ICP-MS法檢測貴州10種地道藥材中重金屬元素含量*

遲明艷, 李光芳, 周　雯**

(貴州醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院， 貴州 貴陽　550025)

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ICP-MS法檢測貴州10種地道藥材中重金屬元素含量*

遲明艷, 李光芳, 周雯**

(貴州醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院， 貴州 貴陽550025)

[摘要]目的： 檢測10種貴州本地藥材重金屬的含量。方法： 微波消解法處理10種藥材樣品，硝酸和過氧化氫作為消解體系，以鍺(Ge)、銦(In)、鉍(Bi)作為內(nèi)標(biāo)元素，通過ICP-MS儀同時定量10種藥材中的鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、銅(Cu)的含量。結(jié)果： 各元素線性關(guān)系均良好(r>0.998)，方法檢出限為0.009～0.082 μg/L，平均回收率為90.09%～99.16%，精密度和重復(fù)性的RSD值均小于5.0%；Cu含量為1.502～6.803 mg /kg，As為0.172～1.816 mg/kg， Cd為0.000～0.230 mg/kg，Pb為0.163～3.909 mg/kg，Hg為0.000～0.087 mg/kg，5種中藥材明確需要控制的有害重金屬元素的殘留量符合現(xiàn)行《藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》、《中國藥典》(2015版)、GB-14882-94《 食品中放射性物質(zhì)限制濃度標(biāo)準(zhǔn)》 限量指標(biāo)。結(jié)論： ICP-MS具有簡便、快速、準(zhǔn)確、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，可用于中藥材中重金屬的定量測定。

[關(guān)鍵詞]貴州； 中藥材； 重金屬； 殘留量

中藥材由于生長環(huán)境的污染和自身對重金屬的富集特性，藥材品質(zhì)不可避免的會受環(huán)境影響[1]，這也成為制約中藥材走向國際市場的首要問題[2]。因此，世界各國均對重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)做出了嚴(yán)格的規(guī)定，嚴(yán)格控制藥材中重金屬及有害元素的含量[3-4]。貴州省中藥資源豐富，本研究篩選了貴州地道藥材厚樸、杜仲、石斛、天麻、丹參、吳茱萸、桔梗、金銀花、靈芝、淫羊藿共10種藥材，采用微波消解法前處理樣品，采用多元素同時測定的無機(jī)痕量分析技術(shù)(ICP-MS)測定了藥材中鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、銅(Cu)的含量，以期為貴州省中藥材的規(guī)范化種植和質(zhì)量管理提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1主要設(shè)備與試劑

Xseries 2 型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國熱電公司)， Cthosa Ethos A微波消解儀(意大利Milestone公司)，去離子水，多元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液(加拿大摁耐睿公司，10 mg/L，S130615011，含有Pb、Cd、As、Hg、Cu 5種元素)，鍺(Ge)、銦(In)和鉍(Bi)內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心，100 mg/L)，茶樹葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW-10016，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心)，金(Au)標(biāo)準(zhǔn)儲備液(100 mg/L，美國Agilent公司)。厚樸、杜仲、石斛、天麻、丹參、吳茱萸、桔梗、金銀花、靈芝、淫羊藿均購于貴州省貴陽市藥材市場，共10種40批。由貴州醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院龍慶德副教授鑒定，均符合2015年版《中國藥典》相關(guān)項(xiàng)下要求。

1.2方法

1.2.1儀器工作參數(shù)ICP-MS儀工作參： 等離子體功率0.9 kW，霧化室流量0.99 L/min，輔助氣體流量0.85 L/min，采樣深度6.5 mm，每點(diǎn)滯留時間22 ms，冷卻氣體流量1.3 L/min，矩管水平位置0.5 mm，霧化室壓力2.75×105Pa。微波消解儀工作參數(shù)：步驟一，3 min內(nèi)升溫至100 ℃，在功率為500 W的條件下保持5 min；步驟二，5 min內(nèi)升溫至120 ℃，在功率為800 W的條件下保持10 min；步驟三，5 min內(nèi)升溫至150 ℃，在功率為1 000 W的條件下保持5 min，10 min升溫至30 ℃[5]。

1.2.2Au標(biāo)準(zhǔn)使用液的制備精密量取金標(biāo)準(zhǔn)儲備液1 000 mg/L，用5% HNO3梯度稀釋成質(zhì)量濃度為10 mg/L，即得，置于冰箱冷藏保存。

1.2.3多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備精密量取含Pb、Cd、Hg、As、Cu的待測金屬標(biāo)準(zhǔn)儲備液10 mg/L適量，用5% HNO3稀釋配置成質(zhì)量濃度為1.0 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)使用液，臨用時用5%硝酸梯度稀釋成系列質(zhì)量濃度的各元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液， Cu、Pb、As(1、5、10、20、50、100 μg/L)Cd、Hg(0.1、0.5、1、2、5、10 μg/L)，加入 “1.2.2”項(xiàng)下的Au標(biāo)準(zhǔn)使用液適量，使其各梯度濃度的多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中含Au濃度為1.0 mg/L。

1.2.4含Au內(nèi)標(biāo)溶液的制備精密量取含 Ge、In和Bi的標(biāo)準(zhǔn)儲備液和“1.2.2”項(xiàng)下的Au標(biāo)準(zhǔn)使用液適量，用5% HNO3稀釋制備成質(zhì)量濃度為10 μg/L的混合內(nèi)標(biāo)溶液，含Au質(zhì)量濃度為1.0 mg/L。

1.2.5供試品溶液的制備將藥材于60 ℃干燥2 h，粉碎成粗粉，取約0.3 g置于配套的微波消解罐中，加入2 mL H2O2，6 mL HNO3，通風(fēng)廚中預(yù)消化5 h后，置微波消解儀中參照“1.2.1”項(xiàng)下的微波消解工作參數(shù)消解至完全，冷卻，取出，精密加入“1.2.2”項(xiàng)下的Au標(biāo)準(zhǔn)使用液2.5 mL，用水稀釋至25 mL，搖勻，制備成含Au 1.0 mg/L的樣品溶液，平行做雙樣，同時同法做樣品空白。

1.2.6重金屬含量測定參照1.2.5項(xiàng)下供試品溶液的制備方法，1.2.1項(xiàng)下的ICP-MS儀工作參數(shù)和微波消解儀工作參數(shù)與1.2.4項(xiàng)下的含Au內(nèi)標(biāo)溶液同時配伍注入儀器，采用ICP-MS在線內(nèi)標(biāo)加入法對天麻、杜仲等10種常用中藥材中5種重金屬(Pb、Cd、Hg、As和Cu)進(jìn)行定量分析。

1.3方法學(xué)驗(yàn)證

1.3.1檢出限除不加樣品外，其它操作同“1.2.5”項(xiàng)下供試品溶液的制備法，制備空白溶液，連續(xù)測定11次，以其響應(yīng)值3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差除以相應(yīng)元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率作為不同元素的檢出限[6]。

1.3.2標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備將“1.2.3”項(xiàng)下的多元素混合標(biāo)準(zhǔn)系列與“1.2.4”項(xiàng)下的含Au內(nèi)標(biāo)溶液同時配伍注入儀器，依次測定，以測得每一質(zhì)量濃度的3次讀數(shù)平均值為縱坐標(biāo)，相應(yīng)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液對應(yīng)的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得5種重金屬元素的回歸方程。

1.3.3精密度試驗(yàn)選取天麻樣品，參照“1.2.5”項(xiàng)下供試品溶液的制備方法，在選定測試條件下平行測定6次，分別計算各元素響應(yīng)值的RSD值。

1.3.4重復(fù)性試驗(yàn)選取天麻樣品，參照“1.2.5”項(xiàng)下供試品溶液的制備方法，平行制備6份天麻樣品，測定，分別計算各元素響應(yīng)值的RSD值。

1.3.5加標(biāo)回收率試驗(yàn)選取天麻樣品進(jìn)行回收率試驗(yàn)，根據(jù)上述樣品測得的各重金屬元素的含量，用這些各元素本底值的100%作為加標(biāo)量，精密加入各元素相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)溶液，參照“1.2.5”項(xiàng)下供試品溶液的制備方法，依據(jù)測定值與加入對照品溶液的值計算平均回收率及RSD值。

1.3.6標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證試驗(yàn)為考察儀器在測定條件下的可靠性，本研究在選定的實(shí)驗(yàn)條件下，參照1.2.5項(xiàng)下供試品溶液的制備方法，以茶樹葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究，GBW-1006)進(jìn)行定量分析。

2 結(jié)果

2.1重金屬

10種常見中藥材中5種明確需要控制的有害重金屬元素(Pb、Cd、Hg、As、Cu)的殘留量在《藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》、《中國藥典》(2015版)、GB-14882-94《 食品中放射性物質(zhì)限制濃度標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的限制濃度范圍內(nèi)，但有2種藥材的As含量已接近限量標(biāo)準(zhǔn)，丹參中的As達(dá)1.776 mg/kg，石斛中As達(dá)1.816 mg/kg。見表1。

表1　貴州省10種常見中藥材中5種重金屬含量測定結(jié)果(n=4)

注：“—”代表低于檢出限

2.2線性回歸方程、線性范圍、檢出限、精密度、重復(fù)性及回收率

5種重金屬元素的回歸方程顯示Cu、Pb、As在質(zhì)量濃度為1～100 μg/L，Cd、Hg質(zhì)量濃度為0.1～10 μg/L，在相應(yīng)的質(zhì)量范圍內(nèi)線性關(guān)系良好；精密度試驗(yàn)、重復(fù)性試驗(yàn)及回收率檢測中各元素的RSD值均≤5%，說明精密度及重復(fù)性良好，回收率高，可以滿足分析要求。見表2。以茶樹葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行定量分析，金屬測定值與標(biāo)示值吻合，誤差小于5.0%，說明該方法準(zhǔn)確可靠，見表3。

表2　貴州省10中中藥材5種重金屬元素線性回歸方程、線性范圍、檢出限、精密度、重復(fù)性及回收率

表3　標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中各元素定量測定結(jié)果(n=3)

注：Y為金屬測定值與標(biāo)示值吻合，誤差小于5.0%，說明該方法準(zhǔn)確可靠

3討論

本研究采用國內(nèi)外公認(rèn)的微波消解前處理方法和最先進(jìn)的ICP-MS儀對10種貴州地道藥材中5種重金屬元素同時進(jìn)行定量分析，同時跟蹤了質(zhì)控樣品標(biāo)準(zhǔn)茶樹葉(測定值與標(biāo)示值基本吻合)，結(jié)果表明該方法操作簡便、快速、精密度高、準(zhǔn)確度好，可被推薦用于中藥材中重金屬元素的定量分析。

參照現(xiàn)行《藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》、《中國藥典》(2015版)、GB-14882-94《食品中放射性物質(zhì)限制濃度標(biāo)準(zhǔn)》 限量指標(biāo)[7]：Pb≤5.0 mg/kg，Cd≤0.3 mg/kg，Hg≤0.2 mg/kg，As≤2.0 mg/kg，Cu≤20. 0 mg/kg， 10種常見中藥材中5種明確需要控制的有害重金屬元素(Pb、Cd、Hg、As、Cu)的殘留量在標(biāo)準(zhǔn)限制濃度范圍內(nèi)；但是存在As接近限量標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)象，提示貴州藥材應(yīng)重視As污染。造成砷含量高的主要原因可能是當(dāng)?shù)厣榈V場資源豐富，砷對土壤的污染較為嚴(yán)重。肖細(xì)元等[8]對中國含砷礦產(chǎn)資源的區(qū)域分布與砷污染問題進(jìn)行考察，發(fā)現(xiàn)貴州、云南等西南地區(qū)砷礦資源豐富，并且含砷礦場資源采、選、冶煉活動比較密集，砷對土壤的污染較為嚴(yán)重。由于中藥用藥期一般較長，而且Pb、Cd等金屬元素可在生物體內(nèi)蓄積，其半衰期長，不易分解，達(dá)到一定數(shù)量，即可呈現(xiàn)毒性作用。這將對人體的用藥安全性存在潛在的危害性，故必須重視中藥用藥可能造成的慢性中毒。

不同藥用部位吸收重金屬的特點(diǎn)各異，不同生長環(huán)境如土壤、水分等含有的重金屬含量亦有不同，因此重金屬在不同部位的含量具有不同的特點(diǎn)[9]。5種重金屬(Pb、Cd、Hg、As和Cu)的平均含量在 10中藥材中表現(xiàn)為根皮類>花葉類 >莖藤類>種子類>菌類。不同類型藥用部位重金屬含量差異較大，鎘、汞、鉛重金屬污染主要集中在花葉類，而根皮類藥材相對較少。花葉類藥材重金屬含量較高，這可能是與重金屬元素如鉛、 汞等可通過空氣被葉片吸收有關(guān)[10-11]。說明不同物種對重金屬元素的吸收、富集能力不同，且不同組織中重金屬含量分布也存在特異性， 故需針對藥材的入藥部位分別進(jìn)行重金屬含量分析。

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(2016-03-19收稿，2016-05-22修回)

中文編輯： 周凌； 英文編輯： 劉華

*[基金項(xiàng)目]貴州省科技計劃項(xiàng)目[黔科合SY(2015)3035]

[中圖分類號]R282.5

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1000-2707(2016)07-0783-04

DOI:10.19367/j.cnki.1000-2707.2016.07.009

Determination of Heavy Metals in 10 Kinds of Traditional Chinese Medicine from Guizhou Province by ICP-MS

CHI Mingyan, LI Guangfang, ZHOU Wen

(SchoolofPharmacy,GuizhouMedcialUniversity,Guiyang550025,Guizhou,China)

[Abstract]Objective: To detect the contents of heavy metals in ten kinds of traditional Chinese medicines from Guizhou Province.Methods: Samples were conducted by microwave digestion instrument, with HNO3 and H2O2 being the digestion acid system. Ge, In and Bi were used as internal standard elements, 5 kinds of heavy metals (Pb, Cd, Hg, As, Cu) were determined by ICP-MS in ten kinds of traditional Chinese medicines. Results: The linear relation of each element was good (r>0.998). The detection limit was 0.009～0.082 μg/L, the average recovery was 90.09%～99.16%, and the precision and repeatability of RSD values were less than 5%. Content of Cu was in the range of 1.502 to 6.803 mg/kg, content of As was in the range of 0.172 to 1.816 mg/kg, content of Cd was in the range of 0.000 to 0.230 mg/kg, content of Pb was in the range of 0.163 to 3.909 mg/kg and content of Hg was in the range of 0.000 to 0.087 mg/kg. Residual quantity of five kinds of harmful heavy metals (Pb, Cd, Hg, As and Cu) needed to control met the limit standards of the《Current green trade standards of importing medicinal plants》，《Chinese pharmacopoeia》(2015) and GB-14882-94 of the《Concentration of radioactive material limit standard in food》. Conclusion: This method was simple, rapid, accurate, sensitive , and suitable for the determination of heavy metals in traditional Chinese medicines and providedbasis for its quality control.

[Key words]Guizhou; traditional Chinese medicine; heavy metals; residues

**通信作者 E-mail:jack_568@163.com

網(wǎng)絡(luò)出版時間：2016-07-17網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.5012.R.20160717.1318.022.html