电感耦合等离子体质谱法测定留兰香样品中5种残留重金属*

2020-10-30万红才段萍徐作刚曾琦罗洪莲刘晓艳

医药导报 2020年11期

万红才，段萍，徐作刚，曾琦，罗洪莲，刘晓艳

(贵州省黔南州检验检测院，都匀 558000)

留兰香(Mentha spicata L)为唇形科植物，收载于《贵州省中药材、民族药材质量标准》2003年版，该药材在本地区已得到开发与利用，同时作为民族食品被广泛使用。笔者在本实验中探索留兰香中残留重金属检测方法，并进行方法学验证，以期建立留兰香中残留重金属测定方法，有效控制留兰香质量。笔者采用微波消解处理样品，电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS) 测定留兰香样品中铜、砷、镉、汞、铅等5种残留重金属元素。

1 仪器与试药

1.1仪器 iCAPQ 系列电感耦合等离子体质谱仪(美国热电公司)；激光冷水机(PH-LW16-BHP)；微波消解仪ETHOS(VB24 UP，奥地利安东帕公司)；赶酸仪VB24VP(莱伯泰)。

1.2试药铅、砷、镉、汞、铜单元素混合标准溶液(国家有色金属及电子材料分析中心，批号：178041-2，浓度：1000 mg·L-1)；锗、铟、铋内标混合标准储备溶液(国家有色金属及电子材料分析中心，批号：151c42-1，浓度：1000 mg·L-1)；硝酸(优级纯，国药集团化学试剂有限公司，批号：10014508)；高纯氮(≤99.99%)；娃哈哈纯净水(批号：20180927)。留兰香采自贵州都匀、毕节、遵义、开阳等地，共10批，经贵州省食品药品检验所李扬专家鉴定，均属于唇形科植物留兰香。样品信息见表1。

表1 样品信息

2 方法与结果

2.1样品处理方法取阴干供试品，粉碎成细粉，取约0.5 g，精密称定，置聚四氟乙烯消解罐，加硝酸5 mL，浸泡过夜，旋紧上盖，置微波消解炉内按照表2微波程序消解，消解完毕后，冷却至室温，打开上盖，置赶酸仪上于110 ℃赶酸至1 mL，用去离子水转移至50 mL量瓶，并用去离子水稀释至刻度，摇匀，用孔径0.45 μm微孔滤膜滤过，取续滤液作为供试品溶液，同法制备空白样品。

表2 微波消解程序

2.2标准溶液的制备精密吸取铜、砷、镉、汞、铅单元素1000 mg·L-1混合标准溶液1 mL，置10 mL量瓶中，加2%硝酸稀释至刻度，摇匀，再精密吸取1 mL置100 mL量瓶中，加2%硝酸稀释至刻度，摇匀，作为混合标准溶液储备液，分别精密吸取混合标准溶液储备液0，1，2，3，5 mL分别置100 mL量瓶中，加2%硝酸稀释至刻度，摇匀，制成含铜、砷、镉、汞、铅分别为0，10，20，30，50 ng· mL-1混合标准溶液；精密吸取铟、锗、铋单元素1000 mg·L-1混合标准溶液1 mL置10 mL量瓶中，加2%硝酸稀释至刻度，摇匀，再精密吸取1 mL置100 mL量瓶中，加2%硝酸稀释至刻度，摇匀，作为内标溶液储备液，精密吸取内标溶液储备液1 mL分别置100 mL量瓶中，加2%硝酸稀释制成含铟、锗、铋均为10 ng· mL-1混合内标溶液作为仪器优化调谐液。

2.3色谱条件射频功率：1550 W，载气流速：0.8 L·min-1，雾化气流量：15 L·min-1，辅助气流速：0.8 L·min-1，蠕动泵转速：40 r·min-1，采样模式：标准模式(standard mode，STD)，测定时间：30 s，采样深度：5 mm，采样点：3次，循环水温度：15～20 ℃；循环水压强：230～400 kPa。

2.4线性关系考察采用定量分析方法，用内标物对仪器进行优化调节，待测元素分别为铜同位素63(63Cu)、砷同位素73(73As)、镉同位素114(114Cd)、汞同位素202(202Hg)、铅同位素208(208Pb)，按同位素质量数与待测元素质量数相近的内标原则，63Cu、73As 的测定以72Ge为内标，114Cd 以115In 为内标，202Hg、208Pb 以209Bi 为内标[1]。取“2.2”项制备的标准溶液及优化溶液，在电感耦合等离子质谱最优化的条件下，以各元素的平均测量值为纵坐标、浓度为横坐标，测定并绘制标准曲线，得各元素回归方程。从回归系数可知，在0～50 μg· mL-1线性范围内，各元素线性均符合要求，结果见表3。

2.5检测限( limit of detection，LD)与定量限(limit of quantitation，LQ)的测定参照《中华人民共和国药典》2015年版四部通则0412检测限与定量限测定方法，取“2.1”项方法制备的10份空白样品溶液并测定响应值，计算标准偏差(standard deviation，SD)值，以3倍SD值作为检测限，10倍SD值作为定量限。即得铜、砷、镉、汞、铅的检测限与定量限，结果见表3。

2.6进样精密度与重复性实验分别取铅、砷、镉、汞、铜浓度均为30 ng· mL-1混合标准溶液，连续进样6次，计算得铜、砷、镉、汞、铅含量的RSD结果见表3，表明方法进样精密度良好。编号201701样品平行称取6份，按“2.1”项方法制备供试品溶液并测定，计算得铜、砷、镉、铅、汞含量的RSD结果见表3，表明重复性良好。

2.7回收率实验平行称取编号201701样品9份，精密梯度添加5种被测元素(均为50 μg·L-1)混合标准溶液，按“2.1”项方法制备3个浓度级供试品溶液并测定；测定9份样品中各元素的浓度，计算得各元素回收率见表4。

2.8供试品测定按“2.1”项方法制备供试品溶液，每批样品平行制样2份，按“2.3”项方法测定样品中各元素含量，根据制作标准曲线，读取测定各元素浓度均值即可，得到5种元素含量见表5。

2.9结果方法学考察结果显示，铜、砷、镉、汞、铅元素在相应的质量范围内线性关系良好；铜、砷、镉、汞、铅的平均回收率分别为98.3%，95.5%，97.5%，94.6%，98.5%，回收率实验可信，测定精密度实验、重复性实验各元素RSD 均≤ 5%，说明精密度及重复性良好，该方法可以满足留兰香残留重金属分析要求，根据重金属测定结果，10批药材中5种明确需要控制的有害重金属元素(铜、砷、镉、汞、铅)残留量均在《中华人民共和国药典》(2015年版)及现行《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》规定限制浓度范围内，该判定标准适用于留兰香，该检测方法能保证留兰香食用和药用安全。见表5。

3 讨论

样品的前处理方法中，笔者比较了干灰化法、湿消化法、微波消解法等几种前处理方法，结合样品待测元素特性，选用微波消解法作为样品前处理方法，需时短(耗时48 min)，温度较低(最高温度200 ℃)，可相应提高元素回收率；同时微波消解采用程序升温，能使样品消解彻底，并且回避了样品反应过快、压力过大爆罐的缺点；所用试剂量少(只需硝酸5 mL)，能相应降低背景空白值对测定的干扰及减少实验环境污染，该处理方法在多次实验方案的优化中产生；ICP-MS可同时测定样品中多种元素，该仪器灵敏度高，但在检测过程中必须对色谱条件设置进行优化，用实验方法调节射频功率、雾化气流量来控制仪器的氧化物产率和双电荷产率，必要时用适当的调谐剂调试，使仪器达到使用要求；在分析过程中加入内标元素，以平衡标准曲线中硝酸基体和实际样品基体之间的差别，在分析过程中加入内标元素以平衡标准曲线硝酸基体和实际样品基体之间的差别。在分析过程中加入内标元素以平衡标准曲线硝酸基体和实际样品基体之间的差别。参考质量数接近的原则为不同被测元素分配相关内标达到仪器优化，文中待测元素为63Cu、73As、114Cd、202Hg、208Pb，分别选择质量数与待测元素质量数相近的内标溶液，63Cu、73As 的测定以72Ge 为内标，114Cd 以115In 为内标，202Hg、208Pb 以209Bi 为内标。尽量清除元素之间的干扰，提高仪器检测结果准确度，这是ICP-MS不可缺的操作步骤[2]。从检测结果看出，建立微波消解对样品处理，采用ICP-MS法对留兰香中5种残留重金属元素测定，在0～50 μg·L-1浓度范围内，线性关系、回收率、精密度、重复性均达到要求，该方法操作便捷，仪器灵敏度高，优于传统的各种重金属测定方法；该方法是将来重金属检测的发展趋势；但成本高，不易普及，建议作为测定改进方法使用；通过对10批留兰香样品中残留重金属定量分析，参照《中华人民共和国药典》(2015年版)和《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》规定：重金属总量应≤20.0 mg·kg-1，Cu≤20.0 mg·kg-1，Pb≤5.0 mg·kg-1，Cd≤0.3 mg·kg-1，Hg≤0.2 mg·kg-1，As≤2.0 mg·kg-1。本实验测得铜、砷、镉、汞、铅元素浓度含量均远低于标准中相应的限量值，建议留兰香品种沿用该标准含量判定限[3-5]；留兰香不仅在民族地区广泛当做美味的食品使用，还作为食品添加剂，广泛用于糖果、饮料和牙膏等的生产；同时留兰香作为民族药用于疏风清热、解表和中、理气止痛，用于感冒头痛、胃痛、咳嗽、腹胀、吐泻、痛经、肢麻、跌扑肿痛[6]。建立该品种重金属检测方法有其必要性，同时也可为该品种的质量控制奠定基础。