白芍中18 種元素的ICP-MS 測定研究

梁 玉

(桂林市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所，廣西 桂林 541004)

白芍為毛茛科植物芍藥Paeoniatactilora Pall.的干燥根，具有養(yǎng)血調(diào)經(jīng)，斂陰止汗，柔肝止痛，平抑肝陽之功效。目前對白芍中微量元素的研究不多 ，而現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，中藥中微量元素也是決定中藥性味或藥效的物質(zhì)基礎(chǔ)和關(guān)鍵成分。同時(shí)，重金屬及有害元素也是影響中藥質(zhì)量安全的一個(gè)重要方面。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)具有分析速度快、線性范圍寬、可多元素同時(shí)測定、檢出限低等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛地應(yīng)用于中藥中無機(jī)元素的分析檢測。本文以微波消解處理樣品，通過選擇合適的分析譜線和觀測方式，使用內(nèi)標(biāo)校正基體干擾、采用KED 模式（碰撞反應(yīng)池技術(shù)）消除復(fù)雜多原子離子質(zhì)譜干擾等方式，建立了ICP-MS 測定白芍中Li、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Rb、Sr、Mo、Cd、Ba、Hg 和Pb 等18種元素的方法，實(shí)驗(yàn)方法簡便、快捷、準(zhǔn)確，可用于植物性中藥中多元素的同時(shí)測定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為白芍的質(zhì)量控制和繼續(xù)開發(fā)利用提供技術(shù)參考。

1.材料與方法

1.1 儀器與試劑

AB304-S 電子分析天平（瑞士METTLER TOLEDO 公司）；MARS6 微波消解儀（美國CEM 公司），配恒溫加熱板；Milli-Q 超純水機(jī)(美國Millipore 公司)； iCAP Q 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國Thermo Fisher 公司）。

硝酸（Trace Metal Grade，美國Fisher Chemical 公司，批號：20151209）；30%過氧化氫（優(yōu)級純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，批號：20160613）；質(zhì)譜調(diào)諧液（Li、Co、In、Ce、U， 美 國Thermo Fisher 公 司）； Li、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Rb、Sr、Mo、Cd、Ba、Hg 和Pb 均為GSB04 系列單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000 μg/ml，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；Sc、Ge、In、Bi 均為GSB04 系列單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000 μg/ml，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）。

1.2 方法

1.2.1 儀器工作條件

使用質(zhì)譜調(diào)諧液對ICP-MS 進(jìn)行調(diào)諧，優(yōu)化儀器的工作參數(shù)，使儀器靈敏度（Li、Co、In、U 的強(qiáng)度）、氧化物（CeO+/Ce+）、雙電荷(137Ba++/137Ba+)、分辨率等各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最佳，儀器工作條件為：射頻功率1550 W，采樣深度6.5 mm，等離子體氣流量16.0 L/min，輔助氣流量1.0 L/min，霧化氣流量1.0 L/min，He 氣流量(KED 模式)4.0 ml/min，樣品提升速率1.0 ml /min，積分時(shí)間0.100 s，樣品測定次數(shù)3 次。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液和內(nèi)標(biāo)溶液的配制

用2% HNO3逐 級 稀 釋Li、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Rb、Sr、Mo、Cd、Ba 和Pb 標(biāo) 準(zhǔn)溶液至0 ng/ml、1.0 ng/ml、5.0 ng/ml、10.0 ng/ml、50.0 ng/ml、100.0 ng/ml、300.0 ng/ml，稀釋Hg 標(biāo)準(zhǔn)溶液至0 ng/ml、0.2 ng/ml、0.5 ng/ml、1.0 ng/ml、2.0 ng/ml、5.0 ng/ml，稀釋Sc、Ge、In、Bi 內(nèi)標(biāo)溶液至10 ng/ml。

由于Hg 元素具有強(qiáng)吸附性，ICP-MS 測定時(shí)會產(chǎn)生記憶效應(yīng)。因此，本實(shí)驗(yàn)中在Hg 的標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品溶液中加入200 μg/L 的Au 溶液以消除Hg 的記憶效應(yīng)。

1.2.3 樣品

灌木枝葉國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW 07602，地球物理地球化學(xué)勘察研究所）。三個(gè)白芍樣品購自桂林市藥店，產(chǎn)地分別為四川、安徽和浙江，于60 ℃干燥2 h，粉碎成粉末，備用。

1.2.4 樣品處理

準(zhǔn)確稱量粉碎后的白芍樣品0.5 g 于消解罐中，加入8 mL HNO3和2 ml 30%H2O2，放置過夜進(jìn)行預(yù)消解，放入微波消解儀中，按表1 程序進(jìn)行消解。冷卻后取出，恒溫加熱板上120 ℃趕酸至液體剩余約1 ml，將試樣溶液轉(zhuǎn)移至50 ml 塑料容量瓶中，用水定容，混勻。同法制備試劑空白溶液。

表1 微波消解程序

2.結(jié)果

2.1 ICP-MS 干擾及校正

ICP-MS 在測量時(shí)會產(chǎn)生基體效應(yīng)，其原因是樣品基體和純標(biāo)準(zhǔn)溶液在黏度、電離平衡、傳輸效率等方面存在的差異造成的待測元素檢測信號的抑制或增強(qiáng)。通過加入內(nèi)標(biāo)元素可有效地監(jiān)控和校正分析信號的短期和長期漂移，并對基體效應(yīng)具有明顯的補(bǔ)償作用。內(nèi)標(biāo)元素應(yīng)在樣品中含量極低，且電離能與待測元素接近，本實(shí)驗(yàn)選擇10 ng/ml 的Sc、Ge、In、Bi 混合內(nèi)標(biāo)溶液，三通管在線加入進(jìn)行校正。

質(zhì)譜干擾來源于等離子體中產(chǎn)生的分子（或多原子）以及相同質(zhì)量數(shù)的其他原子與目標(biāo)元素的質(zhì)荷比相同而發(fā)生的質(zhì)譜重疊，主要有同質(zhì)異位素干擾、多原子離子干擾、雙電荷離子干擾。白芍消解溶液中主要含有K、Ca、Na、Mg、P、S、Cl 等元素，而來源于等離子體和消解用酸的元素為Ar、H、O、N 等，18 種ICP-MS 待測元素潛在的主要質(zhì)譜干擾見表3。由表3 可知，18 種待測元素主要的質(zhì)譜干擾大都是多原子離子，本實(shí)驗(yàn)采用He 氣碰撞KED模消除這些干擾。KED 模式的原理基于干擾離子比分析物離子有更大的截面積而實(shí)現(xiàn)二者的分離，這個(gè)分離過程叫做動能歧視效應(yīng)（KED）。

表2 質(zhì)譜干擾嚴(yán)重的4中元素

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限

在ICP-MS 工作條件下測定標(biāo)準(zhǔn)工作溶液系列，得各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線方程及線性相關(guān)系數(shù)。平行測定樣品空白溶液20 次，按IUPAC 的方法計(jì)算檢出限（3δ/b），得到各待測元素的檢出限。結(jié)果見表4。表4 表明，方法的線性關(guān)系良好，各線性相關(guān)系數(shù)大于0.999， ICP-MS 檢出限在0.002 μg/L ～0.098 μg/L 之間。

表3 各元素的相關(guān)系數(shù)和檢出限

2.3 樣品分析

采用本方法測定灌木枝葉國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW 07602），得到其測定結(jié)果。在灌木枝葉國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中加入一定量的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行微波消解，在儀器工作條件下測定，得到本方法的加標(biāo)回收率。將加標(biāo)灌木枝葉國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)平行測定6 次，得到方法的精密度。結(jié)果見表4。灌木枝葉國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)參考值基本相符，回收率在85.9%～112.7%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.2%～9.1%之間，說明本方法的準(zhǔn)確度和精密度良好，可滿足白芍中多種元素測定的要求。白芍測定結(jié)果表明白芍中含有豐富的微量元素，含量在10 mg/kg 以上的有Ti、Mn、Fe、Zn、Sr 等5 種元素。有害元素Pb、Cd、As、Hg、Cr 的含量都不高，除Cr 的含量最高達(dá)到1.10 mg/kg 外，其余四種有害元素的含量均低于0.2 mg/kg。本實(shí)驗(yàn)中三個(gè)不同產(chǎn)地白芍樣品如Na、K、Ca 等元素的測定結(jié)果之間有較大差別，與徐潤生、施燕支 和劉海萍等人的結(jié)果亦不盡相同。大量研究表明不同產(chǎn)地的中藥材之間的元素含量差異較大，因此本實(shí)驗(yàn)測定的三個(gè)白芍樣品之間的差異及與徐潤生等人測定結(jié)果的差異可能與產(chǎn)地有關(guān)。

表4 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和樣品分析結(jié)果(mg/kg)

3.結(jié)論

白芍樣品經(jīng)HNO3-H2O2微波消解后，以ICP-MS 測定 了Li、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Rb、Sr、Mo、Cd、Ba、Hg 和Pb 等18 種元素，將本方法用于灌木枝葉國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定，結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值基本一致。本方法操作簡單，分析速度快，靈敏度高，準(zhǔn)確性好，適用于植物類中藥中多元素的同時(shí)測定。測定結(jié)果表明，白芍中含有豐富的微量元素，含量在10 mg/kg 以上的元素就有5 種，而有害元素Pb、Cd、As、Hg、Cr 的含量都不高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為闡明白芍的藥理、藥效和毒理提供科學(xué)依據(jù)。