ICP-MS法測定11批糯稻根中5種重金屬的含量

顧 媛，張碧月，梅 陽，陳曉風

糯稻根為禾本科植物糯稻（Oryza sativa L.）的根狀莖及須根[1,2]，是挖取糯稻的地下部分洗凈曬干而得，味甘辛、性平、無毒，具有補氣化痰、滋陰壯胃、除風濕、除寒安胎、養(yǎng)胃清肺、健脾、退虛熱、止盜汗等多種功效[3-5]。臨床常用于治療陰虛發(fā)熱、自汗盜汗、口渴咽干、肝炎、乳糜尿、驅(qū)馬來絲蟲等癥[3]。中藥材從生長到炮制的過程中容易引入金屬元素，其中一些是人體需要的微量元素，但還有一些元素如鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）、汞（Hg）、銅（Cu）是有害的，如果在體內(nèi)蓄積到一定量會危害人體健康[6]。本研究采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）對不同購買地的11批糯稻根中5種重金屬含量進行測定[7]，一方面建立糯稻根中重金屬方便準確的定量分析方法，另一方面也為糯稻根的質(zhì)量控制、品質(zhì)評價及安全性評估提供基礎資料和理論依據(jù)。

1 實驗對象與方法

1.1 實驗儀器 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（NexIon350，美國鉑金埃爾默公司），電子天平（XS-205，梅特勒-托利多公司），微波消解儀（Mulitiwave PRO，奧地利安東帕有限公司），ZM200型超離心研磨儀（德國）。Pb、Cd、As、Hg、Cu、鍺（Ge）、銦（In）、鉍（Bi）、金（Au）單元素標準溶液均來源于美國o2si smart solutions公司，含量均為1 000 mg/L；調(diào)諧液由美國Perkin Elmer公司提供；芹菜成分分析標準物質(zhì)（GBW10048 GSB-26，地球物理地球化學勘查研究所）；收集了不同購買地的糯稻根藥材，均經(jīng)鎮(zhèn)江市食品藥品監(jiān)督檢驗中心中藥室鑒定。硝酸（Merck優(yōu)級純），水為一級水（電阻率≥18.2 MΩ·cm）。糯稻根成分分析樣本采用1～11編號表示。

1.2 實驗方法

1.2.1 ICP-MS儀工作條件及樣品測定

1.2.1.1 ICP-MS儀工作條件 采用調(diào)諧液將儀器調(diào)至最佳工作環(huán)境。射頻功率1 100 w；等離子體氣流量為15 L/min；載氣流量0.8 L/min；輔助氣流量1.2 L/min；分析模式：碰撞反應池，重復次數(shù)3次。

1.2.1.2 樣品測定與計算 設定75As、65Cu以72Ge為內(nèi)標，114Cd以115In為內(nèi)標，208Pb、202Hg以209Bi為內(nèi)標，測定時將樣品進樣管依次插入各個濃度的標準品溶液中，濃度由低到高依次遞增進樣，內(nèi)標進樣管始終插在內(nèi)標溶液中，以響應值為縱坐標，濃度為橫坐標，得到標準曲線。再將樣品進樣管插入供試液中進行測定，需扣除空白，根據(jù)標準曲線得出相應的濃度（ng/ml）。各元素的含量計算公式如下：含量（mg/kg）= 測定濃度（ng/ml）×50（ml）/稱樣量 ×103（g）。

1.2.2 標準品溶液的制備 分別精密量取5個單元素標準溶液適量，用5%硝酸溶液稀釋制成每1 ml分別含 Pb、Cd、As、Hg、Cu 為 1 μg、1 μg、0.5 μg、1 μg、10 μg的標準品貯備液。分別精密量取Pb、Cd、As、Cu元素標準品貯備液適量, 用5%硝酸溶液稀釋制成每1 ml分別含Pb與As 0、2、5、10、20、50 ng， 含 Cd 0、0.2、1、5、10、15 ng， 含 Cu 0、10、50、100、250、500 ng的系列濃度混合溶液。另精密量取Hg元素標準品貯備液適量, 用5%硝酸溶液稀釋至每1 ml含Hg 0、0.1、0.5、1、2、5 ng的溶液，分別加入Au單元素標準溶液 適量使Au元素的濃度為4 ng/ml，作為汞的標準系列濃度溶液（需臨用新制）。

1.2.3 內(nèi)標溶液的制備 分別精密量取Ge、In、Bi單元素標準溶液適量, 用水稀釋成每1 ml中各含1μg的混合溶液。

1.2.4 供試品溶液的制備 取糯稻根藥材適量，粉碎過4號篩，精密稱取粉末約0.5 g，置微波消解罐中, 加硝酸6 ml浸泡過夜，第2天進行微波消解，設定消解程序為：120 ℃，保持20 min；150 ℃，保持10 min；190 ℃，保持20 min。消解完畢后，于120 ℃趕酸至近干，轉(zhuǎn)移至50 ml量瓶中，用水洗滌消解罐，合并至量瓶中，加入Au單元素標準溶液適量使Au元素的濃度為4 ng/ml，用水稀釋至刻度，即得。供試液中元素的測定值如超出標準曲線范圍, 則將供試液用水稀釋至濃度落在相應元素的標準曲線范圍內(nèi)。

1.2.5 空白溶液的制備 除不加樣品和Au單元素標準溶液外，余同1.2.4項下制備試劑空白溶液。

1.2.6 統(tǒng)計學方法

1.2.6.1 線性關系的考察 取1.2.2項下的Pb、As、Cd、Cu系列濃度標準品混合溶液及Hg系列濃度標準品溶液分別進樣，以濃度（ng/ml）為橫坐標，響應值為縱坐標，得到5個元素的線性回歸方程和相關系數(shù)。

1.2.6.2 方法檢出限的考察 取1.2.5項下的空白溶液重復進樣11次，分別以各元素測定值的3倍標準偏差除以各元素標準曲線的斜率，即為各元素的方法檢出限。

1.2.6.3 重復性試驗 精密稱取同一批號的糯稻根粉末約0.5 g，稱取6份，按1.2.4項下供試品溶液的制備方法操作，按照1.2.1項下進行測定，計算各元素的含量，計算出相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）。

1.2.6.4 準確度試驗 包括兩種試驗。（1）標準物質(zhì)驗證試驗：為了考察儀器在測定條件下的準確性，將國家標準物質(zhì)芹菜（GBW10048）按照1.2.4項下供試品溶液的制備方法操作，按照1.2.1項下進行定量分析。（2）加標回收率試驗：取已知各元素含量的糯稻根樣品6份，每份取約0.5 g，精密稱定，分別精密加入Pb、Cd、Hg、As、Cu元素標準品溶液適量，使加入的標準元素的濃度與供試液中各元素的濃度相當，按照1.2.4項下供試品溶液的制備方法操作，按照1.2.1項下進行測定，根據(jù)各元素的測定值與加入的對照品溶液的值計算出回收率及RSD值。

2 結(jié) 果

2.1 線性關系考察 結(jié)果表明Pb、As、Cd、Hg和Cu 濃度分別在 1～50 ng/ml、1～50 ng/ml、0.2～15 ng/ml、0.1～5 ng/ml和10～500 ng/ml范圍內(nèi)線性關系良好。各元素的線性與相關系數(shù)見表1。

2.2 方法檢出限的考察 結(jié)果表明該方法檢出限低，Hg元素的檢出限可達到ng/L級別，見表1。

2.3 重復性試驗 由表1可見各元素的重復性RSD值均小于3%，表明該方法重現(xiàn)性良好。

2.4 準確度試驗

2.4.1 標準物質(zhì)驗證試驗 芹菜標準物質(zhì)測得值均在標準值范圍內(nèi)，結(jié)果見表2，表明該方法準確度較好。

2.4.2 加標回收率試驗 由表1可見，樣品中各元素的回收率均在92.25%～103.02%之間，且RSD值均小于4%，說明此方法準確度高，能滿足樣品中各元素的分析要求。

表1 糯稻根中各元素的線性、檢出限和重復性檢測結(jié)果

表2 國家標準物質(zhì)芹菜標準值與測得值比較（mg/kg）

2.5 各批次糯稻根中重金屬的含量測定 將11批不同采購地的糯稻根藥材按1.2.4項下供試品溶液的制備方法操作，照1.2.1項進行元素的含量測定及計算，結(jié)果顯示11批糯稻根中有2批Cd含量超標，2批Cu含量超標，而As元素全部超標，見表3。我國現(xiàn)行的重金屬限量標準可參照：《藥用植物及制劑進出口綠色行業(yè)標準》[8]、GB-14882-94《食品中放射性物質(zhì)限制濃度標準》[9]和《中國藥典》2015年版，限量值均為：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。

表3 11批糯稻根中5種重金屬含量測定結(jié)果

3 討 論

本研究采用微波消解將11批糯稻根藥材進行了前處理，用ICP-MS儀同時檢測了樣品中5種重金屬元素的含量[10,11]，還驗證了芹菜標準質(zhì)控樣品，測定值都在證書標示值的范圍內(nèi)，結(jié)果表明該檢測方法操作方便快捷、檢測限低、線性關系良好、準確度好，可用于糯稻根中5種重金屬元素的定量分析。

本研究對11批糯稻根中5種重金屬含量進行檢測，如參照限量標準，發(fā)現(xiàn)只有Pb和Hg元素含量在限度范圍內(nèi)，有2批Cd含量超標，2批Cu含量超標，而As元素全部超標，部分藥材中As元素超標量超10倍。由于中藥用藥期一般較長，若服用重金屬超標的中藥，長此以往，這些重金屬可在體內(nèi)蓄積，當蓄積到一定量，即可呈現(xiàn)毒性作用，從而危害人體健康。中藥中重金屬一般來源于以下幾個方面：藥材對某些元素的主動吸收及自身的富集特性等；中藥生長的環(huán)境，如土壤、農(nóng)藥化肥及水的影響，工業(yè)廢水廢氣的污染等；在采收運輸、飲片加工及制劑過程中引入的污染等[12,13]?，F(xiàn)如今，世界各國也都已經(jīng)重視重金屬的含量超標問題，對重金屬的限量標準做出了嚴格的規(guī)定[14,15]。故我國應該加強對糯稻根藥材生長環(huán)境、運輸生產(chǎn)過程的監(jiān)管，杜絕重金屬污染的根源，同時盡快完善糯稻根藥材及其飲片的質(zhì)量標準，將重金屬及有害元素納入檢驗標準的檢查項下，全方面確保用藥的安全性。