電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定江西省3種道地中藥材重金屬含量及其關(guān)聯(lián)性研究

劉志斌 王紅芯 姜偉 駱瑜 王維亞 汪保林

1.南昌市食品藥品檢驗所 江西南昌 330038

2.南昌市中藥質(zhì)量控制與安全性評價重點實驗室 江西南昌 330038

江西省的道地藥材眾多，尤其以車前子、夏天無、梔子、吳茱萸、枳殼這幾味中藥材讓人熟知，由于其質(zhì)量優(yōu)異、毒副作用小及藥效優(yōu)良而為歷代醫(yī)家所推崇[1]。中藥在種植、生產(chǎn)、加工等過程中，由于中藥材根系對重金屬的富集吸收或種植基地土壤中自身重金屬污染水平過高，種植過程施肥、噴灑農(nóng)藥、生產(chǎn)加工硫磺熏蒸等情況可能也會引入金屬元素，使得中藥材存在不同程度的重金屬污染情況[2-3]。近年來在國際市場上，我國許多出口中藥材產(chǎn)品被重金屬、農(nóng)藥殘留等所謂的“綠色貿(mào)易壁壘”所束縛，中藥材及其種植環(huán)境的農(nóng)藥殘留及重金屬污染問題也日益引起人們的重視[4]。

目前，由于電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)（ICP-MS）具有高的靈敏度、低的檢出限以及多元素同時測定等諸多優(yōu)點，因此廣泛應(yīng)用于中藥材中多元素的測定分析，并且2015版藥典已經(jīng)將ICP-MS方法列入。而微波消解法相比傳統(tǒng)濕法消解、壓力罐消解更節(jié)約時間和溶解且減少了易揮發(fā)性元素 Hg、As等的損失、回收率好。因此，本研究將采用微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用法來測定三種道地藥材中6種易污染重金屬含量，既可避免樣品消解過程中易揮發(fā)元素砷和汞的損失，又能達到準確、快速、高效的目的。

本研究將初步了解江西省地區(qū)本地生產(chǎn)四種常見道地中藥材（車前子、夏天無、梔子）重金屬污染現(xiàn)狀，重點了解梔子對土壤中有害重金屬的吸收特性，進行危險性評估。建立三種道地藥材重金屬污染現(xiàn)狀的本底值數(shù)據(jù)庫，揭示污染現(xiàn)狀和指紋特征。為提高江西省道地中藥材的質(zhì)量安全，保護當(dāng)?shù)刂兴幉钠贩N，控制重金屬污染提供科學(xué)依據(jù)，為江西省中藥材綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)保障。

1 試驗材料

1.1 試驗材料

車前子、夏天無、梔子來源于安徽亳州中藥材專業(yè)市場、江西樟樹中藥材批發(fā)市場、江西匯仁藥業(yè)集團有限公司均為江西本地產(chǎn)。新干中藥材GAP種植基地梔子種植土壤3份，婺源中藥材種植基地土壤3份。

1.2 試驗試劑

雙氧水（國藥集團化學(xué)試劑有限公司 優(yōu)級純）、硝酸（Merk公司）、超純水電阻率≥18．2MΩ·cm、Pb、Cd、Cr、As、Cu標準儲備液（1000mg/L）用2% HNO3配制成 2、4、8、10、20、50、100ng/mL 系列，汞單獨配制成 0．2、0．5、1、2、5ng/mL系列。內(nèi)標溶液：Ge（1000mg/L，國家標準物質(zhì)中心）、In（1000mg/L，國家標準物質(zhì)中心）、Bi（1000mg/L，國家標準物質(zhì)中心）標準貯備液，用2%HNO3稀釋配制成1μg/mL工作溶液。調(diào)諧溶液Tune B：將調(diào)諧溶液貯備液（含Li、Co、In、U等元素，1PPb，Thermo Fisher公司）。

1.3 儀器設(shè)備

iCAP-Q電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（Thermo Fisher公司）配置KED&STD兩種模式及Qtegra分析軟件工作站；萬分之一分析天平（Sartorius）；CEM微波消解儀（CEM公司）；實驗室專用超純水機（FST-IV-10上海富詩特儀器設(shè)備有限公司）。

2 試驗方法和結(jié)果

2.1 試驗方法

2.1.1樣品制備

梔子濕樣烘干（35-60℃）后，均質(zhì)化過50目篩備用；種植土壤干燥風(fēng)干（25-35℃）后，磨細過篩備用；其它中藥材打碎后過50目篩備用。稱取樣品0．5g（精確至0．0001g）于聚四氟乙烯（PTFE）微波消解內(nèi)罐中，加5mL HNO3放置過夜或100℃預(yù)消解30min，補酸液2mL和H2O21mL搖勻，安裝好消解罐，放入微波消解儀中，設(shè)置消解程序為15min內(nèi)由室溫上升到185℃，再恒溫消解10min，待消解完全后自然冷卻至室溫后；取出消解內(nèi)罐，用2%硝酸將溶液轉(zhuǎn)移至50mL量瓶中定容，過濾待測。由于汞存在記憶效應(yīng)，為了減少儀器殘留，標準和待測樣品需加入200μL 1μg/mL金標準溶液，同法做兩份試劑空白[5]。

儀器工作參數(shù)

霧化器流量：0．92L/min；冷卻氣流量：14．0L/min；輔助氣流量 0．80L/min；采樣錐孔徑：1．0mm；入射功率：1．2kW；掃描方式：跳峰；積分時間：0．5s；掃描次數(shù)：40次；采樣深度：0．8mm；截取錐孔徑：0．7mm。儀器靈敏度，在測定Tune B時保證以下元素信號強度達到以下要求：7Li＞50Mcps/ppm；59Co＞100Mcps/ppm；115In＞220Mcps/ppm；238U＞300Mcps/ppm。

2.2 方法學(xué)考察

2.2.1各元素線性關(guān)系考察

在選定的測定參數(shù)下，將所配制的Pb、As、Cr、Cu、Cd、Hg 元素混合標準系列溶液用ICP-MS法測定各元素強度，繪制標準曲線，得出其線性回歸方程。結(jié)果見圖1。由圖1可見，各測定元素的相關(guān)系數(shù)均大于0．9993；Cd檢出限最低為0．001ppb，在線內(nèi)標Ge、In、Bi回收良好，介于95．1%-102．5%之間，方法滿足6種重金屬元素同時快速測定的要求[6]。

圖1 六種元素的標準曲線及在線內(nèi)標回收率圖譜

表1 三種道地藥材不同批次及梔子種植基地土壤六種重金屬污染水平

表2 6種重金屬質(zhì)量分數(shù)間相關(guān)性分析

表3 梔子GAP種植基地土壤重金屬評價

2.2.2精密度實驗

取Pb、Hg、As標準混合溶液（1ppb），重復(fù)測定6次，結(jié)果 Hg、Pb、As 元素平均質(zhì)量濃度分別為 0．996，1．012，0．997，RSD分別為1．3%，2．3%，1．6%，表明儀器精密度良好。

2.2.3重復(fù)性試驗

取同一批梔子樣品（1511001樟樹天齊堂中藥飲片有限公司）精密稱定6份，按正文方法進行ICP-MS試驗，計算Pb，Hg，As，Cu，Cd，Cr元素的平均含量分別為 0．350、0．016、0．104、16．349、0．076、0．862mg/kg，RSD 依次為 3．9%，9．2%，6．8%，0．9%，3．8%，1．8%。表明該方法的重復(fù)性良好。

2.2.4加標回收率試驗

取同一批梔子樣品（1511001樟樹天齊堂中藥飲片有限公司）稱取已知各元素含量的樣品9份，等分為3組，各組分別精密加入各元素含量80%，100%，150% 的混合對照品溶液，按2．1．1項下方法制備待測溶液，按2．1．2項下條件測定，計算Pb，Hg，As，Cu，Cd，Cr元素的平均加樣回收率92．9%-109．1%，RSD 2．1%-9．7%，符合定量分析的要求。

2.3 樣品測定和關(guān)聯(lián)性分析

2.3.1含量測定

按上述方法測定，不同種類、不同批次的樣品六種重金屬污染水平見表1。由表1可見三種江西省常見道地中藥材中6重金屬污染水平具有顯著性差異，5種明確需要控制的有害重金屬元素（Pb、Cd、Hg、As、Cu）的殘留量大部分處于《藥用植物及制劑進出口綠色行業(yè)標準》、《中國藥典》（2015版）規(guī)定的限制濃度范圍內(nèi)，但結(jié)果表明161021批次梔子的總含量和161017批次的梔子中的鎘和汞略微有所超標，需要引起重視。

2.3.2關(guān)聯(lián)性分析

采用SPSS 22．0統(tǒng)計軟件對3種道地中藥材重金屬質(zhì)量分數(shù)進行相關(guān)性分析，結(jié)果見表2。結(jié)果表明，Hg和Cd、Cu和總含量之間在0．01置信水平呈顯著正相關(guān)，Pb和Cd、Hg和Cd在0．05置信水平呈顯著正相關(guān)，其他元素之間幾乎無相關(guān)性。

2.3.3梔子GAP種植基地土壤重金屬評價

參考GB 15618-2018《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤風(fēng)險管控標準（試行）》和HJ/T166-2004《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》對兩個梔子種植基地進行風(fēng)險評估，本研究通過單項污染指數(shù)法—以土壤樣品的實測值和評價標準值計算污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)—內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)的模式對基地土壤的重金屬含量進行評價，結(jié)果見表3。從表3可以看出從單項污染指數(shù)看Cd元素為主要特征污染物，占比35%以上，其次是Cu和As。兩個基地綜合污染指數(shù)≤0．7，說明兩個梔子種植基地土壤符合GAP無公害中藥材生產(chǎn)基地的要求[7]。

3 討論與小結(jié)

本研究建立了簡便、快速、準確、靈敏度高的電感耦等離子體-質(zhì)譜法（ICP-MS）重金屬污染水平分析技術(shù)平臺，由于中藥材樣品基質(zhì)復(fù)雜選擇了微波消解硝酸雙氧水消解體系進行樣品預(yù)處理，避免了砷、汞等易揮發(fā)元素的損失[8-10]。

本研究發(fā)現(xiàn)兩個批次梔子樣本超過《藥用植物及制劑進出口綠色行業(yè)標準》限量，需要引起我們的重視，但是兩個梔子種植基地重金屬安全評價均為安全級別，原因是土壤中的重金屬本底并不高，而中藥材富集造成超標，亦可能是元素之間競爭性抑制，與土壤PH、有機質(zhì)含量、施肥效率、施肥部位等息息相關(guān)[11-14]，還亟待進一步深入研究，尤其是多元素之間相關(guān)聯(lián)性研究和栽培土壤的重金屬形態(tài)污染水平的監(jiān)控。同時研究發(fā)現(xiàn)梔子和車前草Cu含量較高，而土壤中Cu含量并不高，有文獻報道車前草對Cu選擇性吸附能力強，因為其可通過交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合的形式吸附[15]，因此可以作為土壤修復(fù)植物進行種植[16-17]。目前《中國藥典》2015年版一部只收錄了部分中藥材的有害重金屬污染控制限量，因此本研究也可為藥典的完善提供科學(xué)依據(jù)，為制定地方標準提供可行、科學(xué)的檢測方法和平臺，為制定典型區(qū)域道地中藥材重金屬污染限量標準制定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。