主题：【第九届原创】氢化物原子荧光光谱法测定中药材及保健食品中痕量锗

氢化物原子荧光光谱法测定中药材及保健食品中痕量锗
摘要：建立了氢化物原子荧光光谱法测定中药材及保健食品中锗的含量。优化样品的消解条件，在酸性介质中，试样中的四价锗与硼氢化钾反应，生成挥发性的锗化氢，由氩气带入原子化器中进行原子化，在特制锗空心阴极灯照射下，基态锗原子被激发至高能态，在去活化回到基态时，发射出特征波长的荧光，其荧光强度与锗含量成正比，与标准系列比较定量。锗标准溶液浓度系列范围为1.0 ng/mL -40.0ng/mL，线性较好，检出限为0.013 mg/kg，精密度与重复性实验中，其相对标准偏差均小于10%，精密度与重复性较好。回收率在91.5%-108.2%之间。方法简单、准确，适合中药材及保健食品中锗的测定。
关键词：锗；中药材；保健食品；微波消解；湿法消解；原子荧光光谱法
微量元素锗具有抗癌、抗衰老及改善人体免疫等生理功能，尤其是有机锗制品在医院、保健领域正在不断开发应用，目前已广泛应用于饮料、食品及美容、护肤、保健等众多领域。但无机锗毒性较高，动物急性锗中毒表现为体温过低、倦怠、腹泻、皮肤青紫、呼吸循环衰竭，慢性锗中毒会损害肝、肾功能。结合国家标准GB/T 5009.151-2003《食品安全国家标准 食品中锗的测定》，拟采用氢化物原子荧光法测定中药材及保健食品中锗的含量。本实验主要对中药材及保健食品等样品中锗含量检测方法进行验证与优化，包括前处理方法优化，仪器分析条件的确定、线性研究与检出限、精密度实验、重复性实验、加标回收实验等。
1  材料与方法
1.1  仪器与试剂
SK-锐析双道原子荧光光谱仪，锗空心阴级灯（北京金索坤）；MARS6微波消解系统（美国CEM公司）； BHW-09C电热板；EG20B电热板（北京莱伯泰科）；中草药粉碎机；电子天平；超纯水机。
硝酸（优级纯）、高氯酸（优级纯）、盐酸（优级纯）、硫酸（分析纯）、磷酸（色谱纯）、过氧化氢、硼氢化钾（优级纯）、氢氧化钾（分析纯）、硫脲（优级纯）、锗单元素标准溶液（济南众标科技有限公司GBWE080984-ZBR321，1000μg/mL）、水（水均为GB/T 6682规定的一级水）。
20%磷酸溶液（含1%硫脲）：量取40.0mL磷酸注入到盛装少量水的200mL容量瓶中，再称取2.0g硫脲，加入到200mL容量瓶中，用水稀释至刻度，超声溶解，摇匀备用。
玻璃器皿：25mL容量瓶、50mL容量瓶、100mL容量瓶、1000mL容量瓶、50mL移液管、10mL移液管、1mL移液管；所用玻璃器皿均以硝酸（1+1）浸泡过夜，用自来水反复冲洗，最后用一级水冲洗三次，方可使用。
1.2  样品前处理方法
关于食品中锗的前处理方法，GB/T 5009.151-2003《食品安全国家标准 食品中锗的测定》中，样品的前处理采用湿法消解。结合以往前处理经验以及仪器配置，前处理方法采用湿法消解与微波消解法两种。
1.2.1  湿法消解
将样品粉碎过筛，准确称取试样0. 50 g～1.00g，置于100 mL烧杯中，加入硝酸与高氯酸（v/v=9:1）的混合酸10.0mL，1.0 mL硫酸，然后置于电热板上加热消解，至消化液呈淡黄色或无色（如消解过程色泽较深，稍冷补加少量酸继续消解）。稍冷后缓慢加入1mL过氧化氢，继续加热，以除去残留的硝酸，至消化液0.5 mL～1.0 mL时止，冷却后转入25 mL容量瓶或50mL容量瓶中，用20%磷酸溶液稀释至刻度，摇匀，同法做试剂空白试验。
1.2.2  微波消解法
将样品粉碎过筛，准确称取0. 50g～1.00g左右试样于消化罐中，加入10 mL硝酸，1.0mL过氧化氢。将消化罐放人微波消解仪中，根据不同品种的试样，设置微波消解仪的最佳分析条件。待消解罐冷却后，将其置于赶酸装置上，至消化液0.5 mL～1.0 mL时止，冷却后转入25 mL容量瓶或50mL容量瓶中，用20%磷酸溶液定容至刻度。摇匀，同法做试剂空白试验。
1.3  仪器分析条件
根据实验室原子荧光光谱仪的特性，调整至仪器最佳状态。原子化器石英管高度稍高于炉丝，与陶瓷帽相平；高强度空心阴极灯，调节4个微型旋钮，使光斑同心圆。
灯电流80mA，负高压-260V，泵转速100r/min，载气流量600L/min。
2  结果与讨论
2.1  线性范围与检出限
2.1.1 低浓度标准溶液
配制成0.0，1.0，2.0，4.0，6.0，8.0ng/mL的锗标准系列（20%磷酸含1%硫脲），还原剂（2%硼氢化钾与0.5%氢氧化钾）。以标准溶液浓度为横坐标，荧光强度为纵坐标，绘制标准曲线。

锗标液浓度，ng/mL	0	1.0	2.0	4.0	6.0	8.0
荧光强度	521.7	591.7	650.6	766.8	892.6	1011.1
线性方程	y=526.5965+60.7105*x
相关系数	R2=0.9996

实验表明，锗浓度在1.0 ng/mL -8.0ng/mL，其荧光强度值IF与其浓度之间具有良好的线性关系。检出限按照三倍空白值的标准偏差除以标准曲线回归方程中的斜率来进行计算，得出方法中锗的检出限为0.25ng/mL。以称量0.5g样品，定容至25mL来计算，样品的检出限为0.013mg/kg。

21次样品空白荧光强度值IF	545.0	542.9	542.6	546.4	537.2	537.6	545.9
	535.8	542.2	536.4	530.2	531.7	530.7	535.0
	531.3	540.6	539.9	539.5	533.9	537.5	532.6
标准偏差SD	5.0945
锗检出限DL，ng/mL	0.25

2.1.2 高浓度标准溶液
配制成0.0，5.0，10.0，20.0，30.0，40.0ng/mL的锗标准系列（20%磷酸含1%硫脲），还原剂（2%硼氢化钾与0.5%氢氧化钾）。以标准溶液浓度为横坐标，荧光强度为纵坐标，绘制标准曲线。

锗标液浓度，ng/mL	0	5.0	10.0	20.0	30.0	40.0
荧光强度	424.4	614.9	822.8	1280.9	1715.0	2209.3
线性方程	y=395.8765+44.6861*x
相关系数	R2=0.9990

实验表明，锗浓度在5.0 ng/mL -40.0ng/mL，其荧光强度值IF与其浓度之间具有良好的线性关系。检出限按照三倍空白值的标准偏差除以标准曲线回归方程中的斜率来进行计算，得出方法中锗的检出限为0.41ng/mL。以称量0.5g样品，定容至25mL来计算，样品的检出限为0.020mg/kg。

21次样品空白荧光强度值IF	434.6	414.0	424.3	420.4	419.2	427.1	417.9
	425.6	420.1	432.1	423.6	412.4	420.1	417.6
	418.1	430.0	423.5	414.1	415.9	414.4	422.4
标准偏差SD	6.1090
锗检出限DL，ng/mL	0.41

2.2  精密度实验
选择方法测定低限、常见限量指标、一合适点三个水平进行，重复测定6次，结果如下表。

测定次数	1	2	3	4	5	6	RSD%
测定低限	0.9964	0.9550	0.9223	0.9441	0.8895	0.8961	4.3
常见限量	3.7302	3.6538	3.6560	3.6625	3.7542	3.7673	1.4
一合适点	1.7317	1.7710	1.8277	1.8713	1.8364	1.8342	2.8

从上表中看出，选择三个水平重复测定6次，结果显示，相对标准偏差RSD均符合相关要求。
2.3  重复性实验
中药材以丹参为研究对象，分别取6个平行样进行重复性实验。样品信息如下：丹参（160325002）。

样品编号	称样质量，g	测试浓度，ng/mL	计算结果，mg/kg	平均值，mg/kg	RSD，%
1#	0.4945	2.2048	0.223	0.212	5.7
2#	0.4891	2.1153	0.216
3#	0.5128	2.2070	0.215
4#	0.5064	2.2704	0.224
5#	0.4685	1.8378	0.196
6#	0.4720	1.8758	0.199

从上表看出，检测结果的重复性均较好，相对标准偏差RSD符合规定要求。
2.4  加标回收实验
以中药材丹参、西洋参，保健食品虫草胶囊为对象，加入一定量的10mg/L锗标准溶液，依照1.2.2前处理方法，调整至仪器最佳状态，以1.3仪器条件测定，结果如下表。样品信息如下：丹参（160325002），西洋参（160311001）。

样品	质量，g	测试浓度ng/mL	定容体积，mL	加标量μL	计算值mg/kg	测定量ug	回收率，%
丹参	0.4906	2.0852	50	-	0.2122	0.1043	-
	0.5065	4.1875		10	0.4134	0.2094	105.1
	0.4860	5.9800		20	0.6152	0.2990	97.4
	0.4921	10.4594		40	1.0627	0.5230	104.7
	0.4957	12.0662		50	1.2171	0.6033	99.8
西洋参	0.5047	0	25	-	0	0	-
	0.4965	10.8173		25	0.5447	0.2704	108.2
	0.5108	18.3051		50	0.8959	0.4576	91.5
	0.5008	28.5981		75	1.4276	0.7150	95.3
虫草胶囊	0.4805	2.9947	25	-	0.1558	0.0749	-
	0.5058	10.5446		20	0.5212	0.2636	94.4

从上表中看出，以中药材丹参、西洋参，保健食品虫草胶囊进行了加标回收实验，回收率在91.5%-108.2%之间。
3  结论
3.1  通过对中药材、保健食品等样品中锗的前处理方法研究，选择合适的前处理方法。
3.2  根据样品中锗的含量高低选择不同的标准溶液浓度系列，锗的浓度在1.0ng/mL-40.0ng/mL范围内线性关系良好，相关系数均在0.998以上，检出限为0.013 mg/kg。3.3  通过精密度与重复性实验，结果表明，相对标准偏差RSD均符合要求，方法的精密度与样品间的重复性均较好。
3.4  通过中药材、保健食品的加标回收实验，回收率在91.5%-108.2%之间，证明该方法准确可靠，适合中药材、保健食品等样品中锗的检测。