电感耦合等离子体质谱法测定27批中药材中16种重金属元素

李成森，张晔，施法，孔令锋

(1.辽宁省检验检测认证中心，辽宁省药品检验检测院，辽宁 沈阳 110036；2.沈阳市骨科医院，辽宁 沈阳 110044；3.沈阳市食品药品检验所，辽宁 沈阳 110136)

中药在我国具有悠久的临床使用历史，也是中医药发展的物质基础。自古以来中药是我国人民预防、治疗疾病的重要武器，是我国的民族瑰宝。然而近年来中药外源性污染特别是重金属污染使中药的用药安全性备受质疑，更对中医药在国际上的口碑造成了负面影响，阻碍我国中药进入国际市场[1-2]。研究表明，重金属有害元素超标对人体的危害一般是长期积蓄最终造成神经、脏器等的损害[7-8]。中药重金属污染的原因主要是三点：一是环境污染；二是药材生长过程中因自身特点具备定向富集金属元素的特点，造成药材本身含有一定量的金属元素；三是在药材的采集，加工炮制，包装运输等环节产生的重金属污染[3-6]。对此我们首先应正确地看待中药中存在一定量的重金属元素，同时要积极地为中药进行科学合理的探索研究。本试验旨在研究高风险的金属元素在药材中的含量分布，进而为后续的质量标准建立、临床合理用药提供参考。本研究中，作者以微波消解法为前处理方法，以电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定27批中药材中的铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、铝(Al)、钴(Co)、钒(V)、硒(Se)、钼(Mo)、铬(Cr)、镍(Ni)、锑(Sb)、锡(Sn)、锂(Li)、钡(Ba)等16种重金属元素的残留量[9]，考察中药材的重金属有害元素质量，为保障中药用药安全提供数据支撑。

1 仪器与试药

电感耦合等离子体质谱仪(Agilent 7700 ICP-MS，美国安捷伦)；微波消解仪(CEM Mars，美国CEM)；超纯水仪(Milli-Q，美国Millipore)；分析天平(CP225D、BSA224S-CW，德国赛多利斯)；ICP分析用多元素标准溶液(GNM-M231901-2013，包括Ag、Al、As、B、Ba、Be、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Li、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Se、Sn、Sr、Ti、V、Zn等23种金属元素，国家有色金属及电子材料分析测试中心，100 μg·mL-1)；汞(Hg)标准溶液(GSB 04-1750-2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心，1 000 μg·mL-1)；锗(Ge)标准溶液(GSB 04-1728-2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心，1 000 μg·mL-1)；铟(In)标准溶液(GSB 04-1731-2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心，1 000 μg·mL-1)；铋(Bi)标准溶液(GSB 04-1719-2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心，1 000 μg·mL-1)；钪(Sc)标准溶液(GSB 04-1750-2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心，1 000 μg·mL-1)；ICP-MS 储备调谐溶液(含Co、Li、Ti、V，美国安捷伦公司，10 μg·mL-1)；高纯硝酸(Fisher公司)；柑橘叶[GBW 10020(GSB-11)地球物理地球化学勘察研究所]；样品来自市场收集的22个品种共27批。具体信息见表1。

表1 样品列表

2 方法与结果

2.1 仪器工作参数 射频功率1.5 kW，等离子体气流量15 L·min-1，载气流量0.8 L·min-1；碰撞气流量0.4 L·min-1；氦气流量4～5 mL·min-1；雾化室温度 2 ℃；样品提升速率0.3 r·s-1；采样深度8 mm；在线内标加入，重复次数：3次。

2.2 溶液制备

2.2.1 混合标准溶液 分别精密量取ICP分析用多元素标准溶液和汞单元素标准溶液适量，用2%硝酸稀释制成质量浓度为汞质量浓度为0.2、0.4、0.8、2、4、10、20 μg·L-1，其他元素的质量浓度为1、2、5、10、20、50、100 μg·L-1的系列标准溶液。

2.2.2 内标溶液 精密量取Ge、In、Bi、Sc标准溶液适量，用2%硝酸溶液稀释成质量浓度为20 μg·L-1的混合内标溶液。

2.2.3 供试品溶液的制备 精密称取待测样品粉末0.5 g，置微波消解罐中，加入硝酸10 mL，按表2程序进行微波消解，完成后，冷却至70 ℃以下，取出消解罐，放冷，将消解液转移至50 mL量瓶中，用少量水洗涤消解罐3次，合并洗液至量瓶中，用水定容至刻度，摇匀，得到供试溶液。同法同时制备空白对照溶液。

表2 微波消解程序

2.3 测定方法 按照同位素丰度表推荐的质量数选取同位素，分别为208Pb、111Cd、75As、63Cu、27Al、51V、52Cr、59Co、60Ni、96Mo、79Se、118Sn、121Sb、7Li、137Ba、202Hg其中7Li、27Al、51V、52Cr以45Sc作为内标，59Co、60Ni、63Cu、96Mo、79Se、75As以72Ge作为内标，111Cd、118Sn以115In作为内标，121Sb、137Ba，202Hg、208Pb以209Bi作为内标。以各元素的响应值与内标响应值的比值为纵坐标，质量浓度为横坐标，绘制标准曲线。相关系数应不低于0.995。

2.4 线性关系、检出限及定量限 取系列标准溶液，按拟定条件测定，以各元素浓度为横坐标，各元素响应值为纵坐标，得各元素的线性方程及相关系数(r)，结果表明，16种元素的线性关系均良好，相关系数均大于0.995，可以满足测定要求(见表3)。

取空白溶液测定11次，仪器响应值标准偏差的3倍所对应的浓度计算各元素检出限，仪器响应值标准偏差的10倍所对应的浓度计算各元素定量限(见表3)。

2.5 重复性试验 取金银花(批号：200201)6份，按“2.2.3”项下的方法制备供试品溶液并分别测定，计算各元素的含量及RSD，结果见表3。

2.6 精密度试验 取标准曲线第3点溶液，连续进样6次，分别以各元素峰面积值计算RSD。将结果进行比较，计算各元素6次测定值的RSD，结果见表3。

表3 16种元素的标准曲线、检出限、定量限、精密度及重复性

2.7 准确度试验 采用柑橘叶标准物质作为参考，来考察方法的准确度，分析结果见表4。结果表明测定结果与参考数据基本相符，表明该方法准确可靠。

表4 标准物质测定结果

2.8 样品的测定 取27批样品，按“2.2.3”项下方法制备供试液，按拟定条件进行测试，结果见表5。

表5 样品测定结果(mg·kg-1，n=3)

表5(续)

3 讨论

关于前处理方法，微波消解法近年来已成为国内外样品消解的首选技术，本试验选择该发作为样品前处理技术。为保证测定结果的准确性和一致性，避免基质干扰过高，本试验选择使用硝酸10 mL作为消解试剂，考察了不同的微波消解程序，最终选择表2中的升温程序，结果表明所有样品均能消解完全。

待测元素的选择，ICH指导原则Q3D元素杂质指导原则中分类1的元素As、Cd、Hg、Pb是对人有毒性的物质，已限制或不再用于药品生产中，需要在风险评估中进行评价。2A类的元素在药品中出现可能性相对较高的元素，需要对所有摄入途径进行风险评估，如Co、Ni、V。2B类和3类则是由于自然含量较低，除非有意加入否则在药品中出现的可能性较低的元素，如Cu、Ni、Sb、Sn、Se、Li等。中药材在种植、采收、炮制等过程中可能会引入Al、Cr、Ba等金属元素，其含量过高可能会带来潜在危害。综上，选定Pb、Cd、As、Hg、Cu、Al、Co、V、Se、Mo、Cr、Ni、Sb、Sn、Li、Ba 16种元素作为研究对象。

不合格样品的评估参照《中国药典》2020年版附录9302中重金属及有害元素一致性限量指导值的规定，药材及饮片(植物类)铅不得过5 mg·kg-1，镉不得过1 mg·kg-1，砷不得过2 mg·kg-1，汞不得过0.2 mg·kg-1，铜不得过20 mg·kg-1。牡蛎的限量标准：铅不得过5 mg·kg-1；镉不得过0.3 mg·kg-1；砷不得过2 mg·kg-1；汞不得过0.2 mg·kg-1；铜不得过20 mg·kg-1[11]。按照现行药典标准，由表4测定结果可知，27批药材中有1批广藿香及1批盐泽泻的铜(Cu)超过此限值。按照《中国药典》2020年版规定的广藿香最大服用剂量10 g，广藿香中铜每周平均摄入量=40.6 mg·kg-1×10 kg×7/60 kg=47.37 μg·kg-1；同理计算不合格的盐泽泻中铜每周平均摄入量为49.47 μg·kg-1，两批药材中铜每周平均摄入量为均大于WHO规定的铅的PTWI(4 μg·kg-1)的10%[21]。

多元素测定结果表明，Ni在除茯苓外其余药材中均有一定程度的含量。27批样品中，不同程度检出一定量的铝(Al)和铬(Cr)，铝是自然界中存量最大的元素，但并非人体所需，长期在体内积蓄会使脑神经受到危害，我国《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》(GB2760-2014)规定“干样品中铝的残留量应≤100 mg·kg-1”，27批样品中11批的Al含量高于此限度。铬分为三价和六价两种价态，三价铬参与人体代谢，是人体所需元素，但需求量极少，正常饮食即可满足人体所需，摄入过量则在体内积蓄，不易代谢。六价铬具有致癌并诱发基因突变的作用，人体若长期暴露则会引发肺癌、上皮癌等疾病[14-16]。本试验测定的铬为该元素的总量，尽管其在不同药材饮片中以何种价态形式存在需进一步研究，但铬的风险较大，在此呼吁应加强监管。此外，Ba在大部分药材中含量均有一定的分布。