電感耦合等離子體質譜法測定中藥材中銅、砷、鎘、鉛、汞的含量

(勁牌有限公司，勁牌研究院，大冶 435100)

重金屬及有害元素是評價中藥材及中藥飲片安全性的重要指標，其污染是影響中藥材出口的主要因素之一，相關標準的制定與檢測方法的完善是亟待解決的問題[1]。《中國藥典》2015年版[2]規定了需要檢測鉛、鎘、砷、汞、銅元素的含量的中藥材品種，其中有白芍、黃芪、西洋參、甘草、珍珠、山楂等28種。

目前，測定重金屬元素的方法有原子吸收光譜法(AAS)[3]、原子熒光光譜法(AFS)[4]、電感耦合等離子體發射光譜法(ICP-OES)[5]、電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)[6]等等。相對于其他的重金屬分析方法，ICP-MS方法具有靈敏度高、檢出限低、線性范圍寬、檢測速度快等等優點。

本文采用微波消解法處理樣品，使用ICP-MS測定中藥材中銅、砷、鎘、汞、鉛的含量，同時使用國家一級有證標準物質人參(GBW10027)、紫菜(GBW10023)進行了方法驗證。建立了中藥材中銅、砷、鎘、汞、鉛的檢測方法，為其質量控制及安全研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

iCAP RQ型電感耦合等離子體質譜儀，美國賽默飛世爾科技有限公司；PRO型微波消解儀，奧地利安東帕有限公司；ELGA純水機，英國威立雅公司；SQP分析天平，德國賽多利斯公司；粉碎機；恒溫干燥箱。

1.1.2 試劑

鹽酸，硝酸，高氯酸(Merck試劑)；一級水，電阻率≥18.2MΩ·cm；鉛、鎘、砷、汞、銅單元素標準物質(國家標準物質研究中心)；鍺、銦、鉍單元素標準溶液(國家標準物質研究中心)；金單元素標準溶液(國家標準物質研究中心)；人參標準物質GBW10027、紫菜標準物質GBW10023(中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所)。

注：除非另有說明，本方法所用試劑均為優級純，水為GB/T 6682規定的一級水。

1.2 標準溶液的制備

分別精密量取鉛、鎘、砷、汞、銅單元素標準溶液適量，用(1+9)硝酸溶液稀釋制成每1mL分別含鉛、鎘、砷、汞、銅為100μg、100μg、100μg、100μg、100μg的溶液，即得各元素標準貯備液1；再分別精密量取鉛、鎘、砷、汞、銅標準貯備液1適量，用(1+9)硝酸溶液稀釋制成每1mL分別含鉛、鎘、砷、汞、銅為1μg、1μg、1μg、1μg、10μg的溶液，即得各元素標準貯備液2。另外，精密量取金單元素標準溶液，用水稀釋制成每1mL含金1μg的溶液。

精密量取鉛、砷、鎘、銅標準貯備液2適量，用(1+9)硝酸溶液稀釋制成每1mL含鉛、砷 0ng、1ng、2ng、5ng、10ng、20ng，含鎘 0ng、0.5ng、1ng、2.5ng、5ng、10ng，含銅0ng、10ng、50ng、100ng、200ng、500ng的混合標準溶液。另精密量取汞標準貯備液2適量，用(1+9)硝酸溶液稀釋制成每1mL分別含汞 0ng、0.2ng、0.5ng、1ng、2ng、5ng的溶液(每1mL溶液中均含金4.0ng)。

1.3 內標溶液的制備

精密量取鍺、銦、鉍單元素標準溶液適量，用水稀釋制成每1mL各含1000ng的混合溶液。

1.4 供試品溶液的制備

取供試品于60℃干燥2小時，粉碎成粗粉，取約 0.5g，精密稱定，置耐壓耐高溫微波消解罐中，加硝酸5mL。密閉并按微波消解儀的相應要求及一定的消解程序進行消解。消解完全后，消解液冷卻至60℃以下，取出消解罐，放冷，將消解液轉入50mL量瓶中，用少量水洗滌消解罐3次，洗液合并于量瓶中，加入金單元素標準溶液(1μg/mL)200μL，用水稀釋至刻度，搖勻，即得。除不加金單元素標準溶液外，余同法制備試劑空白溶液。

1.5 儀器條件

儀器RF功率1550W，采樣深度5mm，冷卻氣流速14.0L/min，霧化氣流速1.11L/min，輔助氣流速0.80L/min，CCT碰撞氣流速4.17mL/min。

2 結果與討論

2.1 線性與檢出限、定量限

分別以鉛、砷 0ng/mL、1ng/mL、2ng/mL、5ng/mL、10ng/mL、20ng/mL，鎘 0ng/mL、0.5ng/mL、1ng/mL、2.5ng/mL、5ng/mL、10ng/mL，銅0ng/mL、10ng/mL、50ng/mL、100ng/mL、200ng/mL、500ng/mL的混合標準溶液，以及汞 0ng/mL、0.2ng/mL、0.5ng/mL、1ng/mL、2ng/mL、5ng/mL的單元素標準溶液。測定時選取的同位素為63Cu、75As、114Cd、202Hg 和208Pb，內標元素校正選擇內插模式。依次將儀器的樣品管插入各個濃度的標準品溶液中進行測定，以測量值(3次讀數的平均值)為縱坐標，濃度為橫坐標，繪制標準曲線。(線性回歸方程及相關系數見表1)

表1 線性回歸方程及相關系數

實驗表明，63Cu、75As、114Cd、202Hg 和208Pb均能被檢測，專屬性較好。且各元素的強度響應值與其濃度之間均具有良好的線性關系。

通過連續進行空白溶液的重復測試，檢測限LOD按照3倍空白值的標準偏差除以標準曲線的斜率來計算，而定量限LOQ按照十倍空白值的標準偏差除以標準曲線的斜率來計算。(見表2測定11次的強度值及檢出限、定量限)

從表2可以看出，銅、砷、鎘、汞、鉛的檢測限分別為0.063×10-12、0.13×10-12、0.0055×10-12、0.028×10-12、0.026×10-12，而定量限分別為0.21×10-12、0.43×10-12、0.018×10-12、0.093×10-12、0.087×10-12。

表2 11次測量的熒光強度值及檢出限

2.2 精密度

2.2.1 重復性

在相同條件下，由同一個分析人員測定所得結果的精密度稱為重復性。還是以枸杞子為研究對象，取6個平行樣進行重復性實驗。(結果見表3，mg/kg)

表3重復性結果

元素123456平均值相對標準偏差(%)63Cu546575540543540540552575As002090024100239001930020200199002197114Cd005130050900481004880048400466004936202Hg0006450005980006130006470006720005880006352208Pb007760080600750007530076000778007727

從表3看出，在相同條件下，測試同一批枸杞子樣品的6份平行樣，檢測結果的重復性均較好，相對標準偏差RSD在2.5%～9.7%之間，符合規定要求。

2.2.2 中間精密度

在同一個實驗室，不同時間由不同分析人員用不同設備測定結果之間的精密度稱為中間精密度。由于儀器只有一臺，因此選擇不同分析人員在不同時間進行測試。以枸杞子為研究對象，分別取6個平行樣進行實驗。(結果見表4，mg/kg)

表4中間精密度結果

元素分析人員123456平均值相對標準偏差(%)63CuA546575540543540540B529532550554561545552375AsA002090024100239001930020200199B002000020700219002050019700203002174114CdA005130050900481004880048400466B005310053300561005460056200544005263202HgA000645000598000613000647000672000588B0007550006560006230007480006770006460006680208PbA007760080600750007530076000778B007430073600739007400087600837007757

從表4中看出，不同分析人員在不同時間的測試結果顯示，相對標準偏差RSD在2.3%～8.0%之間，均符合規定要求。

2.3 準確度

2.3.1 加標回收實驗

以枸杞子為研究對象，在已知含量的樣品中，添加低、中、高3個不同濃度水平的各元素標準溶液，按照1.4進行前處理，結果見表5。

表5回收率結果(n=3)

元素本底值(mg/kg)加標量(mg/kg)回收率(%)平均回收率(%)RSD(%)63Cu51430010265001037700105010371275As00519002001010005001075009001101106244114Cd00353003001044005009330070096798158202Hg0009350005001010001009580012595997630208Pb0191020010370400107206001052105417

從表5看出，以3個不同濃度水平進行加標回收實驗，銅、砷、鎘、鉛、汞各元素的平均回收率在97.6%～106.2%之間。

2.3.2 有證標準物質驗證試驗

選擇國家有證標準物質人參GBW10027、紫菜GBW10023，分別取樣3個平行，按照1.4前處理方法處理，測試結果如表6。

表6有證標準物質測定值與標準值比較(n=3) mg/kg

標準物質元素標準值(mg/kg)實測值(mg/kg)平均值(mg/kg)RSD(%)人參GBW10027Cu59±04Cd0033±0005Pb012±004617585615003320032200333009600100009826129003319009820

續表6

標準物質元素標準值(mg/kg)實測值(mg/kg)平均值(mg/kg)RSD(%)紫菜GBW10023As27±6Hg0016±0004Pb205±0152942972930013200151001442107190720192907400146820150

通過表6看出，測試結果均在國家標準物質證書標示值的范圍之內。

3 結論

采用電感耦合等離子體質譜儀測定中藥材中銅、砷、鎘、汞、鉛的含量，各元素標準曲線的線性關系良好，相關系數R2大于0.9980。以稱量0.5g樣品，定容至50mL來計算，銅、砷、鎘、汞、鉛的檢測限分別為0.0063mg/kg、0.013mg/kg、0.00055mg/kg、0.0028mg/kg、0.0026mg/kg，定量限分別為0.021mg/kg、0.043mg/kg、0.0018mg/kg、0.0093mg/kg、0.0087mg/kg。

通過精密度實驗，結果表明，相對標準偏差RSD均符合要求，方法的精密度均較好；通過加標回收實驗，加標回收率在97.6%～106.2%之間，并對國家有證標準物質進行驗證，其含量均在證書標示值范圍內。證明該方法準確可靠，適合中藥材樣品中銅、砷、鎘、汞、鉛含量的檢測。

[1]李春盈，張玉英.植物類中藥材及飲片中18種重金屬及有害元素研究.《分析測試學報》，2016，(12):1634-1638.

[2]國家藥典委員會.《中國藥典》,2015版.北京：中國醫藥科技出版社，2015.

[3]邢旭，王麗.原子吸收分光光度法測定中藥材中重金屬含量.《河北化工》,2012，(7):44-45.

[4]韓永春，羅曉冰，等.白花蛇舌草中的汞和砷的氫化物發生-原子熒光光譜測定.《光譜實驗室》,2009，(6):1616-1619.

[5]楊繼彪，庫德熱提·阿吉，趙媛，劉藝. ICP-OES測定中藥材中重金屬的含量.《新疆中醫藥》,2014，(5):63-65.

[6]陳佳,金紅宇,宋娟娥，等.帶不連續進樣方式的電感耦合等離子體質譜聯用法測定川烏藥材中重金屬元素含量.《中國實驗方劑學雜志》,2013, 19 (13):125-127.