微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定麻黃中的銅、錳、鋅、鎳

李 龍，高曉陽，陳艾亭，武國(guó)華

(江蘇科技大學(xué)蠶業(yè)研究所，農(nóng)業(yè)部蠶桑產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，江蘇 鎮(zhèn)江 212018)

微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定麻黃中的銅、錳、鋅、鎳

李 龍，高曉陽，陳艾亭，武國(guó)華

(江蘇科技大學(xué)蠶業(yè)研究所，農(nóng)業(yè)部蠶桑產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，江蘇 鎮(zhèn)江 212018)

為了準(zhǔn)確測(cè)定麻黃中的微量元素，用微波消解法對(duì)樣品進(jìn)行前處理，以鍺(72Ge)為內(nèi)標(biāo)，建立了電感耦合等離子體質(zhì)譜測(cè)定麻黃中4種微量元素銅、錳、鋅、鎳的方法。實(shí)驗(yàn)測(cè)得麻黃中銅、錳、鋅、鎳的含量分別為2.7、33.2、1.1和4.23 mg/kg。結(jié)果顯示，各元素線性范圍為0～100 μg/L，方法的檢出限為0.09～0.37 μg/L，線性相關(guān)系數(shù)r在0.999 6～0.999 9之間。利用精密度考查了方法的重現(xiàn)性，各元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)在1.26%～6.01%之間；為了考查方法的準(zhǔn)確性，對(duì)每個(gè)元素分別測(cè)定3個(gè)不同添加濃度下的加標(biāo)回收率，平均加標(biāo)回收率在87.1%～113.3%之間。用該方法測(cè)定了國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)黃芪(GBW 10028)中上述4種元素含量，測(cè)定結(jié)果與標(biāo)實(shí)值一致。

麻黃；電感耦合等離子體質(zhì)譜；微波消解；微量元素

麻黃為中藥里的發(fā)散風(fēng)寒藥，其主要成分包括麻黃堿、偽麻黃堿等多種生物堿[1]。麻黃能解虛寒、宣肺平喘，為發(fā)汗解表第一藥。麻黃研究長(zhǎng)期以來主要集中在有機(jī)成分[2-5]，包括揮發(fā)油成分測(cè)定[6]和藥理作用等方面，而無機(jī)成分的研究報(bào)道尚不多見[7]。隨著分析檢測(cè)手段的不斷發(fā)展，元素對(duì)人體健康的研究也逐步深入，人們發(fā)現(xiàn)元素種類和含量對(duì)中藥的優(yōu)劣、劑型和藥效具有很大影響[8]。同時(shí)，中草藥毒副作用研究也常常離不開重金屬殘留的分析評(píng)價(jià)[9-11]。隨著中藥用藥安全問題越來越受到重視，中藥元素分析勢(shì)在必行，中草藥中重金屬的質(zhì)量控制也是我國(guó)傳統(tǒng)中藥走向國(guó)際化的重要保證。

目前，中藥中金屬元素的測(cè)定方法主要有原子吸收分光光度計(jì)法[12-13]、原子熒光法[14-15]、電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法[16-17]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法[18]等。其中，原子吸收分光光度法與原子熒光法技術(shù)單一，費(fèi)時(shí)耗力。電感耦合等離子體質(zhì)譜法是近年來快速發(fā)展的一種無機(jī)痕量分析技術(shù)，它采用質(zhì)譜進(jìn)行檢測(cè)，無光譜干擾，是一種能覆蓋化學(xué)元素周期表中大部分元素的分析技術(shù)，憑借其快速、靈敏、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，它在中藥分析中越來越受到重視。

本研究采用微波消解與ICP-MS法測(cè)定麻黃中Cu、Mn、Zn、Ni元素，為麻黃的進(jìn)一步研究提供有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器

XSeries2 ICP-MS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：美國(guó)Thermo Fisher公司產(chǎn)品，配有PlasmaLab數(shù)據(jù)處理軟件；MilliQ超純水儀：法國(guó)Millipore公司產(chǎn)品；MARS Xpress微波消解儀：美國(guó)CEM公司產(chǎn)品；BHW-09C恒溫加熱趕酸儀：上海博通化學(xué)科技有限公司產(chǎn)品。

1.2試劑

HNO3(電子級(jí))、30%過氧化氫(電子級(jí))：阿拉丁試劑(上海)有限公司產(chǎn)品；質(zhì)譜調(diào)諧液(Li、Co、In、U濃度均為10 μg/L)：美國(guó)Thermo Fisher公司產(chǎn)品；單元素鍺(72Ge)標(biāo)準(zhǔn)溶液(濃度為1 000 mg/L)：阿拉丁試劑(上海)有限公司產(chǎn)品，使用前用1%硝酸稀釋為5 μg/L；黃芪(國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW 10028))：地球物理地球化學(xué)勘查研究所提供；Cu、Mn、Zn、Ni標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1 000 mg/L)：阿拉丁試劑(上海)有限公司產(chǎn)品；超純水：電阻率為18.2 MΩ/cm。

Cu、Mn、Zn、Ni標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 mg/L)的制備：準(zhǔn)確移取一定量的1 000 mg/L Cu標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液于100 mL容量瓶中，逐級(jí)稀釋為1 mg/L Cu標(biāo)準(zhǔn)溶液，Mn、Zn、Ni標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備與Cu標(biāo)準(zhǔn)溶液制備方法相同。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1混合標(biāo)準(zhǔn)溶液配制 各元素臨用前用1% HNO3稀釋成混合標(biāo)準(zhǔn)系列濃度溶液：Cu、Mn、Zn濃度梯度為0、25、50、75、100 μg/L；Ni濃度梯度為0、2.5、5、7.5、10 μg/L。

1.3.2儀器優(yōu)化參數(shù) RF功率1 250 W，輔助氣流量0.8 L/min，冷卻氣流量13.0 L/min，霧化氣流量0.94 L/min，采樣深度161 steps，氧化物比率小于3%，雙電荷比率小于3%，霧化室溫度4 ℃。

1.3.3樣品處理 樣品以80 ℃的溫度烘至恒重(8 h)，粉碎后過60目篩。稱取0.100 g粉碎后的樣品，放入微波消解罐中，加入7 mL HNO3和1 mL H2O2，靜置過夜預(yù)消解，然后對(duì)樣品進(jìn)行微波消解，消解程序列于表1。消解后冷卻至室溫，將消解罐敞口放入恒溫加熱趕酸儀中，在146 ℃條件下趕酸45 min。待冷卻至80 ℃以下，將消解液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用1% HNO3清洗消解罐3次，定容至50 mL，在儀器正常工作條件下進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)做試劑空白。

表1 微波消解程序

1.3.4測(cè)定 當(dāng)儀器各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到測(cè)定要求時(shí)，在線引入內(nèi)標(biāo)元素Ge，測(cè)定混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品溶液。

1.3.5元素含量計(jì)算

式中：x為樣品中元素的含量，mg/kg；C為樣品消解液中元素的測(cè)定濃度，μg/L；C0為樣品空白中元素的測(cè)定濃度，μg/L；V為樣品消解液定容后總體積，mL；M為樣品質(zhì)量，g。

2 結(jié)果和討論

2.1前處理方法優(yōu)化

平行稱取3份樣品，加入7 mL HNO3和1 mL H2O2，預(yù)消解后微波消解，最高消解溫度分別設(shè)為180、190、200 ℃。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，180、190 ℃的消解液有顆粒狀沉淀，200 ℃的消解液則無明顯顆粒狀沉淀。再稱取3份樣品，分別加入8 mL消解液，其中V(HNO3)∶V(H2O2)分別為8∶0、7∶1、6∶2，預(yù)消解后直接微波消解，發(fā)現(xiàn)只加HNO3的樣品消解液中含有顆粒性沉淀，另外兩個(gè)平行樣則無沉淀現(xiàn)象。

經(jīng)前處理方法優(yōu)化，選擇7 mL HNO3和1 mL H2O2，最高消解溫度195 ℃作為前處理?xiàng)l件。

2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線

線性范圍、標(biāo)準(zhǔn)曲線方程和方法檢出限列于表2。在本方法中，各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)在0.999 6～0.999 9之間。

在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，以樣品空白溶液測(cè)定10次所產(chǎn)生信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差(δ)的3倍所對(duì)應(yīng)的待測(cè)元素濃度表示檢出限，即檢出限為3δ。

表2 線性范圍、標(biāo)準(zhǔn)曲線方程、相關(guān)系數(shù)與檢出限

2.3方法精密度

以精密度考察檢驗(yàn)方法的重現(xiàn)性，稱取麻黃平行樣品6份，進(jìn)行精密度實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小于6.01%。

2.4方法準(zhǔn)確度

為了考察本方法的準(zhǔn)確度，在選定實(shí)驗(yàn)條件下，取6份國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)黃芪(GBW 10028)樣品進(jìn)行分析，分析結(jié)果及各元素標(biāo)準(zhǔn)值列于表3。標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)中各元素的測(cè)定值均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，進(jìn)一步確定了實(shí)驗(yàn)方法的準(zhǔn)確度。

表3 以GBW 10028為對(duì)照的準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.5方法回收率

選擇市售的麻黃樣品，對(duì)每個(gè)元素分別進(jìn)行3個(gè)濃度水平的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)[19]，每個(gè)加標(biāo)量做3個(gè)平行測(cè)試。結(jié)果表明：麻黃的加標(biāo)回收率在87.1%～113.3%之間，其結(jié)果列于表4。

表4 回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.6樣品的分析結(jié)果

稱取市售麻黃樣品3份，測(cè)定其中Cu、Mn、Zn、Ni元素的含量。結(jié)果顯示：麻黃中Cu、Mn、Zn、Ni元素含量分別為2.70、33.21、1.10和4.23 mg/kg。6次平行測(cè)量獲得的各元素相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.26%～6.01%之間。除Zn元素外，Cu、Mn和Ni元素含量與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道一致[20-21]。推測(cè)可能由于麻黃品種和產(chǎn)地的不同，致使麻黃內(nèi)Zn元素含量具有較大差異。

3 小結(jié)

本研究建立了微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定麻黃中Cu、Mn、Zn、Ni元素，選擇適宜的前處理方法，優(yōu)化了儀器參數(shù)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了線性范圍、相關(guān)系數(shù)、方法檢出限和精密度等實(shí)驗(yàn)。選擇Ge作為內(nèi)標(biāo)，方法檢出限為0.09～0.37 μg/kg，線性范圍為0～100 μg/L，相關(guān)系數(shù)r優(yōu)于0.999 6，用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差考察方法精密度，RSD均在6.01%以下。采用加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)考察了方法的準(zhǔn)確度，加標(biāo)回收率在87.1%～113.3%之間，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值沒有顯著差異。結(jié)果表明：微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定麻黃中Cu、Mn、Zn、Ni元素的方法簡(jiǎn)便、快捷、準(zhǔn)確、靈敏度高、檢出限低，適用于麻黃中這些元素含量的測(cè)定。

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DeterminationofCopper,Manganese,ZincandNickelinHerbalEphedraebyICP-MSwithMicrowaveDigestion

LI Long， GAO Xiao-yang, CHEN Ai-ting, WU Guo-hua

(QualityInspectionCenterforSericulturalProducts,MinistryofAgriculture，SericulturalResearchInstitute,JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhenjiang212018,China)

The contents of trace elements of copper, manganese, zinc and nickel in Chinese traditional medicine Herbal Ephedrae were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) with microwave digestion. The ion source and the mass spectrometer operation parameters were optimized. The metal concentrations in Herbal Ephedrae are 2.7， 33.2， 1.1 and 4.23 mg/kg for Cu, Mn, Zn and Ni, respectively. During the measurement,72Ge was used as the internal standard element. The detection limits (S/N=3) of the method are 0.09—0.37 μg/L. The results show that the linearities of the four elements are 0—100 μg/L， and the correlation coefficient are 0.999 6—0.999 9. The relative standard derivations (RSDs) are 1.26%—6.01%. The average recoveries in a sample at three levels are in the range of 87.1%—113.3%. The results of determining the four elements in the certified reference materials of GBW10028 are all within the ranges of standard values.

Herbal Ephedrae; inductively coupled plasma-mass spectrometry(ICP-MS); microwave digestion; trace elements

O 657.63

A

1004-2997(2013)03-0157-06

10.7538/zpxb.2013.34.03.0157

2012-10-11；

2013-01-22

“十二五”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)(CARS-18)；江蘇科技大學(xué)高層次引進(jìn)人才科研啟動(dòng)基金(35181101)資助

李 龍(1960～)，男，四川人，博士，研究員，從事蠶桑產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督管理與推廣以及天然產(chǎn)物分析研究。

E-mail：seri68@hotmail.com

武國(guó)華(1963～)，男，安徽人，研究員，從事質(zhì)譜、光譜類儀器的新方法及其應(yīng)用研究。

E-mail: georgew511@hotmail.co.uk