现代社会，随着工业化进程的加速，环境污染日益严重。工业排放的大量废水、废气，以及在20世纪六、七十年代普遍使用的砷、汞类农药和杀虫剂，在世界范围内使水源和土壤受到了极大的污染。中药作为天然产物，在其种植和加工过程中，可能造成重金属和有害元素的蓄积，给安全使用造成严重隐患。因此，控制中药及其制剂中重金属和有害元素的残留量，制订安全、合理、可行的限量标准，是保证用药安全的重要措施，也是实现中药现代化的必然要求；同时，对维护我国传统药物在国际上的声誉，使中药走向世界，造福全人类有着重要的意义。

中药中可能存在的重金属和有害元素，以砷、汞、铅、镉、铜为代表。铅、镉、砷、汞均为公认的毒性元素，为世界各国所严格控制；铜本身为人体必需元素，但其过量亦有害，考虑到我国广泛的大量使用铜制剂作为土壤消毒剂，故将铜也暂列为监控指标。

目前.在痕量元素分析方法中，仪器分析法由于灵敏度高、专属性强，占据着主导地位。通用方法主要有电感耦荷等离子体质谱法(ICP-MS)、原子吸收分光光度法(AAS)、原子荧光光度法(AFS)等，对于个别元素如汞又有测汞仪法等。其中，ICP-MS为八十年代以后发展起来的，是目前世界上最先进的元素分析方法，具有可多元素同时测定、灵敏度高、可进行同位素分析等优点，但由于其仪器昂贵、测定成本较高，目前尚难普及。原子吸收法用于元素分析已有几十年历史，可测定的元素范围广，方法相对成熟，仪器设备较普及，测定灵敏、准确。原子荧光法在我国发展较快，已形成商品仪器，该法对于部分元素如砷、汞等的检测灵敏度极高，可作为原子吸收法的良好补充。按照国家药典委员会布置的2005年版《中国药典》一部增、修订工作要求，中国食品药品检定研究院汇同上海市食品药品检验所，对中药材中铅(Pb)、镉(Cd)、总砷(As)、总汞(Hg)、铜(Cu)等五种有害元素的测定方法及限量标准进行了综合研究，分别采用原子吸收法及电感耦合等离子体质谱法初步建立了上述五种元素残留量的测定方法。随后，中国食品药品检定研究院在科技部资助下，完成了原子荧光法测定中药中砷、汞的方法研究，并有效地应用于中药注射液中重金属及有害元素检查。

中药中铅、镉、砷、汞、铜的残留量检查属痕量分析范畴，其区别于普通的常量或者微量分析，对检测灵敏度要求高，试验环境和试剂也经常对测定产生干扰。因此，必须遵循痕量分析的操作规范，制订严格的分析质量保证体系，以保证分析结果的准确、可靠。

中药中重金属及有害元素分析主要包括样品的消解(前处理)及分析测定两大步骤，本节主要对样品的前处理、原子吸收测定法、原子荧光测定法及电感耦合等离子体质谱法等分别加以介绍。

一、样品的前处理

痕量元素分析中样品的前处理主要包括：样品的准备、消解及供试品溶液的制备三个方面。

(一) 样品的准备

由于中药材个体的差异，分析结果的可重复性首先取决于样品的完整性、均一性和代表性，应严格按照2015年版《中国药典》四部药材和饮片取样法(通则0211)进行检验用药材样品的取样，获得的样品可粉碎成粗粉后备用。

对于中成药样品，应根据剂型特点，制备均匀的混合样品后，再予取样。需特别指出的是，由于有害元素分析属于安全性检查内容，故对胶囊剂、包衣片剂等样品的取样，不同于一般的有效成分含量测定法，其囊壳、包衣等服用部分应与样品一同粉碎，均匀取样。液体样品的取样可采用量取一定体积的方式。

(二) 样品的消解

试样的分解与溶解是分析中的一个重要部分，采用仪器法对中药中的痕量有害元素进行残留分析时，一般均需经过将样品中的有机物消解破坏，完全转溶于水或者稀酸的过程，其作用有三：首先，将样品转变成溶液形式，以满足一般仪器分析的进样要求；其次，待测金属元素在样品中经常以不同的形态、价态方式存在，在对其总量的测定过程中，需将不同的有机态、络合态、不同价态的形式转化为同一种无机态，以保证测定结果的准确；最后，中药有机体成分复杂，对测定可能形成较强的基质干扰，需预先加以破坏和排除。

理想的消解方式应能对有机体进行充分的破坏，同时待测元素没有明显损失，操作简便、安全，无污染，快速、经济、高效。消解技术从最简单的坩埚加热法到使用射频技术的等离子氧化法等，种类繁多。本节仅介绍使用最为广泛、最具代表性的干法灰化、湿法灰化和微波消解法

1. 干法灰化使用坩埚和高温炉灰化样品是最古老而且是最简单的手段，是破坏植物药材有机基质的有效手段之一，但为了获得有意义的结果，也需要操作者掌握熟练的操作技巧。其优点是能取较大量的样品供测试，方法简便，试剂污染小，空白值低。其不足之处是较高的灰化温度容易造成挥发性元素的损失，使测定结果偏低，因此干法消解一般难以用于As、Hg的测定。

一般取供试品粗粉0.5～2g，精密称定，置经处理洗净的瓷坩埚或铂金甘埚内，于电热板上先低温除去水分和挥发性成分，再缓缓炭化至无烟，移入高温炉中，于450～500℃灰化5～6小时，灰化温度和时间应根据不同样品的灰化难易程度进行实验选择，但温度不宜高于500℃，否则会造成Pb、Cd等元素的大量损失。若样品灰化不完全，可加硝酸适量，于电热板上低温加热后灼烧，反复多次直至灰化完全。取出冷却，加10%硝酸溶液5ml使溶解，转入25ml量瓶中，用水洗涤容器，洗液合并于量瓶中，并稀释至刻度，摇匀，即得供试品溶液。为防止待测元素的挥发损失，也可采用加入灰化辅助剂(如硝酸镁)等手段。

2. 湿法灰化湿法灰化曾作为分解有机试样的最为通用的方法而获得广泛使用，由于其所需的设备简单，在基层仍然被作为一种有效的消解手段。湿法消解属氧化分解法，其主要优点在于适用性强、样品取样量可以较大，挥发损失或附着损失较小，其缺点是试剂用量大，空白值往往较高，完成样品处理所需时间较长。

硝酸在湿法消化中被广泛使用。硝酸是一种性能良好的氧化性酸，在低浓度时，氧化能力较弱，但在高浓度时表现出强氧化性，而且其氧化能力会通过混入高氯酸、高锰酸钾、过氧化氢等试剂，以及通过提高温度和压力而显著提高。硝酸是有机成分消解时最为常用的酸，经常独立使用，或与其他酸按一定比例混用。硝酸的另一个优点是其沸点在约120℃，容易在消化结束后，通过加热的方式去除。《中国药典》采用硝酸-高氯酸(4∶1)的混合溶液作为消解溶液，对植物性药材具有较强的消化氧化能力，有一定的通用性。但由于中药基质成分复杂，有时也需要针对不同样品，选择硝酸-盐酸、硝酸-过氧化氢、硝酸-氢氟酸等其他消解体系。

消解可采用凯氏烧瓶，于电加热板上进行。部分质地轻刨的样品(如金银花、菊花等)在最初消解阶段可能反应非常剧烈，产生大量泡沫，为防止这种情况发生，可取样后，加硝酸-高氯酸(4∶1)的混合溶液5～10ml，于瓶口加一小漏斗，浸泡过夜。然后再置电热板上缓缓加热消解，温度控制在120℃左右，保持溶液微沸，若变棕黑色，可再加混合酸适量，持续加热至溶液澄明后升高温度至约200℃，继续加热至冒浓烟，直至白烟散尽，消化液呈无色透明或略带黄色的溶状物。自然冷却至室温，转人50ml量瓶中，用水洗涤容器，一并转入量瓶并稀释至刻度，摇匀，即可。

湿法消解获得的样品溶液可用于药典规定的所有五种元素的痕量检测，但当样品需用于Hg的测定时，为了防止Hg的挥发损失，消解温度不宜高于140℃。

3. 微波消解法微波是一种电磁波，其频率在300MHz～300GHz，即波长在100cm～1mm，位于红外和无线电波之间。微波加热，实际是微波作用于极性分子，使其产生每秒25亿次以上的分子旋转与碰撞，迅速使反应温度升高，极性分子处于亚稳定状态，并促使其进一步发生电离或氧化反应。工程师利用微波针对不同物质时具有反射、透射、吸收的三个特性，设计了微波消解仪，与传统的电加热板加热相比，微波加热不需中间的传热过程，反应迅速，而且对微波能量能够进行实时精密的控制。微波消解法具有快速、消解完全、试剂使用量小、污染小、空白值低等优点，为2010年版《中国药典》一部附录(XB)“铅、镉、砷、汞、铜检查法”中样品消解的首选方法。目前，国内及国际上均有成品的微波消解仪销售，可供使用。使用微波消解仪必须严格按照厂家的操作规程操作，注意安全。
消解一般植物性中药材样品时，取样品粉末0.5g，加硝酸5～7ml，安装好消解罐，以美国CEM公司的Mars5消解仪(使用14个HP500中压消解罐)为例，可按下述程序消解：第一步：功率600W，3分钟从室温升至110℃，保持3分钟；

第二步：功率1200W，3分钟从110℃升至150℃，保持3分钟；

第三步：功率1200W，3分钟从150℃升至180℃，保持12分钟。

分步消解，有利于样品消化完全，并可防止消解时罐内压力升高过快，减少操作的危险性。不同的中药样品，消解程序可能不同，必要时应做预实验摸索最佳消解条件。

消解完毕后，需使消解罐冷却至70℃以下，再缓缓释放压力，打开消解罐，置电热板上于130℃以下缓缓加热，至红棕色氮氧化物蒸气挥尽，并继续浓缩至约2ml，放冷，用水转移至25ml量瓶中，并稀释至刻度。消解后的溶液应呈无色或略带浅黄绿色的澄明状。

(三) 注意事项

1. 重金属及有害元素残留分析属痕量分析范畴，在实验全过程中，必须注意防止污染。

硝酸等必须采用高纯试剂，水以二重蒸馏水为最好，所有试剂及溶剂在使用前应进行检查，以保证符合分析要求。

2. 由于玻璃器皿易吸附或释放痕量金属离子，故实验过程中采用改性聚丙烯等塑料器皿为好，其中又以聚四氟乙烯材料制成的器皿为最好。玻璃器皿仅可供短时间内的定容等操作使用。所用的器皿在使用前可采用硝酸溶液(1→3)浸泡过夜，再用水冲洗后使用，不建议使用洗涤剂或者常规洗液，以防止污染。

3. 消解过程需使用高毒害、高挥发性的强酸，同时又是高温加热过程，需特别注意试验者的人身安全，应准备手套、防酸服装、眼罩等防护措施，并加强排气通风操作。

相关链接：农药多残留测定法（二）

文章来源：《实用中药药品检验检测技术指南》

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