重金属快速检测技术在中药材质量控制中的应用_郑琪

*中医药行业科研专项“常用大宗中药材质量现场快速检测技术研究”（201407003）＊＊通信作者Tel ：（010）64014411－2847；E－mail ：yyuan0732@gmail．com 第一作者Tel ：（010）64014411－2851；E－mail ：397126331@qq．com★综述专论★重金属快速检测技术在中药材质量控制中的应用*郑琪1，2，南铁贵1，詹志来1，袁媛1＊＊，黄璐琦1（1．道地药材国家重点实验室培育基地，中国中医科学院中药资源中心，北京100700；2．陕西中医学院，西安712000）摘要：重金属污染日益严重使得中药材中重金属含量持续增高，中药材质量的好坏直接影响患者的安全和疗效。

因此，如何能快速、准确、简便地鉴别中药材重金属含量，对于中药材的用药安全至关重要。

本文总结分析了国内外重金属的快速检测方法，通过归纳酶分析法、免疫分析法、生物化学传感器法、荧光标记技术，讨论其优势与不足，为建立中药材重金属现场快速检测技术提供参考依据。

关键词：中药材；重金属污染；传统检测方法；快检技术；酶分析法；免疫分析法；生物化学传感器法；荧光标记技术中图分类号：Ｒ917文献标识码：A文章编号：0254－1793（2015）11－1873－05doi ：10．16155/j．0254－1793．2015．11．01Application of rapid determination of heavy metals inquality control of Chinese crude drugs *ZHENG Qi 1，2，NAN Tie－gui 1，ZHAN Zhi－lai 1，YUAN Yuan 1＊＊，HUANG Lu－qi 1（1．National Ｒesource Center for Chinese Materia Medica ，China Academy of Chinese Medicinal Sciences ，Beijing 100700，China ；2．Shaan'xi University of Chinese Medicine ，Xi'an 712000，China ）Abstract ：Heavy metals in Chinese medicinal materials continue to increase due to the increasingly serious pollu-tion．Quality of Chinese crude drugs directly affects the safety of patients as well as the efficacy．How to identify Chi-nese medicinal herbs rapidly ，accurately and conveniently is an important issue to the safe medication of Chinese crude drugs．This article analyzed the rapid detection methods of heavy metals at home and abroad and discussed the advantages and shortcomings of existing methods such as inductive enzyme analysis ，immune analysis ，biological chemical sensor method and fluorescence labeling technology ，thus providing some references for establishing rapid determination methods for heavy metals in Chinese crude drugs．Keywords ：crude drugs ；heavy metal pollution ；traditional detection method ；rapid detection methods ；enzyme analy-sis ；immune analysis ；biological chemical sensor method ；fluorescence labeling technology重金属通常是指原子密度大于5g ·cm －3的一类金属元素，如铜（Cu ）、镉（Cd ）、金（Au ）、银（Ag ）、铅（Pb ）、锌（Zn ）、镍（Ni ）、钴（Co ）、铬（Cr ）和汞（Hg ）等［1］。

中药作为天然药物，由于其具有毒副作用小、使用安全、疗效好等特点而被广泛使用。

但随着环境污染日益加剧，工业三废、城市生活垃圾、污泥的排放、含重金属的农药化肥的不合理使用等，使中药材中重金属含量日益增高，中药材品质降低，严重危害人体健康。

重金属对人体危害表现在其可以通过空气、水、食物等渠道进入体内，与体内有机成分、蛋白质、核糖、维生素、激素、生物酶等结合或反应，使其丧失或改变了原来的生理化学功能而产生病变或表现出毒性［2－4］。

近年来，我国发生了多起中药材重金属超标事件。

德国从我国进口的大批中药饮片中，30余种药材中重金属含量超标的多达11种，其中川芎6次检验均重金属超标［5］。

重金属含量超标事件已成为国际医药市场的热门话题。

因此，世界各国、地区、组织等对中药材中的重金属含量进行了严格控制。

2001年7月1日我国国家对外贸易经济合作部出台和实施了《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》［6］，规定了药用植物及制剂的绿色品质标准。

常见的重金属检测方法主要包括紫外分光光度法（UV法）［7］、电感耦合等离子体质谱法（ICP－MS 法）［8］、高效液相色谱法（HPLC法）［9］、原子荧光光度法（AFS法）［10］、原子吸收光谱法（AAS法）等，这些方法虽然能够以较高的灵敏度对药材中的重金属含量进行有效分析，但均需要先对样品进行前处理，分析时间长；且需要大型仪器，使得分析成本提高［11－14］，难以满足中药材重金属的现场快速检测。

近年来，随着生物化学技术的发展，重金属快速检测方法也发展迅速，虽然大部分快速检测方法对于待测离子只能进行定性或半定量的检测，但这些方法操作简便、成本低廉、检测快速，因此非常适合现场快速检测。

本文旨在通过介绍重金属快检方法的原理、检测状况、优势与不足，为其未来在中药质量控制中的应用提供借鉴。

1酶分析法酶分析法是利用重金属与酶活性位点上的巯基或者甲巯基结合后，改变了酶活性中心的结构和性质，从而建立起重金属浓度与酶系统变化之间的定量关系［15］。

重金属离子与特定的酶结合时，会产生相应的变化，如显色剂颜色、导电性、吸光度及pH 的变化。

这些变化可以通过肉眼观察、电信号或光信号的传输、pH检测而获得，根据这些结果可以得出重金属元素及含量。

目前，广泛应用于重金属快速检测的酶有脲酶［16－17］、过氧化氢酶［18］、胆碱酯酶［19］、氧化酶［20］等。

华银峰等［21］系统地研究了重金属、缓冲液类型及其浓度对脲酶抑制率的影响，为脲酶抑制剂在重金属快速检测中的应用提供了理论依据。

Yun等［22］采用脲酶抑制剂法测定Hg2+的含量，检出限为10μg·L－1。

2免疫分析法免疫分析法是将重金属离子与合适的络合物或其他化合物结合，使其具有一定的空间结构，产生反应原性，然后将结合了金属离子的化合物连接到载体蛋白上从而产生特异性抗体，通过检测系统对该抗体的分析得出重金属元素及其含量。

该方法的关键在于与金属离子结合的化合物能否制备出特异性抗体。

Johnson［23］采用荧光偏振免疫检测（FPIA）成功构建了检测Cd的螯合物曲线，检测限为11．24μg·L－1，同时他们还利用该方法测定了Pb浓度，检测限达到1μg·L－1［24］。

郭常伟等［25］利用间接竞争ELISA方法检测Cu含量，检测限为2．0mg·mL－1。

虽然竞争ELISA检测方法具有高特异性和高灵敏性的优点，但金属离子的单克隆抗体的制备非常困难，这使得免疫分析法的研究和发展受到很大的限制。

3生物化学传感器法生物传感器是利用特定的生物识别物质与重金属结合，通过信号转换器将变化转变为可检测到的光信号或电信号，以此来分析判断重金属元素及其含量。

常用的生物传感器包括酶生物传感器、微生物传感器、细胞传感器、DNA传感器等。

Ibrahim 等［26］采用耐热乳酸脱氢酶生物传感器来检测样品中的Hg2+，该生物传感器适用于含Hg和Ni的溶液中Hg的检测。

汤琳等［27］提出一种新型葡萄糖氧化酶生物传感器用于测定环境样品中Hg2+，检出限达到0．49μg·L－1，将其应用于土壤浸出液重金属的检测，回收率为88% 112%。

化学传感器是对特定的待分析物质以化学反应的选择性方式产生响应，从而对待分析物质进行测量［28］。

化学传感器包括电化学传感器、荧光传感器、光纤维传感器等。

欧国荣等［29］以树脂为基质基于二苯碳酰二肼法制成光纤传感器用来检测Cr6+，其最低检测限为40μg·L－1，该法适合于野外检测。

4荧光标记在重金属检测中的应用荧光探针（fluorescent probe）是一种选择性与特定分子或离子结合的分子体系。

利用探针与被分析物质结合前后的颜色变化、光谱移动、荧光强度的增减等变化来对被分析物质进行识别及检测。

由于荧光探针检测技术具有价廉、简便、快速、灵敏度高等优点，已广泛应用于重金属检测、环境检测、生命科学等［30－33］领域。

荧光探针主要包括三部分：荧光基团，识别基团，连接体。

荧光探针与分子离子的结合主要有4种响应机理：（1）光诱导电子转移（photo－induced electron transfer，PET）是指在激发状态下，被分析物质的最高占有轨道（HOMO）的电子向荧光核的HO-MO转移，阻止荧光探针的荧光核激发电子回到基态，使得荧光猝灭；（2）分子内电荷转移（intramolec-ular charge transfer，ICT）是指在激发状态下，荧光核上的强吸电子或给电子基团的共轭π电子体系重新排布，此时其吸收和发射均发生红移或者蓝移；（3）荧光共振能量转移（fluorescence resonance ener-gy transfer，FＲET）是指供体荧光核与受体荧光核的吸收光谱有一定的重叠，当这2个荧光基团的距离合适时，可表现出荧光能力由供体向受体转移的现象；（4）激基缔合物是两分子或原子在基态时无相互作用，当其中一分子受到激发后，与另一基态分子结合，形成动态激基缔合物，其吸收光谱和激发光谱发生变化。