微波消解-ⅠCP-MS同时测定安息香中5种重金属及有害元素△

何晴琴，李宗梅，冯剑，陈兰，刘洋洋*

1.中国医学科学院 北京协和医学院 药用植物研究所，北京 100193；

2.中国医学科学院 北京协和医学院 药用植物研究所 海南分所，海南 海口 570311

安息香药材为安息香科植物白花树Styrax tonkinensisCraib ex Hart.的干燥树脂，具有开窍醒神、行气活血、止痛的功效，可用于中风痰厥、气郁暴厥、中恶昏迷、心腹疼痛、产后血晕和小儿惊风[1]。安息香富含香草醛、苯甲酸、苯甲酸苄酯、苯甲酸松柏酯等总香脂酸[2]。现代药理学研究表明，安息香具有抗肿瘤[3-4]、抗炎[5]、抗菌[6-7]及保护血脑屏障[8]等活性，还可用作香水添加剂和食品添加剂以缓解人们对香草醛的需求[9]。

近年来，针对安息香中有效成分含量测定和药理等方面的研究较多，但对其重金属及有害元素污染方面的研究较少。一方面，安息香作为一种大量依赖于进口的药材，其作为商品在运输与贮藏环节存在重金属污染的可能。另一方面，安息香主产地之一印度尼西亚空气污染与水质污染均较为严重[10-11]。同时，由于中药使用周期较长，重金属在体内半衰期较长，容易在体内蓄积[12-13]，进而危害人体健康。因此，为分析当前我国药材市场中的安息香药材是否存在重金属及有害元素等外源性污染，本研究建立了微波消解-电感耦合等离子体质谱法（ⅠCP-MS），对安息香中5 种重金属及有害元素进行含量测定，结果表明该方法准确度、灵敏度高，可为安息香药材重金属及有害元素的检测和质量控制提供方法参考。

1 材料

Titan 型微波消解仪、Nexion 350X 型电感耦合等离子体质谱仪（美国Perkin Elmer公司）；LE104E型万分之一电子天平 [梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司]；Milli-Q Advantage A10 型超纯水仪（美国Millipore公司）。

砷（As）、镉（Cd）、汞（Hg）、铜（Cu）、铅（Pb）单元素标准溶液 [100 μg·mL-1，批号分别为GBW（E）080117、GBW（E）080124、GBW（E）080119、GBW（E）080122、GBW（E）080129，中国计量科学研究院]；金（Au）单元素标准溶液（1000 μg·mL-1，批号：GSB 04-1715-2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；调谐液铍（Be）、铈（Ce）、铁（Fe）、铟（Ⅰn）、锂（Li）、镁（Mg）、铅（Pb）、铀（U）混合溶液，内标液铋（Bi）、锗（Ge）、铟（Ⅰn）、锂（Li）、钪（Sc）、铽（Tb）、钇（Y）混合溶液（10 μg·mL-1，批号分别为34-153GSX1、CL3-188MKBY1，美国Perkin Elmer 公司）；高纯氦气（体积分数＞99.99%）、高纯液氮（体积分数＞99.99%）均购于海南佳腾化工气体有限公司；HNO3、H2O2（优级纯，西陇科学股份有限公司）；超纯水由Milli-Q Advantage A10型超纯水仪自制。

32批安息香药材购于中药材市场，其中1～10批购于河北安国中药材市场、11～15 批购于安徽亳州中药材市场、16～20 批购于广西玉林中药材市场、21～32 批购自四川省成都市荷花池中药材市场，各批安息香的产地信息由中药材市场药商提供。

2 方法与结果

2.1 ⅠCP-MS条件

ⅠCP-MS 仪器射频功率为1600 W，载气流速为2.98 mL·min-1，辅助气流速为1.199 L·min-1，等离子体流速为17.899 L·min-1，雾化室气流速为1.1 L·min-1，脉冲电压为800 V；测量模式为动能歧视（KED）模式，重复次数为3，扫描次数为20。

使用调谐液调整仪器至最佳工作状态后，按照《中华人民共和国药典》（以下简称《中国药典》）2020年版（四部）中ⅠCP-MS法进行测定[14]，内标法定量，待测元素63Cu、75As 以72Ge 为内标，114Cd、208Pb以115Ⅰn为内标，202Hg以209Bi为内标。

2.2 溶液的制备

2.2.1供试品溶液的制备 安息香研磨后过三号筛，精密称取0.2 g，置于消解罐中，加入HNO35 mL与H2O22 mL，预消解过夜，按表1的消解程序进行消解。消解完成后，待冷却至60 ℃以下取出消解液，加水定容至50 mL，摇匀，待分析。加入Au单元素标准溶液（1 μg·mL-1）200 μL。以同样的方法处理空白溶液（除不加药材，其余操作相同）。实验开始前，使用1% HNO3将消解罐和量瓶浸泡过夜。

表1 微波消解仪工作程序

2.2.2对照品溶液的配制 精密吸取As、Pb、Cd、Cu、Hg元素标准溶液适量，用1% HNO3稀释，制成含As 分别为0、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 ng·mL-1，含Pb分别为0、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 ng·mL-1，含Cd 分别为0、0.2、0.4、0.8、1.0、2.0 ng·mL-1，含Cu分别为0、0.5、2.0、5.0、10.0、20.0 ng·mL-1，含Hg分别为0、0.2、0.5、1.0、5.0、10.0 ng·mL-1的系列标准溶液。

2.2.3内标液的制备 精密吸取内标溶液适量，用超纯水稀释为20 ng·mL-1，即得。

2.3 方法学考察

2.3.1线性关系考察及检出限 取2.2.2项下配制的对照品溶液，按2.1项下条件进行测定，分别以各元素质量浓度为横坐标（X）、响应值为纵坐标（Y）进行线性回归，得到标准曲线。结果表明，各元素在其质量浓度范围内线性关系良好（表2）。

表2 安息香中各元素的线性回归方程、检出限与定量限

2.3.2精密度试验 取相同质量浓度的Pb、As、Cu、Hg、Cd 标准溶液，按2.1项下条件进行测定，每个元素标准溶液重复测定6 次，根据测定质量浓度的响应值计算相对标准偏差（RSD）。Pb、As、Cu、Cd、Hg 元素RSD 分别为1.062%、1.853%、1.913%、0.947%、3.508%，表明仪器精密度良好。

2.3.3重复性试验 精密称量过三号筛的第31 批安息香药材粉末6份，按2.2.1项下方法对药材进行处理，并按2.1项下条件进行测定，根据测定质量浓度的响应值计算RSD。Pb、As、Cu、Cd、Hg 元素的RSD 分别为4.07%、3.78%、2.69%、3.64%、3.49%，表明该方法重复性良好。其中，Pb、As、Cu、Hg 的平均质量分数分别为0.594、0.253、0.056、0.398 mg·kg-1。

2.3.4检出下限与定量下限 在试验条件下，取空白溶液，测定11次，计算响应值的标准偏差（SD）。以其3 倍SD 对应的待测元素的质量浓度作为检测下限，其10 倍SD 对应的待测元素的质量浓度作为定量下限，结果见表2。各重金属及有害元素的检出下限与定量下限可以满足其在样品中的含量测定。

2.3.5加样回收试验 精密称取已知含量的安息香药材6份，按2.2.1项下方法进行样品消解，并在定容时加入含有100 ng·mL-1Hg元素的标准溶液500 μL、含有100 ng·mL-1Pb 元素的标准溶液500 μL、含有100 ng·mL-1Cd 元素的标准溶液50 μL、含有100 ng·mL-1As 元 素的 标 准溶 液100 μL、含有100 ng·mL-1Cu 元素的标准溶液2000 μL。按照2.1项下条件进行测定，计算各元素加样回收率。结果显示Pb、As、Cu、Cd、Hg 回收率分别为89.27%、97.42%、102.70%、80.89%、80.99%，RSD 满足《中国药典》2020 年版（四部）通则9101 分析方法验证指导原则相关标准。

2.4 32批安息香药材中5种重金属及有害元素含量

按照2.2.1项下方法对32 批次安息香药材进行样品前处理，按照2.1项下条件进行含量测定。结果见表3。32批药材中，Hg的检出率为100%，但均未检测到Cd。并且，5 种元素的平均质量分数顺序为Pb＞Cu＞Hg＞As＞Cd。根据《中国药典》2020 年版9302 通则中重金属及有害元素一致性限量指导值：Pb≤5.0 mg·kg-1、Cd≤1.0 mg·kg-1、As≤2.0 mg·kg-1、Hg≤0.2 mg·kg-1、Cu≤20 mg·kg-1，第7 批安息香药材Pb、Hg 含量超标，第11、12、21、25、28、30、31批安息香药材Hg含量超标，其余均在标准限度范围内，样品合格率为75%。结果表明，大部分安息香药材的重金属及有毒元素含量在要求范围内，但少数存在Pb、Hg含量超标的情况。

表3 32批安息香中5种元素含量测定结果（n=3）

3 结论与展望

3.1 ⅠCP-MS方法的选择

ⅠCP-MS 测定Cu、As、Pb、Cd、Hg 含量的方法主要受基质效应和仪器稳定性的影响。本研究采用内标法有效降低了基质效应，并且矫正仪器漂移，使测量结果具有较好的准确度和精密度。

此外，在进行Hg 元素含量测定时，由于Hg 元素具有较强的原子吸附性，在检测过程中容易吸附在样品瓶、泵管和矩形管上，产生较强的记忆效应，还可能影响其他元素。为了消除这种影响，本研究在样品前处理中加入1 μg·mL-1的Au 标准溶液200 μL，可减轻吸附效应，保证Hg元素在测定过程中的稳定性，同时方法线性更好。其次，在测定过程中，将Hg 与其他4 种元素分开检测，在一定程度上消除了Hg 记忆效应对其他4 种元素含量测定结果的影响。

3.2 微波消解样品体系的考察

本研究采用微波消解技术对样品进行预处理。微波消解技术具有样品处理简单、时间短、损失少等特点，是一种理想的预处理方法。但安息香药材属于树脂类化合物，树脂含量很高，不易消解完全。通过对微波消解程序的调整，样品取样量、HNO3和H2N2的用量优化并增加浸泡过夜，使得样品消解易达到无色透明且无沉淀物的液体状态，避免堵塞雾化器。

32 批药材中，Hg 的检出率为100%，但均未检测到Cd。Cu、As、Pb、Hg、Cd 的质量分数分别为0.058～5.981、0.006～1.900、0.012～24.678、0.008～8.788 mg·kg-1，平均质量分数顺序为Pb＞Cu＞Hg＞As＞Cd。虽然《中国药典》2020 年版中还未对安息香重金属及有害元素含量提出明确限量，但根据9302 通则，第7 批安息香中Pb、Hg 含量超标，第11、12、21、25、28、30、31批安息香中Hg含量超标，其余均在标准限度范围内，样品合格率为75%。依据《中国药典》2020 年版（四部）通则9302，大部分安息香的重金属及有害元素在要求范围内，但少数存在Pb和Hg含量超标的现象。

本研究采用微波消解联合ⅠCP-MS同时测定了安息香药材中的Pb、As、Cu、Hg 和Cd 等5 种重金属及有害元素的含量。该方法操作简单，具有线性好、检出限低、灵敏度高等优点，可同时对多种元素进行分析测定。此外，本研究中对来自我国4 个中药材市场的32 批安息香样品中5 种元素的含量进行了测定，结果显示Hg的检出率最高，但平均含量低于Pb 与Cu。32 批样品中1 批Pb 超标，这可能是因为：一方面作为树脂类药材，其具有质粘手的特性，在采收过程中易掺入砂石与杂质；另一方面作为进口药材，种植过程无法被有效地监管和规范，可能存在原产地农田土壤、水质和空气污染，以及储藏与运输等过程缺乏安全性控制等问题。而对于Hg 的100%检出率，且8 批超标，可能与原植物对Hg 的高转运能力与富集能力有关，有待进一步研究分析。综上所述，该方法可为安息香药材重金属及有害元素的检测、质量控制提供方法参考，对于正确认识安息香重金属及有害元素的残留提供了证据。