ICP-MS法測定鴨跖草中六種有害元素

崔 燦，王 琳

（1.開封市中醫(yī)院，河南 475000；2.天津藥物研究院有限公司，天津 300301）

鴨跖草為鴨跖草科植物鴨跖草（Commelina communis L.）的干燥地上部分，鴨跖草喜溫暖、濕潤，能耐寒，以濕潤的荒地、溪邊生長最宜，主產(chǎn)于我國東南部地區(qū)，全國大部分地區(qū)均有分布，夏、秋兩季采收，曬干。主要化學成分有黃酮、生物堿、多糖、有機酸等。目前收載于《中國藥典》2020版，在《本草綱目》《滇南本草》《本草推陳》等古籍中均有記載?！侗静萃脐悺酚浭銎溆糜诩毙詡魅拘詿岵?、發(fā)熱、神昏、心臟衰竭等，其性寒，味甘、淡，歸肺、胃、小腸經(jīng)，具有清熱解毒、利水消腫的功效，藥理作用主要有抑菌作用、抗炎作用、鎮(zhèn)痛作用、抗高血糖作用、止咳作用、抗氧化作用、抗流感病毒作用等。臨床應用廣泛，可以用于防治感冒、抑制血糖升高、治療麥粒腫、盆腔炎、急性出血性結(jié)膜炎、泌尿道感染、神經(jīng)性嘔吐、先兆流產(chǎn)、前列腺肥大癥、急性扁桃體炎等［1-4］。

中藥作為中華民族傳統(tǒng)文化的瑰寶以其獨特的優(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)學界關注和使用。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和農(nóng)藥殘留等問題備受關注。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)展造成了極大的負面影響，是我國中藥出口受限的重要因素之一?，F(xiàn)代科學已證明了重金屬殘留能夠進入人體并與酶蛋白牢固結(jié)合，導致組織細胞出現(xiàn)結(jié)構和功能上的損害，因此其中的重金屬元素含量需要嚴格控制。中藥中元素的測定方法主要有原子吸收法、ICP-OES與ICP-MS三種，原子吸收光譜因為只利用原子光譜中單色光照射，所以只能檢測一種元素的含量，不過檢測限比較低，而且重現(xiàn)性比較好；ICP-AES是原子發(fā)射光譜，檢測原子光譜中的多條譜線，檢測限也比較低，而且多通道可以同時檢測多種原子和離子，比較方便，重現(xiàn)性也不錯；ICP-MS是ICP質(zhì)譜聯(lián)用，利用質(zhì)譜檢測同位素含量來檢測元素的含量，檢出限最低，效果最理想，ICP-MS法因其高靈敏度和定性能力應用更加廣泛［5-11］。文獻中有報道采用原子吸收法進行重金屬元素的測定［12］，但是未見報道微波消解法加ICP-MS法測定重金屬元素。本文采用微波消解法進行樣品的前處理，采用ICP-MS對鴨跖草中可能含有的有害元素鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）、汞（Hg）、銅（Cu）、鉻（Cr）進行測定，為該中藥材的質(zhì)量控制提供參考，保證用藥的安全。

1 儀器與試藥

1.1 儀器ELEMENT XR電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國Thermo公司）；Mars微波消解儀（美國CEM公司）；BarnsteadTMPacificTMRO超純水器（美國Thermo公司）；XSR型電子分析天平（瑞士梅特勒公司）。

1.2 試劑 鉛（208Pb）、鎘（111Cd）、砷（75As）、汞（202Hg）、銅（65Cu）、鉻（53Cr）、鍺（72Ge）、銦（115In）、鉍（209Bi）單元素標準溶液（1 000 μg/ml），均購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心。硝酸（MOS級）；水為自制的超純水。

1.3 樣品 藥材一共有12批，均從安徽亳州中藥材市場采購，其中樣品1～4（批號分別為190205、190306、190705、191108）的產(chǎn)地為遼寧大連，樣品5～8（批號分別為190909、190911、190915、190920）的產(chǎn)地為湖北襄樊，樣品9～12（批號分別為200609、200809、201010、201218）的產(chǎn)地為吉林長春。12批樣品經(jīng)天津中醫(yī)藥大學王麗副教授鑒定為鴨跖草科植物鴨跖草Commelina communis L.的干燥地上部分。

2 方法與結(jié)果

2.1 ICP-MS儀器參數(shù) 測定模式為KED模式，碰撞氣流速為4.0 ml/min，冷卻氣流速為4 L/min，輔助氣流速為0.7 L/min。

2.2 溶液的制備

2.2.1 混合對照品溶液 取鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）、汞（Hg）、銅（Cu）、鉻（Cr）6種元素的標準溶液，精密量取適量，以5%硝酸溶液為稀釋劑，制備成10 μg/ml的對照品儲備溶液。再取對照品儲備液適量，制備得到濃度分別為1、5、10、20和50 ng/ml的混合對照品溶液。

2.2.2 混合內(nèi)標溶液 取鍺（72Ge）、銦（115In）、鉍（209Bi）3種元素的標準溶液，精密量取適量，以5%硝酸溶液為稀釋劑，制備成20 ng/ml的混合內(nèi)標溶液。

2.2.3 供試品溶液 取鴨跖草藥材粉碎，過篩混勻。精密稱定0.3 g藥材，置于微波消解儀中進行消解，消解溶劑為硝酸，消解溫度為75℃，消解時間為20 min，消解完畢后在室溫進行揮酸處理，加水稀釋，制成5%硝酸溶液。同法制備空白溶液。

2.3 測定 對于砷、銅、鉻3種元素，以72Ge作為內(nèi)標；鎘與115In質(zhì)量分數(shù)接近，以115In作為內(nèi)標；鉛與汞與209Bi質(zhì)量分數(shù)接近，以209Bi作為內(nèi)標。內(nèi)標、對照與樣品均測定3次。

2.4 線性試驗 按照“2.1”項下條件和“2.3”項下方法，取混合對照品系列溶液進行測定。計算中以濃度為橫坐標，以測定值為縱坐標，得到各個元素的線性方程，結(jié)果見表1。從結(jié)果可知，在0～50 ng/ml線性范圍內(nèi)6種元素的線性關系良好，相關系數(shù)均大于0.999 2。

表1 線性試驗結(jié)果

2.5 精密度試驗 按照“2.1”項下條件和“2.3”項下方法，取混合對照品溶液進行測定，連續(xù)測定6次，計算鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）、汞（Hg）、銅（Cu）和鉻（Cr）6種元素的RSD分別為4.3%、2.9%、3.5%、2.5%、1.9%和2.1%，均小于5%，結(jié)果說明精密度良好。

2.6 重復性試驗 按照“2.1”項下條件和“2.3”項下方法，取6份供試品溶液（樣品1）進行測定，鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）、汞（Hg）、銅（Cu）和鉻（Cr）6種元素的RSD分別為2.3%、1.1%、1.5%、2.3%、1.2%和1.1%，均小于3%，結(jié)果說明重復性良好。

2.7 回收率試驗 采用標準加入法進行試驗，取9份供試品溶液（樣品1），加入20 ng/ml對照品溶液，高、中、低3個不同體積，按照“2.1”項下條件和“2.3”項下方法，計算回收率。鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）、汞（Hg）、銅（Cu）、鉻（Cr）6種元素的平均回收率分別為96.8%、97.9%、98.8%、95.1%、98.5%和99.1%，均在90%～110%范圍內(nèi)，RSD分別為3.9%、3.6%、3.3%、3.6%、1.7%和1.3%，均小于4%，具體結(jié)果見表2-8。結(jié)果說明該方法準確度良好。

表2 Pb回收率試驗結(jié)果（n=9）

2.8 樣品測定 取12批藥材進行測定，按照“2.2.3”項下方法制備供試品溶液，采用“2.1”項下條件，以“2.3”項下方法進行測定，6種元素的測定結(jié)果見表9。元素測定結(jié)果表明，不同產(chǎn)地的藥材的Pb、Hg元素結(jié)果是有差異的，Cd、As、Cu、Cr的結(jié)果差異較小。元素差異是可能由于不同產(chǎn)地的土壤元素含量導致的。按照2020版《中國藥典》要求中藥材中Pb不得過5 mg/kg、Cd不得過0.3 mg/kg；As不得過2 mg/kg；Hg不得過0.2 mg/kg；Cu不得過20 mg/kg；食品衛(wèi)生標準中要求Cr不得過0.5 mg/kg，12批藥材中6種有害元素的含量均符合要求。

表3 Cd回收率試驗結(jié)果（n=9）

表4 As回收率試驗結(jié)果（n=9）

表9 元素測定數(shù)據(jù)（n=9） mg/kg

表5 Hg回收率試驗結(jié)果（n=9）

表6 Cu回收率試驗結(jié)果（n=9）

表7 Cr回收率試驗結(jié)果（n=9）

表8 回收率試驗結(jié)果統(tǒng)計

3 討論

3.1 樣品前處理 因為中藥材中的元素含量比較低，樣品的前處理對于樣品測定結(jié)果會有很大的影響。常規(guī)的灰化法容易造成元素揮發(fā)性損失，導致測定結(jié)果的誤差比較大，同時周期也比較長。微波消解法可以解決這些問題，微波消解是指利用微波的穿透性和激活反應能力，使樣品溫度升高，同時采用密封裝置，再加入一定量的酸溶液，達到使樣品中有機物質(zhì)分解的目的。該方法優(yōu)點是：第一，消化時間短，微波加熱是一種直接對物體加熱的方式，微波可以穿入試液的內(nèi)部，在試樣的不同深度，微波所到之處同時產(chǎn)生熱效應，這不僅使加熱更快速，而且更均勻。大大縮短了加熱的時間，比傳統(tǒng)的加熱方式既快速又效率高。采用微波消解系統(tǒng)制樣，消化時間只需數(shù)十分鐘，大大提高了反應速率，縮短樣品制備的時間，與此同時，微波消解還可以控制反應條件，使制樣精度更高。第二，由于微波在使樣品發(fā)生內(nèi)加熱時，還引起酸與樣品之間較大的熱對流，使酸與樣品充分接觸，最大限度發(fā)揮酸的作用。第三，消解中因消化罐完全密閉，不會產(chǎn)生尾氣泄漏，且不需有毒催化劑及升溫劑，減少了對環(huán)境的污染和改善試驗人員的工作環(huán)境。第四，微波消解是在密閉容器內(nèi)進行，易揮發(fā)元素損失少，回收率高，耗酸量減少，空白值大為降低，從而提高了結(jié)果的準確性。簡言之，微波消解技術具有樣品分解快速、完全，揮發(fā)性元素損失小，試劑消耗少，操作簡單，處理效率高，污染小，空白低等顯著特點，被譽為“綠色化學反應技術”。前處理試驗中主要考查了酸種類的選擇，包括硝酸、鹽酸和高氯酸，同時對酸的濃度也進行了考查，最終選擇了5%的硝酸作為消解溶劑。

3.2 試驗影響因素分析 元素測定屬于痕量分析，很多因素都會對結(jié)果產(chǎn)生影響。因此，本文對試劑進行了考查，特別是硝酸的考查，硝酸需要選擇色譜級別的；試驗用水也分別考查了屈臣氏水、自制純水等，最后選擇超純水機的自制水；器皿中的元素雜質(zhì)也會影響測定結(jié)果，酸性條件下會使部分元素浸出，通過玻璃材質(zhì)和聚四氟乙烯材質(zhì)器皿的比較，本文優(yōu)選聚四氟乙烯材質(zhì)。

3.3 內(nèi)標物 元素測定一般內(nèi)標物都是選稀土金屬或者貴金屬。理論上，選擇內(nèi)標有四個條件：樣品溶液中不含有該元素；與待測元素質(zhì)量數(shù)接近；電離能與待測元素電離能相近；元素化學特性。但通常選擇內(nèi)標會以質(zhì)量數(shù)接近為最直觀的標準。因此，基于以上原則，砷、銅、鉻3種元素與72Ge質(zhì)量分數(shù)接近，因此以72Ge作為內(nèi)標；鎘與115In質(zhì)量分數(shù)接近，因此以115In作為內(nèi)標；鉛和汞與209Bi質(zhì)量分數(shù)接近，因此以209Bi作為內(nèi)標。通過選擇合適的內(nèi)標物，降低測定的風險。

本文采用微波消解法加電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定鴨跖草中6種有害元素，該方法快速、準確、靈敏度高，可以有效控制鴨跖草中的鉛、鎘、砷、汞、銅、鉻6種有害元素，保證該中藥材的質(zhì)量安全。