邱麗 施意華唐碧玉 靳小珠 古行乾

（中國有色桂林礦產(chǎn)地質研究院有限公司測試中心，廣西桂林541004）

微波消解-ICP-MS法測定藥用明膠空心膠囊中微量重金屬元素

邱麗 施意華＊唐碧玉 靳小珠 古行乾

（中國有色桂林礦產(chǎn)地質研究院有限公司測試中心，廣西桂林541004）

采用微波消解技術，建立了一種電感耦合等離子體質譜法測定明膠空心膠囊中Cr，Co，Ni，Cu，Zn，As，Cd，Hg和Pb 9種微量重金屬元素的方法。確定了微波消解儀和等離子體質譜儀的最佳操作參數(shù)，研究共存離子的干擾和消除方法，選擇了各元素的測定同位素，以Ge，Rh和Tl為內標補償基體效應，建立了樣品測定方法。應用擬定的方法測定了不同生產(chǎn)廠家、不同批次的空心膠囊中微量重金屬的含量。方法對試樣中各元素測定的相對標準偏差為1.5%～14.1%，加標回收率在90.0%～102.0%。結果表明，方法簡便、快速、靈敏，滿足于空心膠囊中9種重金屬元素的測定要求。

空心膠囊；微量重金屬元素；電感耦合等離子體質譜法；微波消解

0 前言

空心膠囊廣泛應用于藥品生產(chǎn)行業(yè)［1］，其主要組成為藥用明膠、著色劑和遮光劑等。生產(chǎn)空心膠囊的原料、工藝、儲存過程中受到潛在重金屬污染，空心膠囊產(chǎn)品均不同程度地含有微量重金屬元素，對藥品生產(chǎn)質量和人體健康至關重要。因此，國家藥典明確規(guī)定了空心膠囊的重金屬含量限量標準［2］。目前，用于空心膠囊中重金屬元素的分析方法主要有原子吸收光譜法［3－4］、原子熒光光譜法［5］、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）［6］和電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）［7－8］等。電感耦合等離子體質譜法具有干擾小，檢出限低，線性范圍寬，精密度高，分析速度快且能多元素同時測定等特點，在環(huán)境、生物、醫(yī)藥等領域應用廣泛［9－12］。實驗采用微波消解試樣，利用ICP-MS儀對不同廠家和不同批次空心膠囊中Cr，Co，Ni，Cu，Zn，As，Cd，Hg，Pb 9種元素的含量進行了測定，方法簡便、快速、靈敏，滿足于空心膠囊中9種重金屬元素的測定要求。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

X seriesⅡ電感耦合等離子體質譜儀（美國賽默飛世爾科技有限公司）；Milestone ethos 1微波消解儀（意大利Milestone公司）。

Cr，Co，Ni，Cu，Zn，As，Cd，Hg，Pb標準儲備溶液（1.000g/L），硝酸介質；用標準儲備溶液逐級稀釋成所需混和標準系列溶液，硝酸（0.32mol/L）介質。內標溶液為10mg/L的鍺、銠和鉈混和標準溶液。硝酸、過氧化氫為超高純試劑，實驗用水為超純水（電阻率18.2MΩ·cm）。

1.2 儀器工作條件

經(jīng)Be，Co，In和U調諧液優(yōu)化后的ICP-MS儀工作條件為：采樣深度60mm；試樣駐留時間10ms；掃描次數(shù)100；冷卻氣流量13.0L/min；輔助氣流量0.90L/min；霧化氣流量0.78L/min；采樣錐孔徑1.0mm；截取錐孔徑0.7mm；霧化室溫度3℃；射頻（RF）功率1 300W；積分時間10ms；測量方式為跳峰。

1.3 實驗方法

稱取1.000 0g（±0.000 2g）空心膠囊于酸煮洗凈的100mL聚四氟乙稀消解罐中，加入8mL硝酸，2mL過氧化氫，混勻，浸泡4h，蓋好內蓋并扭緊外套，放置于微波消解儀內進行消解。消解程序：功率750W，升溫時間為15min，升溫至180℃，功率1 000W，保持時間15min。消解結束30min后取出消解罐放置冷卻。開啟消解罐，置于沸水浴上蒸至近干，加入20mL硝酸（0.32mol/L）加熱10min，取下冷卻，用硝酸（0.32mol/L）將消解液轉入50mL聚乙稀容量瓶中，用少量硝酸（0.32mol/L）洗滌消解罐3次，合并至容量瓶中，稀釋定容至100mL。同時做試樣流程空白，供ICP-MS儀測定。

2 結果與討論

2.1 稱樣量的選擇

空心膠囊中有機成分較多，樣品不易加工至小顆粒，分別平行稱取5份同一試樣0.10，0.20，0.50，1.00，1.50，2.00g進行消解實驗。測定結果表明，樣品量在0.10g時，測定結果重復性及平行性較差；樣品量大于等于1.00g時，測定結果沒有顯著性差異，因此選擇1.00g試樣稱取量，保證取樣具有代表性。

2.2 同位素及內標元素選擇

在ICP-MS法分析過程中，應選擇最大豐度值的同位素，同時避免使用多原子干擾和同量異位素重疊干擾的同位素，對于基體效應和接口效應一般利用在線加入內標元素的方式來消除。內標元素的選擇原則：選擇與待測元素質量數(shù)相近，電離電位相近及沸點相近的元素作為內標元素［13］，實驗選用72Ge，103Rh和205Tl作為內標元素，見表1。

表1 元素同位素及內標元素的選擇Table 1 Isotopes of elements determined and corresponding internal standard

2.3 微波消解條件的選擇

微波消解具有溶樣快速，消耗的試劑量少，操作簡便，污染少等特點，廣泛應用于生物和中草藥的微量元素分析。微波消解體系常使用強氧化劑硝酸和一些輔助溶劑（過氧化氫、鹽酸、氫氟酸及硫酸等），使試樣中的微量元素成為可溶性的鹽類。實驗采用硝酸－過氧化氫消解體系進行樣品消解，避免使用鹽酸、氫氟酸及硫酸等溶劑，因測定過程中引入Cl－會對As的測定產(chǎn)生嚴重干擾，氫氟酸會腐蝕進樣系統(tǒng)，而SO42－不僅會與Pb2＋形成沉淀，也會影響樣品提升率，使測定結果不穩(wěn)定。因此，實驗選用硝酸（8mL）＋過氧化氫（2mL）作為消解體系。消解樣品時先在750W逐漸升溫15min到180℃，再在1 000W時180℃保持15min，試樣消解完全。

2.4 干擾及消除

ICP-MS法測定過程中的干擾主要有質譜干擾和基體效應。質譜干擾有同量異位素重疊干擾、多原子離子干擾、難熔氧化物干擾及雙電荷離子干擾?；w效應則是指較高濃度的基體對樣品溶液在傳輸過程和元素電離過程產(chǎn)生的抑制或增強效應?？招哪z囊樣品主要是含C，H，O的有機基體，其它無機元素的含量很低，但是本法稱樣量大，稀釋因子為100，在測定過程中存在一定程度的質譜干擾和基體效應。研究發(fā)現(xiàn)，以硝酸－過氧化氫作為消解體系會殘留少量有機物，文獻［10］報道，在ICP-MS法測定中，殘留有機物會對一些元素的測定結果產(chǎn)生較大的影響，例如C能夠增加某些元素在等離子體中的電離度，從而增強測定信號。實驗平行處理多份同一試樣的微波消解液，將溶液蒸至約5mL，2mL及近干，使殘留有機物完全被破壞，驅趕消解液中微量有機碳和Cl－。同時進行灼燒后酸溶分解實驗，結果見表2。

表2 ICP-MS法測定時有機組分的干擾Table 2 Interference from organic components in ICP-MS determination（n＝3） /（μg·g－1）

結果表明，溶液蒸至近干后Cr，Ni，Cu，Pb的測定結果與灼燒后酸溶分解結果基本一致，可以有效地消除殘留有機物的干擾?？招哪z囊樣品中存在的微量2－氯乙醇是空心膠囊用環(huán)氧乙烷消毒過程衍生的有機物質［14］，在實驗選定的測定同位素下，主要存在40Ar35Cl＋對75As的質譜干擾，可以參照文獻［15］進行校正?？招哪z囊樣品完全消解后，極痕量的共存元素對Cr，Co，Ni，Cu，Zn，As，Cd，Pb和Hg產(chǎn)生的質譜干擾可以忽略不計。實驗選用72Ge，103Rh和205Tl作為內標補償，可以對測定的基體干擾進行有效校正。

2.5 校準曲線和檢出限

按所需濃度配制9種元素標準溶液，上機測定。標準曲線的線性回歸方程及相關系數(shù)見表3。按實驗方法對10份空白溶液進行測定，各元素的檢出限見表3。

表3 線性回歸方程、相關系數(shù)及檢出限Table 3 Linear regression equations，correlation coefficients and detection limits /（μg·L－1）

2.6 加標回收和精密度實驗

選取同一空心膠囊樣品進行加標回收實驗，同時做精密度實驗，結果見表4。

表4回收率和精密度結果Table 4 Recovery and precision of the method（n＝5）/（μg·g－1）

2.7 樣品分析

按實驗方法，測定了不同批次、不同類型的空心膠囊中9種重金屬元素含量，測定結果見表5。結果表明，不同廠家及批次膠囊中各元素測定結果均未超過文獻［2］規(guī)定的上限：Cr含量不大于2μg/g，重金屬含量不大于40μg/g。

3 結語

研究結果表明利用微波消解法前處理空心膠囊樣品，電感耦合等離子體質譜法測定其中重金屬的方法簡便、快速、靈敏，滿足于空心膠囊中9種重金屬元素的測定要求，可為空心膠囊的生產(chǎn)和應用提供科學依據(jù)。

表5 樣品分析結果Table 5 Analytical results of the elements in samples /（μg·g－1）

［1］徐錚奎 .老產(chǎn)品產(chǎn)能嚴重過剩新品種紛紛登臺亮相—我國藥用空心膠囊產(chǎn)銷現(xiàn)狀與前景分析［J］.中國制藥信息，2009，25（1）：33-35.

［2］國家藥典委員會 .中華人民共和國藥典：二部［M］.北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010：1204-1205.

［3］俞輝，陳超，陳瑜 .石墨爐原子吸收分光光度法檢測空心膠囊中鉻元素的含量［J］.藥物分析雜志，2006，26（11）：1644-1645.

［4］李云，衷明華.微波消解－火焰原子吸收光譜法測定下火藥材中的微量元素［J］.光譜實驗室，2010，27（1）：257-259.

［5］胡廣林，王博慧，梁振益，等.氫化物發(fā)生－原子熒光光譜法測定中藥材中汞和砷［J］.理化檢檢：化學分冊，2008，44（2）：159-161.

［6］毛俐，譚明雄，陳振鋒，等.ICP-AES法測定廣西中藥廣豆根及千斤拔中的金屬元素含量［J］.光譜學與光譜分析，2009，29（9）：2568-2570.

［7］沈梅，周枝鳳，陳凌云 .電感耦合等離子質譜法測定虎杖中銅砷鎘汞鉛［J］.理化檢檢：化學分冊，2010，46（7）：787-788.

［8］楊立業(yè)，王斌，于春光，等.ICP-MS測定兩種一枝黃花中12種微量元素［J］.質譜學報，2010，31（2）：94-97.

［9］梁書懷，蒙華毅，吳祖軍，等.微波消解－電感耦合等離子體質譜法同時檢測大米中的6種重金屬元素［J］.中國無機分析化學，2014，4（3）：10-14.

［10］陳杭亭，曹淑琴，曾憲津 .電感耦合等離子體質譜法在生物樣品中的應用［J］.分析化學，2001，29（5）：592-600.

［11］馮先進，屈太原.電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）最新應用進展［J］.中國無機分析化學，2011，1（1）：46-52.

［12］李剛，高明遠，諸堃.微波消解－電感耦合等離子體質譜法測定植物樣品中微量元素［J］.巖礦測試，2010，29（1）：17-22.

［13］寇興明，徐敏，顧永祚.微波消解-ICP-MS法測定川黃柏中微量重金屬元素［J］.光譜學與光譜分析，2007，27（6）：1197-1200.

［14］唐彥，茅海瓊 .毛細管柱氣相色譜法測定空心膠囊中氯乙醇殘留量［J］.安徽醫(yī)藥，2008，12（10）：911-912.

［15］于兆水，孫曉玲，張勤 .電感耦合等離子體質譜法測定地球化學樣品中砷的干擾校正方法［J］.分析化學，2008，36（11）：1571-1572.

Determination of Trace Heavy Metal Elements in Vacant Gelatin Capsules by ICP-MS with Microwave-Asisted Digestion

QIU Li，SHI Yihua＊，TANG Biyu，JIN Xiaozhu，GU Xingqian
（Testing Center，Guilin Research Institute of Geology and Mineral Resources，Guilin，Guangxi 541004，China）

A method for the determination of the contents of 9trace heavy metal elements of Cr，Co，Ni，Cu，Zn，As，Cd，Hg and Pb in vacant gelatin capsules by inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）after microware-assisted digestion was established.Analytical conditions for microwave digestion and ICP-MS instrumental operation were optimized.The interference from coexistent ions on determination of 9elements and the interference eliminating methods were studied.72Ge，103Rh and205Tl were chosen as internal standards to compensate matrix effects.By applying the proposed method，the contents of 9trace heavy metal elements in vacant capsules from different factories and different batches were determined.The relative standard deviations（RSD）were in the range of 1.5%～14.1%with 90.0%～102.0%recoveries.The results indicate that the proposed method is simple，rapid and sensitive，and is suitable for the determination of the contents of 9trace heavy metal elements in vacant capsules.

vacant gelatin capsules；trace heavy metal elements；ICP-MS；microwave-assisted digestion

O657.63；TH843

：A

：2095-1035（2015）01-0007-04

2014-10-11

：2014-11-23

廣西科學研究與技術開發(fā)計劃項目（14-87-01）資助

邱麗，女，工程師，主要從事電感耦合等離子體發(fā)射光譜、質譜分析方法的研究和應用。E-mail：8347935＠qq.com

＊通信作者：施意華，男，高級工程師，主要從事電感耦合等離子體發(fā)射光譜、質譜分析方法的研究和應用。E-mail：syhua2000＠163.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.01.003