ICP-MS法測定骨碎補5種殘留重金屬

羅洪蓮,萬紅才

(黔南州檢驗檢測院,貴州 都勻 558000)

骨碎補藥材為水龍骨科植物槲蕨Drynariafortunei(Kunze)J.Sm.的干燥根莖,又名崖姜、胡孫姜、巖連姜、石毛姜、爬巖姜、石碎補,具有療傷止痛、補腎強骨的功效,外用可消風祛斑[1]。因功效明確,藥效甚好,骨碎補的開發與利用,從藥用領域延伸至保健食品領域,民間常見制成酒劑或顆粒、膠囊等長期服用以防治骨質疏松、腰酸背痛、耳鳴耳聾。但由于受到生長環境(工業污染)、炮制加工方法(砂燙法)的影響,再加上屬根莖類藥材[2],骨碎補重金屬污染問題不容忽視。但在《中華人民共和國藥典》2020年版一部骨碎補藥材質量標準中,未列入重金屬檢測項目[1]。為避免藥材殘留的重金屬在人體內蓄積產生毒性,應對骨碎補藥材中殘留的重金屬進行評估控制。現對骨碎補藥材的殘留重金屬檢測做探索試驗,并進行方法學驗證,最終建立適宜的檢測方法對骨碎補藥材的殘留重金屬進行測定,為骨碎補藥材的質量控制提供有效依據。

1 實驗器材

1.1 儀器

十萬分之一電子天平(梅特勒托利多公司,型號:XSE105DU型);微波消解儀(安東帕公司,奧地利,型號:ETHOS VB24UP型);冷水循環機(安捷倫公司,美國,型號:G3292A型);激光冷水機(安捷倫公司,美國,型號:PH-LW16-BHP型);趕酸儀(北京萊伯泰科儀器股份有限公司,型號:VB24VP型);電感耦合等離子體質譜儀(安捷倫公司,美國,型號:7800型)。

1.2 試藥

Cu、As、Cd、Hg、Pb混合標準品溶液(批號:21D1376,1 000μg·mL-1),鍺(Ge)、銦(In)、鉍(Bi)混合標準品溶液(批號:21D1375,100μg·mL-1),金(Au)元素(批號:211033-1,1 000μg·mL-1),均購于國家有色金屬及電子材料分析中心;黃芪標準物質(地球物理地球化學勘查研究所,GBW10028,批號:200702);調諧液(7Li、59Co、89Y、140Ce、205Tl)(安捷倫公司,美國,1μg·L-1);硝酸(國藥集團化學試劑有限公司,批號:20014508,優級純);純凈水(貴陽娃哈哈飲料有限公司,批號:20190629)。

1.3 樣品

骨碎補樣品3批購買于藥店,1批購買于醫院,其余9批采集自貴州各地,采集樣品經貴陽中醫學院魏升華教授鑒定均為水龍骨科植物槲蕨Drynariafortunei(Kunze)J.Sm.的干燥根莖。樣品信息見表1。

表1 樣品信息

2 方法與結果

2.1 儀器測定參數設置

射頻功率1 500W;載氣體積流量0.8L·min-1;霧化氣體積流量14L·min-1;輔助氣體積流量0.8L·min-1;蠕動泵轉速25r·min-1;采樣模式全定量;穩定時間50s;測定時間40s;采樣深度8mm;采樣點3次;循環水溫度15～20℃;循環水壓力230～400kPa。使用調諧液調整儀器至最佳就緒狀態后,依次吸取2%硝酸溶液、標準溶液、空白溶液、樣品溶液和標準物質質控樣品溶液,同步吸取內標溶液[3-4],按照《中華人民共和國藥典》2020年版四部通則2321、0412中ICP-MS法進行測定,待測元素選取的同位素為63Cu、75As、114Cd、202Hg和208Pb,其中63Cu、75As以72Ge作為內標,114Cd以115In作為內標,202Hg、208Pb以209Bi作為內標[5]。

2.2 標準溶液制備

2.2.1 金元素標準溶液 取金元素標準品溶液適量,純凈水稀釋制成500ng·mL-1,即得。

2.2.2 混合標準溶液 精密量取Cu、As、Cd、Hg、Pb混合標準品溶液適量,用純凈水制成濃度為1 000ng·mL-1的貯備液,再精密量取該貯備液及“2.2.1”項下金元素貯備液適量,用2%硝酸稀釋制成每1mL中含金元素5ng的各重金屬濃度分別為0、0.4、0.8、2、4、8、20、40、80、200ng·mL-1的混合標準溶液,即得。

2.2.3 內標溶液 精密量取含100μg·mL-1Ge、In、Bi單元素的混合標準溶液適量,2%硝酸稀釋制成4ng·mL-1,即得。

2.3 供試品溶液制備

取供試樣品(過3號篩)約0.5g,精密稱定,置聚四氟乙烯消解罐中,加硝酸10mL,置于趕酸儀中80℃保溫1h,旋緊上蓋,置微波消解儀消解,消解程序見表2。消解完畢后冷卻至室溫,打開上蓋,置趕酸儀上,于120℃下趕酸至約1mL,轉移至50mL量瓶中,用純凈水多次洗滌消解罐,洗液并入量瓶中,加入“2.2.1”項下金元素標準溶液0.5mL,用純凈水稀釋至刻度,搖勻,用孔徑0.45μm的微孔濾膜濾過,取續濾液作為供試品溶液,同法制備空白溶液10份(空白溶液不加“2.2.1”項下金元素標準溶液)[6-7]。

表2 微波消解程序

用調諧液將ICP-MS調至最優就緒狀態,取“2.2”項下混合標準溶液、內標溶液及空白溶液,分別以待測元素響應值與相應內標元素響應值之比率為縱坐標(Y),相應元素質量濃度為橫坐標(X)線性回歸,結果見表3,表明各元素在各自范圍內線性關系良好。

表3 待測元素線性、檢測限、定量限

2.4 檢測限與定量限的測定

檢測限與定量限的測定參照《中華人民共和國藥典》2020年版四部通則0412檢測限與定量限測定方法,取“2.3”項方法制備的10份空白溶液測定Cu、As、Cd、Hg、Pb響應值(CPS),計算各元素CPS標準偏差(Standarddeviation,SD)值,以3SD值作為檢測限,10SD值作為定量限。即得Cu、As、Cd、Hg、Pb的檢測限與定量限[8-10]。結果見表3。

2.5 精密度、重復性試驗

取含Cu、As、Cd、Hg、Pb的混合標準溶液(40ng·mL-1),連續進樣6次,測得Cu、As、Cd、Hg、Pb濃度的RSD分別為1.9%、1.9%、2.6%、2.3%、2.7%,表明儀器精密度良好,滿足測定條件;平行稱取樣品(S1)6份,按“2.3”項下方法制備供試品溶液,測定樣品中Cu、As、Cd、Hg、Pb的濃度RSD分別為2.2%、3.1%、2.1%、1.6%、2.0%,表明該樣品測定方法重復性良好。

2.6 回收率試驗

平行稱樣品(S1)9份,分別加入混合標準溶液(質量濃度均為50ng·mL-1)1.00、2.00、3.00mL,按“2.3”項方法制備低、中、高三個不同濃度級的供試品溶液;按“2.1”設置儀器條件測定9份樣品中各元素的濃度,計算待測元素回收率見表4。

表4 測定元素加樣回收試驗結果 (n=9)

2.7 準確度試驗

取標準物質黃芪,按“2.3”項下方法制備標準物質質控樣品溶液,按“2.1”項設定儀器參數測定其中各目標元素質量濃度含量,再與“黃芪標準物質認定證書”中“生物成分標準物質認定值與不確定度”的參考值進行比較,結果見表5。由此可知,5 種元素的測定值均在參考值范圍內,證實該測定方法可信。

表5 黃芪標準物質中各元素的測定值與參考值 (n=3,mg·kg-1)

2.8 待測元素含量測定

按“2.3”項方法制備供試品溶液,每批樣品平行制樣3份,按“2.1”項設定儀器參數測定各元素質量濃度含量,見表6。

表6 13批骨碎補藥材中5種重金屬元素的含量濃度 (n=3,mg·kg-1)

2.9 重金屬污染評價

表7 骨碎補藥材中5種重金屬污染評價

3 討論與結論

采用ICP-MS測定中藥材中殘留重金屬,具有操作簡單,能夠消除其他元素干擾,滿足多個元素同時測定、檢出限低、靈敏度高等優點。但待測元素中,Hg元素對測定有一定要求,Hg元素有易揮發性,在樣品處理時,采用相對溫度低、密封條件好的微波消解法,趕酸溫度設置在120℃以內,克服Hg元素易揮發、易流失的樣品處理難點,有效提高回收率,微波消解法能減少硝酸的用量,降低儀器檢測背景,縮短樣品處理耗時;Hg元素具有吸附效應,容器、儀器的泵管、進樣管、霧化室、矩管、采樣錐等會對Hg元素產生吸附,易造成記憶效應。在《中華人民共和國藥典》操作指南中,采用金元素能與Hg元素形成金汞齊,增加Hg元素的溶解性,并且能夠很好保證Hg元素的穩定性,降低記憶效應[14]。因此,新建方法在混合標準溶液、供試品溶液和標準物質溶液中均加入適量的金元素標準溶液作為Hg元素穩定劑,使Hg元素的測定得到保證。

建立對骨碎補藥材中的5種殘留重金屬元素測定方法,在0～200ng·mL-1濃度范圍內,線性(R≥0.999 6)、回收率(95.7%～101.1%)、精密度(RSD≤2.7%)、重復性(RSD≤3.1%),結果均符合《中華人民共和國藥典》2020版四部規定[9]。在《中國藥品檢驗操作標準操作規范》中提到,采用具有法定標準物質證書且基質與所測藥材類似的標準物質可驗證方法的可靠性[15],故選用同為根莖類藥材黃芪成分分析標準物質,采用上述方法測定其中各重金屬的含量,測定結果與認定值(參考值)一致,表明該方法準確可靠。通過對13批骨碎補藥材中殘留重金屬定量分析,參照限度較嚴的《藥用植物及制劑進出口綠色行業標準》規定,13 批樣品中,Cd超標樣品占總數的53.8%,含有量為標準規定值的1.1～2.9倍;其他元素及各元素總量均值限度值內。其中4批超出Cd元素限度近3倍,骨碎補藥材炮制過程中砂燙是否是Cd元素污染嚴重的誘因之一,可進一步探討。

采用單因子指數法及內梅羅綜合指數法評價骨碎補藥材重金屬污染的情況,發現采集的13批藥材中,8批藥材中Cd元素單因子指數超標,綜合指數來看,2批中度污染,1批輕度污染,4批接近安全警戒。從分析數據可知,樣品中Cd、Pb元素含有量波動大,建議重點監控骨碎補中Cd、Pb元素的含有量。