電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定留蘭香樣品中5種殘留重金屬*

萬紅才，段萍，徐作剛，曾琦，羅洪蓮，劉曉艷

(貴州省黔南州檢驗檢測院，都勻 558000)

留蘭香(Mentha spicata L)為唇形科植物，收載于《貴州省中藥材、民族藥材質(zhì)量標準》2003年版，該藥材在本地區(qū)已得到開發(fā)與利用，同時作為民族食品被廣泛使用。筆者在本實驗中探索留蘭香中殘留重金屬檢測方法，并進行方法學驗證，以期建立留蘭香中殘留重金屬測定方法，有效控制留蘭香質(zhì)量。筆者采用微波消解處理樣品，電感耦合等離子體質(zhì)譜法(inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS) 測定留蘭香樣品中銅、砷、鎘、汞、鉛等5種殘留重金屬元素。

1 儀器與試藥

1.1儀器 iCAPQ 系列電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國熱電公司)；激光冷水機(PH-LW16-BHP)；微波消解儀ETHOS(VB24 UP，奧地利安東帕公司)；趕酸儀VB24VP(萊伯泰)。

1.2試藥 鉛、砷、鎘、汞、銅單元素混合標準溶液(國家有色金屬及電子材料分析中心，批號：178041-2，濃度：1000 mg·L-1)；鍺、銦、鉍內(nèi)標混合標準儲備溶液(國家有色金屬及電子材料分析中心，批號：151c42-1，濃度：1000 mg·L-1)；硝酸(優(yōu)級純，國藥集團化學試劑有限公司，批號：10014508)；高純氮(≤99.99%)；娃哈哈純凈水(批號：20180927)。留蘭香采自貴州都勻、畢節(jié)、遵義、開陽等地，共10批，經(jīng)貴州省食品藥品檢驗所李揚專家鑒定，均屬于唇形科植物留蘭香。樣品信息見表1。

表1 樣品信息

2 方法與結(jié)果

2.1樣品處理方法 取陰干供試品，粉碎成細粉，取約0.5 g，精密稱定，置聚四氟乙烯消解罐，加硝酸5 mL，浸泡過夜，旋緊上蓋，置微波消解爐內(nèi)按照表2微波程序消解，消解完畢后，冷卻至室溫，打開上蓋，置趕酸儀上于110 ℃趕酸至1 mL，用去離子水轉(zhuǎn)移至50 mL量瓶，并用去離子水稀釋至刻度，搖勻，用孔徑0.45 μm微孔濾膜濾過，取續(xù)濾液作為供試品溶液，同法制備空白樣品。

表2 微波消解程序

2.2標準溶液的制備 精密吸取銅、砷、鎘、汞、鉛單元素1000 mg·L-1混合標準溶液1 mL，置10 mL量瓶中，加2%硝酸稀釋至刻度，搖勻，再精密吸取1 mL置100 mL量瓶中，加2%硝酸稀釋至刻度，搖勻，作為混合標準溶液儲備液，分別精密吸取混合標準溶液儲備液0，1，2，3，5 mL分別置100 mL量瓶中，加2%硝酸稀釋至刻度，搖勻，制成含銅、砷、鎘、汞、鉛分別為0，10，20，30，50 ng· mL-1混合標準溶液；精密吸取銦、鍺、鉍單元素1000 mg·L-1混合標準溶液1 mL置10 mL量瓶中，加2%硝酸稀釋至刻度，搖勻，再精密吸取1 mL置100 mL量瓶中，加2%硝酸稀釋至刻度，搖勻，作為內(nèi)標溶液儲備液，精密吸取內(nèi)標溶液儲備液1 mL分別置100 mL量瓶中，加2%硝酸稀釋制成含銦、鍺、鉍均為10 ng· mL-1混合內(nèi)標溶液作為儀器優(yōu)化調(diào)諧液。

2.3色譜條件 射頻功率：1550 W，載氣流速：0.8 L·min-1，霧化氣流量：15 L·min-1，輔助氣流速：0.8 L·min-1，蠕動泵轉(zhuǎn)速：40 r·min-1，采樣模式：標準模式(standard mode，STD)，測定時間：30 s，采樣深度：5 mm，采樣點：3次，循環(huán)水溫度：15～20 ℃；循環(huán)水壓強：230～400 kPa。

2.4線性關(guān)系考察 采用定量分析方法，用內(nèi)標物對儀器進行優(yōu)化調(diào)節(jié)，待測元素分別為銅同位素63(63Cu)、砷同位素73(73As)、鎘同位素114(114Cd)、汞同位素202(202Hg)、鉛同位素208(208Pb)，按同位素質(zhì)量數(shù)與待測元素質(zhì)量數(shù)相近的內(nèi)標原則，63Cu、73As 的測定以72Ge為內(nèi)標，114Cd 以115In 為內(nèi)標，202Hg、208Pb 以209Bi 為內(nèi)標[1]。取“2.2”項制備的標準溶液及優(yōu)化溶液，在電感耦合等離子質(zhì)譜最優(yōu)化的條件下，以各元素的平均測量值為縱坐標、濃度為橫坐標，測定并繪制標準曲線，得各元素回歸方程。從回歸系數(shù)可知，在0～50 μg· mL-1線性范圍內(nèi)，各元素線性均符合要求，結(jié)果見表3。

2.5檢測限( limit of detection，LD)與定量限(limit of quantitation，LQ)的測定 參照《中華人民共和國藥典》2015年版四部通則0412檢測限與定量限測定方法，取“2.1”項方法制備的10份空白樣品溶液并測定響應值，計算標準偏差(standard deviation，SD)值，以3倍SD值作為檢測限，10倍SD值作為定量限。即得銅、砷、鎘、汞、鉛的檢測限與定量限，結(jié)果見表3。

2.6進樣精密度與重復性實驗 分別取鉛、砷、鎘、汞、銅濃度均為30 ng· mL-1混合標準溶液，連續(xù)進樣6次，計算得銅、砷、鎘、汞、鉛含量的RSD結(jié)果見表3，表明方法進樣精密度良好。編號201701樣品平行稱取6份，按“2.1”項方法制備供試品溶液并測定，計算得銅、砷、鎘、鉛、汞含量的RSD結(jié)果見表3，表明重復性良好。

2.7回收率實驗 平行稱取編號201701樣品9份，精密梯度添加5種被測元素(均為50 μg·L-1)混合標準溶液，按“2.1”項方法制備3個濃度級供試品溶液并測定；測定9份樣品中各元素的濃度，計算得各元素回收率見表4。

2.8供試品測定 按“2.1”項方法制備供試品溶液，每批樣品平行制樣2份，按“2.3”項方法測定樣品中各元素含量，根據(jù)制作標準曲線，讀取測定各元素濃度均值即可，得到5種元素含量見表5。

2.9結(jié)果 方法學考察結(jié)果顯示，銅、砷、鎘、汞、鉛元素在相應的質(zhì)量范圍內(nèi)線性關(guān)系良好；銅、砷、鎘、汞、鉛的平均回收率分別為98.3%，95.5%，97.5%，94.6%，98.5%，回收率實驗可信，測定精密度實驗、重復性實驗各元素RSD 均≤ 5%，說明精密度及重復性良好，該方法可以滿足留蘭香殘留重金屬分析要求，根據(jù)重金屬測定結(jié)果，10批藥材中5種明確需要控制的有害重金屬元素(銅、砷、鎘、汞、鉛)殘留量均在《中華人民共和國藥典》(2015年版)及現(xiàn)行《藥用植物及制劑進出口綠色行業(yè)標準》規(guī)定限制濃度范圍內(nèi)，該判定標準適用于留蘭香，該檢測方法能保證留蘭香食用和藥用安全。見表5。

3 討論

樣品的前處理方法中，筆者比較了干灰化法、濕消化法、微波消解法等幾種前處理方法，結(jié)合樣品待測元素特性，選用微波消解法作為樣品前處理方法，需時短(耗時48 min)，溫度較低(最高溫度200 ℃)，可相應提高元素回收率；同時微波消解采用程序升溫，能使樣品消解徹底，并且回避了樣品反應過快、壓力過大爆罐的缺點；所用試劑量少(只需硝酸5 mL)，能相應降低背景空白值對測定的干擾及減少實驗環(huán)境污染，該處理方法在多次實驗方案的優(yōu)化中產(chǎn)生；ICP-MS可同時測定樣品中多種元素，該儀器靈敏度高，但在檢測過程中必須對色譜條件設(shè)置進行優(yōu)化，用實驗方法調(diào)節(jié)射頻功率、霧化氣流量來控制儀器的氧化物產(chǎn)率和雙電荷產(chǎn)率，必要時用適當?shù)恼{(diào)諧劑調(diào)試，使儀器達到使用要求；在分析過程中加入內(nèi)標元素，以平衡標準曲線中硝酸基體和實際樣品基體之間的差別，在分析過程中加入內(nèi)標元素以平衡標準曲線硝酸基體和實際樣品基體之間的差別。在分析過程中加入內(nèi)標元素以平衡標準曲線硝酸基體和實際樣品基體之間的差別。參考質(zhì)量數(shù)接近的原則為不同被測元素分配相關(guān)內(nèi)標達到儀器優(yōu)化，文中待測元素為63Cu、73As、114Cd、202Hg、208Pb，分別選擇質(zhì)量數(shù)與待測元素質(zhì)量數(shù)相近的內(nèi)標溶液，63Cu、73As 的測定以72Ge 為內(nèi)標，114Cd 以115In 為內(nèi)標，202Hg、208Pb 以209Bi 為內(nèi)標。盡量清除元素之間的干擾，提高儀器檢測結(jié)果準確度，這是ICP-MS不可缺的操作步驟[2]。從檢測結(jié)果看出，建立微波消解對樣品處理，采用ICP-MS法對留蘭香中5種殘留重金屬元素測定，在0～50 μg·L-1濃度范圍內(nèi)，線性關(guān)系、回收率、精密度、重復性均達到要求，該方法操作便捷，儀器靈敏度高，優(yōu)于傳統(tǒng)的各種重金屬測定方法；該方法是將來重金屬檢測的發(fā)展趨勢；但成本高，不易普及，建議作為測定改進方法使用；通過對10批留蘭香樣品中殘留重金屬定量分析，參照《中華人民共和國藥典》(2015年版)和《藥用植物及制劑進出口綠色行業(yè)標準》規(guī)定：重金屬總量應≤20.0 mg·kg-1，Cu≤20.0 mg·kg-1，Pb≤5.0 mg·kg-1，Cd≤0.3 mg·kg-1，Hg≤0.2 mg·kg-1，As≤2.0 mg·kg-1。本實驗測得銅、砷、鎘、汞、鉛元素濃度含量均遠低于標準中相應的限量值，建議留蘭香品種沿用該標準含量判定限[3-5]；留蘭香不僅在民族地區(qū)廣泛當做美味的食品使用，還作為食品添加劑，廣泛用于糖果、飲料和牙膏等的生產(chǎn)；同時留蘭香作為民族藥用于疏風清熱、解表和中、理氣止痛，用于感冒頭痛、胃痛、咳嗽、腹脹、吐瀉、痛經(jīng)、肢麻、跌撲腫痛[6]。建立該品種重金屬檢測方法有其必要性，同時也可為該品種的質(zhì)量控制奠定基礎(chǔ)。

表3 5種元素檢測方法學考察

表4 5種重金屬元素回收率實驗結(jié)果 %

表5 10批留蘭香中5種重金屬元素含量測定結(jié)果