微波消解-电感耦合等离子体质谱测定广海桐皮中6种重金属及有害元素

李曙光，刘志承*，曹丽萍，简晓莉，陈香玲，刘兆宾

[1.深圳市中医院，深圳市医院中药制剂研究重点实验室，深圳 518033； 2.深圳市宝安中医院(集团)，深圳 518133； 3.深圳市药品检验研究院，深圳 518057]

广海桐皮为木棉科植物木棉BombaxceibaL的干燥树皮，味辛、微苦，性微寒，归肝、肾经，具有清热利湿、解毒消肿、散瘀止血的功效，用于风湿痹痛、腰膝疼痛、皮肤水肿、产后浮肿、泄泻、痢疾、胃痛、吐血、便血、崩漏下血、疮痈肿毒、跌打损伤[1]。广海桐皮作为药材使用历史悠久，清代《生草药性备要》中已有记载，该药作为广东省地方用药广泛使用，广东省医院制剂“活血舒筋颗粒”、“强筋通络散”等品种都有使用。

中药因生长环境、采收运输及加工等过程易受到重金属或其他有害元素污染，中药中重金属等有害元素的危害已引起人们的高度重视，广海桐皮有机成分分析[2-4]研究较多，未见有关广海桐皮的有害元素研究文献报道。本试验采用微波消解技术对样品进行处理，建立了微波消解ICP-MS法同时测定广海桐皮中铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、铬(Cr)6种有害元素的方法，并对不同产地6批广海桐皮样品进行了测定，为广海桐皮质量控制和临床用药安全性提供参考。

1 仪器与试药

1.1 仪器 电感耦合等离子体质谱仪(X-Series 2，美国Thermo Fisher Scientific公司)；Mars微波消解系统(美国CEM公司)；Milli-Q超纯水器(美国Millipore公司)；CP225D型电子分析天平(德国Sartorius公司)。

1.2 试剂 铅(208Pb，唯一标识172013-2)、镉(111Cd，唯一标识171037-2)、砷(75As，唯一标识172028-2)、汞(202Hg，唯一标识175064-2)、铜(65Cu，唯一标识173012-2)、铬(53Cr，唯一标识172050)、锗(72Ge，唯一标识17B040)、铟(115In，唯一标识12117)、铋(209Bi，唯一标识12211)单元素标准溶液(1 000 μg/ml)，均购自国家有色金属及电子材料分析测试中心。硝酸(色谱纯，德国Merck公司)；试验用水均为超纯水，自制。

1.3 供试品 6批广海桐皮样品通过市场购买和自采得到，其中4批广海桐皮样品购买(样品1～样品4从深圳市中医院中药房购买，批号分别为161000921、258160601、160312071、170204791)，2批广海桐皮样品自采(样品5、样品6自采于广东深圳和广西南宁，取木棉科木棉树皮，去钉刺，晒干)。6批样品经深圳市中医院药检室鉴定为木棉BombaxceibaL的干燥树皮。

2 方法与结果

2.1 ICP-MS工作条件 发生器功率1 400 W，载气为高纯氩气，冷却气流速13.0 L/min，辅助气流速0.80 L/min，雾化气流速0.95 L/min，矩管水平坐标65，矩管垂直坐标619.0。

2.2 溶液的制备

2.2.1 Ge、In、Bi混合内标液 分别精密吸取Ge、In、Bi单元素标准溶液各1 ml，置于同一100 ml量瓶，加2%硝酸稀释至刻度，摇匀；精密量取1 ml至500 ml量瓶，加2%硝酸稀释至刻度，摇匀，即得(浓度为20 ng/ml)。

2.2.2 Pb、Cd、As、Hg、Cu、Cr元素对照品溶液的配制 分别精密吸取Pb、Cd、As、Hg、Cu、Cr元素标准溶液1 ml，置于100 ml量瓶，加2%硝酸定容至刻度，分别配制单元素储备液母液，质量浓度为10 μg/ml。再取适量单标元素储备液，以2%硝酸为稀释液，配成浓度分别为0、1、4、10、20和50 ng/ml系列浓度的Pb、Cd、As、Hg、Cu、Cr元素混合对照品溶液。

2.2.3 供试品溶液制备 取广海桐皮粉末(过80目筛)，充分混匀，备用。取0.3 g广海桐皮粉末样品，精密称定，置于微波消解罐中，精确加入浓硝酸10 ml，于80 ℃预消解30 min，取出消解罐，加盖密封，装入微波消解仪中，按设定的消解程序(见表1)消解。消解完毕后，冷却至室温，取出消解罐，在通风橱中将硝酸挥至剩液体约1 ml，放冷，转移至50 ml量瓶中，加水至刻度，摇匀，即可。同时同法制备试剂空白溶液。

表1 微波消解程序

2.3 测定方法 以72Ge作为内标测定53Cr、65Cu、75As，以115In作为内标测定111Cd，以209Bi作为内标测定202Hg、208Pb。将仪器的内标进样管插入内标溶液中，依次将仪器的样品管插入标准溶液中进行测定，3次读数，取平均值为测量值。再将仪器的样品管插入供试品溶液中进行测定，3次读数，取平均值为测量值。仪器自动扣除空白值。

2.4 线性范围 取“2.2.2”项下配制的系列浓度标准品混合溶液，采用“2.1”项下条件，以“2.3”项下的测定方法进行测定，以各元素对照品溶液的浓度为横坐标，以测量值为纵坐标，绘制标准曲线，得到6种元素的线性方程及相关系数，6种元素在0～50 ng/ml呈良好的线性关系，相关系数分别为0.999 8、0.999 6、0.999 9、0.999 3、0.999 9和0.999 7。结果见表2。

2.5 检出限与定量限 连续测定11份空白溶液中的6种元素，计算6种元素浓度的标准偏差(σ)，以3σ作为最低检测浓度，以10σ作为定量检测浓度，结果见表2。

表2 回归方程及线性范围结果表

2.6 精密度试验 取混合对照元素溶液，以“2.3”项下方法进行测定，连续进样5次，分别以6种元素响应值计算RSD。6种元素的RSD均小于4%，见表3，表明仪器精密度良好。

2.7 重复性试验 取广海桐皮(批号161000921)，按照“2.2.3”项下方法，平行制备6份供试品溶液，采用“2.1”项下条件，以“2.3”项下方法进行测定，见表3。结果显示，各元素的RSD均小于4%。

表3 精密度及重复性结果

2.8 回收率试验 取广海桐皮9份(批号161000921)，每份约0.3 g，精密称定，分别精密加入6种元素的标准品溶液(20 ng/ml)1、2和3 ml，按照“2.2.3”项下方法制备，采用“2.1”项下条件，以“2.3”项下方法进行测定，计算回收率，见表4。结果显示，Pb、Cd、As、Hg、Cu和Cr的平均加样回收率分别为95.52%、99.19%、97.58%、96.98%、94.45%和98.66%,RSD分别为3.64%、3.75%、5.73%、5.89%、5.05%和2.43%。说明此方法对于广海桐皮中6中元素测定的结果准确、可靠。

表4 加样回收率试验结果(n=9)

2.9 含量测定 取6批广海桐皮，按照“2.2.3”项下方法制备供试品溶液，采用“2.1”项下条件，以“2.3”项下方法进行测定，6种元素的测定结果见表5。本试验结果表明，不同产地、不同批次的广海桐皮中Cu、Pb、Cd量差别较大，As、Hg、Cr含有量差别较小；6批样品中As、Cr含量均低于仪器定量限，医疗机构采购样品与产地自采样品中6种元素没有显著差异。

表5 含量测定结果(n=6) mg/kg

注：ND低于检测限，*低于定量限

目前尚无广海桐皮重金属及有害元素限量的药品标准，2015年版《中国药典》对黄芪等17种动植物药作出重金属及有害元素限量检测标准，其重金属及有害元素均为：铅不得过5 mg/kg；镉不得过0.3 mg/kg；砷不得过2 mg/kg；汞不得过0.2 mg/kg；铜不得过20 mg/kg的限量标准。《绿色药用植物及制剂进出口行业标准》规定用于医疗、保健目的的植物原料和植物提取物中重金属及有害元素限量为：铅不得过5 mg/kg；镉不得过0.3 mg/kg；砷不得过2 mg/kg；汞不得过0.2 mg/kg；铜不得过20 mg/kg。《食品中铬限量卫生标准》(GB/T14961)规定蔬菜水果中铬不得过0.5 mg/kg，2015年版《中国药典》规定明胶空心胶囊铬不得过2 mg/kg；本次试验6批次广海桐皮铅、镉、砷、汞、铜、铬的测定结果与上述标准限度值比较，均低于上述限度值。

3 讨论

电感耦合等离子体质谱法灵敏度极高、抗干扰能力强、能多种元素同时测定，广泛用于元素测定和药品质量控制等多个方面[5-12]，由于中药中重金属或其他有害元素含量较低，采用ICP-MS进行痕量元素分析时，减小试验过程中误差，对准确测定具有重要意义。本试验从优选样品消解方法、试剂、测试方法等方面减小测量误差。

3.1 样品消解 本试验采用微波消解法消解样品。微波消解法具有消解快速、空白值低、元素无挥发损失、耗酸量少等优点，已广泛用于分析样品的前处理。本试验比较了硝酸、硝酸加过氧化氢和硝酸加盐酸3种消解试剂，结果3种消解试剂测试结果无显著差异，最终选取硝酸作为消解溶液。本试验尝试不同的微波消解升温程序，经优化得到了理想的消解升温程序，样品能完全消解。本试验可满足相关方法学要求，且操作安全、简单、方便、快捷。

3.2 主要试剂及样品瓶的选择 由于ICP-MS仪器的检出限极低，对试剂质量要求较高，部分品牌硝酸中Al、Cr、Cu、As、Cd、Pb等元素含量较高，本试验选择进口默克色谱纯硝酸，减少试剂对元素测定结果的影响。本试验用水均采用自制超纯水，电阻率18.2 MΩ·cm(25 ℃)。由于玻璃器皿盛放样品溶液时易吸附Cu、Hg、Pb等金属离子，如果样品溶液酸度高，玻璃器皿中所含Si、Al、Fe、Mn等多种元素极有可能从玻璃器皿中浸出，可能会对样品产生污染。故本试验使用聚四氟乙烯材料的量瓶，吸附少，无溶出，减少对测定结果的影响。

3.3 内标元素的选择 样品基体效应影响ICP-MS测量结果准确性。产生基体效应的主要原因包括ICP离子化效率的变化，锥口的影响，以及空间电荷效应，内标法可以有效地降低基体效应对于结果准确性的影响，内标元素首先选择地球含量较稀有的元素，其次遵循质量数、第一电离能尽量接近的原则，以减小空间电荷效应和离子化过程中的影响。本试验以72Ge作为内标测定53Cr、65Cu、75As，以115In作为内标测定111Cd，以209Bi作为内标测定202Hg、208Pb，取得较好效果。

本试验采用ICP-MS法分析广海桐皮共6批广海桐皮中铅、镉、砷、汞、铜、铬6种重金属及有害元素。该方法操作简便，分析速度快，灵敏度高，可用于广海桐皮中铅、镉、砷、汞、铜、铬6种重金属及有害元素的测定。从而为广海桐皮的质量控制及安全性评价提供科学的参考依据。