藥物分析雜志微波消解原理在中藥毒性元素分析中的應(yīng)用 推薦本站精品刊物：《藥物分析雜志》是中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主管，中國藥學(xué)會主辦，中國食品藥品檢定研究院(原中國藥品生物制品檢定所)承辦，藥物分析雜志編輯委員會編輯出版，國內(nèi)外公開發(fā)行的專業(yè)性學(xué)術(shù)期刊。

　　【摘要】主要介紹了微波消解原理和它在中藥毒性元素分析中的應(yīng)用，總結(jié)了常用的中藥樣品處理方法，并重點對微波消解中藥樣品工藝參數(shù)：取樣量、樣品預(yù)處理方法、溶劑的種類以及加熱時間和壓力作了闡述，為微波消解中藥樣品提供了操作依據(jù)。

　　【關(guān)鍵詞】藥物分析雜志,微波消解,中藥,毒性元素

　　中藥毒性元素主要包括鉛、鎘、汞、銅、砷等元素，它們含量是中藥重要質(zhì)量控制指標，不僅影響中藥、中成藥和制劑的質(zhì)量，還直接危及和影響患者的用藥安全性和療效。近年來隨著我國對中藥質(zhì)量控制的重視，對中藥毒性元素監(jiān)測和控制的研究日漸增多[1]。

　　準確測定中藥毒性元素的關(guān)鍵是中藥樣品的前處理，中藥樣品的前處理直接影響分析結(jié)果的精密度和準確度。傳統(tǒng)的干法灰化和濕潤法消化操作時間長、揮發(fā)元素易損失、易污染環(huán)境，而微波消解可以克服易揮發(fā)元素的損失，同時具有消解時間短、溶劑用量少、空白值低、以及樣品消化完全等優(yōu)點[2]。本文就微波消解在中藥毒性元素分析中的研究進展進行論述。

　　1 微波消解原理

　　微波通常是指頻率大約為3×108～3×1011Hz(波長1 m到1 mm)的電磁波[3]。它可以穿透一些介質(zhì)，直接把能量輻射作用到介質(zhì)上，根據(jù)介質(zhì)對微波的吸收程度不同，可將介質(zhì)分成導(dǎo)體、絕緣體和介質(zhì)。導(dǎo)體主要為金屬，如鐵、鋁等，微波不能進入導(dǎo)體，只能在其表面反射;絕緣體是指可透過微波而對微波吸收很少的材料，如玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯等;介質(zhì)可吸收微波，吸收程度與介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。

　　微波在作用介質(zhì)的過程中，使介質(zhì)中的極性分子每秒產(chǎn)生二十五億次以上的分子旋轉(zhuǎn)和碰撞，迅速提高反應(yīng)物的溫度。與通常的熱傳導(dǎo)、對流等加熱方式不同，微波對物質(zhì)具有很強的穿透力，對被照射物具有即時深層加熱作用，微波的這種熱效應(yīng)使微波在穿透到介質(zhì)內(nèi)部的同時，將微波能量轉(zhuǎn)換成熱能，對介質(zhì)加熱形成獨特的介質(zhì)無溫度梯度整體受熱方式[4]。并且，微波可使試樣與試劑的接觸界面不斷快速更新，粒子間發(fā)生局部的內(nèi)加熱，引起試劑與試樣間產(chǎn)生較大的熱對流，攪動并消除已溶解的不活潑試樣表層，促進試劑試樣更有效的接觸，因而加速了試樣的消解。

　　2 微波消解技術(shù)

　　2.1 微波消解設(shè)備微波消解設(shè)備由微波爐和消解罐組成。實驗室專用微波爐具有防腐蝕的排放裝置和具有耐各種酸腐蝕的涂料以保護爐腔。它有壓力或濕度控制系統(tǒng)，能實時監(jiān)控消解操作中的壓力或溫度。消解罐的材料要用低耗散微波的材料制成，即這種材料不吸收微波能卻能允許微波通過，它必須具有化學(xué)性能穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性，聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基乙烯(PFA)都是制作消解罐的理想材料。

　　微波消解樣品的方式有兩種：一種是開口容器消解(常壓消解)。此法消解存在不少缺陷，如樣品易被沾污、揮發(fā)元素易損失，有時消解不完全而使分析結(jié)果不準確;另一種是密閉容器消解(高壓消解)，其最大優(yōu)點是耗時大大減少、樣品消解完全、幾乎沒有易揮發(fā)元素的損失、空白值低。因此選擇適宜的消解條件極為重要。

　　2.2 微波消解容器選擇微波是一種新穎的樣品預(yù)處理技術(shù)，微波加熱時，微波消解容器必須是專用的。孔祥虹等[5]試驗了玻璃、石英和聚四氟乙烯3種材質(zhì)的容器。將分別盛有20 ml標準溶液(含8種待測離子)的3種100 ml燒杯放入微波爐中，將微波爐加熱方式設(shè)置在中高檔上，加熱15 min，至燒杯內(nèi)只剩下不足1 ml的溶液，過濾后進行色譜分析。結(jié)果表明，在3種容器中，聚四氟乙烯燒杯對8種離子的回收率均在94.6%和105.2%之間，優(yōu)于其它兩種容器。因此，為獲得最佳回收率，應(yīng)盡可能使用聚四氟乙烯容器[6]。

　　3 微波消解技術(shù)在中藥毒性分析中的應(yīng)用

　　國際中含鉛、鎘、汞等毒性元素的中藥樣品，一般采用濕法消解法，但該方法存在樣品空白值高，費時費力，消化效果不穩(wěn)定增長，消解不完全等缺點，微波消解中藥材樣品可以克服濕法消解法上述不足，并取得了可喜的進展。劉燦平等[7]進行了微波消解法與國標濕法消解法的比較，結(jié)果表明：微波消解與國標濕法消解法測定結(jié)果表明無顯著性差異，其準確無誤度和精刻度均達到分析的要求，且微波消解具有反應(yīng)時間短、試劑用量少、空白值低等優(yōu)點。

　　由于中藥樣品的復(fù)雜性，針對中藥組分和分析手段的不同，在確定微波消解方案時，要對所用試劑種類和濃度、消解功率和消解時間進行優(yōu)選，以獲得理想的微波消解效果。

　　3.1 中藥藥品消解體系的選擇微波消解一般選用HNO3?H2O2作為消解氧化劑，這是因為，過氧化氫與濃硝酸協(xié)同消解，產(chǎn)生高能態(tài)氧和大量的NO2+，具有很強的氧化能力，可完全消解有機物，將其分解成簡單產(chǎn)物;而高氯酸與有機物在一起具有潛在爆炸危險，故一般不采用高氯酸。此外，由于硫酸容易形成炭化殘渣，且易與堿土金屬等形成不溶解的化合物，有可能造成微量元素損失，所以一般較少采用硫酸作為消解液。

　　胡林水等[8]經(jīng)過大量的實驗工作，比較了硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸，高氯酸、氫氟酸、過氧化氫等消解液，結(jié)果表明，通過控制適當(dāng)?shù)膲毫?1.5～3.0 MPa)和時間(5～20 min)，采用HNO3?H2O2體系能將銀杏葉提取物中復(fù)雜的有機成分消解完全，且重復(fù)性好。

　　3.2 中藥消解樣品的影響在中藥樣品微波消解過程中，不同組分的樣品顯示出不同的升溫升壓曲線，且升溫升壓的規(guī)律不完全相同。一般情況下，消解壓力的突變稍滯后于溫度的突變，每種樣品有一個特定的壓力突變點和峰值，達到此峰值后，壓力便開始降低。對壓力或溫度突變點較低的樣品，其達到的壓力峰值較高，故在消解時應(yīng)設(shè)置較低的功率進行消解，反之亦然。實驗證明，對于含糖量高的中藥樣品，采用小功率分多步進行消解，可以獲得良好的消解效果[9]。

　　3.3 固液比的影響在微波消解過程中，消解試劑量太少，樣品與酸不能有效接觸，消解作用不完全，消解試劑 太多，空白值升高，不利于后續(xù)的成分分析和鑒定。所以對于一般中藥樣品采用1∶15左右的固液比較為合適，可以獲得理想的消解效果[10]。

　　3.4 壓力和消解時間的選擇壓力與時間對微波消解影響較大。一般來說，消解時間主要受控于設(shè)定的壓力和消解樣品的性質(zhì)[11]。由于消解的樣品種類千差萬別，加入的溶劑又不同，需要的壓力和加熱的時間也不一樣，通常單罐消解時中藥樣品需要2～10 min ，多罐消解時間應(yīng)相應(yīng)增加。對于難消解的試樣，消解時間要長一些。為避免消解罐過熱，大功率微波加熱時間一般不要超過10 min，以確保消解過程安全性。

　　一般對于容易消解的中藥樣品，宜采用低壓1.5 MPa以下加熱，對于難消解樣品可用高壓3.0 MPa以下加熱[12]。為了防止樣品過沖發(fā)生因操作不當(dāng)造成事故，壓力設(shè)定應(yīng)由小逐漸增大，避免在壓力升高過程中發(fā)生壓力過沖現(xiàn)象[13]。

　　3.5 中藥微波消解應(yīng)用概況近年來，微波消解技術(shù)已應(yīng)用于部分中藥樣品的消解過程中，并取得了一定的研究進展。

　　謝美琪等[14]用微波消解六味地黃丸中成藥，實驗結(jié)果表明，采用微波消解法可快速、準確地測定中成藥中微量有害元素As 和Hg ， As和 Hg的回收率在95%～104%之間;相對標準偏差3.6%～6.8%;檢出限As為0.02 μg/L，Hg為0.005 μg/L，效果令人滿意。

　　張麗娟等[15]采用微波消解樣品，對消解溫度、消解試劑用量，消解程序設(shè)計、消解時間等消解條件進行研究，在測定汞時微波消解樣品后樣品的處理方法進行比較;在優(yōu)化的微波消解實驗條件下，砷的回收率在100.8%～110.6%之間，汞的回收率在97.4%～117.4%之間。孫瑞霞等[16]采用HNO3混酸消解用于治療糖尿病的消渴丸、玉泉丸、渴樂寧、降糖舒、降糖I～V號9種中成藥，用原子吸收光譜法對藥物消化液中的Cu，Zn，Ni，Co，Mn，Cr，Mo，F(xiàn)e，Ca，Mg，Cd，Pb共12種微量元素進行了分析測定。該方法的加標回收率為97%～105%，相對標準偏差小于5%，具有良好的準確度和精密度。

　　王朝暉[17]用密閉微波溶樣技術(shù)對中成藥阿膠樣品進行了預(yù)處理，用導(dǎo)數(shù)火焰原子吸收法測定了其中的Cu，Zn，Mn，實驗結(jié)果表明：采用微波消解法檢測限大幅度降低，精密度高于常規(guī)法，加標回收率97%～100%。

　　楊屹等[18]應(yīng)用具有壓力表控制附件的MSP?100D型微波樣品制備系統(tǒng)，進行新鮮蘆薈葉外皮及凝膠中Zn，Mn，Cd，Pb元素的微波消解研究，并采用原子吸收法測定其元素的含量。在微波消解最佳條件下，所得結(jié)果的相對標準偏差均在0.3%～6.2%之間，回收率在95.0%～110.0%之間，測定結(jié)果令人滿意。

　　綜上所述，微波中藥樣品消解過程具有快速、簡便、污染少、試劑利用率高等優(yōu)點，可提高中藥毒性元素分析的準確度和精密度。

　　3.6 微波消解技術(shù)的應(yīng)用前景微波消解中藥樣品是一門新技術(shù)，與傳統(tǒng)方法相比具有明顯的比較優(yōu)勢，微波在其它領(lǐng)域的應(yīng)用尚待開發(fā)，如中藥活性成分的萃取，水分的快速揮發(fā)，溶液的快速濃縮等方面，這些都是今后微波可以拓寬應(yīng)用的領(lǐng)域。

　　由于微波在線技術(shù)的發(fā)展，解決了樣品預(yù)處理與分析方法和手段之間不協(xié)調(diào)的矛盾，使分析速度大為提高，從而使微波儀器的改善和發(fā)展成為必然;同是由于電子技術(shù)的運算速度和控制軟件技術(shù)的提高，現(xiàn)已研制出微波智能化在線控制技術(shù)，這將使微波應(yīng)用前景更加廣闊。

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