

从表2可以看出，按照《中华人民共和国药典》中对总汞含量的限量不超过200 µg/kg来判定，所测19种中药绝大多数含量远远小于限量值，仅有一种中药黄柏超出限量值约6.5倍。每个样品测量三次，计算精密度均不超过5.0 %。从检测数据来看，绝大多数中药含汞较低，仅有个别超标严重，说明在中药售卖方面还要加大监管力度，特别是中药在网购途径的电子商务的监管。从精密度普遍偏低来看，直接测汞仪在测中药类样品时有良好的稳定性。

3.5 加标回收和精密度实验

分别选择代表低、中、高汞含量的中药蒲公英根、花旗参、金银花和鱼腥草四种中药，添加浓度在汞含量的2到5倍之间来做梯度加标回收实验和精密度实验。分别向蒲公英根样品添加0.5 ng、1.0 ng、3.0 ng汞标液，向花旗参样品添加2.0 ng、4.0 ng、5.0 ng汞标液，向金银花样品添加9.0 ng、20.0 ng汞标液，向鱼腥草样品添加10.0 ng、30.0 ng的汞标液。测量每次添加后的汞浓度，计算汞的加标回收率，每个添加测三次，计算精密度（RSD %）。具体实验结果见表3。

表3 加标回收试验

从表3可以看出，高、中、低含量的中药梯度添加后，三次测量每个浓度的相对标准偏差最大不超过6.0 %，每个添加的回收率在87.2%～105.2%之间，每个样品平均回收率在90.2 %~104.3 %之间。从相对标准偏差和回收率来看，仪器测量的结果良好。

3.6 准确度测量

通过测量三个国家标准物质质控样（GBW 10010大米、GBW 10020柑橘叶、GBW 10048芹菜），每个样品测量三次，并计算相对标准偏差（RSD%）。所测结果与标准证书比较，结果都在证书值范围内，相对标准偏差不超过6.8 %，具体结果见表4。

表4 标准物质质控样的测定结果

从表4数据可以看出，仪器对三种标准物质的测量结果准确、稳定。

小结

建立了运用直接进样测汞仪对中药中汞的测量方法，测量和计算了方法检出限，通过优化仪器裂解温度、样品取样量等可变因素确定了最佳实验条件。通过对19种中药的测量发现，购于实体药店的中药均合格且含量远低于限量值，仅一种网购中药存在汞超标严重情况，说明当前网售中药的安全存在隐患。因为仪器有低、高浓度的两条汞标准曲线可选择，大大扩展了测量的线性范围，使样品浓度从低浓度到高浓度都能准确测量。从加标回收实验和标准物质质控实验的数据来看，直接进样测汞仪在优化好的条件下，能准确检测中药样品中的汞含量且稳定性良好，为中药中汞的测定提供一种免化学消解前处理的便捷快速的检测方法。