自动石墨消解–电感耦合等离子体质谱法同时测定左氧氟沙星胶囊中7 种金属元素

王昆

(淮南市食品药品检验中心，安徽淮南 232007)

左氧氟沙星等沙星类抗生素属于超广谱抗生素，是近年来发展较快的一类人工合成的含有4-喹诺酮基本结构的抗菌药，主要用于预防、治疗细菌性感染类疾病［1–3］。目前沙星类抗生素共开发了4 代产品，约占全球抗生素市场份额的20%左右，仅氧氟沙星和左氧氟沙星全球市场销售额就高达约20亿美元。沙星类抗生素已成为医学、农业、林业等行业最为常用的抗菌药物［4–9］。左氧氟沙星等沙星类抗生素在生产、加工、包装过程中会接触大量金属设备、设施，为保障广大人民群众的用药安全，加强对左氧氟沙星等沙星类抗生素中金属元素残留的检测，对于控制药品质量具有重要意义［10–13］。

2015 年版《中国药典》仅规定了中药中铅、镉、砷、汞、铜的检测方法［14］，对于沙星类抗生素中的其它金属元素残留未作规定。部分学者［15–17］研究了中药材、药品催化剂等中的金属残留，采用的是微波消解法处理样品，而采用全自动石墨消解法消解样品，电感耦合等离子体质谱法测定沙星类抗生素中重金属污染物残留的方法尚未见报道。测定重金属残留时，样品前处理方法主要有湿法消解、干法消解、微波消解和自动石墨消解等方法。湿法消解和干法消解，试剂用量大，且在敞开式环境中操作，环境污染大；微波消解虽在密闭环境中进行，但消解完毕后需进行除酸处理，对实验人员及环境影响较大；全自动石墨消解法整个消解及除酸过程均在密闭环境中进行，不仅提高了检测准确度，而且对环境及实验人员影响较小。笔者采用自动石墨消解法消解沙星类抗生素样品，建立了自动石墨消解–电感耦合等离子体质谱法(ICP–MS)同时测定左氧氟沙星胶囊中铅、铬、砷、镉、锡、铝、铁7 种金属元素含量的方法，该方法样品前处理简单，检出限低，检测结果准确，适用于左氧氟沙星胶囊等沙星类产品中重金属元素的测定。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体质谱仪：Thermo I-CAP Q型，赛默飞世尔科技(中国)有限公司；

微波消解仪：Mulitiwave HVT50 型，奥地利安东帕(中国)有限公司；

赶酸仪：BS–2D 型，常州隆和仪器科技有限公司；

全自动石墨消解仪：Auto GDA–72 型，睿科集团(厦门)股份有限公司；

电子天平：XS 205DU 型，感量为0.1 mg，梅特勒–托利多国际贸易(上海)有限公司；

超纯水仪：Milli-Q Gradient 型，密理博(中国)有限公司；

氩气、氦气：纯度均大于99.999%，合肥众益化工产品有限公司；

铅、铬、砷、镉、锡、铝、铁单元素标准溶液：7 种金属元素的质量浓度均为1 000 mg／L，编号分别为

GBW(E) 081577，GBW(E) 081584，GBW(E) 080117，GBW(E) 080119，GBW(E) 080546，GBW(E) 080219，GBW(E) 080123，国家钢铁材料测试中心；

铋、锗、铟、铑、钪混合标准溶液：10.0 μg／mL，编号为GSB04–2826–2011，国家钢铁材料测试中心；

浓硝酸、过氧化氢：优级纯，国药集团上海化学试剂厂；

沙星类抗生素药物样品：左氧氟沙星胶囊、氧氟沙星片、诺氟沙星胶囊、盐酸环丙沙星片，市售；

实验用水为超纯水，由Milli-Q Gradient 型超纯水仪制得。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 消解条件

全自动石墨消解程序见表1。

表1 全自动石墨消解程序

1.2.2 质谱条件

射频功率1.30 kW；碰撞模式：KED；雾化室温度：5～6℃；载气：氩气，流量为0.62 L／min；冷却气：氦气，流量为1.2 L／min；数据采集模式：主扫描；采样深度：6.4 mm；样品提升时间：25 s。

1.3 溶液配制

混合标准储备溶液：精确量取铅、铬、砷、镉、锡、铝、铁单元素标准溶液各1.0 mL，分别置于7 只100 mL 容量瓶中，分别加入5%硝酸溶液定容至标线，混匀；准确吸取上述溶液各2.0 mL 置于200 mL容量瓶中，加入5%硝酸溶液定容至标线，混匀。

系列混合标准工作溶液：精确吸取适量的系列混合标准储备溶液，分别置于6 支100 mL 容量瓶中，分别加入5%硝酸溶液定容至标线，混匀，配制成铅、铬、砷、镉、锡、铝、铁的质量浓度均分别为0.05，0.1，0.5，1.0，5.0，20.0 μg／L 的系列混合标准工作溶液。

内标溶液：准确吸取1.0 mL 铋、锗、铟、铑、钪混合标准溶液，置于100 mL 容量瓶中，加入5%硝酸溶液定容至标线，混匀；然后准确吸取10.0 mL 该溶液，置于100 mL 容量瓶中，加入5%硝酸溶液定容至标线，混匀，配制成铋、锗、铟、铑、钪的质量浓度均为10 μg／L 的内标溶液。

1.4 样品处理

取左氧氟沙星胶囊10 粒，取出内容物，混匀；精密称取0.2 g，置于全自动石墨消解罐中，加入6 mL 浓硝酸和6 mL 过氧化氢，混匀，浸泡过夜，旋紧内盖，置于全自动石墨消解仪中，按1.2.1 消解程序进行消解，制得样品溶液。同法制备空白溶液。

2 结果与讨论

2.1 消解方法选择

分别选择全自动石墨消解法和微波消解法对样品进行处理，考察两种消解方法对待测元素测定结果的影响。取阴性左氧氟沙星胶囊10 粒，取出内容物，混匀；精密称取2 份各约0.2 g，一份置于全自动石墨消解罐中，另一份置于微波消解罐中，分别加入等量的混合标准储备溶液，然后进行样品处理，制得样品加标溶液，在1.2.2 仪器工作条件下分别进样测定，结果见表2。由表2 可知，全自动石墨消解法具有更好的准确度。

表2 自动石墨消解和微波消解试验结果

2.2 消解液选择

沙星类抗生素样品基质较复杂，含有多种化合物。若只采用浓硝酸为消解液，样品消解完毕后，消解液底部仍有残渣，需要加入氧化剂来提高消解效果。高氯酸作为强氧化剂在密闭环境中不稳定，存在爆炸的危险，试验选择加入H2O2提高消解效果。分别考察HNO3与H2O2体积比为2∶1，3∶2，1∶1时的消解效果，结果表明，HNO3与H2O2体积比为1∶1 时的消解效果最好，消解液透亮无残渣。因此选择HNO3与H2O2体积比为1∶1 的溶液为消解液。

2.3 质谱干扰与消除

在重金属污染物测定过程中，不同样品基质对某些待测元素的分析信号会产生抑制或增强作用，同时在测定过程中信号响应值也会随着环境、时间的变化而发生变化。针对上述两种干扰因素，分别考察了内标法和外标法对待测元素测定结果的影响。取阴性左氧氟沙星胶囊10粒，取出内容物，混匀；精密称取2 份各约0.2 g，分别加入等量混合标准储备溶液，然后按1.4 方法进行样品处理，制得样品加标溶液，在1.2.2 仪器工作条件下分别进样测定，分别采用内标法和外标法定量，根据响应值计算加标回收率，结果见表3。

表3 内标法和外标法试验结果

由表3 可知，采用内标法具有更好的准确度。因此选择在进样过程中在线加入内标元素，通过内标元素的校正，消除干扰因素。

2.4 线性方程与检出限

在1.2.2 仪器工作条件下，对1.3 中的系列混合标准工作溶液进行测定，以待测元素质量浓度(x)为横坐标，以对应响应值(y)为纵坐标，绘制标准工作曲线，计算线性方程和相关系数。按IUPAC 规定，在1.2.2 仪器工作条件，连续测定空白溶液10 次，以3 倍标准偏差作为方法检出限。各元素线性范围、线性方程、相关系数及检出限见表4。

表4 线性范围、线性方程、相关系数及检出限

由表4 可知，铅、铬、砷、镉、锡、铝、铁的质量浓度在0.05～20.0 μg／mL 范围内与质谱响应值成良好的线性关系，相关系数均大于0.998，方法检出限为0.119～1.323 μg／kg。

2.5 加标回收与精密度试验

取阴性左氧氟沙星胶囊10 粒，取出内容物，混匀。精密称取约0.2 g，置于全自动石墨消解罐中，加入一定量的混合标准储备溶液，按1.4 方法进行样品处理，在1.2.2 仪器工作条件下重复测定6 次，结果见表5。

表5 加标回收与精密度试验结果

由表5 可知，铅、铬、砷、镉、锡、铝、铁7 种金属元素的加标回收率为91.2%～105.5%，测定结果的相对标准偏差为1.67%～3.46%，表明该方法具有较高的准确度和精密度。

2.6 实际样品测定

随机抽取市售左氧氟沙星胶囊、氧氟沙星片、诺氟沙星胶囊、环丙沙星片样品，按1.4 方法进行样品处理，在1.2.2 仪器工作条件下进样测定，结果见表6。

表6 实际样品测定结果 μg／kg

由表6 可知，4 批次样品中均检出极微量的铅、铬、镉、锡等重金属残留，但残留量远低于国家标准规定值。

3 结语

建立了全自动石墨消解–电感耦合等离子体质谱法同时测定左氧氟沙星胶囊等沙星类抗生素中铅、铬、砷、镉、锡、铝、铁7 种金属元素残留的分析方法，该方法样品前处理简单，检出限低、检测结果准确，适用于沙星类抗生素中多种金属元素残留的测定，为沙星类抗生素产品质量控制提供新的思路。