电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定胡蜂酒中无机元素

李秀林 田先娇 田孟华 郭云胶 杨新周，4*

(1.瑞丽海关，云南 瑞丽 678600；2.德宏师范高等专科学校 民族医药研究所，云南 芒市 678400； 3.昭通市天麻研究院，云南 昭通 657000；4.德宏师范高等专科学校 理工学院，云南 芒市 678400)

胡蜂酒来源于景颇民族医药，由德宏州瑞丽人梅干家族发明[1]。自1977年以来一直收录在中国药典中，胡蜂酒不仅可以去除风湿，治疗急性风湿病，风湿性关节炎、而且对治疗肩周炎、坐骨神经痛、四肢麻木、跌打损伤都有一定的疗效，用法上不仅可以口服，还可以外用[2]。胡蜂酒承载着民族文化和历史的文化，目前对胡蜂酒的研究主要集中在制作工艺上，对胡蜂酒中化学成分研究较少，对胡蜂酒金属元素的测定鲜见报道。

酒中含有的醇类、酯类、有机酸、羰基化合物及各种无机金属元素等会直接影响其品质和风格[3]，如Fe3+、Cu2+能催化白酒的老熟，若含量过高致使酒质变差，甚至使白酒出现金属味[4-6]；Na+、K+、Mg2+过多导致酒质变差[4-5]。 有害金属元素(As、Pb、Cd、Hg)含量过高对人们健康造成不良影响[4-8]。为了确保胡蜂酒的品质和饮用安全，对胡蜂酒进行金属元素分析尤为重要。

目前检测酒中金属元素的方法主要有火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法[9-11]、原子荧光光谱法[12-13]、电感耦合等离子体原子发射光谱法[14]、电感耦合等离子体质谱法[4，15]。火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法、原子荧光光谱法适用于单元素的分析，对于多元素的测定速度慢，且操作复杂繁琐[16]。电感耦合等离子体原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法均具有高灵敏度和检出限低的特点，且能同时测定多种元素，能提高工作效率[17]。本实验采用消解电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定不同产区胡蜂酒中Al、B、Ba、Cu、Fe、Mn、Ni、Sr、Ti、V、Zn、Ca、K、Mg、Na、P等16种元素，用石墨炉原子吸收光谱法测定Cd、Pb，并用原子荧光光谱法测定As、Hg元素，分析不同产区间胡蜂酒金属元素含量之间的差异，以期为胡蜂酒的品质、安全评价提供科学依据。

1 实验部分

1.1 主要试剂与仪器

7200电感耦合等离子体光谱仪(美国热电公司)，AFS-9530双通道原子荧光光度计(北京海光仪器有限公司)，AL204电子分析天平(梅特勒-托利多)，Milli-Q纯水仪。

金属元素标准溶液(GSB G62027-90(3301)，国家钢铁材料测试中心)，浓硝酸(MOS级，天津市风船化学试剂科技有限公司)。

1.2 样品信息及制备

实验样品金环胡蜂成熟职蜂来自云南省14个不同地区，所有样品经德宏师范高等专科学校郭云胶教授鉴定胡蜂科金环胡蜂的职蜂。各样品信息如表1所示。胡蜂群中存在职蜂、雄蜂、蜂王。其中职蜂能释放蜂毒，且数量大，雄蜂主要负责交配，没有毒液。实验中选择职蜂进行浸泡制作胡蜂酒。按照2020版药典，称取100 g鲜胡蜂(成熟职蜂)于玻璃瓶中，加入1 000 mL 50%～60%(vol)白酒，浸泡90 d，得胡蜂酒。

表1 样品信息

1.3 仪器测试条件

ICP-OES观测方式：K、Ca、Na三种元素为垂直观测，其他元素为水平观测；功率1 150 W，辅助气流量0.5 L/min，雾化器气体流量0.65 L/min，分析泵速50 r/min。

石墨炉原子吸收光谱仪测定Cd波长228.8 nm，狭缝0.5 nm，测量模式为峰高，灯电流7.0 mA，采用扣背景。

原子荧光测定As灯总电流50 mA，负高压：260 V，原子化器高度10 mm，载气流速400 mL/min，屏蔽器流量1 000 mL/min；原子荧光测定Hg灯总电流20 mA，负高压240 V，原子化器高度8 mm，载气流速400 mL/min，屏蔽器流量1 000 mL/min。

1.4 样品溶液制备

称量3 g(精确至0.000 1 g)胡蜂酒样品，100 ℃加热至溶液剩余0.5～1.0 mL，加5 mL硝酸，105 ℃消解2 h，用超纯水定容至25 mL，上机测定。利用ICP-OES法测定。其中Cd、Pb利用石墨炉原子吸收光谱法测定，汞利用原子荧光光谱法测定。

胡蜂酒中As、Hg含量较低适用于用原子荧光光谱法进行测定。

砷消解方法：称量3 g胡蜂酒，100 ℃加热至溶液剩余约1.0 mL，加5 mL硝酸，150 ℃消解至剩余1 mL，加入1 mol/L盐酸至22.5 mL，加入2.5 mL 硫脲-抗坏血酸(50 g/L)，放置0.5 h后，用原子荧光光谱法测定。

1.5 非致癌重金属健康风险评价模型

Cu、Pb、Cd、Hg 4种重金属元素主要具有非致癌毒性。根据美国国家环保署创建的非致癌风险评价方法[18-21]，长期服用胡蜂酒重金属元素造成的健康风险可以运用靶标危害系数来评价，计算公式如式(1)、(2)所示。

EDI=(Ci×FIR×EF×ED)/(WAB×TA)

(1)

THQ=EDI/RfD

(2)

EDI—重金属i的平均日摄入量，mg/(kg·d)；RfD—重金属i的每日允许最大摄入量，mg/(kg·d)；Ci—胡蜂酒中重金属i的平均含量，mg/kg；EF—暴露频率，d/a；ED—接触年限，a；TA—接触时间，d；WAB—成年人体重以60 kg计算；FIR—每日胡蜂酒摄入量，g/d。

2 结果分析

2.1 标准曲线方程

20种无机金属元素线性方程如表2所示。从表2中可得，20种金属线性方程相关系数(r)在0.998 5～1.0，说明20种金属线性关系良好，适合检测胡蜂酒中金属元素。

表2 20种无机元素线性回归方程

2.2 精密度实验

将同一份混合标准溶液连续测定6次，得出各元素相对标准偏差(RSD)为0.05%～1.3%，表明仪器精密度良好。

2.3 重复性实验

以1号样品为例，按照1.5平行3组实验，18种元素以检测浓度表示，Hg、As以检测荧光强度表示，利用检测平均值计算3组间的相对标准偏差，结果见表3，由表3可得20种无机元素的精密度为0.25%～3.4%，说明该检测方法偏差较小。

2.4 稳定性实验

以1号样品为例，按照实验方法进行样品制备，在不同时间段(0、2、4、6、8、16、24 h)测定样品溶液中20种无机元素，18种元素以检测浓度表示，Hg、As以检测荧光强度表示，结果见表4，由表4可知20种无机元素的RSD为0.10%～4.60%，表明在24 h之内无机元素稳定。

表3 20种元素精密度测试

表4 20种元素稳定性测试

2.5 方法回收率

以1号样品进行加标回收率实验，加标回收率为平行测定3次的平均值，通过实验得出，样品溶液的加标回收率均在80.0%～120%，说明该方法准确度好(表5)。

表5 20种元素方法回收率

2.6 不同产地胡蜂酒金属元素的测定结果及分析

对不同产区胡蜂制作的胡蜂酒进行元素测定，结果见表6。从表6中可以看出，胡蜂酒中含有Al、B、Ba、Cu、Fe、Mn、Ni、Sr、Ti、V、Zn、Ca、K、Mg、Na、P等16种元素，16种无机元素中P含量最高，为118.132 mg/kg，Sr元素含量最低，为0.011 9 mg/kg。所有产区胡蜂酒中均未检出Hg、Cd、Pb、As等元素。其中Cu元素含量为0.258 3 mg/kg。胡蜂酒中Pb、Cd、As、Hg、Cu含量均符合2020版中国药典限定值。16种元素中Ti变异系数最大，说明Ti元素含量在不同产区胡蜂酒中差异较大。变异系数最小的是K元素，说明K元素含量在不同产区胡蜂酒中较稳定。从图1可看出，P、K、Na含量分别占据16种元素的43.64%、38.58%、13.92%，其余元素占比3.86%。

2.7 胡蜂酒金属元素指纹图谱的建立

按照元素的原子顺序，以元素含量为纵坐标，元素名称为横坐标，绘制胡蜂酒金属元素指纹图谱。由于胡蜂酒中部分元素含量级别相差较大，在建立指纹图中将部分金属元素扩大或缩小到一个数量级，Na、P、K元素含量均缩小100倍，绘制的金属元素指纹图谱见图2。可见不同产区胡蜂酒金属元素含量存在差异，但整体上呈现相似的分布态势。胡蜂酒中金属元素谱具有很强的一致性和特征性，生成的金属元素指纹图谱可为胡蜂酒的质量控制研究提供思路和科学依据。

2.8 胡蜂酒中Cu、Pb、Cd、Hg的健康风险评价

Cu、Pb、Cd、Hg等4种重金属主要具有非致癌毒性，为评价胡蜂酒中Cu、Pb、Cd、Hg等4种重金属的非致癌健康风险，但是胡蜂酒中Pb、Cd、Hg未检测出，所以主要考虑Cu的健康风险。为评价胡蜂酒中Cu的非致癌健康风险，采用1.6中的模型进行研究。通过查阅《中国药典》可得胡蜂酒使用方法为每日服用2次，每次为15～25 mL，综合考虑，本文中以其平均值40 mL(大约为36 g)为胡蜂酒日摄入量进行计算。根据美国环保署规定的安全限量和世界卫生组织暂定的每周可耐受摄入量，其他参数假设如下：ED=30 a，EF=90 d/a，WAB=60 kg，TA=30 a×365 d/a，重金属Cu的每日允许最大摄入量(RfD)为4.00×10-2mg/(kg·d)[18，20]。通过计算得出胡蜂酒中Cu的每日摄入量(EDI)为3.82×10-5mg/(kg·d)，低于每日允许摄取最大量值(RfD)，Cu的靶标危险系数(THQ)为1.00×10-2。THQ<1说明摄入的重金属对人体健康造成的影响不明显，THQ>1时，表明暴露量高于不良反应的阈值，对人体可造成非致癌健康风险[18]。胡蜂酒中Cu元素THQ值远远小于1，从金属元素方面单一来看，饮用胡蜂酒没有明显的健康风险。

表6 胡蜂酒中金属元素含量

图1 胡蜂酒金属元素占比分析Figure 1 Proportion of elements in vespa wine.

图2 胡蜂酒无机元素指纹图谱Figure 2 Metal elemental fingerprint of Vespa wine.

3 结论

收集不同产区金环胡蜂，按照中国药典(2020版)浸制胡蜂酒，测定胡蜂酒中20种金属元素。通过实验从胡蜂酒中检测出16种无机元素，其中重金属Hg、Cd、Pb、As等4种元素未被检出。其中非金属P含量最大，为118.132 mg/kg，Sr元素含量最低，为0.011 9 mg/kg。经过实验得出胡蜂酒中含有P、K、Na、Mg、Ca等营养元素，其中P、K Na含量占比16种金属元素的96.14%，说明胡蜂酒中营养元素在就所含有的金属元素中含量较高。

胡蜂酒中未检出Pb、Cd、As、Hg，Cu含量为0.258 3 mg/kg，5种重金属元素均未超过中国药典限定值。对胡蜂酒中Cu、Pb、Cd、Hg等4种重金属健康风险评价(主要考虑Cu的健康风险)，经过健康风险评价胡蜂酒中Cu元素THQ值远远小于1，从金属元素方面单一来看，饮用胡蜂酒没有明显的健康风险。

15个不同产区金环胡蜂泡制的胡蜂酒中金属元素含量存在差异，由于泡制胡蜂酒的基酒、容器、环境都一致，导致存在差异的原因主要是胡蜂的生长环境、进食种类等不同。通过对胡蜂酒中金属元素含量分析，建立了胡蜂酒金属元素指纹图谱，可为胡蜂酒的鉴别提供思路和科学依据。