原子吸收在中药中的应用课件

原子吸收光谱技术在中药检验中的应用 安徽省食品药品检验研究院药品检验与研究所中药室蒲婧哲 04 中药中重金属及有害残留物简介和检测意义 重金属及有害残留物检测技术研究进展 原子吸收分光光度计应用与维护 Contents目录 原子吸收光谱法分析 02 03 01 05 原子荧光分光光度法 06 铅镉砷汞铜定量分析方法 2013年1 10月我中药主要出口市场情况 中药重金属超标事件 中药重金属超标事件 重金属及有害残留危害 重金属对人体的新陈代谢及正常的生理作用具有明显的伤害作用 并抑制人的正常生理作用的发挥 一旦被人体所吸收 可引起蓄积性毒性反应 所以当人体内重金属含量过高会导致各种疾病的发生 区别 某些中药中重金属 含砷化合物或汞化合物 的主要来源为以治疗为目的 在处方中加入了含重金属的矿物药 如朱砂 HgS 和雄黄 As4S4 等 注意 重金属的危害性与其存在形式有关 重金属及有害元素污染来源 工业化造成的环境污染 大气 土壤 水 生活垃圾 重金属及有害元素污染来源 加工炮制 提取溶媒 工艺设备 接触器皿等有关 中药药用部分需要净选 除去药物中的泥沙 夹杂物以及霉败品 分离其不同的药用部位 炮制加工的设备落后辅料缺乏统一标准 专业技术人员匮乏 GMP规范生产的重要性 重金属及有害残留检测平台 检测指标 铅 镉 砷 汞 铜 痕量分析 常见的四种检测方法容量法和比色法 操作简单原子吸收法 应用广泛原子荧光法 灵敏度高ICP MS法 灵敏度高 同时分析多种元素 痕量分析注意事项 极易受到环境 试剂 器皿的污染 干扰测定结果 1 有害残留分析专有实验室 2 尽量选择高纯度试剂 或者普通试剂重蒸馏 3 避免使用金属纯品 玻璃器皿 聚四氟乙烯材质的器皿 严格清洗 特别适用于元素分析中贮存 容量对照品及供试品溶液 4 随行空白 重金属残留限度的规定 2012年10月15日 国家药典委员会发布通知 在 中国药典 中增加一条规定 除矿物 动物 海洋类以外的中药材中 铅不得超过10mg kg 镉不得过1mg kg 砷不得过5mg kg 汞不得过1mg kg 铜不得过20mg kg 原子吸收法简介 原子吸收光谱法定义 利用空心阴极灯所发出被测元素的特征辐射光 被原子化气原子器时所产生的样品蒸气中待测元素的基态原子所吸收 通过测定特征辐射光被吸收的大小 来计算出待测元素含量的一种方法 解释 处于基态原子核外层电子 如果外界所提供特定能量 E 的光辐射恰好等于核外电子基态与某一激发态 i 之间的能量差时 核外电子将吸收特征能量的光辐射由基态跃迁到相应激发态 从而产生原子吸收光谱 激发态 共振吸收 共振发射 基态 原子吸收光谱法特点 灵敏度高 检出限低 火焰法1ng ml级 石墨炉法10 10 10 14g 准确度高 火焰法误差 1 石墨炉法3 5 选择性好 共存成分的干扰小 不经分离可直接测定 操作简便 分析速度快 应用广泛 可测定的元素达70多个 应用于化工 医药 环境 食品 农业等领域 分析不同元素 必须使用不同元素灯 有些元素 如钍 铪 铌 钽等的灵敏度比较低 对于复杂样品需要进行化学预处理 仪器基本构成 由光源 原子化器 单色器和检测器等四部分组成 光源 原子化器 分光系统 检测器 数据处理及显示 光源 作用 发射待测元素的特征光谱 供测量用 常见光源 元素灯 空心阴极灯 无极放电灯单元素灯 只用一种金属合金制成多元素灯 用两种以上金属合金制成 空心阴极灯结构 空心阴极灯是一种气体放电管 包括一个阳极 钨棒 和一个空心圆筒形阴极 金属 两电极密封于充有低压惰性气体的带有石英管 或玻璃管 的玻璃壳中 空心阴极灯工作原理 空心阴极灯是一种辐射强度大 而且稳定度高的锐线光源 其放电机理是一种特殊的低压辉光放电 也就是说当正负电极间施加适当电压 通常是300 500V 时 这时电子将从空心阴极内壁射向阳极 在电子通路上与惰性气体 Ne 原子碰撞而使之电离 带正电荷的惰性气体离子在电场作用下 就向阴极内壁猛烈轰击 使阴极表面的金属原子溅射出来 溅射出来的金属原子再与电子 惰性气体原子及离子发生碰撞而被激发 于是阴极内的辉光便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱 空心阴极灯使用注意事项 使用前应预热 5 20min 选择合适的工作电流不要长期搁置 定期点亮轻拿轻放元素灯老化的判断依据 不亮 光斑发散 无法寻峰 灯内打火花 通过乙炔 空气火焰火焰提供足够的温度 达到样品原子化目的 通过控制在石墨管中通过电流大小 产生足够的温度 达到样品原子化目的 部分元素在酸性介质中与硼氢化钾反应生成相应的氢化物气体 在加热的石英管中达到原子化目的 火焰 石墨炉 氢化物 冷蒸汽 供试品溶液中汞离子还原成游离汞 再由载气将汞蒸气导入石英原子吸收池 进行测定 原子化器 火焰原子化器 雾化器 雾化器作用将试液雾化 使之形成微米级气溶胶 喷雾稳定 雾滴微小而均匀和雾化效率高 雾化器的维护防止使用强有机溶剂 防HF 防强碱 防堵塞 雾化器使用注意事项 完善的火焰监测机制 点火之前的安全考虑 1 水封 雾化器废液接管 液位自动检测 2 燃烧头位置 燃烧头是否与雾化器完全接触 3 空气压力检测 是否有足够的助燃气 4 火焰燃烧探头 火焰意外熄灭时自动关闭乙炔开关 火焰原子化法特点 优点 1 原子化条件稳定 重现性好 2 分析速度快 3 干扰少 操作方法易掌握 不足 1 原子化效率低 10 2 灵敏度不够高 石墨炉原子化器 包括炉体 石墨管 电源三大部分原子化发生在一个圆筒化石墨管中 中央开一个小孔作为液体试样的注入口和保护气体的出气孔 通过控制石墨炉电源电流的大小 达到干燥 灰原子化 净化四个步骤 石墨炉原子化法特点 分光系统 单色器 检测系统 数据处理与控制系统 原子吸收分光光度计的维护和检修 1 采用火焰原子吸收光谱法测定时的注意事项 检查雾室的废液是否畅通无阻 如果有水封 一定要设法排除后再进行点火 防止 回火 点火的操作顺序为先开助燃气 后开燃气 熄灭顺序为先关燃气 待火熄灭后再关助燃气 一旦发生 回火 应镇定地迅速关闭燃气 然后关闭助燃气 切断仪器的电源 若回火引燃了供气管道及附近物品时 应采用CO2灭火器灭火 2 采用石墨炉原子吸收光谱法测定时的注意事项主要注意冷却水的使用 首先接通冷却水源 待冷却水正常流通后方可开始执行下一步的操作 3 空心阴极灯的维护当发现空心阴极灯的石英窗口有污染时 应用脱脂棉蘸无水乙醇擦拭干净 原子吸收分光光度计的维护和检修 4 供气管道的检漏当发现有漏气时 可采用简易的肥皂水检漏法或检漏仪检漏 5 燃烧器的维护当燃烧器的缝口存积盐类时 火焰可能出现分叉 这时应当熄灭火焰 用滤纸插入缝口擦拭 或用刀片插入缝口轻轻刮除积盐 或用水冲洗 6 雾化器的金属毛细管的检修当雾化器的金属毛细管被堵塞时 可用软而细的金属丝疏通或用洗耳球从出样口吹出堵塞物 原子吸收分光光度计的维护和检修 原子吸收光谱法分析 原子吸收光谱法分析 火焰原子化法最佳条件选择 石墨炉原子化法最佳条件选择 干扰及其消除 干扰及其消除 干扰及其消除 干扰及其消除 干扰及其消除 干扰及其消除 干扰及其消除 原子荧光分光光度法 原子荧光简介 氢化物发生 原子荧光分析 HG AFS 是上世纪70年代才开始发展的分析技术 经过三十几年的发展 已成为成熟的高灵敏度的分析技术 特别是由于它在利用其他分析技术难以解决的砷 硒 汞等元素的分析中 灵敏度高 基体干扰少 操作简单 相对于发射光谱法 原子吸收法等具有明显的优势 受到了广大分析和研究人员的重视 我国仪器分析工作者 开发了实用性很强的高效低消耗的氢化物原子荧光分析仪器 达到并在很多方面超过了国际先进水平 砷测定原理 无机砷以三价砷As 和五价砷As 两种价态存在 在酸性介质中 用硫脲和抗坏血酸使As 还原为As 即可进行测定 测定时 在原子荧光仪的氢化物发生系统中 酸与KBH4反应 产生大量新生态氢 新生态氢与As 反应将As 进一步还原为AsH3气体 由氩气将AsH3和新生的氢气载入石英炉原子化器 在原子化器中氢气燃烧使砷原子化 原子态的砷在特征波长的空心阴极灯照射下 产生电子跃迁 由基态变为激发态 当激发态的电子返回基态时即产生荧光 其荧光强度在一定范围内与样品中的砷含量呈正比 由此我们可以进行定量分析 原理 硫脲 抗坏血酸 AsO33 新生态氢 AsH3 原子化器 As 空心阴极灯照射 产生荧光 测定 AsO43 砷测定原理 铅镉砷汞铜定量分析方法 可用于中药材 中成药等样品中重金属及有害元素测定 检测人员应进行过原子吸收 原子荧光 微波消解等仪器使用的专项培训 获得上岗许可证 同时应熟悉痕量操作基本技术要求 从事本项检验应特别注意安全 包括检验人员安全防护 通风 防毒 防腐蚀等 及实验室安全 水 电 易燃气 毒性物质管理等 铅镉砷汞铜定量分析方法 1 仪器与试剂1 1仪器 1 1 1主要大型仪器 微波消解仪 MARS X 美国CEM公司生产 40位消解管 程序控制 原子吸收分光光度计 热电M6型 用于Pb Cd Cu的测定 氢化物发生 原子荧光检测装置 原子荧光光度计 北京吉天9130型 用于As Hg的测定 铅镉砷汞铜定量分析方法 1 1 2大型仪器的日常维护微波消解仪 注意仪器清洁 每次使用前清洁消解室底板 检查转动是否正常 每次使用前检查通风管联接 保证排风口在通风柜内 工程师定期维护 原子吸收分光光度计 注意保持仪器清洁 火焰部分 每次使用前检查水封 检查燃烧头位置 调整合适的灵敏度 石墨炉部分 每次使用前检查石墨管进样针位置 石墨管使用次数 必要时清洁石墨管 更换石墨管时 对燃烧头 温度传感器进行清洁维护 水泵定期维护 保证水流速稳定 铅镉砷汞铜定量分析方法 原子荧光光度计 注意保持仪器清洁 每次使用前 检查水封 换灯后需检查光路是否准直 为保证汞测定准确 汞灯预热需1 2小时 可采用大电流预热 小电流测定模式 每次使用完毕 需依次用水 空气清洗管路 关机后放松蠕动泵 铅镉砷汞铜定量分析方法 1 2试剂硝酸MOS级 北京化学试剂研究所 每次测定应保证使用同一瓶硝酸 水蒸馏水 我所生检消毒室供应 硼氢化钠 重铬酸钾 碘化钾 抗坏血酸均为分析纯 硫酸 盐酸为优级纯所有试剂应检查空白值 样品空白值应不得高于标准曲线第1点 铅镉砷汞铜定量分析方法 1 3标准品溶液铅 镉 砷 汞 铜单元素标准溶液 100或1000ug ml 杨树叶均购自国家标准物质研究中心制备上述各元素的单元素标准品贮备溶液 浓度分别为1ug ml Cu10ug ml 于塑料瓶内密封低温保存 有效期6个月 每次测定前 临用新配各元素标准使用溶液 各元素浓度分别为 Pb 5 50ml 100ng mlCd 1 100ml 10ng mlAs 5 50ml 100ng mlHg 1 100ml 10ng mlCu 0 25 1 2 3 4ml 50ml 分别为0 05 0 2 0 4 0 6 0 8ug ml 铅镉砷汞铜定量分析方法 2 供试品溶液的制备2 1样品准备中药材粉碎为细粉固体成药蜜丸 剪碎 混匀片剂 颗粒剂 研细胶囊 混匀 必要时研细 囊壳应同时剪碎取样 液体成药口服液 取5支 混匀 取样0 5 2ml 注射液 取3 5支 混匀 取3 5ml 加硝酸1ml 电热板130 加热浓缩至约0 5ml 注意 软胶囊的囊壳可能含有甘油等物质 为微波消解危险物质 必须预消解 含醇类制剂应先加热除去醇类物质再进行微波消解 铅镉砷汞铜定量分析方法 2 2消解取样0 5g 置微波消解罐中 加硝酸5 0ml 移液枪操作 必要时加双氧水1ml 放置预消解 按操作规程安装好装置 按下述程序消解 第1步 以50 功率 3分钟内自室温加热至120 保持3分钟 第2步 以100 功率 3分钟内自120 加热至150 保持3分钟 第3步 以100 功率 3分钟内自150 加热至190 保持12分钟 消解结束后 冷却至罐内温度低于70 缓缓放气 取出内罐 置加热板上 于130 加热 使红棕色蒸气挥尽 并持续浓缩至约2ml 放冷 用水稀释至25ml 摇匀 即得 同法同时制备试剂空白溶液 同时取国家一级标准物质杨树叶0 5g 同法制备工作对照溶液 铅镉砷汞铜定量分析方法 3 测定3 1Hg的测定 冷蒸气原子光谱法 标准曲线的制备精密量取汞标准储备液1ml 置100ml量瓶中 用2 硝酸定容 摇匀 精密量取1ml 置10ml量瓶中 加20 硫酸溶液1ml 0 5 重铬酸钾溶液1ml 摇匀 用水稀释至刻度 摇匀 吸入氢化物发生装置 测定吸收值 以吸收值为纵坐标 浓度为横坐标 绘制标准曲线 测定法精密吸取空白溶液及供试品溶液各2ml 置10ml量瓶中 照标准曲线的制备项下 自 加20 硫酸溶液1ml 起 依法操作 还原剂 含0 1 硼氢化钠和0 1 氢氧化钠的溶液 临用前配置 载液 盐酸溶液 5 100 铅镉砷汞铜定量分析方法 测定法 冷蒸汽法灯电流 28V 负高压 280吸取空白溶液及供试品溶液 照标准曲线的制备项下的方法测定 从标准曲线上读出供试品溶液中汞 Hg 的含量 计算 即得 铅镉砷汞铜定量分析方法 3 2铅的测定 石墨炉法 铅标准曲线的制备精密量取铅标准储备液 1 g ml 5ml 置50ml量瓶中 用2 硝酸溶液稀释至刻度 100ng ml 即得 以1 磷酸二氢铵和0 2 硝酸镁的混合溶液为基体改进剂 吸取对照品溶液10 l 利用仪器自动进样器 自动稀释制备标准曲线 基体改进剂5ul 注入石墨炉原子化器 测定吸收度 以吸收度为纵坐标 浓度为横坐标 绘制标准曲线 铅镉砷汞铜定量分析方法 测定条件石墨管 ELC 波长283 3nm 狭缝0 5nm 灯电流50 塞曼背景校正 石墨管条件 干燥 120 20s灰化 600 8s950 10s原子化 1450 3s清除 2300 3s测定法精密量取空白溶液与供试品溶液各10 l 加基体改进剂5 l 注入石墨炉原子化器 照标准曲线的制备项下方法测定吸收度 从标准曲线上读出供试品溶液中铅 Pb 的含量 计算 即得 铅镉砷汞铜定量分析方法 3 3镉的测定 石墨炉法 镉标准曲线的制备精密量取镉标准储备液 1 g ml 1ml 置100ml量瓶中 用2 硝酸溶液稀释至刻度 10ng ml 即得 以1 磷酸二氢铵和0 2 硝酸镁的混合溶液为基体改进剂 吸取对照品溶液10 l 利用仪器自动进样器 自动稀释制备标准曲线 条件详见仪器条件报告 基体改进剂5ul 注入石墨炉原子化器 测定吸收度 以吸收度为纵坐标 浓度为横坐标 绘制标准曲线 铅镉砷汞铜定量分析方法 测定条件石墨管 ELC 波长228 8nm 狭缝0 5nm 灯电流60 塞曼背景校正 石墨管条件 干燥 120 20s灰化 500 8s850 12s原子化 1400 3s清除 2300 3s测定法精密吸取空白溶液与供试品溶液各10 l 加1 磷酸二氢铵和0 2 硝酸镁的混合溶液5 l 依法测定 从标准曲线上读出供试品溶液中镉 Cd 的含量 计算 即得 铅镉砷汞铜定量分析方法 3 4铜的测定 火焰法 测定条件波长228 8nm 狭缝0 5nm 灯电流60 测量时间4s 燃气流量1 0L min 标准曲线的制备分别精密量取铜标准储备液 10 g ml 适量 用2 硝酸溶液制成每1ml分别含铜0 0 05 0 2 0 4 0 6 0 8 g的溶液 依次喷入火焰 测定吸收度 以吸收度为纵坐标 浓度为横坐标 绘制标准曲线 测定法精密吸取空白溶液及供试品溶液 照标准曲线的制备项下的方法测定 从标准曲线上读出供试品溶液中铜 Cu 的含量 计算 即得 铅镉砷