微波消解電感耦合等離子體質譜法同時測定生姜藥材中6種重金屬元素含量

譚麗盈，胡國輝

（廣州中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院，廣東 廣州 510400）

生姜藥材為姜科植物姜 Zingiber officinale Rosc.的新鮮根莖，味辛，性微溫，具有發(fā)散風寒及解表功效，臨床主要用于風寒感冒伴咳嗽的治療[1]。生姜的主要化學成分為姜辣素類成分，包括6-姜酚和6-姜烯酮等，還含有部分揮發(fā)油成分[2-4]。目前對生姜的研究主要涉及化學成分、生物活性成分和臨床藥理等方面[5-8]，同時對生姜藥材中的微量元素也有報道[9]，但未見重金屬含量測定的相關報道。生姜藥材取用的根莖部分，由于土壤易受農藥、化肥和大氣環(huán)境等污染，進而影響植物類藥材的種植和生長，且重金屬在人體內容易累積，不易排出，將對人體各器官造成一定傷害。目前對中藥材的重金屬測定方法主要有原子吸收光譜法[10]、原子熒光光譜法[11]、電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）法[12]、電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）法[13-14]等。由于原子吸收光譜法和原子熒光光譜法的檢測時間長、結果不穩(wěn)定，且不能同時測定多種元素，故極少被選用。ICP法因其具有較高靈敏度和檢測限，且可同時快速測定多種元素，在食品、藥品、環(huán)保、金屬元素分析等行業(yè)已廣泛應用[15]。本研究中參考2015年版《中國藥典（四部）》重金屬檢查法[16]和相關文獻[15]建立了測定不同產地12批生姜藥材中6種重金屬元素含量的ICP-MS法，為全面評價其質量和臨床應用提供參考。現(xiàn)報道如下。

1 儀器與試藥

儀器：NEXION 300x型 ICP-MS儀（美國 PE公司）；WX-8000型微波消解儀（上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司）；趕酸加熱板（意大利 Labtech公司）；BSA124S-CW型電子分析天平（德國Sartorius公司）。

試藥：鉛（Pb）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、銅（Cu）、砷（As）多元素標準溶液（批號為GNM-M251678-2014，質量濃度均為 1 000 μg ／mL），內標溶液鉍（Bi）、鍺（Ge）、鈧（Sc）、銠（Rh）、銦（In）、釔（Y）元素標準溶液（批號為GSB 04-1719-2004，質量濃度均為 1 000 μg ／mL），均購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心；汞（Hg）單元素標準溶液（批號為GBWE 081593-1702，質量濃度為 1 000 μg／mL），購自中國計量科學研究院；動能歧視（KED）調諧液購自美國PerkinElmer公司；硝酸為優(yōu)級純，其余試劑均為分析純，水為超純水。

藥材：12批生姜藥材源于不同產地（均為種植品種），購自廣州市清平中藥材市場(見表1），所有藥材均經我院梁文能副主任藥師鑒定為正品。使用前在烘箱中60℃烘干，然后粉碎成粉末。

表1 生姜藥材樣品來源

2 方法與結果

2.1 ICP-MS 條件

RF 發(fā)射功率：1.2 kW；氣體流量：冷卻氣體為 18 L／min，輔助氣體為 1.2 L ／min，霧化氣體為 0.85 L ／min；液氬壓力：0.6 MPa；脈沖電壓：850 V；樣品沖洗時間：38 s，延遲16 s；調諧模式：KED碰撞模式，數(shù)據(jù)采集模式為全定量方式；讀數(shù)時間：3 s，重復測定3次。測定時選取的同位素63Cu和52Cr以47Sc為內標，202Hg和208Pb以209Bi為內標，75As以Ge為內標；114Cd以115In為內標。

2.2 溶液制備

分別精密吸取 Pb，Cd，Cr，Cu，As 多元素標準溶液和Hg單元素標準溶液適量，加水稀釋成每1 mL分別含 Pb，Cd，Cr，Cu，As，Hg 均為 1 μg 的混合標準貯備溶液，精密量取適量，加水稀釋成每1 mL中分別含Pb 5，20，40，60，80 ng，Cd 1，2，4，6，8 ng，Cr 5，10，15，25，35 ng，Cu 0.04，0.20，0.40，0.60，0.80 μg，As 1.0，2.0，4.0，8.0，16.0 ng，Hg 2，6，10，14，18 ng 的系列標準溶液。精密量取含 Sc，Bi，Ge，In的內標溶液適量，加水稀釋成每1 mL 分別含 Sc，Bi，Ge，In 均為 0.1 μg 的內標溶液。稱取藥材樣品（編號為 1）粉末（過 4號篩）0.5 g，置微波消解罐中，加入硝酸10 mL，混勻，浸泡過夜，置微波消解儀中消解（微波消解程序見表2）。消解完后，將消解罐置趕酸加熱板上，于120℃下將消解液酸蒸發(fā)至1～2 mL時，用水少量多次洗滌消解罐轉移至25 mL聚四氟乙烯容量瓶中，加水定容，即得供試品溶液。同法制備空白對照溶液。

表2 微波消解程序

2.3 方法學考察

線性關系考察：取2.2項下系列標準溶液各適量，按2.1項下ICP-MS條件進行設定，同時內標進樣管插入2.2項下內標溶液中，依次將進樣管插入各系列標準溶液中測定，記錄儀器信號值。以 Pb，Cd，Cr，Cu，As，Hg的儀器信號值（Y）為縱坐標、質量濃度（X，ng／mL）為橫坐標進行線性回歸，回歸方程和線性范圍見表3。

表3 回歸方程、線性范圍和檢測限考察結果

檢測限測定：取空白對照溶液，按2.1項下條件連續(xù)測定11次，記錄儀器響應值并計算標準偏差，以3倍標準偏差對應的各元素質量濃度作為檢測限。結果見表3。

精密度試驗：在線性范圍內，分別取2.2項下低、中、高質量濃度的系列標準溶液，按2.1項下ICP-MS條件進樣測定6次，記錄儀器信號值。結果見表4。

表4 精密度、穩(wěn)定性及重復性試驗結果

穩(wěn)定性試驗：取2.2項下供試品（編號為1）溶液適量，按2.1項下ICP-MS條件，分別于室溫下放置1，2，4，8，12，16，20，24 h 時進樣測定，記錄儀器信號值。結果見表4。可見，供試品溶液室溫放置24 h內基本穩(wěn)定。

重復性試驗：稱取藥材樣品（編號為 1）粉末（過 4 號篩），每份 0.5 g，共 6 份，按 2.2 項下方法制備供試品溶液，按2.1項下ICP-MS條件進樣測定，記錄儀器信號值并計算含量。結果見表4。

加樣回收試驗：取已知含量藥材樣品（編號：1）粉末（過 4號篩）適量，精密稱定，每份 0.25 g，共 6份，分別加入質量濃度為100 μg／L的混合標準貯備溶液，依法制備供試品溶液，按2.1項下ICP-MS條件進樣測定，記錄儀器信號值并計算加樣回收率。結果見表5。

2.4 樣品含量測定

取樣品適量，精密稱定，每份0.5 g，均取2份，依法制備供試品溶液和空白對照溶液，按2.1項下ICP-MS條件測定，每份重復測定3次，取平均值，記錄儀器信號值并計算含量。結果見表6。

3 討論

試驗中首先對藥材樣品粉末的消解酸進行了考察，分別采用 HNO3，HNO3-H2O2HF（8 ∶1 ∶1，V／V／V），HNO3-HCl（9 ∶1，V／V）等體系進行消解藥材樣品，結果發(fā)現(xiàn)，3種酸均可將藥材樣品消解完全，且消解液澄清無殘渣，考慮到消解體系中酸越多對試驗干擾就越多，如 HCl中的 Cl-在 ICP-MS測定中會與 Ar＋形成ArCl而干擾As的測定，并且HF如果消解不徹底，酸會對儀器中的霧化室、通透鏡和炬管產生一定的腐蝕作用，影響測定結果的準確性，故采用HNO3作為藥材樣品的消解體系。由于所測重金屬元素為痕量物質，因此試驗所用容量瓶均為聚乙烯塑料瓶，使用前需用20%硝酸浸泡過夜，減少污染，從而保證數(shù)據(jù)的準確性。

表5 6種元素加樣回收試驗結果（n＝6）

表6 藥材樣品中6種重金屬元素含量測定結果（mg／kg，n＝2）

試驗中對ICP-MS條件進行了優(yōu)化，以使儀器靈敏度最高，同時為防止干擾，補償基體效應，依據(jù)質量數(shù)相近、電離電位相近的原則選擇Ge，In，Bi等元素作為內標溶液。ICP-MS同時測定多元素含量具有較大優(yōu)勢，可一次進樣測定多個元素，減少進樣次數(shù)，縮短試驗時間，故本試驗中選用ICP-MS法同時測定，該方法具有操作簡便、分析速度快、靈敏度和準確度高等優(yōu)點。

本試驗中，12批藥材樣品中各元素含量分別為：Pb，0.015 8 ～2.051 7 mg／kg；Cd，0.006 6 ～0.323 7 mg ／kg；Cr，0.206 8 ～3.105 6 mg／kg；Cu，0.831 4 ～5.706 6 mg／kg；As，未檢出 ～1.065 5 mg／kg；Hg，未檢出 ～0.213 5 mg／kg。2015年版《中國藥典(四部)》對黃芪、金銀花、枸杞子等部分藥材的重金屬作了限量要求，具體規(guī)定為Pb≤5 mg／kg，As≤2 mg ／kg，Cd≤0.3 mg ／kg，Hg≤0.2 mg ／kg，Cu≤20 mg／kg，Cr≤2 mg ／kg，但未對生姜藥材中重金屬進行控制。本試驗中參考上述規(guī)定判斷，12批生姜藥材中，河南商丘產Cd含量稍高，四川樂山、江蘇新沂產Cr超標，江蘇徐州產Hg含量稍高，可能是由于當?shù)氐拇髿猸h(huán)境或施肥種植導致土壤污染引起的，其他產地藥材的重金屬含量均在規(guī)定范圍內，個別含量偏高，但未超出限度，因此建議生姜藥材在用藥時增加重金屬的檢測項目，以保證藥效和用藥安全。

綜上所述，本研究中建立的ICP-MS法結果準確，操作簡單，分析速度快，準確度高，可用于不同產地生姜藥材中6種重金屬元素的含量測定。