電感耦合等離子體原子發射光譜(ICP-AES)法測定胡蜂酒中無機元素

李秀林 田先嬌 田孟華 郭云膠 楊新周，4*

(1.瑞麗海關，云南 瑞麗 678600；2.德宏師范高等專科學校 民族醫藥研究所，云南 芒市 678400； 3.昭通市天麻研究院，云南 昭通 657000；4.德宏師范高等專科學校 理工學院，云南 芒市 678400)

胡蜂酒來源于景頗民族醫藥，由德宏州瑞麗人梅干家族發明[1]。自1977年以來一直收錄在中國藥典中，胡蜂酒不僅可以去除風濕，治療急性風濕病，風濕性關節炎、而且對治療肩周炎、坐骨神經痛、四肢麻木、跌打損傷都有一定的療效，用法上不僅可以口服，還可以外用[2]。胡蜂酒承載著民族文化和歷史的文化，目前對胡蜂酒的研究主要集中在制作工藝上，對胡蜂酒中化學成分研究較少，對胡蜂酒金屬元素的測定鮮見報道。

酒中含有的醇類、酯類、有機酸、羰基化合物及各種無機金屬元素等會直接影響其品質和風格[3]，如Fe3+、Cu2+能催化白酒的老熟，若含量過高致使酒質變差，甚至使白酒出現金屬味[4-6]；Na+、K+、Mg2+過多導致酒質變差[4-5]。 有害金屬元素(As、Pb、Cd、Hg)含量過高對人們健康造成不良影響[4-8]。為了確保胡蜂酒的品質和飲用安全，對胡蜂酒進行金屬元素分析尤為重要。

目前檢測酒中金屬元素的方法主要有火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法[9-11]、原子熒光光譜法[12-13]、電感耦合等離子體原子發射光譜法[14]、電感耦合等離子體質譜法[4，15]。火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法、原子熒光光譜法適用于單元素的分析，對于多元素的測定速度慢，且操作復雜繁瑣[16]。電感耦合等離子體原子發射光譜法、電感耦合等離子體質譜法均具有高靈敏度和檢出限低的特點，且能同時測定多種元素，能提高工作效率[17]。本實驗采用消解電感耦合等離子體原子發射光譜法同時測定不同產區胡蜂酒中Al、B、Ba、Cu、Fe、Mn、Ni、Sr、Ti、V、Zn、Ca、K、Mg、Na、P等16種元素，用石墨爐原子吸收光譜法測定Cd、Pb，并用原子熒光光譜法測定As、Hg元素，分析不同產區間胡蜂酒金屬元素含量之間的差異，以期為胡蜂酒的品質、安全評價提供科學依據。

1 實驗部分

1.1 主要試劑與儀器

7200電感耦合等離子體光譜儀(美國熱電公司)，AFS-9530雙通道原子熒光光度計(北京海光儀器有限公司)，AL204電子分析天平(梅特勒-托利多)，Milli-Q純水儀。

金屬元素標準溶液(GSB G62027-90(3301)，國家鋼鐵材料測試中心)，濃硝酸(MOS級，天津市風船化學試劑科技有限公司)。

1.2 樣品信息及制備

實驗樣品金環胡蜂成熟職蜂來自云南省14個不同地區，所有樣品經德宏師范高等專科學校郭云膠教授鑒定胡蜂科金環胡蜂的職蜂。各樣品信息如表1所示。胡蜂群中存在職蜂、雄蜂、蜂王。其中職蜂能釋放蜂毒，且數量大，雄蜂主要負責交配，沒有毒液。實驗中選擇職蜂進行浸泡制作胡蜂酒。按照2020版藥典，稱取100 g鮮胡蜂(成熟職蜂)于玻璃瓶中，加入1 000 mL 50%～60%(vol)白酒，浸泡90 d，得胡蜂酒。

表1 樣品信息

1.3 儀器測試條件

ICP-OES觀測方式：K、Ca、Na三種元素為垂直觀測，其他元素為水平觀測；功率1 150 W，輔助氣流量0.5 L/min，霧化器氣體流量0.65 L/min，分析泵速50 r/min。

石墨爐原子吸收光譜儀測定Cd波長228.8 nm，狹縫0.5 nm，測量模式為峰高，燈電流7.0 mA，采用扣背景。

原子熒光測定As燈總電流50 mA，負高壓：260 V，原子化器高度10 mm，載氣流速400 mL/min，屏蔽器流量1 000 mL/min；原子熒光測定Hg燈總電流20 mA，負高壓240 V，原子化器高度8 mm，載氣流速400 mL/min，屏蔽器流量1 000 mL/min。

1.4 樣品溶液制備

稱量3 g(精確至0.000 1 g)胡蜂酒樣品，100 ℃加熱至溶液剩余0.5～1.0 mL，加5 mL硝酸，105 ℃消解2 h，用超純水定容至25 mL，上機測定。利用ICP-OES法測定。其中Cd、Pb利用石墨爐原子吸收光譜法測定，汞利用原子熒光光譜法測定。

胡蜂酒中As、Hg含量較低適用于用原子熒光光譜法進行測定。

砷消解方法：稱量3 g胡蜂酒，100 ℃加熱至溶液剩余約1.0 mL，加5 mL硝酸，150 ℃消解至剩余1 mL，加入1 mol/L鹽酸至22.5 mL，加入2.5 mL 硫脲-抗壞血酸(50 g/L)，放置0.5 h后，用原子熒光光譜法測定。

1.5 非致癌重金屬健康風險評價模型

Cu、Pb、Cd、Hg 4種重金屬元素主要具有非致癌毒性。根據美國國家環保署創建的非致癌風險評價方法[18-21]，長期服用胡蜂酒重金屬元素造成的健康風險可以運用靶標危害系數來評價，計算公式如式(1)、(2)所示。

EDI=(Ci×FIR×EF×ED)/(WAB×TA)

(1)

THQ=EDI/RfD

(2)

EDI—重金屬i的平均日攝入量，mg/(kg·d)；RfD—重金屬i的每日允許最大攝入量，mg/(kg·d)；Ci—胡蜂酒中重金屬i的平均含量，mg/kg；EF—暴露頻率，d/a；ED—接觸年限，a；TA—接觸時間，d；WAB—成年人體重以60 kg計算；FIR—每日胡蜂酒攝入量，g/d。

2 結果分析

2.1 標準曲線方程

20種無機金屬元素線性方程如表2所示。從表2中可得，20種金屬線性方程相關系數(r)在0.998 5～1.0，說明20種金屬線性關系良好，適合檢測胡蜂酒中金屬元素。

表2 20種無機元素線性回歸方程

2.2 精密度實驗

將同一份混合標準溶液連續測定6次，得出各元素相對標準偏差(RSD)為0.05%～1.3%，表明儀器精密度良好。

2.3 重復性實驗

以1號樣品為例，按照1.5平行3組實驗，18種元素以檢測濃度表示，Hg、As以檢測熒光強度表示，利用檢測平均值計算3組間的相對標準偏差，結果見表3，由表3可得20種無機元素的精密度為0.25%～3.4%，說明該檢測方法偏差較小。

2.4 穩定性實驗

以1號樣品為例，按照實驗方法進行樣品制備，在不同時間段(0、2、4、6、8、16、24 h)測定樣品溶液中20種無機元素，18種元素以檢測濃度表示，Hg、As以檢測熒光強度表示，結果見表4，由表4可知20種無機元素的RSD為0.10%～4.60%，表明在24 h之內無機元素穩定。

表3 20種元素精密度測試

表4 20種元素穩定性測試

2.5 方法回收率

以1號樣品進行加標回收率實驗，加標回收率為平行測定3次的平均值，通過實驗得出，樣品溶液的加標回收率均在80.0%～120%，說明該方法準確度好(表5)。

表5 20種元素方法回收率

2.6 不同產地胡蜂酒金屬元素的測定結果及分析

對不同產區胡蜂制作的胡蜂酒進行元素測定，結果見表6。從表6中可以看出，胡蜂酒中含有Al、B、Ba、Cu、Fe、Mn、Ni、Sr、Ti、V、Zn、Ca、K、Mg、Na、P等16種元素，16種無機元素中P含量最高，為118.132 mg/kg，Sr元素含量最低，為0.011 9 mg/kg。所有產區胡蜂酒中均未檢出Hg、Cd、Pb、As等元素。其中Cu元素含量為0.258 3 mg/kg。胡蜂酒中Pb、Cd、As、Hg、Cu含量均符合2020版中國藥典限定值。16種元素中Ti變異系數最大，說明Ti元素含量在不同產區胡蜂酒中差異較大。變異系數最小的是K元素，說明K元素含量在不同產區胡蜂酒中較穩定。從圖1可看出，P、K、Na含量分別占據16種元素的43.64%、38.58%、13.92%，其余元素占比3.86%。

2.7 胡蜂酒金屬元素指紋圖譜的建立

按照元素的原子順序，以元素含量為縱坐標，元素名稱為橫坐標，繪制胡蜂酒金屬元素指紋圖譜。由于胡蜂酒中部分元素含量級別相差較大，在建立指紋圖中將部分金屬元素擴大或縮小到一個數量級，Na、P、K元素含量均縮小100倍，繪制的金屬元素指紋圖譜見圖2。可見不同產區胡蜂酒金屬元素含量存在差異，但整體上呈現相似的分布態勢。胡蜂酒中金屬元素譜具有很強的一致性和特征性，生成的金屬元素指紋圖譜可為胡蜂酒的質量控制研究提供思路和科學依據。

2.8 胡蜂酒中Cu、Pb、Cd、Hg的健康風險評價

Cu、Pb、Cd、Hg等4種重金屬主要具有非致癌毒性，為評價胡蜂酒中Cu、Pb、Cd、Hg等4種重金屬的非致癌健康風險，但是胡蜂酒中Pb、Cd、Hg未檢測出，所以主要考慮Cu的健康風險。為評價胡蜂酒中Cu的非致癌健康風險，采用1.6中的模型進行研究。通過查閱《中國藥典》可得胡蜂酒使用方法為每日服用2次，每次為15～25 mL，綜合考慮，本文中以其平均值40 mL(大約為36 g)為胡蜂酒日攝入量進行計算。根據美國環保署規定的安全限量和世界衛生組織暫定的每周可耐受攝入量，其他參數假設如下：ED=30 a，EF=90 d/a，WAB=60 kg，TA=30 a×365 d/a，重金屬Cu的每日允許最大攝入量(RfD)為4.00×10-2mg/(kg·d)[18，20]。通過計算得出胡蜂酒中Cu的每日攝入量(EDI)為3.82×10-5mg/(kg·d)，低于每日允許攝取最大量值(RfD)，Cu的靶標危險系數(THQ)為1.00×10-2。THQ<1說明攝入的重金屬對人體健康造成的影響不明顯，THQ>1時，表明暴露量高于不良反應的閾值，對人體可造成非致癌健康風險[18]。胡蜂酒中Cu元素THQ值遠遠小于1，從金屬元素方面單一來看，飲用胡蜂酒沒有明顯的健康風險。

表6 胡蜂酒中金屬元素含量

圖1 胡蜂酒金屬元素占比分析Figure 1 Proportion of elements in vespa wine.

圖2 胡蜂酒無機元素指紋圖譜Figure 2 Metal elemental fingerprint of Vespa wine.

3 結論

收集不同產區金環胡蜂，按照中國藥典(2020版)浸制胡蜂酒，測定胡蜂酒中20種金屬元素。通過實驗從胡蜂酒中檢測出16種無機元素，其中重金屬Hg、Cd、Pb、As等4種元素未被檢出。其中非金屬P含量最大，為118.132 mg/kg，Sr元素含量最低，為0.011 9 mg/kg。經過實驗得出胡蜂酒中含有P、K、Na、Mg、Ca等營養元素，其中P、K Na含量占比16種金屬元素的96.14%，說明胡蜂酒中營養元素在就所含有的金屬元素中含量較高。

胡蜂酒中未檢出Pb、Cd、As、Hg，Cu含量為0.258 3 mg/kg，5種重金屬元素均未超過中國藥典限定值。對胡蜂酒中Cu、Pb、Cd、Hg等4種重金屬健康風險評價(主要考慮Cu的健康風險)，經過健康風險評價胡蜂酒中Cu元素THQ值遠遠小于1，從金屬元素方面單一來看，飲用胡蜂酒沒有明顯的健康風險。

15個不同產區金環胡蜂泡制的胡蜂酒中金屬元素含量存在差異，由于泡制胡蜂酒的基酒、容器、環境都一致，導致存在差異的原因主要是胡蜂的生長環境、進食種類等不同。通過對胡蜂酒中金屬元素含量分析，建立了胡蜂酒金屬元素指紋圖譜，可為胡蜂酒的鑒別提供思路和科學依據。