电感耦合等离子体-质谱法测定吐根药材中36种金属元素

孙菡，李晓倩，张巧曼，刘映倩

(1.河北省药品检验研究院，石家庄 050011；2.重庆市药品技术审评认证中心药品审评科，重庆 400014)

吐根为茜草科头九节属植物Cephaelisipecacuanha( Brot.) A.Rich.或CephaelisacuminataKarsten 的干燥根及根茎，主要有效成分为生物碱，《欧洲药典》《美国药典》《日本药局方》均有收载[1-3]。吐根主产地为巴西，我国不产吐根，因此没有相关标准，相关研究也较少。吐根主要作用为催吐、镇咳祛痰等，我国多用于止咳类成方制剂中，如小儿化痰止咳颗粒等。早期我国企业主要通过进口流浸膏进行吐根酊及含吐根类成方制剂的生产，随着近年来需求量的增加，国内企业也开始进口吐根药材进行生产。

吐根药材国内需求量连年增加，笔者未见国内对于吐根中金属元素的相关数据的检测与研究。虽然相关文献报道中药中所含微量元素对于治疗某些疾病有积极作用，但过高的金属元素对于儿童止咳类成方制剂的药材来说风险较大。重金属及有害元素的测定方法主要包括原子吸收光谱法、原子荧光光度法和原子发射光谱法等，大多只能用于单个元素的测定。而电感耦合等离子体-质谱(inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS)法可以同时对多元素进行分析测定，并且具有灵敏度高、检出限低、线性范围宽等优点，备受分析工作者的关注。本研究经过试验研究最终确定使用ICP-MS法测定吐根药材中7Li，9Be，45Sc，51V，52Cr，55Mn，59Co，60Ni，63Cu，75As，85Rb，88Sr，89Y，107Ag，111Cd，115In，133Cs，138Ba，139La，205Ti，208Pb，209Bi，140Ce，141Pr，142Nd，152Sm，153Eu，158Gd，159Tb，164Dy，165Ho，166Er，169Tm，174Yb，175Lu，232Th的方法，使用硝酸(HNO3)和过氧化氢(H2O2)作为消解体系，采用微波消解法前处理样品。制定基于ICP-MS的测定方法[4-8]，并通过科学的验证方式，建立快速灵敏的金属元素测定方法，报道如下。

1 仪器与试药

1.1仪器 NexION 350X电感耦合等离子体质谱仪(PE公司)；ETHOS ONE微波消解仪(意大利Mlistone)；AE240电子分析天平(瑞士梅特勒-托利多仪器公司，感量：0.1 mg)；超纯水仪(美国Millipore公司)；精密移液器(德国Sartorius公司)。

1.2试药 36种金属标准试剂购自国家有色金属及电子材料分析测试中心；灌木枝叶(国家标准物质中心，批号：GBW 07602)；硝酸，色谱纯(默克公司)；30%过氧化氢，分析纯。

吐根药材来源安国市场，产地为巴西、哥斯达黎加，经河北省药品检验研究院中药室段吉平主任中药师鉴定均为正品。

2 方法与结果

2.1测定条件 等离子体流量：18 L·min-1；雾化器流量：0.94 L·min-1；辅助气流量：1.2 L·min-1；射频功率：1.6 kW；模拟阶段电压：-1635 V；脉中阶段电压：800 V。

2.2标准品溶液制备 取各金属标准试剂适量，加2%硝酸溶液配制成1000 μg·L-1混合标准品储备液，储藏于4 ℃冰箱中。

取混合标准品储备液(1000 μg·L-1)，加2%硝酸溶液制成0，20，30，40，50 μg ·L-1的系列混合标准品溶液。

2.3内标溶液制备 分别精密量取Rh、Re单元式标准溶液适量，加2%硝酸溶液配制成20 μg·mL-1混合内标溶液，采用在线内标加入。

2.4供试品溶液制备 取药材样品，粉碎，过孔径0.150 mm(100目)筛。取样品粉末约0.2 g，精密称定，置于消解罐中，加70%硝酸3 mL放置过夜，加30%过氧化氢溶液2 mL，置微波消解仪中消解完全，取出，用水转移至25 mL具塞比色管中，用水反复冲洗消解罐，并将洗液并入量瓶中，水定容，混匀。

2.5测定与计算 测定时选取同位素为7Li，9Be，45SC，51V，52Cr，55Mn，59Co，60Ni，63Cu，75As，85Rb，88Sr，89Y，107Ag，111Cd，115In，133Cs，138Ba，139La，205T1，208Pb，209Bi，140Ce，141Pr，142Nd，152Sm，153Eu，158Gd，159Tb，164Dy，165Ho，166Er，169Tm，174Yb，175Lu，232Th，其中相对分子质量<140的元素以103Rh作为内标，相对分子质量>140的元素以187Re作为内标。

2.6线性关系考察 取“2.2”项下系列浓度标准混合溶液，采用上述实验条件进行测定，仪器自动绘制标准曲线方程，结果表明在1～50 μg·L-1范围内，线性关系良好，r≥0.999 5。

2.7仪器检出限 重复测定样品空白溶液11次，各元素信号响应的3倍标准偏差对应的元素浓度值即为仪器检出限，见表1。

2.8重复性和回收率实验 取吐根药材约0.1 g，6份，精密称定，分别精密加入混合标准溶液(1000 μg·mL-1)0.2 mL，按“2.4”项下方法制备加样回收溶液，进行测定，计算回收率，结果见表2。因样品中部分元素含量低于检出限，故方法重复性由回收率RSD值表示。

表1 36种金属元素的检出限

Tab.1Detectionlimitsofthe36metallicelements

元素检出限/(μg·L-1)Li0.022Be0.002Sc0.028V0.128Cr0.047Mn0.968Co0.177Ni0.049Cu0.073As0.038Rb0.035Sr0.012元素检出限/(μg·L-1)Y0.005Ag0.037Cd0.047In0.004Cs0.474Ba0.041La0.019Tl0.005Pb0.020Bi0.011Ce0.039Pr0.003元素检出限/(μg·L-1)Nd0.068Sm0.004Eu0.001Gd0.016Tb0.001Dy0.003Ho0.001Er0.013Tm0.001Yb0.001Lu0.001Th0.019

表2 36种金属元素的回收率和RSD

Tab.2RecoveriesandRSDofthe36metallicelements%

元素回收率RSDLi102.32.8Be98.72.4Sc95.83.9V107.14.0Cr103.42.7Mn100.62.1Co97.73.9Ni100.25.9Cu98.64.2As97.23.7Rb88.46.1Sr103.22.7元素回收率RSDY97.83.6Ag87.75.3Cd96.54.1In96.94.0Cs97.54.0Ba87.82.9La92.44.3Tl100.81.5Pb100.74.2Bi102.64.1Ce97.31.5Pr94.41.9元素回收率RSDNd88.82.4Sm86.51.9Eu97.04.2Gd96.64.2Tb94.91.8Dy97.24.3Ho92.54.7Er97.24.3Tm95.01.2Yb97.14.5Lu94.54.4Th93.63.8

2.9质量控制物质验证 采用国家标准物质灌木枝叶(批号：GBW 07602)样品进行分析，平行制备5份，测定值均在标准值范围内，说明本方法准确可靠，见表3。

2.10样品测定 对7批次的吐根药材按照“2.4”、 “2.5”项下方法进行检测，以标准曲线计算各元素含量，结果见表4。

表3 灌木枝叶的标准值与测定值

Tab.3Standardvaluesandanalyticalresultsofbushleaven=5

元素标准值测定值(mg·g-1)RSD/%Li2.400±0.4002.23.6Be0.056±0.0140.0544.7Sc0.310±0.0300.341.7V2.400±0.3002.73.9Cr2.300±0.3002.54.7Mn58.000±6.000641.2Co0.390±0.0500.433.9Ni1.700±0.4001.63.1Cu5.200±0.5005.25.3As0.950±0.1201.024.5Rb4.200±0.20004.11.8Sr345.000±11.0003460.5元素标准值测定值(mg·g-1)RSD/%Ag0.027±0.0060.0235.3Cd0.140±0.0600.176.3Cs0.270±0.0300.283.0Ba19.000±3.000220.7La1.230±0.1001.151.5Pb7.100±1.1007.22.5Ce2.400±0.3002.60.8Sm0.190±0.0100.192.6Eu0.037±0.0020.0381.6Yb0.063±0.0140.0582.0Th0.370±0.0200.370.7

3 讨论

在进行ICP-MS分析过程中，待测元素的信号可能会由于基体效应出现增强或降低的问题[9-10]，本次实验采用在线内标法进行校正，可以校准仪器，降低漂移，有效消除基体效应的影响，实验证明在线内标能够提高测定结果的准确度。

样品测定结果共检测出27种金属元素，其中Cu、As、Cd、Pb在《中华人民共和国药典》2015年版一部明确规定甘草、黄芪等药材重金属有害元素的限度，即Pb不得过5 mg·g-1；Cd不得过0.3 mg·g-1；As不得过2 mg·g-1；Cu不得过20 mg·g-1，本次测定7批药材中Cd、As、Cu均未超出限度，3批样品Pb超出限度，最高超限近7倍。超限样品产地均为巴西，考虑其主要以低端制造业、矿业、橡胶业为主，污染较严重，因此容易造成重金属污染。其他检出金属元素如Cu、Mn、Rb为催化激活动力元素，Ba、Sr为能量传递及酶中心[9-10]，检出量较低，在维持人体健康方面起着关键作用。

本研究采用HNO3和H2O2作为消解体系，采用微波消解法前处理样品，以Rh、Re作为在线内标，通过ICP-MS法同时测定36种金属元素的量，经过科学的方法验证，确定准确，可行，可用于吐根种植品上市后的金属元素检测与数据收集工作。

表4 7批样品中不同金属元素含量

Tab.4Contentsofthemetallicelementsinsevenbatchesofsamplesmg·kg-1

元素LiBeScVCrMnCoNiCuAsRbSrTGY01……0.170.881.2810.430.050.42.560.133.496.43TGY02……0.332.241.921.160.160.493.490.134.7311.62TGY030.02…0.221.31.4115.30.10.493.380.157.1812.39TGY040.02…0.030.150.453.61…0.111.050.052.663.88TGY05…………0.15………………0.04TGY06……0.231.521.1415.690.220.242.710.073.379.78TGY07……0.351.762.0421.430.340.823.560.13.8314.82因素YAgCdInCsBaLaTlPbBiCePrTGY01…1.67………1.480.070.024.250.040.140.05TGY020.070.190.01……6.460.140.043.06…0.340.07TGY030.06…0.01…0.045.190.130.0334.8…0.450.07TGY04……………0.980.05…16.17…0.160.04TGY05………………0.02…4.97…0.020.03TGY060.02…………2.420.090.034.28…0.220.05TGY070.070.50.01……5.450.190.0517.190.030.520.09因素NdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuThTGY010.03………0.03………………0.04TGY020.120.01…0.020.03………………0.06TGY030.110.01…0.010.03………………0.14TGY04…………0.03………………0.07TGY05…………0.03………………0.03TGY060.04………0.03………………0.06TGY070.220.03…0.030.04………………0.07

“…”为未检出

“…” undetected