电感耦合等离子体质谱法测定不同产地红花中10种重金属及有害元素

2018-10-20纪国力刘斌

中国当代医药 2018年16期

纪国力　刘斌

[摘要]目的建立電感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）同时测定红花中铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）、汞（Hg）、铜（Cu）、铬（Cr）、锰（Mn）、钴（Co）、锑（Sb）和钼（Mo）10种重金属及有害元素含量的方法。方法选取不同产地红花，使用硝酸处理后采用微波消解法制作样品。本研究于2017年1～12月采用ICP-MS法进行各样品中Pb、Cd、As、Hg、Cu、Cr、Mn、Co、Sb和Mo 10种重金属及有害元素的含量测定。结果 Pb、Cd、As、Hg、Cu、Cr、Mn、Co、Sb和Mo 10种元素的加样回收率（n=6）分别为100.8%、98.7%、96.5%、94.8%、102.1%、101.4%、103.0%、99.2%、97.4%和98.6%，10种重金属元素的加样回收率为95.8%～103.0%，均在可接受范围内。精密度试验的RSD分别为0.4%、0.9%、0.7%、0.6%、0.2%、0.8%、0.9%、0.7%、0.6%和0.5%，重复性试验的RSD分别为1.2%、1.6%、2.4%、2.7%、1.9%、0.8%、1.2%、1.8%、2.1%和1.6%。10种重金属含量检测结果提示，河南、四川及浙江部分地区的Cd含量超标，云南丽江、四川简阳、新疆塔城的Cu含量超标，新疆昌吉、塔城、和田、哈密以及江苏南通的Mn含量超标，河南延津、浙江慈溪、江苏南通的Cr含量超标。结论本研究使用的ICP-MS法，其灵敏度高，准确性好，可用于红花中10种重金属及有害元素的同时检测，为红花的安全性评价提供科学依据。

[关键词]电感耦合等离子体质谱法；红花；10种重金属及有害元素；含量

[中图分类号] R284.1 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2018）6（a）-0023-05

[Abstract]Objective To establish method of Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry （ICP-MS） for dectecting content of 10 heavy metals （Pb，Cd，As，Hg，Cu，Cr，Mn，Co，Sb and Mo） and hazardous elements in Safflower.Methods Safflower from different habitats were selected.After nitric acid preprocessing，microwave digestion method was used to make samples.In this study，ICP-MS method was used for the determination the content of the 10 heavy metals of Pb，Cd，As，Hg，Cu，Cr，Mn，Co，Sb，Mo and hazardous elements in each samples from January to December，2017.Results The average recovery （n=6） of Pb，Cd，As，Hg，Cu，Cr，Mn，Co，Sb and Mo were 100.8%，98.7%，96.5%，94.8%，102.1%，101.4%，103.0%，99.2%，97.4% and 98.6%，the average recovery rate of 10 heavy metals was from 95.8% to 103.0%，the range was acceptable.The RSD of the precision test were 0.4%，0.9%，0.7%，0.6%，0.2%，0.8%，0.9%，0.7%，0.6% and 0.5% respectively.And the RSD of repeatability test were 1.2%，1.6%，2.4%，2.7%，1.9%，0.8%，1.2%，1.8%，2.1% and 1.6% respectively.The content detection of 10 heavy metals detecting shown that content detection of Cd exceede the standard in part area of Henan，Sichuan and Zhejiang Province，and content detection of Cu exceede the standard in Jianyang City of Sichuan Province，Lijiang City of Yunnan Province and Tacheng City of Xinjiang Uygur Autonomous Region，and content detection of Mu exceede the standard in Changji City，Tacheng City，Hetian City and Hami City of Xinjiang Uygur Autonomous Region，content detection of Cr exceede the standard in Yanjing City of Henan Province，Cixi City of Zhejiang Province and Nantong City of Jiangsu Province.Conclusion ICP-MS used in this study is accurate and high sensitive，which can be used for detecting content of 10 heavy metals and hazardous elements and safety assessment in Safflower.

[Key words]Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry；Safflower；10 heavy metals and hazardous elements；Content

红花为菊科植物红花（Carthamus tinctorius L.）的干燥花，红花作为中药材，含有大量的金属元素，其中部分金属元素可能会参与到药理作用中，各种微量元素也是人体必需[1-3]。但是如果摄入过量重金属元素，尤其是部分有害元素，会抑制人体的生物酶活性，破坏人体的正常生化反应，对人体产生危害，长期的蓄积还会导致人体器官的病变，产生中毒甚至死亡的严重后果，近年来常识重金属及有害元素作为中药的安全性评价指标。电感耦合等离子体质谱法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）作为近年来发展和应用比较迅速的痕量级元素分析仪器，已经被广泛的应用于中药材、中药饮片和中成药中重金属及微量元素的检测[4-8]。本研究于2017年1～12月通过ICP-MS对不同产地红花中的铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）、汞（Hg）、铜（Cu）、铬（Cr）、锰（Mn）、钴（Co）、锑（Sb）和钼（Mo）10种重金属及有害元素的含量进行检测，分析不同产地的红花中10种重金属的分布，为红花的临床应用以及重金属及有害元素标准的制定提供参考依据，现报道如下。

1仪器与试药

1.1仪器

iCAP Q电感耦合等离子体质谱仪（Thermo SCIENTIFIC）；MARS6微波消解仪（CEM）；酸纯化系统（CEM）；Milli-Q-POD超纯水仪（Millipore）；XS205DU十万分之一电子分析天平（Mettler Toledo）。

1.2试药

Pb、Cd、As、Cr、Co、Sb、Mo、Cu、Mn混合标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心，唯一标识17D6157， 100 μg/ml），Hg标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心，唯一标识16C043-2，1000 μg/ml），硝酸（天津市科密欧化学试剂有限公司，电子纯BV-Ⅲ），水为超纯水（电阻率≥18 MΩ·cm），高纯氩气（纯度≥99.99%，泰安市迎春气体厂）。

从全国各地收集到的48批红花分别产自新疆维吾尔自治区的伊犁7批、昌吉6批、塔城5批、和田5批、哈密3批，河南省封丘3批、卫辉2批、延津3批，四川省简阳3批、南充2批，云南省丽江4批，浙江省慈溪3批，江苏省南通2批，均经泰安市食品药品检验检测中心王海燕副主任中药师鉴定为菊科植物红花Carthamus tinctorius L.的干燥花。

2方法与结果

2.1试验条件

ICP-MS工作参数：泵数30 r/min，功率13 KW，雾化器流量1 L/min，冷却器流量14 L/min，辅助气流量0.8 L/min，采样深度150 mm，采集时间40 s，最大样品提升时间30 s，重复次数3次，测量方式为标准曲线法。

2.2溶液的制备

2.2.1标准溶液

分别精密量取Pb、Cd、As、Cr、Co、Sb和Mo混合标准溶液适量，用2%硝酸溶液稀释为分别含Pb、Cd、As、Cr、Co、Sb和Mo的浓度均为0、0.2000、0.5000、1.0000、2.0000、5.0000及10.0000 ng/ml的混合标准品溶液。分别精密量取Cu、Mn混合标准溶液适量，用2%硝酸溶液稀释为分别含Cu、Mn的浓度均为0、5.0000、10.0000、20.0000、50.0000、100.0000及200.0000 ng/ml的混合标准品溶液。精密量取Hg标准溶液适量，用2%硝酸溶液分别稀释为含Hg的浓度为0、0.0200、0.0500、0.1000、0.2000、0.5000及1.000 ng/ml的Hg標准品溶液。

2.2.2供试品溶液

取60℃下干燥2 h的红花样品粉末（过5号筛），精密称取0.2000 g，置聚四氟乙烯消解罐中，精密加入硝酸8 ml，静置过夜，密闭，放入微波消解仪中，程序升温，10 min升至120℃，保持15 min，5 min升至150℃，保持10 min，5 min升至180℃，保持20 min，消解完毕后，冷却至室温，在120℃将酸挥至约0.5 ml，转移至50 ml量瓶中，用超纯水定容至刻度，摇匀，即得供试品溶液。

2.2.3试剂空白溶液

按“2.2.2”项下的供试品溶液制备方法，制备不含红花样品的试剂空白溶液。

2.3线性关系考察

分别精密吸取各浓度系列混合标准品和汞标准品溶液，进样分析，以各元素浓度为横坐标（X），元素计数（cps/s）为纵坐标（Y），进行线性回归，计算回归方程，得到线性范围（表1）。

2.4精密度试验

分别取“2.2.1”项下浓度为10 ng/ml的混合标准品溶液和浓度为1 ng/ml的Hg标准品溶液，连续进样6次，按“2.1”项下方法条件进行测定。测得10种金属元素的RSD分别为0.4%、0.9%、0.7%、0.6%、0.2%、0.8%、0.9%、0.7%、0.6%和0.5%，处于0.2%～0.9%之间，表明仪器的精密度良好。

2.5重复性试验

按“2.2.2”项下方法，平行制备同一红花样品6份，按“2.1”项下方法条件进行测定。测得10种金属元素的RSD分别为1.2%、1.6%、2.4%、2.7%、1.9%、0.8%、1.2%、1.8%、2.1%和1.6%，处于0.8%～2.7%之间，表明仪器的重复性良好

2.6检出限和定量限试验

取“2.2.3”项下试剂空白溶液连续测定11次，以其测定值标准偏差的3倍对应的浓度除以元素标准曲线斜率所得值为方法检出限，定量限定为检出限的3倍（表2）。

2.7回收率试验

取已知10种金属元素含量的红花样品进行加样回收率试验，精密称取6份样品各0.2000 g，分别精密加入一定量的10种金属元素标准溶液，照“2.2.2”项下方法制成加样回收样品溶液，按“2.1”项下方法条件进行测定，10种重金属元素加样回收率在95.8%～103.0%，均在可接受范围内（表3）。

2.8样品测定

取各批次样品，按“2.2.2”项下方法制备供试品溶液，按“2.1”项下方法条件进行测定，分别计算各批次样品中10种金属元素的含量。其中河南、四川及浙江部分地区Cd含量超标，云南丽江、四川简阳、新疆塔城的Cu含量超标，新疆昌吉、塔城、和田、哈密以及江苏南通的Mn含量超标，四川简阳、南充的Mo含量超标，河南延津、浙江慈溪、江苏南通的Cr含量超标（表4）。

3讨论

红花为菊科植物红花夏季花由黄变红时采摘，阴干或晒干。具有活血通经，散瘀止痛的功效，用于治疗经闭、痛经、恶露不行、癥瘕痞块、胸痹心痛、瘀滞腹痛、胸胁剌痛、跌扑损伤及疮疡肿痛[9]。红花最早传入我国是作为染料使用，后来主要作为药用，同时还可以食用并作为油料使用。我国多个省份都有红花的种植，包括新疆、河南、四川、浙江、福建等，目前红花的主产地由东南部逐渐向西北地区发展。其中新疆因为其独特的地理位置和自然环境，已经逐渐成为了红花的主要产区，不但产量高而且品质优良，目前新疆红花的产量已经占到了全国的80%以上，并且有多个规范化种植基地[10-11]。红花种植产地的变化，会导致其品质和各项质量指标产生一定的变化，有研究表明，新疆地区红花中的羟基红花黄色素A的含量要高于云南和四川的红花，但是部分新疆地区红花的灰分和酸不溶性灰分会高于其他地区，考虑可能与当地环境和气候有关[12-14]。

本试验采用硝酸微波消解样品，通过ICP-MS测定红花中的Pb、Cd、As、Hg、Cu、Cr、Mn、Co、Sb和Mo 10种重金属及有害元素的含量，并通过方法学的考察验证了该方法的准确性和可靠性。本方法中的10种元素的回归方程相关系数均>0.99，精密度均<1.7%，加样回收率在94.8%～103.0%之间，该方法的灵敏度高，准确性好[15]，能同时测定10种金属元素，可用于红花中10种重金属及有害元素的检测。

随着国家对中药和中药饮片中重金属及有害元素控制力度的加大，《中国药典》一部（2015年版）又新增了8种中药的重金属及有害元素的检查项目。《中国药典》四部（2015年版）中规定ICP-MS测定重金属及有害元素的限量为Pb不得超过5 mg/kg，Cd不得超过0.3 mg/kg，As不得超过2 mg/kg，Hg不得超过0.2 mg/kg，Cu不得超过20 mg/kg，本试验所测48批样品中Pb、As和Hg的含量均符合规定，Cd有13批不合格，Cu有12批不合格。Cr、Mn、Co、Sb和Mo目前无法定标准规定，暂定Cr、Co、Sb、Mo均以1 mg/kg为限定，Mn以20 mg/kg为限度，其中Co、Sb和Mo均不超标，Cr有8批超标，Mn有21批超标。结果表明，红花中的重金属及有害元素超标的现象比较普遍[16-18]，其中河南四川及浙江部分地区Cd含量超标，云南丽江、四川简阳、新疆塔城的Cu含量超标，新疆昌吉、塔城、和田、哈密以及江苏南通的Mn含量超标，河南延津、浙江慈溪、江苏南通的Cr含量超标。应当引起足够的重视，建议在红花的标准中增加重金属及有害元素的检验项目。

本试验通过测定全国不同产地的红花中10种重金属及有害元素的含量，发现红花中重金属元素的含量与产地有一定的关系，就本次测定的48批样品，按产地分为新疆地区、河南地区、西南地区（包括四川和云南）和东部地区（包括浙江和江苏）。研究发现，新疆地区的紅花中As和Mn的含量相对较高，其他重金属元素均较低，分析主要与当地土质有关。河南地区的红花中，Pb、Cd、Hg、Cr的含量相对较高，河南地区土壤肥沃适宜红花的种植，是红花的道地产地，但是随着经济发展，受工业污染较重，水源、大气和土壤均受到一定影响。西南地区的红花中Pb、Cd、Cu、Co、Mo的含量相对较高，西南地区矿产丰富，采矿业发达，一定程度上会造成土壤和水质的污染。东部地区的红花中，Pb、Hg、Cr、Mn的含量相对较高，分析可能因为当地工业发达，导致一定程度的大气和水源的污染。因此，综合分析，新疆地区目前作为红花的主产区，不但因为土质、光照和温湿度适宜红花的生长，同时因为当地以农牧业为主，地广人稀，工业造成的大气、水源污染较少，产出的红花重金属及有害元素的含量较低[19-20]，临床使用安全性高。

综上所述，本研究的结果可以为红花的种植和生产提供指导依据，同时为监管和检测的针对性提供科学依据，值得推广应用。

[参考文献]

[1]董顺福，韩丽琴，赵文秀，等.中药红花总黄酮及微量元素含量的分析研究[J].光谱学与光谱分析，2008，28（1）：225-227.

[2]Jia LH，Liu Y，Li YZ.Determination of the major metal elements including heavy metals in Saffron from Tibet and Henan by ICP-AES and ICP-MS[J].JCPS，2011（20）：297-301.

[3]刘丽，马彧，金立弟.红花药材重金属残留状况探析[J].中国现代中药，2016，18（2）：167-169.

[4]尹智慧，盛振华，丁红梅，等.ICP-MS测定红花和藏红花中22种微量元素[J].中国实验方剂学杂志，2014，20（12）：96-98.

[5]陈菲，张奉苏，刘训红，等.樟芝菌粉无机元素的电感耦合等离子体質谱分析[J].中药材，2014，37（2）：257-262.

[6]张源和，何敬愉，马娜，等.ICP-MS法测定刺梨和无籽刺梨果实中有害重金属元素[J].食品工业，2017，38（3）：283-286.

[7]陈磊磊，袁锡泰，余长合，等.电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法测定环境水样中5种重金属元素[J].中国无机分析化学，2017，7（4）：11-15.

[8]张静娇，姜范成，郑尚季，等.ICP-MS法测定6种中药注射液中重金属含量分析[J].评价技术与方法，2017，34（3）：165-167.

[9]国家药典委员会.中华人民共和国药典一部[M].北京：中国医药科技出版社，2015：151.

[10]任超翔，吴沂芸，唐小慧，等.红花的起源与产地变迁[J].中国中药杂志，2017，42（11）：2219-2222.

[11]宋玉龙，石明辉，贾盛杰，等.新疆不同产地红花中重金属及农药残留量分析[J].吉林中医药，2015，35（1）：68-71.

[12]王磊，谭勇，王恒，等.新疆不同产地红花中微量元素及重金属含量分析[J].微量元素与健康研究，2010，27（6）：22-23，35.

[13]金荧荧，孙燕雯，何昱.不同产地市售红花药材指纹图谱的建立[J].中国中医急症，2015，24（9）：1513-1519.

[14]宋玉龙，石明辉，贾月梅，等.我国不同产地红花的质量分析[J].吉林中医药，2014，34（12）：1286-1288.