微波消解——電感耦合等離子質(zhì)譜法測定靈寶杜仲中藥材中的銅、鉛、砷、鎘

◎王華芳 吉仙枝

(三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品園林學(xué)院，河南三門峽472000)

杜仲又名“黃金樹”，是我國著名的滋補(bǔ)中藥材，屬于杜仲科杜仲屬植物，具有補(bǔ)肝腎、強(qiáng)筋骨、降血壓、安胎和養(yǎng)生保健等諸多功效。靈寶杜仲是國家地理標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，其資源量約占全世界的99.9%以上。

中藥材中重金屬銅、砷、鎘、鉛的含量超標(biāo)，不僅影響中藥藥效，還會引起慢性中毒[1-4]。同時，杜仲是我國特有的出口商品，杜仲重金屬超標(biāo)一方面影響我國中藥的國際聲譽(yù)，另一方面也給國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成巨大損失，因此，測定靈寶杜仲重金屬含量十分重要。

中藥重金屬含量測定的常見方法有原子吸收光譜法[5-6]、紫外可見分光光度法[7-8]、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[9-10]、原子熒光分光光度法[11-12]、電感耦合等離子質(zhì)譜法[13-17]等。與其他方法比，電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)具有簡便快速、檢出限低、多元素同時測定等特點(diǎn)[18-20]。本研究采用微波消解手段，建立ICP-MS 測定靈寶杜仲中銅、砷、鎘和鉛的分析方法，為靈寶杜仲藥材的質(zhì)量檢測和進(jìn)出口貿(mào)易等提供依據(jù)，為靈寶杜仲產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供保障。

1 實驗部分

1.1 主要儀器

ICAP Q 電感耦合等離子質(zhì)譜儀（美國賽默飛世爾公司），儀器工作參數(shù)見表1；微波消解儀（上海新儀）；Milli-Q 超純水處理系統(tǒng)（美國Millipore 公司）；電子分析天平（上海力晨儀器科技公司）實驗所用器皿都經(jīng)過稀硝酸（硝酸:水=1:5）過夜浸泡，然后用蒸餾水、超純水沖洗干凈。

表1 ICP- MS 儀器工作參數(shù)表

1.2 試劑與材料

硝酸（優(yōu)級純）；過氧化氫（ω（H2O2）=30%，優(yōu)級純）；氬氣純度為99.99%；實驗用水為超純水。

調(diào)諧液：1ug/L 的鈰、鈷、鋰、鎂、砣、釔混合溶液，2%硝酸溶液為介質(zhì)。

銅、鉛、鎘單元素標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（100ug/mL）、砷單元素標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液1000ug/mL、銠標(biāo)準(zhǔn)溶液100ug/mL：標(biāo)液配制方法參考《DZT0253.1-2014 生態(tài)地球化學(xué)評價動植物樣品分析方法第1 部分》。

混合標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液：分別移取1.0mL100 ug/mL 銅、鉛、鎘單元素標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（100ug/mL）至100mL 容量瓶中，再加入0.1mL1000ug/mL 砷單元素標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，用2%硝酸定容，得到濃度均為1.0mg/L 銅、砷、鉛、鎘混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，備用。

混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：使用2.2 所配制溶液，分別取0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、10.00、20.00mL 至100mL 的容量瓶中，用2%硝酸定容至刻度，得到濃度分別為0.00、10.00、20.00、30.00、40.00、50.00、100.00、200.00ug/L 的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，備用。

銠標(biāo)準(zhǔn)溶液：移取1.0mL100ug/mL 的銠標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于100mL 的容量瓶中，加入2%硝酸定容，得到濃度為1000ug/L 的銠標(biāo)準(zhǔn)溶液。逐級稀釋，最終得到1.0ug/L 銠標(biāo)準(zhǔn)溶液，備用。

杜仲葉和皮購買于靈寶當(dāng)?shù)厥袌觥?/p>

2 實驗方法

2.1 樣品前處理

將杜仲葉和杜仲皮用自來水進(jìn)行清洗，再用1%中性無磷洗潔精清洗去污物后，用自來水多次漂洗，最后用蒸餾水沖洗干凈，擦干后放入烘箱中，60℃下烘干。

稱取杜仲葉和杜仲皮混合試樣100g，加入高速破碎機(jī)制備成粉末樣，備用。

稱取0.2g（精確至0.0001mg）于專用聚四氟乙烯微波消解罐中，加入5.0mL 硝酸，放置過夜，加1mL 過氧化氫，用2~4mL 超純水沖洗試管壁，混合均勻，于微波消解儀中消解（微波消解程序見表2），消解完成后放到趕酸器上趕酸至近干，定容至25mL，混勻備用。

表2 微波消解程序表

按照上述相同的方法，制備兩份過程空白溶液。

2.2 測定方法的建立

以豐度值較多、干擾較少為選擇依據(jù)，分別選定銅、砷、鉛和鎘的分析同位素質(zhì)量數(shù)，即銅63、砷75、鎘111、鉛208。設(shè)置1.0ug/L 銠為內(nèi)標(biāo)元素，建立測定方法。采用在線加入內(nèi)標(biāo)方式校正樣品基體效應(yīng)，測定過程中，內(nèi)標(biāo)進(jìn)樣管始終插在內(nèi)標(biāo)溶液中，按照標(biāo)液濃度從低到高的順序插入樣品進(jìn)樣管進(jìn)行樣品測定。以峰強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，以濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。用杜仲樣品溶液的測定數(shù)值帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算杜仲溶液中銅鉛鎘砷的濃度。

3 結(jié)果與討論

3.1 元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

按照表1 中儀器工作參數(shù)，將2.3 中配制好的系列混標(biāo)溶液按照濃度從低到高的順序以此進(jìn)行ICP-MS 測定，以標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為橫坐標(biāo)，以標(biāo)準(zhǔn)溶液峰強(qiáng)為縱坐標(biāo)，得到銅、鉛、砷、鎘四元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線及其線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)，具體實驗結(jié)果見表3 和下圖。

表3 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液實驗測定結(jié)果表

銅、砷、鉛和鎘標(biāo)準(zhǔn)工作曲線圖

3.2 樣品溶液中銅鉛砷鎘的含量

相同條件下，分別測定杜仲樣品溶液和空白溶液的峰值，平行測定兩次，測定結(jié)果見表4。

表4 空白及樣品溶液的ICP- MS 測定值表

將樣品溶液峰值帶入對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線，扣除掉空白溶液值，再由下列公式計算得到杜仲樣品中銅、砷、鉛和鎘的含量。計算公式及結(jié)果詳見下表5：

表5 樣品中銅、砷、鉛、鎘含量計算結(jié)果表

其中，ω 為杜仲中對應(yīng)金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位mg/kg；ρ1為樣品中金屬含量，單位ug/L；ρ0空白中金屬含量，單位ug/L；V 為樣品定容體積，單位L；m 為樣品的稱取質(zhì)量，單位g。

金屬的含量取兩次測定的平均值，則可以得到杜仲樣品中銅含量為4.29mg/kg，砷的含量為0.54mg/kg，鎘的含量為0.11mg/kg，鉛的含量為3.81mg/kg。

3.3 檢出限

方法的檢測限指的是儀器能夠檢測出來的最小的樣品量，按照3.1 中的儀器測定參數(shù)，對空白溶液連續(xù)平行測定12 次，分別以銅、砷、鎘、鉛元素測定結(jié)果的3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差（3σ）除以該元素相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率（k）,得到每一個元素的檢出限，結(jié)果見表6。

3.4 精密度

對2.3 所配制的濃度為40.00ug/L 的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行ICP-MS 測定,連續(xù)測定6 次，計算各元素RSD，考察其精密度，結(jié)果見表6。

3.5 準(zhǔn)確度

利用樣品加標(biāo)回收實驗考察方法的準(zhǔn)確度，取相同的杜仲消解液兩份，其中一份加入混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，另一份不加，按照表2 中的儀器參數(shù)分別進(jìn)行ICP-MS 測定，按照下列公式2 計算樣品加標(biāo)回收率，具體測定結(jié)果見表6。

表6 杜仲中銅、砷、鉛和鎘元素的線性、檢出限、精密度和準(zhǔn)確度表

其中，c1表示沒有加入混標(biāo)的樣品測定濃度，單位ug/L；c2加入混標(biāo)之后的樣品液測定濃度，ug/L；c3混標(biāo)的濃度，ug/L；

所測元素的線性相關(guān)系數(shù)在0.9980 以上，說明線性關(guān)系良好。四元素的檢出限均能滿足測定需求，鎘元素的RSD 值在1%—2%之間，說明儀器的精密度良好。各元素的加標(biāo)回收率均在103%附近，說明方法的準(zhǔn)確性可以。

表7 靈寶杜仲銅、鉛、砷、鎘含量與國家要求對比表

3.6 靈寶杜仲銅、砷、鉛、鎘的安全評價

依據(jù)《中華人民共和國外經(jīng)貿(mào)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》，查找到藥用植物原料中重金屬含量要求，對比實驗測定結(jié)果進(jìn)行評價，四種元素的測定結(jié)果均小于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此靈寶杜仲符合藥材進(jìn)出口要求。