微波消解結合ICP-MS對海藻多糖和明膠空心膠囊中鉻、銅、鉛的檢測

河南省新鄉市食品藥品檢驗所（453000）高翔

空心膠囊是用動物性或植物性輔料制成的中空硬膠囊，目前，多種植物性空心膠囊已面世，應用較多的是海藻多糖型空心膠囊，但隨著海洋污染的增加，亦有重金屬污染的可能。因此對上述兩種空心膠囊中的常見重金屬，如鉻、銅、鉛進行檢測極為重要[1]。目前，用于空心膠囊中常見重金屬元素的分析方法較多，但方法各有利弊。如原子吸收分光光度法不能同時檢測多種金屬元素，且檢出限較高；原子熒光光譜法靈敏度較好、但儀器穩定性較差，且線性范圍較窄；而電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）則可以克服上述方法的缺點[2]，主要表現在靈敏度高，線性范圍良好，方法精密度高，分析速度快且能同時測定多種元素等優點。但空心膠囊基質相對復雜，目前多采用強酸及氧化劑，并通過微波消解試樣，進一步采用ICP-MS對常見重金屬元素進行檢測[3]。本文擬采用微波消解結合ICP-MS比較海藻多糖和明膠空心膠囊中的鉻、銅、鉛檢測結果。

1 材料

1.1 實驗試劑與空心膠囊樣品 鉻、銅、鉛三種單元素標準溶液(1000μg/mL)均購自國家標準物質研究中心；硝酸、過氧化氫均為超高純試劑，購自美國Sigma-Aldrich公司膠囊劑，水為超純水，受試用明膠空心膠囊和海藻多糖空心膠囊均為市售品，各類空心膠囊均采購3批，用于后續實驗。

1.2 儀器 安捷倫7500CX電感耦合等離子體質譜（Agilent 7500CX ICP-MS，美國），美國CEM公司產高壓微波消解儀（含Mars6-Express內管），超純水機（美國Millipore公司），BSA224S-CW電子分析天平（美國賽多利斯科學儀器有限公司），Sorvall Legend Micro 21R臺式微量高速冷凍離心機（美國Thermo公司），小型藥材粉碎機（廣州興榮機械制造有限公司）。

附表1 元素同位素及內標元素的選擇

附表2 3種重金屬元素的線性范圍、回歸方程及回歸系數

附表3 加樣回收率實驗（n=6,μg/g）

附表4 不同批次、不同類型空心膠囊中Cr，Cu和Pb的含量（μg/g）

2 方法

2.1 樣品前處理 取上述6批空心膠囊，壓碎后，置于小型藥材粉碎機，打碎，過篩后留存備用。精密稱取上述空心膠囊粉末1.0g，置于干凈的消解罐（聚四氟乙烯）中，加入硝酸8mL，過氧化氫2mL，振蕩，混勻，預消解1h后，置于微波消解儀內，按消解程序進行消解：5min內升溫至100℃，保持5min；5min升溫至150℃，保持10min；10min升溫至180℃，保持30min；之后冷卻，排風，消解完成。待消解完全（肉眼觀察未見顆粒）后，將消解內罐放置于趕酸裝置中，在140℃下，緩緩加熱1h，冷卻后，將剩余溶液轉移至50mL容量瓶中，消解內罐用2%硝酸多次洗滌，轉移至量瓶中并定容至刻度線，搖勻，作為供試品溶液。空白溶液制備過程中，不加入膠囊粉末，其余步驟與供試品溶液制備法相同。

2.2 標準溶液的配制及標準曲線的制備 精密移取鉻（Cr）、銅（Cu）、鉛（Pb）標準儲備液各1.0mL于100mL容量中，加入2%硝酸稀釋并定容，進一步稀釋至Cr、Cu、Pb濃度分別為10μg/mL、8μg/mL、4μg/mL的標準溶液。采用相同方法逐級稀釋，制備其系列標準溶液，標準曲線的空白采用2%硝酸作為空白溶液。本實驗中的內標選擇的是Ge和Ti的同位素內標，該單物質溶液購自國家標準物質研究中心，內標溶液亦采用2%硝酸溶液制備，濃度為50ng/mL。

2.3 儀器工作條件 本實驗中，儀器設置條件如下：射頻發生器功率：1600W；等離子氣流量：16.0L/min；載氣流量：0.8L/min；蠕動泵0.25r/s；輔助氣流量：1.2L/min；數據采樣模式：跳峰采集模式；采樣深度：15mm；重復次數：2次；掃描次數：100次。實驗前用調諧液調整儀器靈敏度、分辨率等指標，經優化各儀器參數后，編輯測定方法，分別測定試劑空白、標準曲線用樣品和6批待測樣品溶液。根據現行回歸方程計算實驗結果。

3 結果與討論

3.1 ICP-M條件優化 在本實驗中，筆者采用質譜調諧溶液對質譜性能相關指標進行了優化，主要考察儀器的靈敏度、噪音干擾、雙電荷以及質譜分辨率，在次基礎上，確立了儀器先關參數的設定值：主要參數如2.3項下“儀器工作條件”所示。為提高儀器檢測的靈敏度，筆者還選擇了Cr、Cu、Pb各自具有最大豐度的同位素。此外，為了避免重疊干擾的同位素對方法準確性的影響，通常還需要加入內標元素來消除上述干擾。在本實驗中，筆者選擇的同位素和內標元素如附表1所示。

3.2 稱樣量及微波消解條件的優化 實驗前，首先對樣品進行了打粉及過篩，這樣在后續消解過程中，可對樣品進行充分消解。在選擇稱樣量時，筆者分別對0.25g，0.5g，1.0g和2.0g的樣品粉末進行了考察，結果表明1.0g的樣品即可消解完全，且質譜響應亦符合要求。最終筆者選擇的稱樣量為1.0g。在消解程序中，筆者在180℃時，保持了30min，主要考慮的是能保證消解完全，實驗結果也表明在此溫度下，最終的消解液中未見明顯顆粒。

3.3 線性關系及定量限 Cr，Cu和Pb這3種重金屬的回歸方程和相關系數見附表2所示。同時我們考察了方法的線性范圍和最低定量限，結果見附表2。數據表明本法線性關系良好。進一步考察本法的最低定量限（S/N>10），Cr，Cu和Pb的定量下限分別為0.2ng/mL、0.08ng/mL和0.15ng/mL，符合筆者后續的研究要求。

3.4 加樣回收率和精密度 筆者在空白膠囊粉末中，分別加入高、中、低3個濃度的標準溶液，依照上述前處理方法處理后，重復測定6次，并計算回收率(見附表3)。結果表明，其回收率在93.17%～111.24%之間，同時其標準偏差（RSD）在9.37%以內，符合測定要求。

3.5 樣品分析 按照上述實驗方法，筆者測定三批，不同材質的空心膠囊中的3種重金屬的含量，測定結果見附表4，結果表明，在不同批次的膠囊中，上述三種重金屬元素的含量均未超過規定值的上限，即Cr含量不大于2μg/g，重金屬含量不大于40μg/g。同時，從附表4中可以發現，海藻多糖型空心膠囊的重金屬含量顯著小于明膠型膠囊。

4 結論

本文建立了一種微波消解法前處理不同類型空心膠囊樣品的方法，同時利用電感耦合等離子體質譜法測定其中3種常見重金屬的含量。本法方法較為簡便、快速，且專屬性、精密度、準確度高，可滿足于空心膠囊中3種重金屬元素的測定要求，為相關生產常見提供質控依據，亦可為藥品制劑或保健品生產企業在采購膠囊時提供方法參考。