电感耦合等离子体质谱仪测定蜂胶和蜂胶胶囊中17种金属元素

郐婉宁 赵发 管蕊 王骏 耿越

（1 山东师范大学食品营养和安全重点实验室，山东省动物抗性生物学重点实验室，山东师范大学生命科学学院，济南 250014；2 山东省食品药品检验研究院，济南 250101）

研究表明，蜂胶中含有丰富的矿物质和微量元素。锰（Mn）、钼（Mo）、钴（Co）和硒（Se）四种元素被称为“长寿元素”，在蜂胶中都能找到[1]。目前一些蜂农的粗放式经营、采集地的气候和环境因素、加工不当等都会造成蜂胶的污染，影响蜂胶的质量安全，甚至会造成人体损伤。蜂胶中重金属超标，如铅（Pb）、砷（As）、铬（Cr）、镉（Cd）、铁（Fe）、铜（Cu）、铝（A1）等元素会在人体的某些器官中累积，造成慢性中毒。

造成蜂胶污染可能有以下原因：国内有些蜂农为了避免高温天气对蜂群的不利影响，沿用了铁纱覆盖蜂箱的旧方法，而高温下，铁的氧化物会对蜂胶造成污染，容易向蜂胶中引入Pb、Fe 和Cd 等元素[1]；蜂农用废旧报纸或塑料瓶包裹蜂胶，也会对蜂胶进行二次污染，使油墨中的Pb、Cd、汞（Hg）、As 等重金属污染物向蜂胶中迁移[2]；蜂胶采集地背靠工厂，如钡场等会造成蜂胶易受钡（Ba）的污染；蜜蜂在不采蜜源时会采食沥青，会向蜂胶中引入Fe、Pb 和Cu 等金属污染物，使金属元素在蜂胶中富集[3]；产品加工过程中添加剂的使用，如明胶的使用，也都会向蜂胶中引入金属污染物[4]，比如A1 元素；蜂胶采集地的土壤水源遭受污染也会向蜂胶中引入某种元素。

目前针对蜂胶中重金属的测定，主要依靠微波消解—原子吸收光谱法[5]和荧光光谱法[6]等，但存在实际操作复杂、检测限偏高、基体干扰大且难以做到同一时间对多种元素进行测定等问题。电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）可以不受以上缺点的限制，可同时对多种元素进行测定，且检测时间短、精密度高、准确性良好和先进性高[7]。本文采用电感耦合等离子体质谱仪测定了原蜂胶及蜂胶胶囊中17 种金属元素的含量，以便了解目前国内市场蜂胶原胶与加工过的蜂胶产品（蜂胶胶囊）中金属离子的污染情况，确保消费者使用蜂胶产品的安全，为蜂胶产品的开发和品质评价提供一定的理论依据。

1 实验材料

1.1 样品来源

本实验所用的原蜂胶为蜂农亲自采集（表1），原蜂胶和网购蜂胶研磨至100 目的粒度，蜂胶胶囊由网络电商平台购入，储存条件为4℃。

表1 样品信息表

1.2 实验试剂

硝酸（GR），双氧水（GR）购自国药集团化学试剂公司；超纯水，Mi11i-Q-A-11 制备。

1.3 实验仪器设备

Agi1ent 7900 电感耦合等离子体质谱仪（美国安捷伦公司）；Mi11i-Q 超纯水机（美国Mi11ipore 公司）；165500 酸纯化仪，CEM Mars6 微波消解仪（美国CEM 公司）；聚四氟乙烯消解罐。

2 实验方法与步骤

2.1 标准溶液配制

配制17 种元素的混合标液，各元素浓度分别为：A1：50、100、200、300、400、500、1000、2000 μg/L；Mo：2.5、5、10、15、20、25、50、100 μg/L；Fe：100、200、400、600、800、1000 μg/L，其他元素均为：0.5、1、2、4、6、8、10、20 μg/L。

2.2 样品前处理

取山东、四川和河北三个省份的蜂胶以及网购蜂胶样品和胶囊内容物0.3 g 于聚四氟乙烯消解罐中，加入8 mL 纯化硝酸以及1 mL 双氧水，放入微波消解仪中进行消解，消解具体程序见表2，消解完成后用少量超纯水冲洗消解罐内壁及盖子，使其溶液充分混匀后，将消解罐放置于赶酸电热板上，设置温度为110℃，时间为105 min。赶酸完成后待消解罐温度降低至室温后，将消解罐内的溶液转移至50 mL 容量瓶中，用超纯水淋洗消解罐内壁，后用超纯水定容混匀备用。

表2 微波消解条件

2.3 仪器条件

雾化室温度2℃，射频功率1,490 W，载气流速 1.00 L/min，冷却气流速 15 L/min，辅助气流速1.00 L/min，蠕动泵采集转速0.1 r/s，蠕动泵快速提升转速0.3 r/s，蠕动泵快速提升时间40 s，蠕动泵稳定时间30 s，积分时间0.3 s，测定次数3 次，采样深度10.0mm；碰撞模式: CCT，碰撞气流速5 mL/min；提取透镜1 电压为0 V；提取透镜2 电压为-205 V；Omega 偏转电压-100 V；Omega 透镜电压7.8 V；碰撞池入口电压-40 V；碰撞池出口电压 -60 V。

2.4 方法验证

为了证明此金属测定方法真实可信，能够准确地反映蜂胶样品及胶囊中被分析金属元素的含量，我们对此方法的检出限、定量限、线性范围、相关系数和相对标准偏差RSD 进行了评估。实验结果见表3。

表3 线性范围及相关系数、检出限、定量限及RSD

2.4.1 线性范围及线性相关系数

因为元素铝在地壳中含量较高排名第三，含量仅次于氧元素和硅元素，所以铝在样品中的本底值会偏高，且铝的相对分子质量较低为45，ICP-MS 测定时容易产生质量歧视，使低质量数的元素响应值偏低。以各元素的标准浓度为横坐标，对应的元素信号强度为纵坐标，绘制标准曲线。表3所示为17 种元素经ICP-MS 的测定结果，结果显示17 种元素线性关系良好且标准曲线的线性相关系数均在0.9993～1.0000之间。

2.4.2 检出限和定量限

根据IUPCA 的定义，连续测量11 次微波消解仪的空白液，得到标准偏差，然后利用L=KS/B 的检出线公式并将其折合上样品前处理时的稀释倍数，最后得出样品的检出限以及定量限，最后得到蜂胶等样品的范围为0.001～0.3 mg/kg，定量限为0.002～0.154 mg/kg 之间。

2.5 蜂胶实际样品检测

44 种蜂胶及蜂胶胶囊样品中的17 种金属元素的测定检验结果如表4所示。

表4 17种金属元素的测定结果(mg/kg)

3 分析讨论

2015 版《药典》[8]新增药材标准中仅对蜂胶原胶中Pb 的含量作出限定为8 mg/kg，对其他元素均未作出限定。蜂胶制品中金属污染物限量标准参照GB 2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》[9]，但标准中也仅对其他类蜂产品中Pb 的含量作出限定为≤1.0 mg/kg，对其他元素均未作出限定。

3.1 不同金属元素含量

蜂胶中金属污染物含量会随采集地周围的气候、地理位置的差异而改变，因此蜂胶中金属污染物的含量具有明显的地区依赖性。表5为不同分组金属污染物含量平均值±SD 值，图1为5 种主要金属元素的平均含量。

由表5可知，A1、Cr、Mn、Fe、Ba 和Pb 等元素在蜂胶中含量较多，且A1、Fe 和Ba 3 种元素组内、组间差异较大，说明不同产地的蜂胶中重金属含量存在较大差异。Finger 等[10]通过研究表明蜂胶可以作为金属污染环境的指标，它在一定程度上可以作为地域性污染的依据，与本实验得到的结论相吻合。

3.2 蜂胶中铝（Al）元素分析

据研究，A1 是人体非必需微量元素，在居民膳食中的平均膳食量为每周每千克体重1.795 mg，其作为一种慢性、蓄积性的精神毒素，毒副作用多体现在大脑及神经细胞的损害，摄入过度会致使脑萎缩、痴呆等症状[11]。联合国粮农组织/世界卫生组织于1989年正式将A1 确定为污染物加以管理[12]。由表5可知，经过超临界流体萃取、超声波法、膜分离法、吸附等工艺处理的蜂胶胶囊中A1 含量最低（28.89±18.18 mg/kg），其余样品中A1 含量均相对较高，其中以山东省蜂胶原胶A1 含量最为突出，平均含量高达552.96±456.73 mg/kg，其次是网购蜂胶、四川和河北蜂胶。蜂胶中A1 超标原因可能为蜂胶采集地潍坊土壤水土中A1 的本底含量高，有研究表明潍坊市2013年食品抽检中普遍存在铝含量超标情况[13]，2014年、2015年畜肝检出均值为72.67 mg/kg，某些叶菜类检出均值为62.23 mg/kg[14]。其次，A1 为地壳中含量第三的元素，在土壤中本底值偏高，造成蜂胶原胶和网购蜂胶中A1 的含量也相对较高。

表5 蜂胶中金属元素的平均含量(mg/kg)（±SD）

表5 蜂胶中金属元素的平均含量(mg/kg)（±SD）

（SD 为山东蜂胶，SC 为四川蜂胶，HB 为河北蜂胶，FJ 为网购蜂胶，JN 为蜂胶胶囊）

含量 SD SC HB FJ JN 27 A1 552.96±456.73 277.25±73.96 221.95±54.99 302.18±99.72 28.89±18.18 51 V 1.10±0.90 0.57±0.14 0.48±0.12 0.65±0.21 0.23±0.14 52 Cr 2.23±1.76 2.01±1.50 0.90±0.13 1.89±1.11 1.45±2.31 55 Mn 14.67±10.60 10.35±3.03 6.65±0.64 10.47±4.86 0.51±0.60 56 Fe 1,271.46±1,255.45 502.95±240.94 749.05±98.57 561.19±299.00 84.07±47.18 59 Co 0.41±0.55 0.13±0.03 0.18±0.04 0.17±0.04 0.03±0.03 60 Ni 0.97±0.66 0.61±0.20 0.47±0.05 0.72±0.18 0.56±0.60 63 Cu 1.74±1.00 1.15±0.49 0.84±0.04 1.62±0.68 0.87±0.31 71 Ga 0.27±0.22 0.12±0.03 0.11±0.03 0.14±0.05 0.02±0.01 75 As 0.43±0.32 0.20±0.04 0.16±0.03 0.26±0.11 0.09±0.10 85 Rb 1.81±1.16 1.57±0.42 1.14±0.13 1.66±0.34 0.22±0.43 88 Sr 4.15±3.70 2.28±0.78 1.32±0.28 2.71±0.72 0.31±0.31 95 Mo 0.13±0.06 0.06±0.01 0.12±0.01 0.19±0.15 93.86±293.29 111 Cd 0.04±0.02 0.03±0.01 0.13±0.08 0.06±0.03 0.03±0.07 133 Cs 0.10±0.09 0.07±0.01 0.04±0.01 0.05±0.02 0.00±0.00 137 Ba 116.54±157.19 4.62±1.52 24.23±9.57 14.74±17.13 0.21±0.18 208 Pb 3.00±3.11 4.43±5.59 1.00±0.29 2.91±1.96 0.14±0.08

3.3 蜂胶中铬（Cr）元素分析

Cr 作为生物体所需的微量元素，缺乏可引起动脉粥样硬化，过量则会对哺乳动物造成危害。Cr 的含量参照GB 2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》[9]中最高限量标准为2.0 mg/kg，由表5可知，山东和四川蜂胶原胶中Cr的含量均已超过最高标准（分别为2.23±1.76 和2.01±1.50 mg/kg），网购蜂胶和蜂胶胶囊中Cr 也接近最高限量标准。说明蜂胶原胶中可能存在重金属Cr 超标的情况，原因可能为胶源植物生长环境（主要是土壤，其次是水）中Cr 的背景值本身就高，也可能是蜂胶原胶在收集和存储不当造成。

3.4 蜂胶中铁（Fe）元素分析

Fe 作为微量元素，食用过多会影响小肠对Zn、Mg 等其他微量元素的吸收，使机体免疫功能降低，易受病菌感染。目前一些蜂农仍采取铁纱覆盖蜂箱的旧方法致使蜂胶中Fe 元素含量偏高。实验数据表明，山东省的蜂胶原胶中Fe 含量最高，高达1,271.46±1,255.45 mg/kg，其次是河北、网购蜂胶、四川蜂胶和蜂胶胶囊，远超已经废止的GB 15200-1994《食品中铁限量卫生标准》中最高限量标准70 mg/kg。杨理[16]在2008年研究河南蜂胶中Fe 的含量为638.3 mg/kg，赵光升[1]测得蜂胶原胶中Fe 含量也相对偏高为774～1922 mg/kg，与本实验得到的结果吻合。目前暂无针对蜂胶产品中Fe 元素的限量标准，对其限量缺乏相应理论支持，从而使蜂胶质量控制的难度加大。

3.5 蜂胶中镍（Ni）元素分析

Ni 的含量参照GB 2762-2017[9]中的最高限量1 mg/kg，所有样品均符合国家标准。

3.6 蜂胶中铜（Cu）元素分析

铜参与人体内铜蛋白和多种酶的构成，在人体内发挥维持正常造血功能和神经系统健康等重要作用，铜会在肝脏聚集，引发肝脏结构和功能的改变。参考已废止GB 15199-1994《食品中铜限量卫生标准》中的最低限量5 mg/kg 可知，所有的样品中Cu 均未过量。

3.7 蜂胶中砷（As）元素分析

As 含量参照GB 2762-2017[9]的总As 最低限量标准0.5 mg/kg，所有样品均符合标准。

3.8 蜂胶中镉（Cd）元素分析

Cd 的含量参照GB 2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》[9]中最高限量0.05 mg/kg，除了河北蜂胶外，其余的蜂胶原胶及制品均符合标准。张威[17]研究发现由于河北矿产的开采、冶炼和工业的发展，河北土壤存在严重Cd 污染，土壤中Cd 的平均本底值为1.17g/g，含量偏高，与本实验结果相吻合。

3.9 蜂胶中钡（Ba）元素分析

Ba 易引起过敏，接触过多易引起呼吸系统的刺激，严重时会造成腹痛、血便、脉搏减慢、心律不齐等慢性疾病。在国标中未对Ba 的含量做出限定，由表5可知，山东蜂胶中Ba 的含量最高为116.54±157.19 mg/kg，其次是河北、网购蜂胶、四川蜂胶和蜂胶胶囊。Ba 在蜂胶中的含量相对偏高，可能由于蜂胶采集地背靠Ba 盐场，土壤水源中的高Ba 浓度通过转化进入蜂胶中造成个别采集地蜂胶中的Ba值高。

3.10 蜂胶中铅（Pb）元素分析

Pb 几乎对人体的所有器官都能造成损害，具体表现为影响骨骼和智力发育，破坏肾功能和免疫功能，造成消化不良和内分泌失调，导致贫血、高血压和心律失常等，且受损的器官和组织不能修复，将伴随终身。由表5可知，三个省份蜂胶其中四川省蜂胶中Pb含量最高，为4.43±5.59 mg/kg，其次是山东蜂胶原胶和河北蜂胶。三个省区蜂胶中Pb 含量均低于8 mg/kg，符合国家《药典》中的蜂胶原胶限量标准。分析原因一可能为四川气温较为湿热，蜂胶湿热下具有一定的腐蚀性，腐蚀金属铁纱网，原因二为环境的污染如空气土壤中的Pb 通过植物的吸收转化进入到蜂胶的成分中。

3.11 蜂胶中其他元素分析

其他元素如钒（V）、锰（Mn）、钴（Co）、镓（Ga）、铷（Rb）、锶（Sr）、钼（Mo）、铯（Cs）等元素的含量相对较低，且国标中未给出限量。

4 讨论

ICP-MS 可用于测定不同食品样品中的微量元素以及环境中存在的金属污染物，在元素杂质的识别和揭示中起着重要作用[18]。本方法采用了微波消解-碰撞/反应池-电感耦合等离子体质谱法（ICPMS）测定蜂胶原胶和蜂胶胶囊等44 个样品中的17 种金属元素，其方法的线性相关系数在0.9998 之上，且检出限除A1 元素外均在0.001～1.001 mg/kg 之间，RSD ≤6.45%，为蜂胶产品的加工开发和品质评价提供一定的理论依据[19]。结果表明，蜂胶原胶中A1、Cr、Fe、Ba、Pb 含量较多且存在部分超标情况，其中A1、Fe 和Ba 3 种元素组内、组间差异较大，其他元素如钒（V）、锰（Mn）、钴（Co）等12 种元素的含量相对较低。随机购买的10 种市售胶囊产品在加工过程经过重金属去除工艺后，金属元素含量较低，均未超过国家限定，污染较小。

推测蜂胶原胶中重金属含量超标的原因有：一为蜂农的粗放式经营和储存不当，如用铁纱网覆盖蜂胶、用生锈的金属制具刮取蜂胶等造成污染；二为随着工业发展和城市化进程加快，胶源地背靠工厂，工业“三废”造成土壤中重金属本底值过高，加重蜂胶污染。因此直接食用网购重金属元素超标的原蜂胶会造成人体蓄积性危害，严重损害人体健康。同时不同产地蜂胶原胶中重金属含量差异也可为进一步辨别蜂胶原胶地理来源提供参考依据，巴西有研究将蜂胶作为金属污染环境的指标，发现巴西巴拉那州的一些地区，A1、Ca 和Mg 的含量有统计学差异，可以用来确定蜂胶的地理来源[10]。

目前，我国标准中只针对蜂胶中的Pb 含量作出限定，其他元素限量均未有相应标准。因此收集不同产地蜂胶进行金属元素测定，了解不同产地蜂胶原胶的金属元素污染情况，制定相应的标准，进而规范蜂胶的生产和加工是非常必要的。