不同产地三七中重金属元素的含量测定及分析(1)
[摘要]本实验采集了分布于云南广西共12个产地的三七样品，并采用湿法消解前处理方法，电感耦合高频等离子体发射光谱( ICP-AES) 法测定其6种重金属元素As，Cu，Hg，Cd，Pb，Cr的含量。该结果按《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》规定计算，As超标率为32.4%，Cd超标率为29.7%，Cu，Hg，Pb均未超标。运用SPSS16.0软件对数据进行了聚类分析，并讨论了不同产地三七中重金属含量差异特点及可能原因。为三七药材的规范化种植，安全评价及三七道地性研究提供一定依据。
[关键词]三七；重金属元素；电感耦合高频等离子体发射光谱(ICP-AES)；聚类分析
三七为五加科植物三七Panax notoginseng (Burk.) F.H.Chen 的干燥根和根茎，为临床常用贵重中药材之一。传统功效为散瘀止血，消肿定痛[1]。现代研究表明[2]，三七在血液系统，心血管系统，神经系统，免疫系统等多方面具有生理活性，尤其对心、脑血管系统疾病具有明显疗效，可以降低心肌耗氧量，改善心肌缺血，抗心律失常，降血脂，降血压，抗休克等，同时能改善脑血循环，保护实验性脑缺血，还可以益智。由于三七医疗与保健的双重功效，在海内外都享有极高的声誉，社会需求量和种植面积也呈较快增长，同时也是我国出口的大宗药材之一[3]。但有很多文献报道，三七中的重金属超标，中药的出口产业因此而受到一些限制。冯光泉等[4]调查发现，种植区部分三七存在砷(As)、铅(Pb)、汞(Hg)等重金属超标现象。阎秀兰等[5]通过长期定点监测发现，三七主产区植株各部位均存在较为严重的 As 污染问题，超标率达 14%～81%。三七作为中成药制剂的重要原料，其重金属污染问题可能会影响其药物安全[6]。因此三七中的重金属含量测定是保证三七质量的一个重要内容。
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目前对中药中的重金属测定方法主要有原子吸收光谱法(AAS)，原子荧光光谱法(AFS)，电感耦合等离子体光谱法(ICP-AES)，电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等。在诸多的方法中，电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)分析速度快，周期短，可以同时测定多个元素，并能避免各种元素之间的干扰，已较为广泛应用于中草药微量元素分析，是目前公认的多元素同时分析的有效方法[7]。常用的样品处理方法主要有干法消解、湿法消解和微波消解法等。
三七的道地产区为云南省文山州，但在云南省的昆明、曲靖、红河以及广西省等地均有广泛人工种植。药材中的微量元素常常作为评价道地药材的特征指标之一，很多研究表明不同产地三七的重金属元素等微量元素具有明显的含量差异[8]。
本研究采用湿法消解并联合ICP-AES 法对12个不同产地多个三七样品进行As，Cu，Hg，Cd，Pb，Cr等6种重金属元素的测定。与以往研究相比，本实验增加对重金属Cr元素的测定，并对37个样品测定的结果进行聚类分析，结合样品采集的产地及土壤类型，前作农作物等多个生长环境因素进行比较，从而对数据结果进行详细讨论，揭示各产地三七药材重金属污染状况，以及各产地重金属污染差异特点及其原因。为保证三七道地药材重金属含量安全、促进优质三七药材的生产提供一定的依据。
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1 材料
1.1 仪器与试剂 ICAP-6000型全谱直读等离子体发射光谱仪( ICP-AES)(美国赛默飞世尔仪器公司)；ML-2-4型电热板(北京市永光明医疗仪器有限公司)；CPA225D型电子分析天平(赛多利斯科学仪器北京有限公司)。
高氯酸(优质级)；硝酸(优质级)；实验所用水为屈臣氏水；As，Cu，Hg，Cd，Pb，Cr 的标准储备液质量浓度均为1 g·L-1，均购自中国计量科学研究院。
1.2 药材 三七样品于2012年10月，采集自云南文山、昆明、曲靖、红河，广西百色共12个产地，具体采集样地明细见表1。取三七全部根系，晒干，粉碎，过60目筛，备用。
2 方法
2.1 样品预处理 用分析天平分别精密称取三七样品约0.3 g于25 mL锥形瓶中，加入15 mL 混酸(高氯酸-硝酸1∶4)静置过夜(12 h)，第2天电热板低温(150 ℃，1 h)加热消解，样品保持微沸，至溶液澄清，180 ℃赶酸，至干，取下。加入25 mL 2% 稀硝酸，60 ℃水浴，晾至室温，摇匀待测。每个样品取2个平行样进行消解处理。以消解样品同样的步骤做空白试样，待测。
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2.2 分析仪器工作参数 等离子体高频发射器功率1 150 W，泵速50 r·min-1，积分时间30 s，辅助气流量0.5 L ·min-1，氩气压力 0.6 MPa。
2.3 标准曲线的绘制 取浓度均为1g·L-1的As，Cu，Hg，Cd，Pb，Cr混标溶液，用2%稀硝酸稀释得到质量浓度分别为0.008，0.04，0.2，1 mg·L-1的混标溶液。绘制标准曲线，得回归方程，各元素的相关系数r值均在0.999 78～0.999 99。
2.4 测定波长的选择与检出限测定 实验中对每个元素均分别预选 2 条波长进行扫描测定，最终选择谱线干扰小，分解强度较强，精密度好的谱线为本试验的分析谱线。最终确定的分析谱线如表2。在上述的仪器测定条件下，通过对空白溶液的测定，从而得到各元素的检出限，如表2。
2.5 精密度实验与重复性实验 取As，Cu，Cd，Pb，Cr，Hg标准溶液在上述2.2设定的仪器条件下进行测定，重复测定6次，RSD分别为1.47%，1.32%，1.98%，0.98%，0.91%，1.68%，结果表明仪器精密度良好。重复性实验取同一编号的样品，按2.1下进行处理，平行测定6次，求得As，Cu，Cd，Pb，Cr含量的RSD分别为2.1%，2.9%，2.0%，1.4%，1.7%。结果表明，本方法的重复性良好。, http://www.100md.com(赵静 刘勇 张艾华 王颖莉 郝庆秀 郭兰萍 黄璐琦 刘大会)
[关键词]三七；重金属元素；电感耦合高频等离子体发射光谱(ICP-AES)；聚类分析
三七为五加科植物三七Panax notoginseng (Burk.) F.H.Chen 的干燥根和根茎，为临床常用贵重中药材之一。传统功效为散瘀止血，消肿定痛[1]。现代研究表明[2]，三七在血液系统，心血管系统，神经系统，免疫系统等多方面具有生理活性，尤其对心、脑血管系统疾病具有明显疗效，可以降低心肌耗氧量，改善心肌缺血，抗心律失常，降血脂，降血压，抗休克等，同时能改善脑血循环，保护实验性脑缺血，还可以益智。由于三七医疗与保健的双重功效，在海内外都享有极高的声誉，社会需求量和种植面积也呈较快增长，同时也是我国出口的大宗药材之一[3]。但有很多文献报道，三七中的重金属超标，中药的出口产业因此而受到一些限制。冯光泉等[4]调查发现，种植区部分三七存在砷(As)、铅(Pb)、汞(Hg)等重金属超标现象。阎秀兰等[5]通过长期定点监测发现，三七主产区植株各部位均存在较为严重的 As 污染问题，超标率达 14%～81%。三七作为中成药制剂的重要原料，其重金属污染问题可能会影响其药物安全[6]。因此三七中的重金属含量测定是保证三七质量的一个重要内容。
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目前对中药中的重金属测定方法主要有原子吸收光谱法(AAS)，原子荧光光谱法(AFS)，电感耦合等离子体光谱法(ICP-AES)，电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等。在诸多的方法中，电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)分析速度快，周期短，可以同时测定多个元素，并能避免各种元素之间的干扰，已较为广泛应用于中草药微量元素分析，是目前公认的多元素同时分析的有效方法[7]。常用的样品处理方法主要有干法消解、湿法消解和微波消解法等。
三七的道地产区为云南省文山州，但在云南省的昆明、曲靖、红河以及广西省等地均有广泛人工种植。药材中的微量元素常常作为评价道地药材的特征指标之一，很多研究表明不同产地三七的重金属元素等微量元素具有明显的含量差异[8]。
本研究采用湿法消解并联合ICP-AES 法对12个不同产地多个三七样品进行As，Cu，Hg，Cd，Pb，Cr等6种重金属元素的测定。与以往研究相比，本实验增加对重金属Cr元素的测定，并对37个样品测定的结果进行聚类分析，结合样品采集的产地及土壤类型，前作农作物等多个生长环境因素进行比较，从而对数据结果进行详细讨论，揭示各产地三七药材重金属污染状况，以及各产地重金属污染差异特点及其原因。为保证三七道地药材重金属含量安全、促进优质三七药材的生产提供一定的依据。
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1 材料
1.1 仪器与试剂 ICAP-6000型全谱直读等离子体发射光谱仪( ICP-AES)(美国赛默飞世尔仪器公司)；ML-2-4型电热板(北京市永光明医疗仪器有限公司)；CPA225D型电子分析天平(赛多利斯科学仪器北京有限公司)。
高氯酸(优质级)；硝酸(优质级)；实验所用水为屈臣氏水；As，Cu，Hg，Cd，Pb，Cr 的标准储备液质量浓度均为1 g·L-1，均购自中国计量科学研究院。
1.2 药材 三七样品于2012年10月，采集自云南文山、昆明、曲靖、红河，广西百色共12个产地，具体采集样地明细见表1。取三七全部根系，晒干，粉碎，过60目筛，备用。
2 方法
2.1 样品预处理 用分析天平分别精密称取三七样品约0.3 g于25 mL锥形瓶中，加入15 mL 混酸(高氯酸-硝酸1∶4)静置过夜(12 h)，第2天电热板低温(150 ℃，1 h)加热消解，样品保持微沸，至溶液澄清，180 ℃赶酸，至干，取下。加入25 mL 2% 稀硝酸，60 ℃水浴，晾至室温，摇匀待测。每个样品取2个平行样进行消解处理。以消解样品同样的步骤做空白试样，待测。
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2.2 分析仪器工作参数 等离子体高频发射器功率1 150 W，泵速50 r·min-1，积分时间30 s，辅助气流量0.5 L ·min-1，氩气压力 0.6 MPa。
2.3 标准曲线的绘制 取浓度均为1g·L-1的As，Cu，Hg，Cd，Pb，Cr混标溶液，用2%稀硝酸稀释得到质量浓度分别为0.008，0.04，0.2，1 mg·L-1的混标溶液。绘制标准曲线，得回归方程，各元素的相关系数r值均在0.999 78～0.999 99。
2.4 测定波长的选择与检出限测定 实验中对每个元素均分别预选 2 条波长进行扫描测定，最终选择谱线干扰小，分解强度较强，精密度好的谱线为本试验的分析谱线。最终确定的分析谱线如表2。在上述的仪器测定条件下，通过对空白溶液的测定，从而得到各元素的检出限，如表2。
2.5 精密度实验与重复性实验 取As，Cu，Cd，Pb，Cr，Hg标准溶液在上述2.2设定的仪器条件下进行测定，重复测定6次，RSD分别为1.47%，1.32%，1.98%，0.98%，0.91%，1.68%，结果表明仪器精密度良好。重复性实验取同一编号的样品，按2.1下进行处理，平行测定6次，求得As，Cu，Cd，Pb，Cr含量的RSD分别为2.1%，2.9%，2.0%，1.4%，1.7%。结果表明，本方法的重复性良好。, http://www.100md.com(赵静 刘勇 张艾华 王颖莉 郝庆秀 郭兰萍 黄璐琦 刘大会)