ICP-MS 测定补肾填精口服液中30 种无机元素的分析及风险评估

汤逊尤，孙辉，丁野，叶惠瑄，黄胜，方磊

1.湖南省药品检验检测研究院，湖南 长沙 410001；2.九芝堂股份有限公司，湖南 长沙 410021

补肾填精口服液是由人参、鹿茸（酥）、牛鞭（酥）、狗鞭（酥）、黄芪、当归、肉苁蓉、阳起石（煅）、枸杞子、杜仲、黑顺片、菟丝子、熟地黄、淫羊藿、韭菜子等15 味药材组成的中药制剂。临床上用于肾阳亏虚，腰膝痿软或冷痛，手足不温，阳事不举，精冷，精神萎靡或乏力等。

补肾填精口服液的处方中含有矿物药——阳起石，阳起石是深色玉石的成分之一。质地细腻的阳起石可以作为观赏石。纤维状的可用作工业石棉。而块状、致密的阳起石被中医认为性温咸，有温肾壮阳的功效，用来治疗阳痿、遗精、早泄等症状。这也是其中文名字的由来。阳起石首载于《神农本草经》，是一种温补无毒的药材，其主要用于治疗寒热，腹痛，无子，阳痿不起等症［1］。其主要成分为含水硅酸镁钙［Ca2Mg5(Si4O11)2(OH)2］，是一种硅酸盐类的闪石族透闪石［2］。补肾填精口服液中使用的是煅阳起石，在其炮制方法中较为常用［3］，经此处理后其温肾补阳的作用能够得到加强［4-5］。

虽然在历代主流的本草文献中认为阳起石无毒，但古人对于矿物类药材持谨慎态度，因为矿物药主要是由多种无机元素组成，其独特的形成过程，容易受到有毒有害元素的污染［6-7］，导致有学者认为其不宜入药［8-9］，因此建立含矿物药中成药的多元素分析是很有必要的。目前对于无机元素的测定方法有许多，如原子吸收光谱法［10］、原子荧光光谱法［11］、X 射线衍射法［2,12］、电感耦合等离子体发射光谱法［13］和电感耦合等离子体质谱法［14-15］。其中电感耦合等离子体质谱法因具有检测限低，线性范围宽，准确快速等特点，已被广泛用于多种中药的无机元素分析中［14-18］。本试验采用微波消解作为前处理方法，建立ICP-MS 对补肾填精口服液中30 种无机元素的测定方法，并且采用聚类分析法和主成分分析法（PCA）对无机元素进行分析，从无机元素层面对该中成药的质量稳定性和安全性进行评估。

1 材料

1.1 仪器

MARS6 微波消解仪（美国CEM 有限公司）；AE240 电子分析天平（瑞士梅特勒托利多仪器有限公司）；VB24UP 型恒温加热器（天津天大天发有限公司），iCAP-Q 型ICP-MS 分析仪（美国赛默飞有限公司）；GenPure UV-TOC/UF 型超纯水（美国赛默飞科技有限公司）。

1.2 试药

砷（As）、钡（Ba）、铍（Be）、镉（Cd）、钴（Co）、铬（Cr）、铯（Cs）、铜（Cu）、锂（Li）、锰（Mn）、镍（Ni）、铅（Pb）、铷（Rb）、锶（Sr）、铊（Tl）、钒（V）、镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、镱（Yb）、钇（Y）等混标浓度为100 μg/mL；汞（Hg）、铑（Rh）、铼（Re）等单标浓度为1 mg/mL；所有元素均购于国家有色金属及电子材料分析测试中心。MOS 级硝酸购于北京化学试剂所有限责任公司；补肾填精口服液均由九芝堂股份有限公司提供。

2 方法与结果

2.1 ICP-MS 仪工作参数

使用调谐液对ICP-MS 的各项参数进行调谐，其中射频功率为1.45 kW，蠕动泵转速为45.0 r/min，冷却气体流速为12 L/min，辅助气体流速为0.8 L/min，雾化气流速为0.75 L/min，雾化室温度为2.7 ℃，各元素的积分时间为0.2 s，采集模式为动能歧视模式，采集次数为3 次。测试时采用内标法进行，其中7Li、9Be、51V、52Cr、55Mn、59Co、60Ni、63Cu、75As、85Rb、88Sr、89Y、114Cd 以103Rh 作为内标，133Cs、137Ba、202Hg、205Tl、208Pb、139La、140Ce、141Pr、146Nd、147Sm、153Eu、157Gd、159Tb、163Dy、165Ho、166Er、172Yb 以186Re 为内标。

2.2 微波消解条件

采用程序升温进行消解，具体参数如表1 所示。

2.3 溶液的制备

2.3.1 对照品溶液的制备各精密量取一定量体积的29 种元素混标溶液和Hg 元素标准溶液，用2%HNO3制成浓度为1 000 ng/mL 的29 种元素和100 ng/mL 的Hg 元素的混合标准储备液，按需求进行逐级稀释。

2.3.2 内标溶液的制备精密吸取一定体积的Rh 和Re 单元素标准溶液，配置成浓度为200 ng/mL 的内标溶液。

2.3.3 供试品溶液的制备精密量取样品溶液1 mL，置于聚四氟乙烯的密闭消解罐中，再加入6 mL硝酸，混匀，预消解放置过夜，放入微波消解仪中按照“2.2”项下的程序进行消解。消解完成后，冷却至室温，再缓慢拧开消解罐盖子，将消解罐置于110 ℃的消解罐中，使得硝酸挥干至约1 mL 后转移至50 mL的量瓶中，将消解罐用纯化水洗涤3 次，洗涤液合并至量瓶中，然后用纯化水稀释至刻度，摇匀，即得供试品溶液。同法制成试剂空白。

2.4 线性关系考察

取混合标准溶液的储备液，用2% HNO3进行稀释，配置成一系列浓度的标准溶液，按照“2.1”项下条件进行测定，检测结果以质量浓度X为横坐标，以待测元素与内标响应值的比值Y为纵坐标，绘制标准曲线。将空白溶液连续进样11 次，根据测定结果产生的响应值的3 倍标准偏差作为对应元素的检出限，其相关结果见表2。

表2 30种无机元素线性关系及检出限

2.5 精密度试验

取同一浓度的混合标准溶液，按照“2.1”项下条件连续测定6 次，记录测得值，通过计算得到各元素的RSD 为0.21%～3.42%，表明仪器精密度良好。

2.6 重复性试验

精密量取样品1 mL，按照“2.3.3”项下的方法进行样品制备，再按“2.1”项下条件进行检测，记录试验值，计算得到各元素的RSD 为1.24%～3.11%，表明该方法的重复性良好。

2.7 稳定性试验

精密量取同一批次样品1 mL，共6 份，按照“2.3.3”项下的方法进行样品制备，将样品置于室温下，每隔1 小时按“2.1”项下条件进行检测，共检测6 h，计算得到各元素的RSD 为0.54%～2.41%，表明供试品溶液，在室温条件下6 h 内稳定性良好。

2.8 回收率试验

精密量取同一批次样品0.5 mL，精密加入0.5 mL浓度为2 μg/mL（其中汞浓度为0.2 μg/mL）的混标溶液，按照“2.3.3”项下的方法进行样品制备，再按“2.1”项下条件进行检测，记录结果，计算得到各元素的平均回收率为89.22%～108.51%，RSD为1.32%～3.09%。

2.9 样品的测定

将厂家提供的11 批次样品，按照“2.3.3”项下的方法进行样品制备，再按“2.1”项下条件进行检测，检测结果见表3。

从表3 中的数据可知，11 批次补肾填精口服液中30 种无机元素的含量差异很大，其中Mn、Rb、Sr 和Ba 这四种元素含量较高，约占30 种元素总量的85%以上。而《中国药典》2020 年版对中药材中重金属及有害元素的限量标准为［19］：砷不得过2 mg/kg、铅不得过5 mg/kg、汞不得过0.2 mg/kg、镉不得过1 mg/kg、铜不得过20 mg/kg。本次实验结果可知11 批次补肾填精口服液样品中重金属及有害元素的含量均在安全限度范围内。

表3 不同批次样品中无机元素的测定结果 mg/L

2.10 数据评价分析

2.10.1 单因子污染指数分析目前，《中国药典》2020 年版仅对中药材中砷、铅、汞、镉、铜等5 种金属及有害元素进行限量，因此，采用单因子污染指数法对补肾填精口服液中重金属污染情况进行评价，计算公式如下。

式中：PI为各元素的污染指数；Ci为5 种重金属的实测浓度，mg/kg；Si为5 种重金属的限量值，mg/kg。参照《中国药典》2020 年版中的要求，单因子污染指数分级标准分别为：正常值PI＜0.2，轻微污染0.2≤PI＜0.6，中度污染 0.6≤PI＜1.0，重污染PI≥1.0，结果见表4。结果表明，11 批次样品中仅批号为20200701 的样品中Hg 受到轻微污染，其他元素及样品批次污染风险低。

表4 重金属单因子污染指数

2.10.2 聚类分析采用SPSS22.0 对补肾填精口服液中30 种无机元素的含量进行聚类分析。以平方欧式距离为标准，组间连接为连接方式，分析结果见图1，当类间距为20 时，可分为2 类，第一类为批号20200701、20200702，剩下的为一类；当类间距为15 时，可分为3 类，第一类为批号20200701、20200702，第二类为批号20200904、20200905，剩余的为另一类；当类间距为10 时，可分为4 类，第一类为批号20200701、20200702，第二类为批号20200904、20200905，第三类为批号20201002、20201203、20 201004；第四类为批号20210201、20210401、20210501、20210502。由此可知，聚类结果与补肾填精口服液的生产批次有一定相关性。这种结果的产生是因为在邻近生产日期，原材料的投料可能为同一批次，说明原材料具有一定的批间差异。

图1 不同批号补肾填精口服液无机元素含量的聚类分析（使用平均连结的树状图）

3 讨论

本研究采用微波消解作为前处理方式，建立了ICP-MS 法同时测定补肾填精口服液中30 种无机元素的方法。本样品虽为液体制剂，但颜色较深，且偶见久置后瓶底有少许沉淀，因此不能将样品直接稀释后进行测定，需将样品先在室温下预消解过夜，再采用微波消解进行消解，防止发生“爆罐”的情况，避免设备的损坏。对所建立的测定方法进行了方法学的验证，线性方程相关性良好，灵敏度高，干扰小。

补肾填精口服液中无机元素含量可以将不同生产批号的样品进行区分，这在某种程度上也能很好地说明样品间的稳定性。此外，补肾填精口服液中无机元素水平含量较高的是Mn、Rb、Sr 和Ba 这四种元素，而对于《中国药典》2020 年版中有规定的5 种重金属及有害元素——砷、铅、汞、镉、铜，样品中含量均远低于限量值，其安全性还是较高的。

综上所述，本实验建立了补肾填精口服液中30种无机元素的ICP-MS 测定方法。通过单因子污染指数和聚类分析对生产批次间的安全性和稳定性进行了研究，为中药中无机元素的含量与生产稳定性的评估提供了一种思路，同时为该药的质量控制提供了一定参考。