微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜測(cè)定廣海桐皮中6種重金屬及有害元素

李曙光，劉志承*，曹麗萍，簡(jiǎn)曉莉，陳香玲，劉兆賓

[1.深圳市中醫(yī)院，深圳市醫(yī)院中藥制劑研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，深圳 518033； 2.深圳市寶安中醫(yī)院(集團(tuán))，深圳 518133； 3.深圳市藥品檢驗(yàn)研究院，深圳 518057]

廣海桐皮為木棉科植物木棉BombaxceibaL的干燥樹(shù)皮，味辛、微苦，性微寒，歸肝、腎經(jīng)，具有清熱利濕、解毒消腫、散瘀止血的功效，用于風(fēng)濕痹痛、腰膝疼痛、皮膚水腫、產(chǎn)后浮腫、泄瀉、痢疾、胃痛、吐血、便血、崩漏下血、瘡癰腫毒、跌打損傷[1]。廣海桐皮作為藥材使用歷史悠久，清代《生草藥性備要》中已有記載，該藥作為廣東省地方用藥廣泛使用，廣東省醫(yī)院制劑“活血舒筋顆?！?、“強(qiáng)筋通絡(luò)散”等品種都有使用。

中藥因生長(zhǎng)環(huán)境、采收運(yùn)輸及加工等過(guò)程易受到重金屬或其他有害元素污染，中藥中重金屬等有害元素的危害已引起人們的高度重視，廣海桐皮有機(jī)成分分析[2-4]研究較多，未見(jiàn)有關(guān)廣海桐皮的有害元素研究文獻(xiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)采用微波消解技術(shù)對(duì)樣品進(jìn)行處理，建立了微波消解ICP-MS法同時(shí)測(cè)定廣海桐皮中鉛(Pb)、鎘(Cd)、砷(As)、汞(Hg)、銅(Cu)、鉻(Cr)6種有害元素的方法，并對(duì)不同產(chǎn)地6批廣海桐皮樣品進(jìn)行了測(cè)定，為廣海桐皮質(zhì)量控制和臨床用藥安全性提供參考。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(X-Series 2，美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司)；Mars微波消解系統(tǒng)(美國(guó)CEM公司)；Milli-Q超純水器(美國(guó)Millipore公司)；CP225D型電子分析天平(德國(guó)Sartorius公司)。

1.2 試劑 鉛(208Pb，唯一標(biāo)識(shí)172013-2)、鎘(111Cd，唯一標(biāo)識(shí)171037-2)、砷(75As，唯一標(biāo)識(shí)172028-2)、汞(202Hg，唯一標(biāo)識(shí)175064-2)、銅(65Cu，唯一標(biāo)識(shí)173012-2)、鉻(53Cr，唯一標(biāo)識(shí)172050)、鍺(72Ge，唯一標(biāo)識(shí)17B040)、銦(115In，唯一標(biāo)識(shí)12117)、鉍(209Bi，唯一標(biāo)識(shí)12211)單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 000 μg/ml)，均購(gòu)自國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。硝酸(色譜純，德國(guó)Merck公司)；試驗(yàn)用水均為超純水，自制。

1.3 供試品 6批廣海桐皮樣品通過(guò)市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)和自采得到，其中4批廣海桐皮樣品購(gòu)買(mǎi)(樣品1～樣品4從深圳市中醫(yī)院中藥房購(gòu)買(mǎi)，批號(hào)分別為161000921、258160601、160312071、170204791)，2批廣海桐皮樣品自采(樣品5、樣品6自采于廣東深圳和廣西南寧，取木棉科木棉樹(shù)皮，去釘刺，曬干)。6批樣品經(jīng)深圳市中醫(yī)院藥檢室鑒定為木棉BombaxceibaL的干燥樹(shù)皮。

2 方法與結(jié)果

2.1 ICP-MS工作條件 發(fā)生器功率1 400 W，載氣為高純氬氣，冷卻氣流速13.0 L/min，輔助氣流速0.80 L/min，霧化氣流速0.95 L/min，矩管水平坐標(biāo)65，矩管垂直坐標(biāo)619.0。

2.2 溶液的制備

2.2.1 Ge、In、Bi混合內(nèi)標(biāo)液 分別精密吸取Ge、In、Bi單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液各1 ml，置于同一100 ml量瓶，加2%硝酸稀釋至刻度，搖勻；精密量取1 ml至500 ml量瓶，加2%硝酸稀釋至刻度，搖勻，即得(濃度為20 ng/ml)。

2.2.2 Pb、Cd、As、Hg、Cu、Cr元素對(duì)照品溶液的配制 分別精密吸取Pb、Cd、As、Hg、Cu、Cr元素標(biāo)準(zhǔn)溶液1 ml，置于100 ml量瓶，加2%硝酸定容至刻度，分別配制單元素儲(chǔ)備液母液，質(zhì)量濃度為10 μg/ml。再取適量單標(biāo)元素儲(chǔ)備液，以2%硝酸為稀釋液，配成濃度分別為0、1、4、10、20和50 ng/ml系列濃度的Pb、Cd、As、Hg、Cu、Cr元素混合對(duì)照品溶液。

2.2.3 供試品溶液制備 取廣海桐皮粉末(過(guò)80目篩)，充分混勻，備用。取0.3 g廣海桐皮粉末樣品，精密稱定，置于微波消解罐中，精確加入濃硝酸10 ml，于80 ℃預(yù)消解30 min，取出消解罐，加蓋密封，裝入微波消解儀中，按設(shè)定的消解程序(見(jiàn)表1)消解。消解完畢后，冷卻至室溫，取出消解罐，在通風(fēng)櫥中將硝酸揮至剩液體約1 ml，放冷，轉(zhuǎn)移至50 ml量瓶中，加水至刻度，搖勻，即可。同時(shí)同法制備試劑空白溶液。

表1 微波消解程序

2.3 測(cè)定方法 以72Ge作為內(nèi)標(biāo)測(cè)定53Cr、65Cu、75As，以115In作為內(nèi)標(biāo)測(cè)定111Cd，以209Bi作為內(nèi)標(biāo)測(cè)定202Hg、208Pb。將儀器的內(nèi)標(biāo)進(jìn)樣管插入內(nèi)標(biāo)溶液中，依次將儀器的樣品管插入標(biāo)準(zhǔn)溶液中進(jìn)行測(cè)定，3次讀數(shù)，取平均值為測(cè)量值。再將儀器的樣品管插入供試品溶液中進(jìn)行測(cè)定，3次讀數(shù)，取平均值為測(cè)量值。儀器自動(dòng)扣除空白值。

2.4 線性范圍 取“2.2.2”項(xiàng)下配制的系列濃度標(biāo)準(zhǔn)品混合溶液，采用“2.1”項(xiàng)下條件，以“2.3”項(xiàng)下的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定，以各元素對(duì)照品溶液的濃度為橫坐標(biāo)，以測(cè)量值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到6種元素的線性方程及相關(guān)系數(shù)，6種元素在0～50 ng/ml呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.999 8、0.999 6、0.999 9、0.999 3、0.999 9和0.999 7。結(jié)果見(jiàn)表2。

2.5 檢出限與定量限 連續(xù)測(cè)定11份空白溶液中的6種元素，計(jì)算6種元素濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差(σ)，以3σ作為最低檢測(cè)濃度，以10σ作為定量檢測(cè)濃度，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 回歸方程及線性范圍結(jié)果表

2.6 精密度試驗(yàn) 取混合對(duì)照元素溶液，以“2.3”項(xiàng)下方法進(jìn)行測(cè)定，連續(xù)進(jìn)樣5次，分別以6種元素響應(yīng)值計(jì)算RSD。6種元素的RSD均小于4%，見(jiàn)表3，表明儀器精密度良好。

2.7 重復(fù)性試驗(yàn) 取廣海桐皮(批號(hào)161000921)，按照“2.2.3”項(xiàng)下方法，平行制備6份供試品溶液，采用“2.1”項(xiàng)下條件，以“2.3”項(xiàng)下方法進(jìn)行測(cè)定，見(jiàn)表3。結(jié)果顯示，各元素的RSD均小于4%。

表3 精密度及重復(fù)性結(jié)果

2.8 回收率試驗(yàn) 取廣海桐皮9份(批號(hào)161000921)，每份約0.3 g，精密稱定，分別精密加入6種元素的標(biāo)準(zhǔn)品溶液(20 ng/ml)1、2和3 ml，按照“2.2.3”項(xiàng)下方法制備，采用“2.1”項(xiàng)下條件，以“2.3”項(xiàng)下方法進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算回收率，見(jiàn)表4。結(jié)果顯示，Pb、Cd、As、Hg、Cu和Cr的平均加樣回收率分別為95.52%、99.19%、97.58%、96.98%、94.45%和98.66%,RSD分別為3.64%、3.75%、5.73%、5.89%、5.05%和2.43%。說(shuō)明此方法對(duì)于廣海桐皮中6中元素測(cè)定的結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

表4 加樣回收率試驗(yàn)結(jié)果(n=9)

2.9 含量測(cè)定 取6批廣海桐皮，按照“2.2.3”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，采用“2.1”項(xiàng)下條件，以“2.3”項(xiàng)下方法進(jìn)行測(cè)定，6種元素的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同產(chǎn)地、不同批次的廣海桐皮中Cu、Pb、Cd量差別較大，As、Hg、Cr含有量差別較??；6批樣品中As、Cr含量均低于儀器定量限，醫(yī)療機(jī)構(gòu)采購(gòu)樣品與產(chǎn)地自采樣品中6種元素沒(méi)有顯著差異。

表5 含量測(cè)定結(jié)果(n=6) mg/kg

注：ND低于檢測(cè)限，*低于定量限

目前尚無(wú)廣海桐皮重金屬及有害元素限量的藥品標(biāo)準(zhǔn)，2015年版《中國(guó)藥典》對(duì)黃芪等17種動(dòng)植物藥作出重金屬及有害元素限量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，其重金屬及有害元素均為：鉛不得過(guò)5 mg/kg；鎘不得過(guò)0.3 mg/kg；砷不得過(guò)2 mg/kg；汞不得過(guò)0.2 mg/kg；銅不得過(guò)20 mg/kg的限量標(biāo)準(zhǔn)。《綠色藥用植物及制劑進(jìn)出口行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定用于醫(yī)療、保健目的的植物原料和植物提取物中重金屬及有害元素限量為：鉛不得過(guò)5 mg/kg；鎘不得過(guò)0.3 mg/kg；砷不得過(guò)2 mg/kg；汞不得過(guò)0.2 mg/kg；銅不得過(guò)20 mg/kg?！妒称分秀t限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14961)規(guī)定蔬菜水果中鉻不得過(guò)0.5 mg/kg，2015年版《中國(guó)藥典》規(guī)定明膠空心膠囊鉻不得過(guò)2 mg/kg；本次試驗(yàn)6批次廣海桐皮鉛、鎘、砷、汞、銅、鉻的測(cè)定結(jié)果與上述標(biāo)準(zhǔn)限度值比較，均低于上述限度值。

3 討論

電感耦合等離子體質(zhì)譜法靈敏度極高、抗干擾能力強(qiáng)、能多種元素同時(shí)測(cè)定，廣泛用于元素測(cè)定和藥品質(zhì)量控制等多個(gè)方面[5-12]，由于中藥中重金屬或其他有害元素含量較低，采用ICP-MS進(jìn)行痕量元素分析時(shí)，減小試驗(yàn)過(guò)程中誤差，對(duì)準(zhǔn)確測(cè)定具有重要意義。本試驗(yàn)從優(yōu)選樣品消解方法、試劑、測(cè)試方法等方面減小測(cè)量誤差。

3.1 樣品消解 本試驗(yàn)采用微波消解法消解樣品。微波消解法具有消解快速、空白值低、元素?zé)o揮發(fā)損失、耗酸量少等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于分析樣品的前處理。本試驗(yàn)比較了硝酸、硝酸加過(guò)氧化氫和硝酸加鹽酸3種消解試劑，結(jié)果3種消解試劑測(cè)試結(jié)果無(wú)顯著差異，最終選取硝酸作為消解溶液。本試驗(yàn)嘗試不同的微波消解升溫程序，經(jīng)優(yōu)化得到了理想的消解升溫程序，樣品能完全消解。本試驗(yàn)可滿足相關(guān)方法學(xué)要求，且操作安全、簡(jiǎn)單、方便、快捷。

3.2 主要試劑及樣品瓶的選擇 由于ICP-MS儀器的檢出限極低，對(duì)試劑質(zhì)量要求較高，部分品牌硝酸中Al、Cr、Cu、As、Cd、Pb等元素含量較高，本試驗(yàn)選擇進(jìn)口默克色譜純硝酸，減少試劑對(duì)元素測(cè)定結(jié)果的影響。本試驗(yàn)用水均采用自制超純水，電阻率18.2 MΩ·cm(25 ℃)。由于玻璃器皿盛放樣品溶液時(shí)易吸附Cu、Hg、Pb等金屬離子，如果樣品溶液酸度高，玻璃器皿中所含Si、Al、Fe、Mn等多種元素極有可能從玻璃器皿中浸出，可能會(huì)對(duì)樣品產(chǎn)生污染。故本試驗(yàn)使用聚四氟乙烯材料的量瓶，吸附少，無(wú)溶出，減少對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。

3.3 內(nèi)標(biāo)元素的選擇 樣品基體效應(yīng)影響ICP-MS測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性。產(chǎn)生基體效應(yīng)的主要原因包括ICP離子化效率的變化，錐口的影響，以及空間電荷效應(yīng)，內(nèi)標(biāo)法可以有效地降低基體效應(yīng)對(duì)于結(jié)果準(zhǔn)確性的影響，內(nèi)標(biāo)元素首先選擇地球含量較稀有的元素，其次遵循質(zhì)量數(shù)、第一電離能盡量接近的原則，以減小空間電荷效應(yīng)和離子化過(guò)程中的影響。本試驗(yàn)以72Ge作為內(nèi)標(biāo)測(cè)定53Cr、65Cu、75As，以115In作為內(nèi)標(biāo)測(cè)定111Cd，以209Bi作為內(nèi)標(biāo)測(cè)定202Hg、208Pb，取得較好效果。

本試驗(yàn)采用ICP-MS法分析廣海桐皮共6批廣海桐皮中鉛、鎘、砷、汞、銅、鉻6種重金屬及有害元素。該方法操作簡(jiǎn)便，分析速度快，靈敏度高，可用于廣海桐皮中鉛、鎘、砷、汞、銅、鉻6種重金屬及有害元素的測(cè)定。從而為廣海桐皮的質(zhì)量控制及安全性評(píng)價(jià)提供科學(xué)的參考依據(jù)。