馮 俊，李清清

（上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，國(guó)家食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（上海），上海 200233）

由于中藥的天然生長(zhǎng)屬性，在環(huán)境中受水、土壤等因素影響較大，特別是重金屬元素，會(huì)隨藥材的生長(zhǎng)富集，如果含量過高會(huì)影響其在臨床使用上的安全性[1-2]。《中國(guó)藥典》（2020年版）對(duì)中藥中鉛（Pb）、砷（As）、汞（Hg）、鎘（Cd）、銅（Cu）制定了限量值[3]。測(cè)定中藥中重金屬的方法主要有原子吸收光譜法[4-5]、原子熒光光譜法[6-9]和電感耦合等離子體質(zhì)譜法[10-15]。電感耦合等離子體質(zhì)譜法是目前發(fā)展迅速的一種元素檢測(cè)方法，具有檢測(cè)靈敏度高、線性范圍寬、精密度高，多元素同時(shí)分析等優(yōu)點(diǎn)，較多應(yīng)用于中藥分析。本研究以根莖類中藥材為基質(zhì)，研究測(cè)定8種代表性重金屬元素的方法，并對(duì)市售的38批次中藥進(jìn)行測(cè)定，為中藥的質(zhì)量安全、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和產(chǎn)品監(jiān)管提供技術(shù)支持和數(shù)據(jù)支撐。

1 儀器與材料

Mars 6微波消解儀（美國(guó)CEM公司）；Nexlon 300D電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（珀金埃爾默股份有限公司）；Miletone酸純化系統(tǒng)（意大利Miletone公司）；PT60石墨消解儀（北京普立泰科儀器有限公司）。

市售根莖類中藥材38批次，具體品種見表2。

Pb單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液[GBW(E)080129]；As單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液[GBW（E）080117]；Hg單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液[GBW（E）080124]；Cd單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液[GBW（E）080119]；Cu單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（GBW08615）（中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院）；鍺（Ge）單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSB 04-1728-2004）；銦（In）單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSB04-1731-2004）；錸（Re）單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSB04-1745-2004）（國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）；硝酸（優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥試劑）；超純水（電阻率≥18.2 MΩ·cm，美國(guó)Millipore公司）；ICP-MS 調(diào)諧溶液（1 μg/L，Be、Ce、In、Li、Mg、U，珀金埃爾默股份有限公司）。

2 方法與結(jié)果

2.1 樣品前處理

樣品經(jīng)混勻后，稱取0.3～0.5 g（精確至0.0001 g）于微波消解管中，加入經(jīng)純化的硝酸6 ml，再置于電爐上，100 ℃預(yù)反應(yīng)30 min，后置入微波消解儀，按照微波升溫程序進(jìn)行消解，冷卻取出，置于石墨消解儀，170 ℃將酸液揮發(fā)至約2 ml，冷卻，用超純水轉(zhuǎn)移至50 ml量瓶，定容，上機(jī)檢測(cè)。同時(shí)做試劑空白試驗(yàn)。微波升溫程序見表1。

表1 微波消解升溫程序

2.2 儀器測(cè)試條件

載氣為高純氬氣；入射功率：1350 W；等離子體氣流量：16.0 L/min；輔助氣流量：1.0 L/min；碰撞氣流量：2.0 L/min；霧化氣流量：1.0 L/min；采樣深度：5.0 mm；進(jìn)樣后沖洗時(shí)間：10 s；檢測(cè)質(zhì)量數(shù)：m/z=208（Pb），m/z=75（As），m/z=202（Hg），m/z=111（Cd），m/z=63（Cu），As、Cu采用m/z=72（Ge）作為內(nèi)標(biāo)，Cd采用m/z=115（In）作為內(nèi)標(biāo)，Hg、Pb采用m/z=185（Re）作為內(nèi)標(biāo)。

2.3 樣品檢測(cè)結(jié)果

按照實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的條件，對(duì)市售8個(gè)品種共38批次根莖類中藥進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算5種元素含量，結(jié)果見表2。

表2 市售根莖類中藥材中元素含量

3 討論

3.1 消解條件的選擇

分別采用純硝酸、硝酸-鹽酸、硝酸-雙氧水等3種消解液對(duì)樣品進(jìn)行處理，經(jīng)過消解后，發(fā)現(xiàn)3種酸液均可將樣品完全消化至澄清，均沒有沉淀和懸浮物干擾，考慮到樣品處理的便捷性以及減少質(zhì)譜檢測(cè)中的干擾，故選擇純硝酸對(duì)樣品進(jìn)行處理。

3.2 質(zhì)譜分析條件的選擇

分析前，使用質(zhì)譜調(diào)諧液對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)諧，使高中低質(zhì)量數(shù)的響應(yīng)值達(dá)到調(diào)諧參數(shù)要求，氧化物CeO+/Ce+低于0.025 %，雙電荷Ce2+/Ce+低于0.03 %。為了減少進(jìn)樣后Hg元素的記憶效應(yīng)，設(shè)置進(jìn)樣后沖洗10 s，沖洗液為1 %硝酸溶液。

在選擇檢測(cè)質(zhì)量數(shù)時(shí)，一方面考慮元素的質(zhì)量數(shù)豐度比和響應(yīng)值，另一方面考慮儀器和基質(zhì)中的元素干擾，如Pb和Hg元素有多個(gè)質(zhì)量數(shù)，Pb的同位素質(zhì)量數(shù)中豐度較大的為206，207，208，同位素干擾較少；Hg的同位素質(zhì)量數(shù)中豐度較大的是199，200，201，202，其主要受同質(zhì)量數(shù)Wo202干擾。經(jīng)分析，在檢測(cè)溶液中幾乎不存在對(duì)此兩個(gè)元素形成多原子離子干擾的元素，所以Pb和Hg均選擇最大豐度比的質(zhì)量數(shù)m/z=208（Pb）、m/z=202（Hg），以獲得較好的靈敏度。Cd的同位素質(zhì)量數(shù)中豐度比較大的為110，111，112，113，114，其主要受Pd、Sn、In同位素質(zhì)量數(shù)和氧化物ZrO、多原子離子ArGe干擾，經(jīng)綜合比較，選擇m/z=111（Cd）作為分析質(zhì)量數(shù)；Cu有63和65兩個(gè)質(zhì)量數(shù)，由于質(zhì)量數(shù)65受Ba2+和TiO2干擾，故選擇m/z=63（Cu）進(jìn)行檢測(cè)；As只有1個(gè)質(zhì)量數(shù)，遂選擇m/z=75（As）進(jìn)行分析。同時(shí)為了盡量消除質(zhì)譜中多原子離子的干擾，5種元素均選擇碰撞反應(yīng)池分析模式。

為了校正進(jìn)樣霧化量、質(zhì)量歧視和儀器波動(dòng)等產(chǎn)生的信號(hào)變化，在上機(jī)檢測(cè)時(shí)在線加入與待測(cè)元素質(zhì)量數(shù)接近的內(nèi)標(biāo)進(jìn)行校正，內(nèi)標(biāo)元素質(zhì)量數(shù)應(yīng)盡量與待測(cè)元素相近，且樣品溶液中不含有內(nèi)標(biāo)元素，經(jīng)對(duì)目標(biāo)元素質(zhì)量數(shù)的對(duì)比和樣品溶液中內(nèi)標(biāo)元素的信號(hào)檢測(cè)，As，Cu采用m/z=72（Ge）作為內(nèi)標(biāo)，Cd采用m/z=115（In）作為內(nèi)標(biāo)，Hg，Pb采用m/z=185（Re）作為內(nèi)標(biāo)。

3.3 線性范圍和檢出限

用5 %的硝酸溶液配制5種元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，Pb，As，Cd，Cu標(biāo)準(zhǔn)曲線配制濃度為1.00，5.00，10.0，25.0，50.0 μg/L，Hg標(biāo)準(zhǔn)曲線配制濃度為0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，在上述優(yōu)化的條件下進(jìn)行分析，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，檢測(cè)20次試樣空白，計(jì)算20次空白濃度的標(biāo)準(zhǔn)偏差SD，則3倍和10倍的SD值分別為儀器的檢出限和定量限，再將儀器的檢出限和定量限作為檢測(cè)值帶入到稱樣量和定容體積中進(jìn)行計(jì)算，得到方法定性限和定量限。各元素線性方程和相關(guān)系數(shù)及檢出限分別見表3和表4。

表3 各元素線性方程和相關(guān)系數(shù)

表4 各元素檢出限

由結(jié)果可見，5種元素的線性關(guān)系均良好，檢出限均可達(dá)到μg/kg級(jí)別，可滿足檢測(cè)需求。考慮到Hg有一定的記憶效應(yīng)，并結(jié)合樣品中Hg的普遍含量，Hg的標(biāo)準(zhǔn)曲線最高點(diǎn)設(shè)置較其他元素低，最高點(diǎn)為2.5 μg/L。

3.4 加標(biāo)回收率

由于植物根莖類中藥樣品的消化液組成成分相近，選擇38批次市售根莖類中藥中一種，進(jìn)行基質(zhì)加標(biāo)回收試驗(yàn)。試驗(yàn)采用4號(hào)葛根樣品為基質(zhì)，選擇低、中、高3個(gè)不同水平濃度加標(biāo)，Pb，As，Cd，Cu加標(biāo)濃度分別為0.10，1.00，4.00 mg/kg，Hg加標(biāo)濃度分別為 0.05，0.10，0.20 mg/kg，各元素加標(biāo)回收率結(jié)果見表5。由結(jié)果可見，Pb，As，Cd，Cu在回收率為92.5 %～107 %；Hg回收率為85.1 %～91.5 %。由于Hg是低溫元素且添加量較低，在消化過程中可能造成散失，回收率較其他元素稍低。根據(jù)GB/T 27404-2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范食品理化檢測(cè)》[16]，各元素相應(yīng)濃度的回收率均在可接受范圍之內(nèi)。

表5 各元素加標(biāo)回收率

3.5 精密度

以2號(hào)黃芪為基質(zhì)，處理6個(gè)平行樣，經(jīng)檢測(cè)后計(jì)算平均含量，考察方法精密度，以RSD表示，結(jié)果見表6。結(jié)果表明各元素RSD均在5 %以內(nèi)，可滿足檢測(cè)需求。

表6 檢測(cè)精密度

3.6 耐用性

小幅度改變各項(xiàng)試驗(yàn)條件考察對(duì)目標(biāo)物質(zhì)檢測(cè)結(jié)果是否產(chǎn)生較大影響，本實(shí)驗(yàn)涉及的主要因素有微波消解溫度、微波消解時(shí)間、定容體積和儀器霧化氣流量、碰撞氣流量、采樣深度等，以2號(hào)黃芪消化液為實(shí)驗(yàn)基質(zhì)，采用不同的條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，考察前處理?xiàng)l件及儀器條件改變對(duì)檢測(cè)的影響，結(jié)果見表7和表8。

表7 改變前處理?xiàng)l件檢測(cè)結(jié)果

表8 改變儀器條件檢測(cè)結(jié)果

結(jié)果表明，當(dāng)小幅度改變前處理?xiàng)l件時(shí)，5種元素的檢測(cè)結(jié)果RSD均在5 %以內(nèi)，方法對(duì)前處理?xiàng)l件的耐用性較好，可接受前處理?xiàng)l件的小幅波動(dòng)。

本法使用的霧化氣流量1.0 L/min、碰撞氣流量3.0 L/min、采樣深度5 mm等條件，均為進(jìn)樣前對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)諧而確定，在此基礎(chǔ)上小幅度改變儀器條件考察結(jié)果的變化。當(dāng)改變霧化器流量時(shí)5種元素的檢測(cè)結(jié)果RSD均在5 %以內(nèi)；改變碰撞氣流量時(shí)，As和Hg檢測(cè)結(jié)果RSD超過5 %，主要是由于改變碰撞氣流量對(duì)儀器信號(hào)值影響明顯，而As和Hg的響應(yīng)值相對(duì)較低，所以波動(dòng)較大；改變采樣深度時(shí)，Pb，As，Hg的檢測(cè)結(jié)果RSD超過5 %，采樣深度對(duì)元素進(jìn)入儀器時(shí)的狀態(tài)有較大影響，說明Pb，As，Hg元素受進(jìn)樣狀態(tài)影響較明顯；綜合分析，碰撞氣流量和采樣深度對(duì)檢測(cè)結(jié)果有一定影響，但5種元素檢測(cè)結(jié)果RSD仍在10 %以內(nèi)，本法對(duì)儀器條件波動(dòng)有一定耐受性，但要注意開始檢測(cè)前對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)諧，確定儀器達(dá)到較好的檢測(cè)狀態(tài)。

3.7 溶液穩(wěn)定性

以2號(hào)黃芪消化液為實(shí)驗(yàn)基質(zhì)，對(duì)溶液按照0，1，3，6，9，12 h間隔進(jìn)行測(cè)定，考察樣品溶液的穩(wěn)定性，結(jié)果見表9。用特性量值隨時(shí)間變化曲線是否具有單方向變化趨勢(shì)判斷，并采用經(jīng)典線性模型對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。

表9 穩(wěn)定性檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)趨勢(shì)法計(jì)算規(guī)則，計(jì)算斜率b1及其不確定度s(b1)，然后比較斜率的絕對(duì)值|b1|和t(α，n-2)×s(b1)的大小，考察斜率b1的顯著性。如果|b1|＜ t(α，n-2)×s(b1)，表明溶液穩(wěn)定；若|b1|＞t(α，n-2)×s(b1)，則表明溶液不穩(wěn)定，其中 n為考察次數(shù)，α為t檢驗(yàn)分位數(shù)置信水平。由結(jié)果比較可見，Pb，As，Cd，Cu元素在12 h內(nèi)溶液濃度未發(fā)生明顯變化；Hg在12 h內(nèi)溶液變化顯著，呈下降趨勢(shì)，而在6 h內(nèi)變化不明顯。所以消化后的樣品溶液需在6 h內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)，以免造成Hg檢測(cè)結(jié)果偏低。

3.8 樣品檢測(cè)結(jié)果討論

按照《中國(guó)藥典》2020年版四部通則中Pb，As，Hg，Cd，Cu的限量值分別為5，2，0.2，1，20 mg/kg，由表2可見，38批次中藥材中有35批次5種元素含量均符合中國(guó)藥典的限量值要求，有3批次中藥材的Hg含量超過藥典的限量值要求，分別為4號(hào)黃芪、3號(hào)三七、5號(hào)黃精，其中3號(hào)三七Hg含量超過限量值近百倍；另外，5號(hào)葛根和2號(hào)當(dāng)歸的Pb含量較高，雖沒有超過藥典限量值，但明顯高于其他批次中藥材。由結(jié)果可見，市售中藥材總體情況向好，但也存在個(gè)別藥材不符合藥典要求的情況，特別是Hg在自然界代謝運(yùn)輸中易富集在動(dòng)植物體內(nèi)，需在監(jiān)管中進(jìn)一步重視，同時(shí)也需密切關(guān)注重金屬Pb含量在中藥材中的富集代謝情況。

4 結(jié)論

本文以中藥材中應(yīng)用廣泛的根莖類中藥作為檢測(cè)對(duì)象，建立了微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定根莖類中藥材中Pb，As，Hg，Cd，Cu的方法。以微波消解對(duì)樣品進(jìn)行消化，通過比較不同酸液消化效果，采用純硝酸體系進(jìn)行前處理；同時(shí)，對(duì)電感耦合等離子體質(zhì)譜檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，采用碰撞反應(yīng)模式、內(nèi)標(biāo)法定量，并對(duì)檢測(cè)質(zhì)量數(shù)的選擇進(jìn)行了分析討論。在優(yōu)化條件下，對(duì)方法的線性、檢出限、加標(biāo)回收率以及精密度進(jìn)行了驗(yàn)證，并對(duì)市售38批次根莖類中藥材進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明本法前處理操作簡(jiǎn)便，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性好、精密度高，可滿足中藥中多種重金屬元素檢測(cè)需求；多種藥材檢測(cè)結(jié)果也可給相關(guān)部門監(jiān)管提供數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)依據(jù)。