電感耦合等離子體質譜法測定金銀花中鎘含量的不確定度評定

朱毅忠 古麗努爾·沙馬力 閆 皓 閆順華

(新疆維吾爾自治區藥品檢驗研究院，烏魯木齊 830054)

金銀花為忍冬科植物忍冬(Lonicera japonica Thunb)的花蕾，其性寒、味苦，具有清熱解毒、涼風散熱、抗病毒、保肝利膽等功效[1，2]，在我國具有悠久的藥用歷史，臨床上以金銀花為主要成分的銀翹解毒片、連花清瘟膠囊、銀黃片、銀黃注射液等中藥復方劑均用于治療流感病毒引起的感冒。金銀花屬于藥食同源中藥材，民間常用于泡水喝，其在2003年非典疫情、2009年全球H1N1流感病毒疫情和2019年底爆發的新冠疫情中防控中都發揮了具大的作用。

由于現代化工業的發展，環境污染問題越來越突出，耕地土壤中重金屬污染也日益嚴重，可能導致金銀花中重金屬含量超標。馮云霞[3]等研究過100種常用藥材重金屬殘留狀況探析，結果表明100種藥材中有22味中藥重金屬含量超標，占總數的22%，其中鎘的超標量最為嚴重，占所有樣本的19%。金屬鎘易在在人體器官中蓄積，對腎、肺、肝、睪丸、腦、骨胳及血液系統均可產生毒性，可能引起疼痛或骨軟化癥[4，5]，對人有致畸、致癌、致突變作用[6]，被美國毒素管理委員會(ATSDR)列為第6位危及人體健康的有毒物質[7]。

目前，重金屬含量的高低已成為衡量中藥材質量優劣的一個重要指標，這對中藥走向世界具有重要作用。本研究依據JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[8]，按照《中國藥典》2015年版四部通則中2321規定的方法對金銀花樣品中的鎘含量進行測定，并對測量結果進行不確度評定，為中藥材的質量評價提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)，ICAP Q型；萬分之一天平；微波消解儀；DTK-型高溫纖維加熱板。

鎘單元素標準溶液，1000μg/mL，批號為GBW08612(2μg/ml，k=2)；硝酸，優級純。

金銀花樣品為中國食品藥品檢定研究院提供的能力驗證樣品。

1.2 標準溶液的配制

(1)用單標線吸量管量取1.0mL 鎘單元素標準溶液于100mL容量瓶中，用5%的硝酸溶液稀釋，配制成濃度為10μg/mL的鎘標準儲備液。

(2)用單標線吸量管量取1.0mL鎘標準儲備液至100mL容量瓶中，用5%的硝酸溶液稀釋，配制成濃度為100 ng/mL的鎘標準中間液。

(3)用刻度吸管和單標線吸量管分別精密量取0.5、1.0、2.0、3.0、4.0mL鎘標準中間液至5個50mL容量瓶中，用5%的硝酸溶液稀釋，配制成濃度為1 ng/mL、2 ng/mL、4 ng/mL、6 ng/mL和8ng/mL的鎘標準工作液系列。

1.3 樣品前處理

用萬分之一天平稱取樣品約0.5 g，分別加8 mL硝酸、2.0mL過氧化氫進行微波消解，待趕酸完成后，繼續加熱濃縮至2～3mL；用超純水將樣品消化液轉入25mL容量瓶中，并稀釋定容至刻度。同法制備試劑空白溶液。微波消解程序見表1。

表1 微波消解程序

1.4 制備加標樣品

稱取6份金銀花平行樣品，每份0. 5g(精確至0.0001g)分別置于消解管中，分別加入0.5mL鎘標準中間液，其余步驟同1.3樣品前處理。

1.5 ICP-MS工作條件

射頻功率：1.52kW；采樣深度：10mm；等離子氣流量：12 .0L/min；載氣流速：0.6L/min；霧化室溫度：2℃；跳峰采集。測定時選取的同位素為111Cd，同時選用115In作為內標元素。

1.6 測量數學模型

(1)

式中：X為樣品中鎘元素的含量，mg/kg；c為樣品中鎘元素的濃度，ng/mL；V為樣品定容體積，mL；m為樣品的稱樣量，g。

1.7 不確定度的來源分析

根據試驗步驟和建立的測量模型，用ICP-MS法測定金銀花中鎘含量的不確定來源用因果圖表示如圖1所示[9，10]。

圖1 ICP-MS測定金銀花中Cd含量的不確定來源因果圖

2 不確定度的分析和計算

2.1 樣品測量引入的不確定度

2.1.1樣品稱量引入的不確定度ur(W樣)

2.1.2樣品溶液定容引入的不確定度ur(V樣)

樣品最后定容至25mL容量瓶(A級)中，根據JJG196—2006《常用玻璃量器檢定規程》[11]， 25mL容量瓶(A級)的允差為±0.03mL，按均勻分布估算，則：

實驗室溫度為23℃，容量瓶校準時溫度為20℃，水的體積膨脹系數為2.1×10-4℃-1，則產生體積變化的半寬為：25mL×2.1×10-4℃-1×3℃=0.01575mL，則：

2.1.3ICP-MS引入的不確定度ur(E)

所使用ICP-MS的測量重復性為1.3%，按均勻分布估算，則ICP-MS引入的不確定度為：

對平行制備的10份待測樣品溶液進行測定，測量數據及計算結果如表2。

則樣品重復測量引入的不確定為：

表2 樣品溶液測量數據

2.1.5方法回收率引入的不確定度ur(R)

對加標樣品進行測定，測定和計算結果如表3所示。

表3 加標回收率結果

則回收率引入的不確定度為：

根據t檢驗，判斷偏差是否顯著：

當置信度為95%，n-1=5，查t值臨界值分布表[12]可得t(0.05, 5)=2.571， 此時有t > t(0.05, 5)，因此需要將回收率帶入公式(1)修正樣品的測定結果。

2.2 標準物質溶液引入的不確定度分量

2.2.1標準物質引入的不確定度ur(P對)

鎘單元素標準溶液的不確定為2μg/mL，k=2，因為有證標準物質一般不需要考慮分布， 則標準物質引入的不確定度為：2μg/mL/2=1μg/mL，相對不確定度為：

2.2.2標準溶液配制過程使用玻璃量器引入的相對標準不確定度ur(V對)

標準溶液系列配制過程中使用了單標線吸量管(1mL、2mL、3mL各1次)、刻度吸管(分別移取0.5mL、4mL液體各1次)和容量瓶(2次100mL、5次50mL)，根據《常用玻璃量器檢定規程》JJG196—2006，假設為均勻分布，則所使用的各類玻璃器具引入的不確定度計算結果如表4所示。

表4 標準溶液系列配制過程中玻璃器量器引入的不確定度

標準溶液系列配制引入的不確定為：

=0.0129

2.2.3標準曲線擬合引入的不確定度ur(C)

對鎘標準工作溶液系列進行測定，每個濃度重復測定3次，具體數據如表5所示。對測定數據進行擬合得到鎘元素的線性回歸方程為：A=17558.7626C+1883.4821，式中A為強度響應值，C為相對應的濃度值，17558.7626為斜率，1883.4821為截距

表5 標準曲線數據

續表5

根據稀釋所得的系列標準溶液濃度C，利用標準曲線求得響應強度值的理論值Ai,計算實際測得的響應強度值A實測i的殘差A實測i-A理論i=A實測i-(aC理論i+b)，計算得到標準溶液響應強度值殘差的標準差為：

(2)

計算由標準曲線擬合產生的標準不確定度為：

(3)

則標準曲線擬合引入的不確定度為：

3.3 不確定度的合成

3.3.1相對標準不確定度的合成

(4)

3.3.2擴展不確定度的計算

在95%的置信水平下，包含因子k=2,則鎘元素的擴展不確定度為：

4 結論

由于中藥材的生長周期一般都比較長，易引起有害重金屬元素的蓄積[13]，因此必須加強對中藥材中有害元素的檢測和控制。通過分析發現，本實驗中方法的回收率、標準溶液配制和標準曲線擬合對不確定度的貢獻比較大。中藥材中重金屬元素的測定屬于痕量分析，標準曲線線性范圍設置的合理與否直接影響到檢測結果的準確性，應針對不同重金屬元素的特性，設置合適的標準曲線線性范圍。同時，在日常工作中應定期對儀器設備進行維護保養，保持測量儀器運行時的高靈敏度和穩定性[14,15]，確保測量結果的準確性和可靠性。