11種中藥材中14種重金屬及有害元素測定

謝 萍, 楊 璐, 楊 帆, 李 浩, 劉 洋, 梁 多

(長春海關(guān)技術(shù)中心, 長春 130062)

0 引 言

中藥作為中華民族傳統(tǒng)文化的瑰寶以其獨(dú)特的優(yōu)勢日益受到人們的信賴和追捧,也越來越多地被國內(nèi)外醫(yī)學(xué)界關(guān)注和使用。然而,近年來由于工業(yè)三廢的排放、農(nóng)藥使用不當(dāng)和各種污染物在環(huán)境中的累積引起的中藥材中重金屬超標(biāo)和農(nóng)藥殘留等問題備受關(guān)注[1-2],中藥材中重金屬污染對中藥質(zhì)量和用藥安全性造成很大威脅,給中藥行業(yè)的發(fā)展造成了極大的負(fù)面影響,是我國中藥出口受限的重要因素之一?，F(xiàn)代科學(xué)已證明了重金屬殘留能夠進(jìn)入人體并與酶蛋白牢固結(jié)合,導(dǎo)致組織細(xì)胞出現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能上的損害[3]。中藥材中過高濃度的重金屬元素積累直接影響中藥的質(zhì)量和用藥安全性,對患者健康產(chǎn)生危害。2015版《中國藥典》[4]規(guī)定了部分種類中藥材的重金屬限量范圍(砷、鉛、鎘、汞和銅),而對其他有害元素如鉻、鎳、鋇、鉬和錫等未被列入控制對象, 也缺少相應(yīng)的限量標(biāo)準(zhǔn)。而這些元素對人體健康也存在著潛在風(fēng)險(xiǎn),因此,也應(yīng)對各個(gè)中藥材品種的其他有害元素殘留量進(jìn)行控制和監(jiān)管,以確保中藥材的品質(zhì)和安全性。

電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS),是近年來發(fā)展最快的無機(jī)痕量分析技術(shù)之一[5-9],具有極高靈敏度、檢出限低、線性范圍寬、干擾少和多種元素同步快速檢測等優(yōu)點(diǎn),對快速準(zhǔn)確檢測中藥材中有害元素有著極高的應(yīng)用價(jià)值。本文采用微波消解結(jié)合ICP-MS技術(shù)[10],對不同產(chǎn)地人參、甘草、五味子、防風(fēng)、細(xì)辛、柴胡、龍膽和黃芪等11種中藥材(350批)中鉛、鎘、砷、汞、銅、鉻、鎳、鋇、錳、鉈、硒、鉬、銻和錫等14種元素同時(shí)進(jìn)行測定,并對樣品中未列入2015版《中國藥典》的9種有害元素如鉻、鎳、鋇、錳、鉬、錫、硒、銻和鉈等的含量進(jìn)行考察,運(yùn)用SPSS 19.0軟件對11種中藥材中14種重金屬及有害元素含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,為健全和完善中藥材中有害元素相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)和方法,以及中藥材質(zhì)量控制提供了科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持[11-12]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試 劑

14種元素標(biāo)準(zhǔn)溶液均購自國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院。其中,鉛、鎘、砷、汞、銅、鉻、鎳、鋇、錳、鉬、鉈和硒等12種單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度均為1 000 μg/mL,銻和錫單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為500 μg/mL;濃硝酸(65%),水為超純水,其余試劑均為優(yōu)級純。

1.2 儀器及測試條件

Agilent Technologies電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國Thermo Fisher Scientific公司)。MARS 240/50微波消解儀(美國CEM公司),Milli-Q 純水機(jī)(密理博公司)。儀器分析參數(shù):射頻功率1.5 kW,等離子體氣流速(Ar)15.0 L/min,輔助氣流速(Ar)1.0 L/min,載氣流速1.0 L/min。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

準(zhǔn)確量取各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液,加2%硝酸溶液配制成質(zhì)量濃度為2 μg/mL的多元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液。取混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液,加2%硝酸溶液制成一系列不同質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液,進(jìn)行線性關(guān)系考察。

1.4 內(nèi)標(biāo)溶液的制備

分別精密量取濃度為100 μg/mL的混合內(nèi)標(biāo)溶液(45Sc、72Ge、115In、209Bi)適量,用2%硝酸溶液逐步稀釋配制成濃度為1 μg/mL混合內(nèi)標(biāo)溶液。

1.5 試驗(yàn)方法

1) 樣品前處理。350批樣品共涵蓋11個(gè)中藥材品種,來源于主產(chǎn)區(qū)、道地產(chǎn)區(qū)、主流市場和集散地,各品種樣本收集情況見表1。樣品于60 ℃干燥2 h并粉碎至粗粉,取樣品粉末約0.5 g,精密稱定。將試樣置于微波消解罐中,加入4 mL硝酸(65%)和2 mL過氧化氫(30%),預(yù)消解放置過夜,然后將消解罐放入微波消解儀中消解完全,冷卻后,將樣品轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,混勻備用,同法制備試樣空白。

2) 測定方法。按照內(nèi)標(biāo)同位素質(zhì)量數(shù)與待測元素質(zhì)量數(shù)相近的原則,選取:53Cr(45Sc)、55Mn(45Sc)、60Ni(72Ge)、65Cu(72Ge)、75As(72Ge)、82Se(72Ge)、95Mo(115In)、114Cd(115In)、118Sn(115In)、121Sb(115In)、137Ba(115In)、202Hg(209Bi)、205Tl(209Bi)、208Pb(209Bi)括號內(nèi)作為內(nèi)標(biāo)元素,在ICP-MS最優(yōu)化的條件下,分別對標(biāo)準(zhǔn)曲線、試樣空白及待測樣品進(jìn)行分析,采用內(nèi)標(biāo)法定量。

表1 11種中藥材樣本收集情況Table 1 The samples and their sources

2 結(jié)果與討論

2.1 藥材代表性及分析元素的選擇

2015年版《中國藥典》[4]規(guī)定了部分種類中藥材的重金屬限量范圍(砷、鉛、鎘、汞和銅),而對其他有害元素如鉻、鎳、鋇、鉬和錫等未被列入控制對象, 也缺少相應(yīng)的限量標(biāo)準(zhǔn)。而這些元素對人身安全也存在著潛在風(fēng)險(xiǎn),因此,也應(yīng)對各個(gè)中藥材品種的其他有害元素殘留量進(jìn)行控制和監(jiān)管,以確保中藥材的品質(zhì)和用藥安全。因此,本文引用中藥材中常見的14種有害元素(包括中國藥典要求控制的5種重金屬元素)作為監(jiān)測對象。

2.2 中藥材前處理方法

由于測定的幾種有害元素含量較低,易受環(huán)境和試劑等因素的影響,因此在測定時(shí)防止污染與干擾是分析的關(guān)鍵點(diǎn)。為確保取樣的均勻性,對所有樣品進(jìn)行粉碎處理。由于試驗(yàn)中測定銅金屬元素,因此,避免使用銅盅。中藥材中所含成分含量較多,為使樣品能夠充分消解,加入濃硝酸后蓋上內(nèi)外蓋旋緊,預(yù)消解放置過夜,然后將消解罐放入微波消解儀中消解至完全。測定過程中由于中藥材中所含汞元素不穩(wěn)定,不易測出,因此,在樣品消解后加入金元素標(biāo)準(zhǔn)品,便于汞元素測定。

2.3 干擾的消除

在ICP- MS中發(fā)現(xiàn)的干擾主要為基體效應(yīng)和質(zhì)譜干擾。采用內(nèi)標(biāo)法校正基體效應(yīng)信號漂移。質(zhì)譜干擾通過選擇無干擾的同位素可避免同量異位素干擾,如114Cd 受114Sn 的干擾,故選擇111Cd 避免。

2.4 線性關(guān)系及方法檢出限

建立了采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定Ni、Cr、Ba、Mn、Tl、Sn、Sb、Se、Mo等9種元素的方法,進(jìn)行線性、準(zhǔn)確度、精密度、重復(fù)性和檢出限的考察,結(jié)果表明9種元素的含量與信號強(qiáng)度均呈線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)r>0.999,因此,該法可用于中藥材中Ni、Cr、Ba、Mn、Tl、Sn、Sb、Se、Mo等元素的測定。檢出限的測定方法按試劑空白液重復(fù)測定10次所得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍確定, 其結(jié)果見表2。

表2 9種元素方法檢出限和線性范圍Table 2 Detection limits and linear ranges of 9 elements

2.5 回收率與精密度

選取具有代表性的防風(fēng)、龍膽、人參、甘草、灸甘草、柴胡、醋柴胡、五味子、醋五味子、細(xì)辛和黃芪等樣品約0.5 g,精密稱定,分別加入混合對照品溶液,按“1.5.1”方法制得樣品溶液進(jìn)行測定并計(jì)算其回收率(見表3)。從表中可以看出各元素的RSD值在1.9%～4.8%之間,表明方法重現(xiàn)性良好。各元素加標(biāo)回收率在90.2%～108.7%之間,適用于中藥材中痕量元素的測定。

表3 9種元素的加標(biāo)回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 3 Recoveries of spiked samples for 9 elementsand relative standard deviations

圖1 不同藥材同一元素箱型圖Fig.1 Tabular analysis ofthe same element in 11 kinds of Chinese medicinal herbs

2.6 樣品測定及統(tǒng)計(jì)分析

表4 350批中藥材樣品中的14種元素含量

由于所測樣品數(shù)量較大且結(jié)果較為分散,為更好地統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果,運(yùn)用SPSS 19.0軟件對樣品測定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,見表4。并對所測數(shù)據(jù)制作了箱形圖,以便更加直觀地反映各元素的樣品異常值情況。

將測定數(shù)據(jù)與2015年版《中國藥典》限量指標(biāo)(砷≤2 mg/kg、鉛≤5 mg/kg、鎘≤0.3 mg/kg、汞≤0.2 mg/kg、銅≤20 mg/kg)對比分析,結(jié)果表明,350批樣本中,1批樣本中銅超標(biāo),35批樣品中鎘元素超出限度范圍,超標(biāo)率10%。不同品種鎘和銅元素箱型圖見圖1。從超出限度范圍的樣品看,主要集中在細(xì)辛、龍膽和黃芪。細(xì)辛、龍膽和黃芪中鋇元素和錳元素含量均明顯高于其他品種。由此可見,元素殘留量與藥材品種存在一定的相關(guān)性,鎘元素在細(xì)辛、龍膽和黃芪藥材中容易蓄積。針對現(xiàn)已發(fā)生的藥害事件以及國際貿(mào)易爭端絕大多數(shù)集中于中藥材中重金屬及有害元素超標(biāo)等問題[13-16],且鎘元素的致癌性及半衰期長等特點(diǎn)[3],有關(guān)部門應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注和加強(qiáng)監(jiān)管。

3 結(jié) 論

建立了ICP-MS法對不同來源350批次中藥材中鉛、鎘、砷、汞、銅、鎳、鉻、鋇、錳、鉬、錫、硒、銻和鉈等14種重金屬及有害元素進(jìn)行含量測定。方法簡便快速、準(zhǔn)確靈敏。為中藥材安全性標(biāo)準(zhǔn)制定提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持,為評價(jià)植物類中藥材質(zhì)量提供了參考。中藥材中部分重金屬元素出現(xiàn)超標(biāo),可能與其地區(qū)生態(tài)環(huán)境有著密切聯(lián)系。另外,部分藥材中鋇和錳元素濃度過高也會帶來潛在危害,有必要對中藥材中其他有害無機(jī)元素進(jìn)行分析和風(fēng)險(xiǎn)評估研究,以保證中藥材中重金屬及其他有害元素標(biāo)準(zhǔn)制定的科學(xué)性與合理性。