基于ICP-MS法測定黃芪水浸液中微量元素及浸出率研究

殷光松，趙華楠，許文琪，許錦華，徐清，劉華，李邦進(jìn)，王詩凝

（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，福建 福州 350002）

隨著生活水平提高，人們對身體健康愈加重視，尤其在新冠疫情防控期間，老百姓意識(shí)到中藥在預(yù)防和治療新冠病毒方面具有良好的療效。而中藥代茶飲由于藥效作用較湯劑、顆粒劑、片劑等緩和，口感也較湯劑好，同時(shí)，黃海[1]等認(rèn)為代茶飲兼具“藥引”的作用，因此，中藥代茶飲受到老百姓廣泛喜愛。

人體中所含微量元素與身體健康息息相關(guān)。據(jù)報(bào)道Fe攝入不足會(huì)導(dǎo)致缺鐵性貧血，Cu攝入不足會(huì)導(dǎo)致脊髓病等[2,3]，Zn攝入不足會(huì)導(dǎo)致兒童生長緩慢，引起免疫功能障礙和認(rèn)知障礙[4]等。微量元素在中藥生長代謝和臨床治病過程中同樣發(fā)揮重要作用[5,6]，但中藥飲片及制劑中元素的研究多集中在重金屬限量檢查方面[7-9]，對于中藥中微量元素的研究相對較少。

傳統(tǒng)的元素檢測方法如原子吸收光譜法、原子熒光光譜法等，存在單元素測定、前處理繁瑣、基體干擾多等缺點(diǎn)，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）盡管可以多元素同時(shí)測定，但也存在光譜干擾嚴(yán)重、靈敏度較低等缺點(diǎn)。電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）彌補(bǔ)了傳統(tǒng)檢測方法的多種缺點(diǎn)，具備多元素同時(shí)測定、精密度高、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，在食品安全、環(huán)境科學(xué)等多領(lǐng)域廣泛運(yùn)用[10-13]。《中華人民共和國藥典》2020版[14]四部“通則2321 鉛、鎘、砷、汞、銅測定法”中也有采用ICP-MS法。

黃芪益氣固表、補(bǔ)氣養(yǎng)血，可增強(qiáng)機(jī)體免疫功能。國家中醫(yī)藥管理局在2022年12月20日發(fā)布的《新冠病毒感染者居家中醫(yī)藥干預(yù)指引》中，明確將黃芪作為中醫(yī)藥新冠預(yù)防方劑中重要的藥材。本文采用ICP-MS法測定黃芪及其浸泡液中鐵(Fe)、鋅(Zn)、硒(Se)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鈷(Co)含量，研究上述人體必需微量元素浸出率隨時(shí)間和溫度變化規(guī)律。

1 試驗(yàn)材料

1.1 儀器設(shè)備

電子天平（賽多利斯）、微波消解儀（CEM MARS6）、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（安捷倫7700E）、數(shù)顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）等。

1.2 試劑

硝酸（HNO3）：優(yōu)級(jí)純；氬氣（Ar）：純度≥99.995%；氦氣（He）：純度≥99.995%。

試驗(yàn)用水均為GB/T 6682規(guī)定的一級(jí)水；

元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000 μg/mL或100 μg/mL）：經(jīng)國家認(rèn)證并授予標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書的Cr、Fe、Co、Cu、Zn、Se、Mo單標(biāo)溶液或混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

內(nèi)標(biāo)元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1000 μg/mL)：經(jīng)國家認(rèn)證并授予標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書的Sc、Ge、In、Re單標(biāo)溶液。

質(zhì)譜調(diào)諧液：選用濃度為1.00 ng/mL的Li、Y、Ce、Tl、Co混合溶液。試驗(yàn)所用的玻璃器皿均需用20%硝酸浸泡過夜，用水反復(fù)沖洗干凈。

1.3 藥材

黃芪產(chǎn)地為內(nèi)蒙古，購自北京同仁堂（安國）中藥飲片有限責(zé)任公司。

2 試驗(yàn)和方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

吸取適量鉻、鐵、鈷、銅、鋅、硒、鉬標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，用2%硝酸溶液逐級(jí)稀釋配成含鉻、鈷、硒、鉬濃度為0、1.00、2.00、5.00、10.0、20.0、50.0 μg/L，鐵、銅、鋅濃度為0、10.0、20.0、50.0、100、200、500 μg/L標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。

2.2 樣品待測液的制備

將黃芪磨成粉末，充分混勻備用。稱取藥材粉末0.2 g（精確至0.001 g），置于耐高溫高壓的微波消解罐中，向消解罐中加入5.00 mL濃硝酸。密閉消解管，按微波消解儀消解程序進(jìn)行消解（見表1）。消解完畢后，將消解液完全轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，用一級(jí)水定容至刻度，搖勻待測。按照相同的方法制備試劑空白。

表1 微波消解程序

該樣品待測液中測得元素含量為該元素總量。

2.3 樣品浸泡液的制備

2.3.1 考察浸泡時(shí)間

稱取黃芪（經(jīng)粉碎）5 g（精確至0.001g）于錐形瓶中，加入100 ℃一級(jí)水50 mL后立即將錐形瓶放入100 ℃恒溫水浴鍋中，分別浸泡5、10、15、20、30、40 min。浸泡時(shí)間到立刻移出，過濾，即得樣品浸泡液。按照相同的方法制備空白對照液。以7種微量元素浸出總量最大的時(shí)間為最佳浸泡時(shí)間。

2.3.2 考察浸泡溫度

稱取黃芪（經(jīng)粉碎）5 g（精確至0.001g）于錐形瓶中，分別向錐形瓶中加入50 mL的70、80、90、100 ℃的一級(jí)水，并將錐形瓶立刻放入與一級(jí)水溫度等同的恒溫水浴鍋浸泡，浸泡的時(shí)間為2.3.1項(xiàng)下考察出的最佳浸泡時(shí)間。浸泡時(shí)間到立刻移出，過濾，即得樣品浸泡液。按照相同的方法制備空白對照液。

2.4 儀器工作條件

2.4.1 微波消解程序（表1）

2.4.2 ICP-MS工作條件（表2）

表2 ICP-MS的參考工作條件及參數(shù)（高純氬氣）

2.5 測定

采用在線加入內(nèi)標(biāo)的方式，依次測定標(biāo)準(zhǔn)溶液、試劑空白、樣品待測液。以待測元素與內(nèi)標(biāo)元素的強(qiáng)度比為縱坐標(biāo)，待測元素濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，外標(biāo)法定量。

3 結(jié)論與討論

3.1 線性關(guān)系及檢出限

取2.1項(xiàng)下制備的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，結(jié)果見表3，其中y為待測元素與內(nèi)標(biāo)元素強(qiáng)度比率，x為待測元素濃度（μg/L），7種元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系良好，方法檢出限在0.2～5.6 μg/kg之間。7種元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)（R）、檢出限均能滿足定量分析的要求。

表3 待測元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線

3.2 樣品檢測結(jié)果

樣品中7種微量元素的含量見表4。從表4中可看出，黃芪中7種微量元素均有檢出，含量大小依次為：Fe＞Zn＞Cu＞Mo＞Cr＞Co＞Se，但浸泡液中Se未檢出，因此，在后續(xù)的元素浸出率考察時(shí)，僅研究Fe、Zn、Cu、Mo、Cr、Co。

表4 黃芪各元素加標(biāo)回收率試驗(yàn)結(jié)果

《中華人民共和國藥典》2020年版[14]一部中，對Cu進(jìn)行了限量要求，規(guī)定Cu＜20 mg/kg，其余元素限量沒有規(guī)定，從表4可看出，黃芪及浸泡液中Cu含量均沒有超標(biāo)。

3.3 加標(biāo)回收率和精密度

按照步驟2.2項(xiàng)下試樣處理中的要求，分別對Cr、Fe、Co、Cu、Zn、Se、Mo進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，對每個(gè)加標(biāo)樣進(jìn)行6次平行測定，計(jì)算其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）、平均回收率，結(jié)果見表4。從表4中可看出，各元素的加標(biāo)回收率在90.6%～98.4%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.42%～3.32%之間，此方法的加標(biāo)回收及精密度良好。

3.4 元素浸出規(guī)律研究

3.4.1 浸泡時(shí)間對浸出率的影響

按照2.3.1，在100 ℃恒溫對黃芪進(jìn)行浸泡時(shí)間考察。將一定浸泡時(shí)間下元素浸出值，除以對應(yīng)總量，得到浸出率，結(jié)果見圖1。從圖1中可看出Fe、Cu、Zn、Co在浸泡10 min時(shí)，浸出率最大，而后隨著浸泡時(shí)間延長，浸出率逐漸下降并趨于穩(wěn)定。Cr在不同浸泡時(shí)間，浸出率基本一致。Mo在浸泡時(shí)間增加到20 min時(shí)，浸出率快速增大，而后趨于穩(wěn)定。這可能是由于黃芪中微量元素與有機(jī)成分結(jié)合后，形成復(fù)雜的配合物，在一定的溫度下，微量元素形成易于人體吸收的可溶性形態(tài)在不同時(shí)間段不同有關(guān)。

圖1 黃芪100 ℃元素浸出率

在浸泡時(shí)間5 min到40 min內(nèi)，F(xiàn)e、Cr的浸出率為3.0%～4.7%，Cu、Zn的浸出率為10.5%～20.0%，Co、Mo的浸出率為14.6%～49.0%。Fe總量最大，浸出率最小，在水浸泡條件下，F(xiàn)e較難溶出。

在浸泡時(shí)間為10 min時(shí)，F(xiàn)e、Cu、Zn、Co、Cr、Mo的總量最高，因此黃芪100 ℃恒溫浸泡的最佳時(shí)間是10 min。

3.4.2 浸泡溫度對浸出率的影響

根據(jù)以上對浸泡時(shí)間的考察結(jié)果，得出黃芪100 ℃恒溫浸泡的最佳時(shí)間是10 min，再按照2.3.2考察不同浸泡溫度影響，見圖2。由圖2可知，黃芪中的Fe、Co、Cu、Zn、Mo的浸出率均隨著浸泡溫度的升高而增加，Cr在不同溫度下，浸出率沒有明顯變化。因此，黃芪最佳浸泡溫度為100 ℃。從結(jié)果可知，隨著浸泡溫度增加，黃芪中微量元素越易形成人體吸收的可溶性形態(tài)，這可能是由于微量元素在水中的溶解度隨溫度升高而增加有關(guān)。

圖2 黃芪在不同浸泡溫度下浸泡10 min元素浸出率

4 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，黃芪中7種微量元素均有檢出，含量大小依次為：Fe＞Zn＞Cu＞Mo＞Cr＞Co＞Se。黃芪水浸液中，Se未檢出，Cr、Fe、Co、Cu、Zn、Mo在100 ℃浸泡10 min時(shí)總量最大，F(xiàn)e含量最高，但浸出率最低。飲用黃芪代茶飲時(shí)可參照此條件，將黃芪100 ℃恒溫煮沸10 min，除去濾渣冷卻即可飲用。

同時(shí)，由于ICP-MS法還具有精密度高、靈敏度好、線性范圍寬、干擾小、可多元素同時(shí)測定的優(yōu)點(diǎn)，在中藥元素測定中發(fā)揮越來越重要的作用。