（基础兽医学专业论文）微波消解ICPAES法在甘草、山药中重金属残留检测的应用研究.pdf

两南大学硕十学位论文摘要 微波消解i c p a e s 法在甘草、山药中重金属 残留检测的应用研究 基础兽医学专业硕士研究生孔德营 指导教师刘力副教授 摘要 中药材中重金属含量超标问题近年来受到了人们的广泛关注。而目前对中药材中重金属 含量的检测尚无规范、灵敏的方法。本研究通过对样品采集、前处理、i c p - a e s 检测条件和 测定等过程的实验研究，建立了一套灵敏、可靠的植物性中药中重金属含量的检测方法。研 究内容主要包括以下五个方面： 确定了山药、甘草样品的采样方式。通过对同批次同种样品中重金属含量的检测，验证 了山药和甘草样品的均匀性，并最终选择了合理的采样方式，具有较好的代表性，可反映整 体样品的真实情况。 研究了待检中药材的微波消解条件，包括样品粉碎粒度、起始功率、消解温度、消解时 间等因素对样品消解效果的影响。研究表明，上述各因素都会对样品消解效果产生一定的影 响，其中以起始功率及消解温度两个因素的影响最大，并通过实验虽终确定了消解的晟佳条 件：粉碎粒度8 0 1 f l ，起始功率4 0 0 w 。消解最高温度2 0 0 3 2 ，采用梯度升温，渭解时间2 8 r a i n 可实现对样品的完全消解。 选择了铬( c r ) 、铅( p b ) 和镉( c d ) 三种元素测定时i c p a e s 的最佳工作条件，包括 r f 发射功率、载气流量、辅助气流量、冷却气流量、观测高度、波长的选择、读取次数、 清洗时间等一系列相关条件的选择，最终确定了仪器的最佳工作条件。 测定了两种中药材共6 0 批样品中c r 、p b 和c d 残留量并对结果进行了研究，结果表明籀 套方法都满足了现代化山药、甘草中铅、铬、镉元素的测定。 检验了所建立方法的各项方法学指标，包括线性关系，检出限、精密度、准确度和回收 率。铬、铅、镉三种元素的回归方程分别为c r ：y = 3 3 9 4 2 1 x + 1 1 2 ( 其中r = 0 9 9 9 ) ：p b ：y = 3 4 9 3 7 x + 3 4 2 ( 其q 6 r = 0 9 9 6 ) ：c d ：y - - - - 4 5 2 5 2 2 x + 1 8 6 ( 其中r = o 9 9 9 ) 。检出限分别为0 1 0 i g g 、0 0 5 p g g 、 0 0 6 p g g 。重现性实验和回收奉实验表明方法精密度及准确度良好。 关键词：微波消解i c p a e s 中药材重金属 西南大学硕十学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t t h e p r o b l e m o f s u p e r s e a l e h e a v y m e t a l s i n c h i n c s e t r a d i t i o n a l m e d i c i n e s i s w i d e l y c o n - e e m e di nl e b e n ty e a r s i - i o w e v c r , n oc a n o n i c a la n ds e n s i t i v em e t h o d st od e t e r m i mh e a v ym e t a l si n c h i l l c s et r a d i t i o n a lm e d i c i n e sa u p b u i l dy e ti n t e r i o r l y t h r o u g ha l l - r o u n ds a wa b o u tt h ef a c t o r s i n c l u d i n gs a m p l i n g , r a ws a m p l ep r e t r e a t m e n t ，g r a p h i t ef u m a c ew o r k i n gc o n d i t i o n s ，s a m p l ed e t e r - m i n a t i o na n dt h es oo n , as e n s i t i v e ，r e l i a b l e ，m e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o no f h e a v ym e t a l si nc h i - n e s et r a d i t i o n a lm e d i c i n e sw e s t a b l i s h e d t h et h e s i sc o n t a i n sf i v em a i n p a r t s a s s u r a n c et h es a m p l i n gm e t h o do fs h a n y a o ，g a n c a os a m p l e t h r o u g ht h ee x a m i n a t i o no f h e a v ym e t a l sc o n t e n ti nt h eb a t c ho fs m e 瓣s a m p l e ，v e r i f i e dt h es a m p l e “o fs h a n y a o ， ( 3 a n c a o c h o s et h er e a s o n a b l es a m p l i n gm e t h o df m a l l y t h i sm e t h o dh a v eb e t t e rr e p r e s e n t a t i v e ， a n dc 锄r e f l e c tt h ei r u ec i r c u m s t a n c eo f t h ew h o l es a m p l e t h ep r e t r e a t m e n to f r a ws a m p l e sb ym i c r o w a v ed i g e s t i o nw a si n v e s t i g a t e d f a c t o r ss u c h 鹪 g r a i ns i z e ，i n c e p t i v ep o w e l , d i g e s t i n gt e m p e r a t u r e ，d i g e s t i n gt i m ew e r ei n v e s t i g a t e do l l eb yo n e e a c hi t e mh a ss o n ”e f f e c t0 1 1s a m p l e d i g e s t i o n , w h i l ei n c e p t i v ep o w e ra n dd i g e s t i n gt e m p e r a t u r e e l f e e ti tm o s t t h eb e s td i g e s t i o nc o n d i t i o nw a st h e ns e l e c t e d ：g r a i ns i z e8 0 ，i n c e p t i v ep o w e r4 0 0 w ，n l a k i l n u n l d i g e s t i n g t e m p e r a t u r e2 0 0 1 2 ，d i g e s t i n g t i m e2 8 m i n u t e s i t c a r l m a k e t h e d i g e s t i n g c o u i c o m p l e t e i n v e s t i g a t e dt h eb e s tw o r k i n gc o n d i t i o no f i c p - a e sw h e ni td e t e r m i n ec r , p b ，c d i n c l u d i n g e m i s s i o np o w e r , c ：a l t yg a ss t r e a ma m o u n t , a s s i s t a n tg a ss t r e a ma m o u n t c o o l i n gg a sa m o u n t , 曲一 s e r v a t i o nh e i g h t ，w a v e l e n g t h , r e a dt i m e ，r i n s et i m e ，e r e a n da s s u r e dt h eb e s tw o r kc o n d i t i o no f t h ei n s t n m l e n t u s i n g t h e m e t h o ds e t - u p i n f r o n t 6 0 b a t c h e s o f s a m p l e 哪d e t e r m i n e d a n d t h ec o n c l u s i o n w a sm a d e b a s e d0 1 1t h er e s u l t s ，s o m es u g g e s t i o n so l lt h ei m p r o v i n go f m e d i c i n em a n u f a c t u r i n g a n dt h ep r o s p e c to f f u a h e r r e s e a r c h i n gw e r ec a r r i e do u t c o m b i n e dw i mt h em e t h o d o l o g yg u i d e l i n ei n c l u d i n gl i n er e l a t i o n d e t e c t i o nl i m i t , p r e c i s i o n , a c c u r a c y , t h e m e t h o ds e t - u p w 鹞v e r i f i e d t h er e g r e s s i o n e q u a t i o n o f c r ，p b ，c d w e r e y = 3 3 9 4 2 i x + 1 1 2 ( f 2 0 9 9 9 ) ；y = 3 4 9 3 7 x + 3 4 2 ( r = 0 9 9 6 ) ；y = 4 5 2 5 2 2 x + 1 8 6 ( r = o 9 9 9 ) ，r e s p e c t i v e l y d e t e c t i o nl i m i t sw e r eo 1 0 腿m 1 ，o 0 5 心m l ，0 0 6 l a g m e ，r e s p e c t i v e l y e x p e r i m e n t so f r e p e a t - a b i l i t ya n dr e c o v e r ys h o w e df a v o r a b l ep r e c i s i o na n da e e t u a e y k e y w o r d s ：m i c r o w a v ed i g e s t i o n ，i c i 。- a e s , c h i n e s et r a d i t i o n a lm e d i c i n e , h e a v ym e t a l n 独创性声明 学位论文题目： 筮遮消簋! 里二丛墨洼查盐堇! 出荭生重金属残 笪拴趔煎廑届煎究 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得西南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者：弛德髫 签字日期：弧肪- 7 年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：矛“塞雹导师签名：去1 力 签字日期：为d 、年石月占日签字日期：矽田年石月占日 两南大学硕十学静论文 第1 章文献综述 第1 章文献综述 我国天然植物性中药具有疗效显著、毒副作用小的特点，因而在世界范围得到了越来越 广泛的应用。尤其是在亚洲国家，投入了大量的人力和财力，采用先进的科学技术对传统中 药进行深入研究和重新开发。我国的中药现代化研究也已经取得了长足的进展。提高中药制 剂的疗效、降低其毒副作用、并使制剂质量可控是中药现代化的目标。中药安全性评价主要 是对中药制剂毒副作用进行评价，而评价依据则是通过各种分析技术对制剂中有毒、有害成 分( 重金属、农残等) 的信息充分而准确的了解1 1 1 加入w t o 后中药的国际贸易将以国际通行的标准进行。目前国际上虽然尚无植物类药 ( 中药) 的标准，但是f a o 和w h o 均制定了食品、蔬菜及茶叶重金属的周允许摄入量。美 国、欧盟及我国传统出口中药的东南亚地区均对中药提出了重金属限量指标，这一指标值有 进一步降低的趋势。 重金属超标是我国中药出口受阻的一个非常重要的因素。我国中药及其他产品在欧美等 发达国家已经有因重金属超标和其他原因等被查扣的事件报道，对我国中药的国际声誉产生 了极大的负面影响，如曾在德国风靡一时的普洱减肥茶安全退出了德国市场口l 。 在检验方面。目前的出口药材多参照食品的检测方法进行有毒有害物质的检测，而且中 外( 如中韩) 方法有区别，国内各个部门及各地检验检疫机构之间的做法也不完全统一，有 必要针对性的制定有关药材相关项目检测的标准方法。 1 1 重金属的含义及其对人体的危害 1 1 1 重金属的含义 重金属通常是指比重在5 以上的金属，包括金、银、汞、铜、铅、镉、铬等”。食品卫生 方面主要限制汞、铅、铜、镉、铬5 种重金属含量；营养化学、毒理学和环境污染研究公认 汞、铅、镀、镉、锑、铊、锆等对生物和人体有害，而锰、钒、硒、钼、铬等在含量过高或 形态不同时，才对生命有害。 我国药典规定：重金属系指在实验条件下q h - 3 5 ) 能与硫代乙酰胺或硫化钠作用显色的金属 杂质1 4 1 。根据此规定：银、铅，汞、锡、铜、锅、锡、砷、锑等均属重金属之列。 1 1 2 几种常见的重金属对人体的危害 ( 1 ) 汞( h g ) 元素汞是金属，在常温下以液态形式存在，可蒸发，几乎不溶予水。普通 岩石中的汞含量大多在2 0 0 p g k g 左右，一般河流湖泊水中汞含量约0 0 1 - , 0 1 p g k g 天然水体 中水体底质的微生物可将水体中的微量无机汞转化为甲基汞，这就是天然水休中的甲基汞本 底的来源暇。排入环境中的汞不仅非常稳定，而且可在水体底质中积累，并随污染时间的延长 而越来越严重，在底质中汞均可转化为甲基汞或二甲基汞，从而增加了毒性，构成了对人体 两南大学硕七学位论文第1 章文献综述 健康严重威胁。水体中的汞和汞化合物可以元素汞、一价汞和二价汞三种状态存在，主要是 以氢氧化汞、氯化汞形式存在。汞和甲基汞可以通过呼吸道、消化道及皮肤侵入人体内，一 般常见于水源被汞污染而引起的消化道疾病。甲基汞大多存在于红细胞内，主要分布在人体 的肾脏、肝脏、脾脏，还可透过胎盘侵入胎儿体内使胎儿发生中毒和通过血脑屏障在脑组织 内积蓄。汞中毒主要表现四肢末端或口周围有麻术感，随后出现手的动作不协调、感觉障碍、 软弱无力和震颤，然后出现小脑性语言障碍，步态失调、视觉和视力障碍，最终导致全身瘫 痪、吞咽困难、痉挛以至死亡。 ( 2 ) 镉( c d )自然界中镉常与锌、铜、锰等矿并存，镉在地壳中含量为5 m g k g ，土壤中 为0 5 m g k g ，水中为0 0 1 - 1 0 t t g k g 。镉不是人体必需元素，一般情况从食物中摄入1 0 0 - 3 0 0 9 9 ， 水中摄入0 , - , 2 0 t t g 。镉进入人体后可分布到全身各个器官，成年键康人体内含镉量为3 0 m g ，其 q a l o m g 存于肾脏，4 1 m g 存于肝脏，其余在肺、胰、甲状腺和睾丸中。金属镉毒性极小，主要 是其化合物毒性大，尤其是镉的氧化物1 6 1 。镉中毒一般称为“痛痛病”亦称骨痛病，主要受损 于骨骼，临床表现为患者主诉疼痛为主，x 线检查骨骼高度萎缩、变形，病人屎镉是正常的人 的1 4 倍( 3 7 8 2 7 p g ) 。疼痛先从腰背然后到肩、髋关节，逐渐扩至全身，病人行走困难，步态呈 鸭状，四肢可屈曲变形，重者身体缩短1 0 - - 3 0 厘米乃至因长期营养不良患合并症而死亡。 骨痛病首先发现于日本富士山县神通川流域，1 9 4 6 年正式报导。当地流行一种莫名其妙 的怪病，病人全身疼痛难忍叫喊不停，服用止痛药物无效直至死亡，情景十分悲惨，直到1 9 6 0 年证实为镉中毒，而定为“痛痛病”学者调查发现发病起因是神通川上游有一家铅锌矿的选矿 厂，大量摊放出含镉废水和尾矿渣污染了河水，而下游的居民长年食用被污染的水灌溉稻田 生长的“镉米”和水。从1 9 4 8 1 9 6 8 年共发生病人2 5 8 例，死亡1 2 8 例，病人骨骼的镉含量是正 常人的1 5 9 倍，骨痛病被日本政府称为第一号公害病。 镉还是致肺癌、前列腺癌的危险因子，井得到流行病和动物实验的证实i a r c ( r 司际癌症研 究机构) 将它定为3 级致癌危险性物质。 ( 3 ) 砷( a s ) 砷元素属于“类金属”，一般铅锌铜矿中都伴有砷存在，土壤含量5 m 0 p p m ， 温泉含砷6 - - 1 0 m g k g 人体血砷含量为0 0 6 41 a g 1 0 0 9 ，尿砷为0 5 m g k g 。元素砷不溶于水和强酸， 几乎没有毒性，但暴露在空气中则极易被氧化成剧毒的三氧化二砷( 砒霜) ，砷化物被认为是环 境污染的重要毒物之一，它可分为有机和无机二种。自然界主要污染物是无机砷。砷可通过 人体消化道、呼吸道和皮肤侵入人体，吸收后1 4 天左右到达皮肤。毛发、指甲，然后分布到 肝、肾，肺、骨骼蓄积，甚至可在子宫、胎盘蓄积。5 5 0 m g 三氧化二砷可使人中毒，6 0 - 2 0 0 m g 使人致死；其毒性程度与其化和物种类有关，如砷的硫化物水溶性低毒性小，而氧化物的水 溶性较高则毒性也大。砷在体内使许多酶的生物作用受到抑制，失去活性，阻滞糖代谢使细 胞代谢障碍，营养缺乏，从而造成组织损伤。砷中毒主要表现急、慢性症状。急性中毒多困 于摄入量大所致，一般服用了砷含量2 0 m g k g 的水就有腹痛、腹泻、呕吐表现并伴有头晕、 浮肿、尿少、尿砷增高1 7 i 。慢性中毒较多见，患者因为长期摄入低剂量的砷化物经过体内的蓄 2 西南大学硕十学位论文 第1 章文献综述 积而发病，主要表现为未捎神经引发四肢疼痛、行走困难，手掌皮肤角化、皲裂，肝肾功能 改变等。砷还有致癌、致畸、致突变作用， 国内外已通过职业流行病学调查结果证实并确定 砷能致皮肤癌、肺癌、膀胱癌、肾癌和肝内血管肉瘤，i a r c 已确认它为人类致癌物和神经毒 物。近几年来研究发现砷对生殖细胞有直接作用以致产生畸胎。并使动物的繁殖能力下降， 对子代产生不良后果。 ( 4 ) 铬( c o 铬是一种铜灰色耐腐蚀的硬金属，其无机化台物以二、三、六价铬形式存 在，地面水铬含量；k j1 11 2 t t g l ，自来水为o 5 p g 几。铬是人体必需微量元素之一，三价铬对 生物体有益的作用。正常的人体含量为1 8 p g ，当超量时对人体健康带来危害。尤其六价铬在 体内可引起铬中毒m l 。它在体内影响物质的氧化、还原和水解过程，与核酸、核蛋白结合抑制 尿素酶的活性；铬盐在血液中形成氧化铬，致使红细胞的携氧机能发生障碍产生内窒息， 表现为缺氧症一紫绀。铬盐中毒主要刺激、腐蚀消化道。表现为频繁呕吐、腹痛、脱水，口唇、 指甲紫绀、肌肉痉挛；铬使人体产生变态反应因而引起过敏性皮炎或湿疹。 近几年研究发现，六价铬对男性生殖系统功能产生损害，影响精子的产生和成熟，动物 实验显示它还能引起染色体断裂，造成遗传损伤、染色体畸形。大量流行病学、职业危害调 查和动物实验证明六价铬可诱发支气管肺癌，暴露于该金属污染的环境中会明显增加肺癌的 发病毒。国际上权威i a r c 和美国政工业国家卫生家协会都已确定铬具有致癌性，并将铬定为l 级致癌性物质。一 ( 5 ) 铅( p b ) 及化合物铅为银灰色的软金属，比重1 1 3 5 ，环境污染主要是铅的化合物。 自然界含铅十分丰富，岩石中含铅约2 - 2 0 0 i t g k g ，世界每年大概消耗4 0 0 万吨，其中有l 4 可回 收利用。其他基本上以各种形式排放到环境中造成污染。铅不是人体必需元素，但是人体内 经常存在的成分之一，一般人体每天可从食物中摄取4 0 0 多p g ，其中2 即2 0 p g 以上被吸收， 主要贮存于骨髓中。我国正常尿铅上限为0 0 8 p g l ，血铅为5 , 一4 0 p g 1 0 0 m l 。在体内进入血液 的铅形成可溶性二盐基磷酸铅及蛋白质结合物，然后被送到肝、肾、脾、脑中，尤以肝肾浓 度最高，不久进入到骨骼以不溶性磷酸的形式存在。铅和红细胞的亲和力很强，在骨髓中浓 度是血渡的5 0 倍，最终导致贫血例。铅中毒主要症状为食欲不振、失眠、头痛等，由于铅对神 经系统的作用，可使大脑兴奇与抑制过程发生紊乱，表现为多发性神经炎及中毒性脑病，同 时还能引起中毒性肾炎、肾萎缩、心肌损伤( 心衰) 。 四乙铅主要用于加入汽油中作抗暴剂，是汽车尾汽排放的重要空气污染源，它可通过汽 油的高度挥发经呼吸道刊肺内吸收，侵犯中枢神经系统，严重者造成患者精神分裂症，运动 失调，肢体震颤，植物神经紊乱出现“三低体征( 血压、体温、脉率降低) 乃至心脏功能障碍 而虚脱而死亡。国外已基率实现无铅汽油作燃料，我国近几年也正在逐步消除含铅汽油的供 应。 有研究报导醋酸铅对动物有致癌作用，但尚缺充分的流行病学证据。现已证明职业熔铅 工人中可发生肾癌，电池作业工人中呼吸道癌发病明显高于对照组，接触四乙基铅的工人中 西南大学硕十学伊论文第1 章文献综述 消化道、呼吸道癌有上升趋势。因此，铅被【a r c 列为3 级对人类致癌危险性物质。 ( 6 ) 镍0 q i ) 镍为银白色硬金属，比重8 9 。接触镍工业有采矿、冶炼、电镀等。其化台 物有氧化镍、氢氧化镍、硫酸镍、羰基镍等，其中羰基镍毒性最大l l ”。它们以蒸气形式迅速 经呼吸道吸收，主要表现为急性中毒，如头痛头晕、恶心呕吐、胸痛、呼吸困难，紫绀及肺 水肿等。其中毒机理尚没有定论，但多数学者认为羰基镍是以原形引起毒性作用的。国外报 导，接触镍作业工人的肺癌，鼻咽癌的发病率分别比正常人高出5 1 5 0 倍，动物实验也证明镍 为致癌物。因此，i a r c 把镍的致病危险性作用定为3 级。 1 2 当前我国中药的形势和面临的问题 中医是我国传统医学，是中华文明宝库的璀璨明珠。作为国粹，中药在国人生活中的地 位举足轻重，中药与国人的健康与生命密不可分。中国人对中药源远流长的感情就不用说了， 外国总统到中国求问中药者，历史上不乏其人。凤凰卫视著名主持人刘海若，在英国度假期 间，因为乘坐的火车出轨意外，导致脑部重创及多器官损伤，在家人对中西医结合疗法坚定 不移的信任下，从英国转至北京宣武医院。中医药功能恢复上的特长，很大程度上挽救了她。 在我国的非典疫情中，中医中药被证明是有效的，而且得到世界各国的肯定和重视。日前， 由中国和泰国合作研制的一种抗艾滋病纯天然药物已通过三期临床试验，有望于年内获得泰 国卫生部颁发的批准药号这种名为“复方s h ”的制剂由五味中药组方，经三次严格的临床试 验证明，该制剂能有效杀灭艾滋病病毒，使患者体内病毒载量明显下降，提高免疫细胞活性， 增强人体机体免疫能力，无毒副作用。中医中药在世界上逐渐被认可和采纳，表现出强大的 生命力。全欧洲有l o 万名受过培训的中医师，中医治疗机构有1 万多所，大多以针灸为主。 荷兰1 5 0 0 万人口就有4 0 0 0 多名中医师；德国保守估计有2 万多名针灸师；英国有3 0 0 0 多家 中医诊所，并且已经为中医药立法，今后还准备对中药饮片进行立法；意大利大多数药店也 都出售中草药。韩国的韩医韩药、日本的中医中药更是与我国的中医中药一脉相承。另外欧 洲已经开发出中药成分为主植物抗生素，取代化学药物在欧洲、非洲动物养殖中推广应用。 随着人民生活水平的提高，消费者对养殖的动物产品要求越来越高。如何改善我国集约 化人工养殖的动物数量增加但其产品质量有所下降的现状，已成为我为畜牧和水产研究工作 者的重要课题。影响养殖动物产品品质的因素众多，其中营养因素对其影响较大。中草药饲 料添加剂在改善养殖动物产品中具有一定的作用和效果。植物性中草药及其产品或产品提取 物，本身为天然有机物和无机物，并保持了各种成份结构的自然状态和生物活性。同时，这 些物质经过长期的实践和筛选，保留下来的是对人和动物有益无害的和易被接受的具有纯天 然的外源精华的物质，这些物质能有效地改善和提高动物产品的品质。如提高养殖动物产品 的商品色泽；促进动物机体增“瘦”减“肥”，提高可食部分；增加动物产品中营养物质； 清除或减少动物胴体中有害物质；降低肉、蛋乳中胆固醇( c h o l ) ；提高动物产品风味等。 袁福汉用黄芪、辣椒等组成的添加剂喂蛋鸡，试验结果表明，试验组的蛋黄色泽比对照组提 4 两南大学硕士学位论文第l 章文献综述 高3 4 7 级，蛋黄香味明显高于对照组。韩余等在草鱼饵料中添加黄芪粉，饲喂3 0 d ，发现试验 组鱼肉原有的土腥味降低，鲜香味增加。 随着医疗模式转变，人们的用药理念回归天然，因此对中草药的需求量将迅猛增长我 国是世界上主要的中药材出口基地，具有丰富的资源和极大的出口潜力。2 0 0 4 年出口额达7 2 5 亿美元，主要出i = 1 日本、香港、美国、韩国，少数也出口欧洲和世界各地。我国一些医药公 司已纷纷到欧洲游说，意图将其中药产品打进欧洲市场。但是，中草药的安全正受到关注， 对中草药中的农药残留量、重金属等指标都提出了很高的要求。韩国等国家以食品安全和人 类健康为由，纷纷设置重金属和农药残留限量要求，构成对我国中药扩大出口的严重威胁。 例如2 0 0 4 年1 2 月韩国以食品医药安全厅第2 0 0 4 1 9 6 号和第2 0 0 4 1 9 7 号公告的形式，通过 w t o r b t 委员会向w t o 成员通报，韩国拟制定草药中杀虫剂残留物，重金属的限制及测试方 法的建议修改案，其主要内容为植物性生药普遍规定了铅( p b ) 、砷( a s ) 、汞饵g ) 、镉( c d ) 四种 有毒有害元素和总重金属含量限制。另一方面，我国对出1 ：3 中药材的重金属污染现状缺乏基 础研究数据、家底不清、情况不明，对中药材生产、加工等环节缺乏有效的控制措施和手段， 目前仅仅依靠出口时的少数检验控制出口产品质鼍。这样做不仅出口风险极大，不能从源头 上消除系统风险，同时也没有有效手段破除国外技术壁垒。为此，迫切需要对出口中药材的 重金属污染现状及控制对策进行研究i t ”。 1 3 国内外同类研究现状分析及存在的问题 1 3 1 相关检测标准 目前没有中药材中重金属、农药和漂白剂的国际标准，只有w h o ( w h 0 忸d m ，r r m ， n o v - 2 0 0 3 ) 规定了少数指标。我国只有药典和w m 2 - 2 0 0 1 绿色标准有重金属残留限量规定。 中华人民共和国外经贸行业标准药用植物及制剂进出口绿色行业标准w m 2 2 0 0 1 ，属推荐 性标准，规定了四种重金属限量残留限量标准。我国药典c p 2 0 0 0 版的规定与w m 2 - 2 0 0 1 绿色 标准基本一致。比较韩国通报许可限量要求和我国药用植物及制剂进出口绿色行业标准 w m 2 - 2 0 0 1 ，在重金属限量要求方面，韩国要求与我国行业标准规定基本一致。 由于中药材属于传统产业，我国一直以来以中华人民共和国药典作为中药材的产品 标准。而药典主要从药理方面规定药材的性状、炮制、功能与主治及用法，未对药材除必要 的药效成分之外有毒有害物质的含量作出规定。原外经贸部曾于2 0 0 1 年7 月发布药用植物 及制剂进出口绿色行业标准，该标准力图与国际标准接轨，对中药材重金属、农药残留物和 微生物限量等作出了强制性要求，但标准本身属推荐性的，并非用于所有出口中药材，而是 基于出e l 企业申请的许可使用“绿色标志”。从出1 3 药材的整体情况看有必要制定类似食品卫生 标准的中药材产品标准。规定中药材除必要的药效之外有毒有害物质的最高限量，从而推动 中药材质量整体水平的提高。 在检验方面，目前的出口药材多参照食品的检测方法进行有毒有害物质的检测，而且中 5 两南大学硕+ 学伊论文第1 章文献综述 外( 如中韩) 方法有区别，国内各个部门及各地检验检疫机构之间的做法也不完全统一，有 必要针对性的制定有关药材相关项目检测的标准方法。 1 3 2 残留限量规定 随着科学文化素质的提高和健康意识的不断增强，人们对中药产品的质量越来越关注。 由于超标的重金属会对人体产生毒害，因此世界各国都对药品中的重金属规定了严格的限量。 德国对进口中药饮片中重金属含量的限量为：铅0 , g g 锡 o 2 p g ，g ，汞 o 1 g g ，砷 5 0 p g g ： 美国将中药制剂列为功能食品，其要求的重金属限量更低，为：铅 1 o g g ，锡 0 2 9 t t g ，汞 ( 0 0 2 6 i t g g 砷 0 0 2 p g g ；同时，从不同时期药典的内容上看，对重金属限量的标准越来越高， 与之相应，不断提高的限量标准对检测方法也提出了更高的要求。目前，我国 药用植物及 制剂进出1 ：3 绿色行业标准规定的各重金属的限量为：c u 2 0 0 t i g g p b 5 o g g ，c d 0 3 g g 。 h g 0 2 t t g g a s f 衰，说明s ，和s ：有显著性差异，即两组值之间存在显著 1 4 铂 弘 ” i ， 1 9 8 9 9 9 4 3 4 4 4 5 哪 哪 啷 蚴 蚴 叫 以 ：耋 哪 哪 唧 啪 瞄 似 心 蚴 ：耋 臼 盼 甜 西南大学硕十学伊论文第3 章重金属残留的微波消解i c p - a e s 检测方法的初步建立 性差异，不必继续检验如果f 计f 衰，则说明s i 和s 2 没有显著性差异，需进一步用t 检验 法来检验i 和i 之间是否存在显著差异。 ( 2 ) t 检验法：根据计算式： 铲挈属 舯= 藤= 。匦i + 2 = 卢磊琴 再根据总自由度名2 n 。+ n 2 2 和所定的置信度尸在f 值表中查得相应得值。比较 噜和嚷，如果白嚷，则五和而之间无显著性差异，否则则说明两组数据间存在显著性 差异。根据以上方法，以山药为例，随机选取编号为s h a n y a o - k 3 3 的山药样品5 份，同时取5 份平行样，精确称取约0 5 9 样品，测定结果p 帅g g 值表示，借以考察样品的均匀性，所得测 定数据及分析结论见表3 2 。 由表中数据可看出，组1 与组2 之间无明显差异，因此同批次山药样品平行性良好，取样 方法具有代表性( 即同批次样品可任意取样) 。甘草的比较方法相同，结果表明，可在任意 部位取样。 3 2 2 取样试验结果 本试验在采样过程中对山药和甘草进行了分别研究。根据试验结果，可确定二者同为均 匀样品，可在任意部位取样。另外，采样过程中还需注意所取样品在整个样品中的代表性。 同批次样品间可能因为生产过程的偶然因素而有较大差异。但所有样品逐一进行检测是不可 能的，因此应根据待检样品的数量随机选取样品，这样才能使采样既具代表性，又能反映样 品的整体平行性。 3 3 样品前处理过程的研究 将采集到的样品经清洗、干燥、粉碎、分解等一系列步骤后，制成适合测定的形态的过 程称为样品的前处理。它是高灵敏的仪器进行微量元素测定，保证测定结果的准确可靠的前 提。由于所采集的样品种类较多，性质各异，不破坏试样的测定方法尚不能普遍使用，大多 数样品必须先经过物理或化学处理，使其变成适合测定的形态，但究竟选用何种处理方法需 要从样品的性质、测定项目及测定方法等几个方面进行综合考虑，同时还要考虑在分解过程 中尽可能避免待测元素的损失及样品的站污。微量元素在样品中的含量较低，它的测定属于 痕量和超痕量分析，所以样品处理的每个环节都有可能对分析结果产生影响。综合比较目前 常用的各种样品消解方法的优劣并结合本研究的具体情况，最终确定了微波消解法为样品前 处理方法，并对微波消解的各操作条件进行了考察和优化，得到了最佳的微波消解条件。 1 5 两南大学硕+ 学位论文第3 章重金属残留的微波消解i c p - a e s 检测方法的初步建立 3 3 1 样品的粉碎和干燥 微波消解前需要将颗粒较大的固体样品粉碎成一定目数的小颗粒。这样有利于样品与消 解试剂的充分接触。可以提高消解效率。但也有人指出如果固体的粒度太小样品固然可以与 消解试剂非常充分的接触，但同时容易使反应在消解的初始阶段进行得非常迅速而产生爆沸 的现象。一旦爆沸现象发生，未消解的固体样品便会因溅射而粘附在消解罐内壁上。随着消 解仪功率的不断增加，罐体温度也会迅速提高，这样，粘有固体样品的罐体部分的温度会明 显高于其他部分，如此的受热不均会对消解内罐造成损害。另外，由于该部分样品未与消解 试剂充分反应，因此有可能无法达到完全消解，从而影响整个消解过程。本研究中研究了不 同粒度样品在相同条件下的消解效果。 痕量元素分析中，需严格注意每一步操作可能引入的误差。中药中含有一定量的水分， 这些水分在称量等过程中的挥发可能会实验引入较大的误差。对于在实验过程中应将样品先 经电热恒温干燥箱干燥1 0 h 恒重再进行后续实验。 3 3 2 消解试剂的选择 微波消解中常以强酸为消解试剂，近年来也有利用其他试剂进行微波消解的报道1 3 ”。 常用的酸及各种酸的使用范围已在本章部分述及，由该部分内容可知，硝酸氧化能力强、易 纯化，常用于有机物含量较高样品的消解。硝酸的另一个优点是其沸点随压强的升高提高较 快，如硝酸在1 个大气压下的沸点是1 2 0 c 。而当压力提升到5 个大气压时。其沸点可达到 1 7 6 ( 2 ，温度的提高会大大加快样品的消解速度。需要注意的是，使用浓硝酸做消解试剂， 会产生大量的气体，加上微波加热产生的高温，使得消解开始后消解罐内压力会迅速升高。 因此当选用硝酸为消解试剂时，所用容器要有足够的耐压能力。本研究中选用的消解罐，可 承受的最大压力是1 0 0 b a r ，可满足本研究的需要。另外通过查阅相关文献发现，h 2 0 2 与h n 0 3 一起使用可以大大加强h n 0 3 的氧化能力，故二者经常被一起使用1 3 2 l 。因此分别考察了单独 使用h n o ，和h n 0 3 与h 2 0 2 以4 ：1 的比例混合两种状态下的消解速度。结果表明，在消解温度 恒定在1 8 0 3 2 时，2 0 l i 血内混合消解试剂可使0 5 9 样品得到完全消解( 所得消解液澄清透明) ， 而单独使用h n 0 3 则无法达到相同的效果。由此结果，最终选择了h 2 0 2 与h n 0 3 伪的混合溶 液为消解试剂。由于h 2 0 2 所起的是辅助作用，故其用量不宣过多，研究发现在h n 0 3 的用量 小于1 0 m l 时，l m l h 2 0 2 可起到很好的加快反应的作用。而对于0 2 5 9 中药样品的消解，4 m l h n 0 3 可以保证样品的完全消解，故最终确定的消解试剂组成为4 m l h n o ，及l m l h 2 0 2 ，l l p 4 ：l 的 h n o d h 2 0 2 混合液作为消解液。 3 3 3 初始功率的选择 反应初始阶段的条件控制非常重要。本实验考察了初始功率设定对整个消解过程的影 响。实验中发现，消解过程的功率控制是影响消解彻底性和安全性的主要因素之一当样品 1 6 西南大学硕十学何论文 第3 章重金属残留的微波消解i c p a e s 检测方法的初步建立 量为0 3 9 ，l m l 硝酸和2 m l g ( 氧水为消化试剂时，消解第一步采用较大的功率( 6 0 0 w ) 时，会 出现如图1 所示的压力a 盼时间( t ) 变化曲线。从图1 中可以看出，微波消解过程中存在一个压 力突升的过程，这是由于微波开始加热后，消解反应速度加快，反应为强氧化放热过程，在 此情况压力会突升得很高( 图中的第一峰) 。当压力超过消解罐最大承受压力2 m p a 时会导致消 解罐破裂爆炸，消解过程变得十分危险。 d t _ 图1 第一步消解功率为6 0 0 w 时，消解自升压力随时间的变化规律 当消解过程的第一步采用过低的功率时，如低于l o o w ，消解过程中的压力变化会出现 如图2 所示的变化曲线，即在消解的第一步中压力不出现上升，直到第一步消解结束后，功 率变为高功率时，压力才会出现明显的上升，此时消解骤然加速进行，消解过程的第一步基 本不起作用，消解等价于从第二步骤开始，有时也是不安全的。这是由于当功率过低时，无 法提供消解所需温度所造成的。实验发现除消解第一步过程对功率很严格，而对其它步骤中 功率和时间只要适当选取即可。 a5 0 0l o o f l1 5 踟2 5 0 0 3 0 0 0 t - 图2 第一步消解功率为l o o w 时，消解自升压力随时间的变化规律 采用2 0 0 w 低功率先在低压( 即低功率下将易氧化分解物质氧化掉，再升高功率n 6 0 0 w 分别在0 8 m p a 和i m p a 下3 0 0 s 和1 2 0 0 s 将难消化物消解彻底，这时压力突升的峰高得到了明显 的控制( 如图3 所示) 。通过上述步骤不仅可以保证消解的安全，而样品消解彻底，消解后的 水溶液为无色或略带微黄的透明液体，基本观察不到絮状沉淀物存在。 1 7 晰绷 ” 叭 腑 。 一_ _ 2 l 0 0 0 仉 西南大学硕十学位论文 第3 章重金属残留的微波消解i c p - a e s 检测方法的初步建立 2 0 0哪 l o 1 4 0 0l 咖 t ，_ 图3 第一步消解功率为2 0 0 w 时，消解自升压力随时问变化的规律 在本研究的进行过程中发现，当起始功率设定过高时，容器内压强会在消解的起始阶段 突然增加。虽然增加的幅度不至于对研究选用的消解容器产生破坏性影响，但这种不平稳的 反应进程会影响到实验的精确度，亦属应当尽量避免的情况。根据以上研究结果。实验中初 始阶段选择选择了较低的功率( 4 0 0 w ) ，并采用斜坡升温方式通过对压强的监测发现，压 强随反应进行快速、平稳升高，直至达到稳定。此后的各步中，功率对消解过程的影响远没 有起始阶段那么大，只需保证能在设定的时间内达到设定的温度就可以了，后面展重要的工 作是确定消解所选用的最高温度。由于所用t e f l o n p f a 的熔点为2 6 0 ，确定了1 7 0 、1 8 0 、 1 9 0 、2 0 0 、2 1 0 和2 2 0 六个温度，通过实验确定了最佳的温度极值。 3 3 4 山药最佳粒度、最佳温度的确定 表3 3 样品粒度、消解温度对山药消解效果的影响( c r ) t a b l e 3 3e f f e c to f g r a i ns i z ea n df c m p e r a t u r et oc ri ns h a n y a o 1 8 h 咖” 呲 西南大学硕+ 学付论文第3 章重金属残留的微波消解i c p a e s 检测方法的初步建立 选用3 2 1 中制备的不同粒度的山药( 采用编号为s h a r i y a o 1 的山药样品进行试验) 样 品，分别在如上各温度下进行消解，消解所得溶液定容后，用i c p a e s 法进行测定，测定结 果用p 眈表示，可借此考察各因素对消解效果的影响，实验结果见表3 3 、3 4 和3 5 。 表3 4 样品粒度、消解温度对山药消解效果的影响( p b ) t a b l e 3 4e f f e c to f g r a i l as i z ea n dt e m p e r a t u r et op bi ns h a n y a o 表3 5 样品粒度、；削晖温度对山药消解效果的影n g ( c d ) t a b l e 3 5e f f e c to f g r a i ns i z ea n dt e m p e r a t u r et oc di ns h a n y a o 1 7 0 1 8 0 l 帅 2 0 0 2 1 0 0 1 00 1 l0 1 30 1 30 1 4 0 1 00 1 2 0 1 40 1 40 1 3 0 1 l0 1 20 1 40 1 40 1 5 0 1 50 1 60 1 80 1 70 1 6 o ，1 50 1 6 n 1 8 0 1 8o 1 s 2 2 00 1 50 1 60 1 701 80 1 7 研究表明；( 1 ) 温度和粒度均对样品消解效果有一定影响，但对三种元素的影响程度不 尽相同以对c d 的影响最大。p b 次2 _