植物類中藥材及飲片中18種重金屬及有害元素研究

李春盈，張玉英

(廣州市藥品檢驗所，廣東 廣州 510160)

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實驗技術

植物類中藥材及飲片中18種重金屬及有害元素研究

李春盈*，張玉英

(廣州市藥品檢驗所，廣東 廣州 510160)

建立植物類中藥材及飲片中鉛、鎘、總砷、總汞、銅、銻、錫、鉻、鎳、鋇、錳、鉈、銀、鈹、鏑、鋁、硒、鉬共18種重金屬及有害元素含量的檢測方法和限量。樣品經微波消解處理后，采用電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)對100批植物類中藥材中的重金屬及有害元素進行測定和方法研究。各元素線性關系良好，相關系數(r)均大于0.999 5，方法檢出限為0.000 22～0.023 0 mg/kg，回收率為90.2%～108.7%，相對標準偏差為1.8%～4.9%。該方法準確、簡便、靈敏，可為植物類中藥材中重金屬及有害元素的檢測與控制提供方法參考。

中藥材；重金屬及有害元素；電感耦合等離子質譜法(ICP-MS)

重金屬及有害元素是評價中藥材及中藥飲片安全性的重要指標，其污染是影響中藥材出口的主要因素之一，相關標準的制定與檢測方法的完善是亟待解決的問題。《中國藥典》2015年版[1]檢測珍珠等28種中藥材中鉛、砷、鎘、汞和銅元素的含量，《美國藥典》39版[2]監測藥品中的重金屬和有害元素多達15種。目前，金屬元素含量測定的方法有原子吸收光譜法(AAS)、電感耦合等離子體發射光譜法(ICP-OES)、電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)等，如葉國華等[3]采用AAS測定不同產地北沙參中銅、鉛、砷、鎘、汞的含量；楊熙等[4]采用ICP-OES測定特色南藥中鋁、砷、汞等17種元素的含量；張建平等[5]采用ICP-MS研究大鼠體內鉛和鎘的分布。上述方法中，AAS及ICP-OES法的專屬性強，但AAS法的線性范圍窄，共存成分易干擾測定。與前兩者相比，ICP-MS法具有靈敏度高、檢出限低、線性范圍寬的優點。

目前對中藥材中重金屬的研究以單品種[3,6-10]、地域性[3,5]或少量元素測定[11-12]的研究方法居多，針對大范圍的植物類中藥材及飲片,尚無文獻報道ICP-MS法測定十余種元素的含量。本文對目前使用較多的96種植物類中藥材及飲片進行了調查和評價，建立了能夠同時測定其中鉛、鎘、總砷、總汞、銅、銻、錫、鉻、鎳、鋇、錳、鉈、銀、鈹、鏑、鋁、硒、鉬共18種重金屬及有害元素含量的ICP-MS法。該方法快速、準確、簡便，為制定相關檢測方法和限量范圍提供了參考和依據。

1 實驗部分

1.1 儀器及工作條件

Agilent 7500a型電感耦合等離子質譜儀，含石英一體化炬管、石英雙通道霧化室、巴比頓霧化器，其錐材料為鉑，工作條件：入射功率為1 400 W，采樣深度為8.0 mm，載氣流量為1.20 L/min，Piltier半導體控溫于(2± 0.1) ℃，采用儀器內設的EPA 200.8標準干擾校正方程；ETHOS 1 型微波消解儀(意大利Mile-Stone公司)。

1.2 試劑與標準溶液

氬氣(廣州氣體廠，純度99.99%)；實驗用水為經Millipore Milli-Q水處理系統處理后的去離子水；調諧溶液為10 μg/L的Li，Co，Y，Ce，Tl混合標準溶液(Agilent公司，Part# 5184-3566)；內標溶液為10 μg/mL的Li，Sc，Ge，In，Y，Bi混合內標溶液(Agilent公司，Part# 5183-4680)稀釋200倍后使用；鉛、鎘、砷、汞、銅、鉻、鎳、鋇、錳、鉈、銀、鈹、鏑、鋁、硒、鉬單元素標準溶液濃度均為1 000 μg/mL，銻和錫單元素標準溶液濃度均為500 μg/mL，由國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院提供；硝酸(Merck公司)。茶樹葉GBW 08513國家標準物質(中國科學院生態環境研究中心)。

1.3 實驗方法

1.3.1 標準溶液的制備 精密量取各單元素標準溶液，用 5%硝酸溶液稀釋制成不同濃度的含銀系列溶液和含其余17種元素的系列混合溶液。

1.3.2 供試品溶液的制備 100批樣品共涵蓋96個中藥材及飲片品種，產于陜西、廣東、山東等26個省份，其名稱及來源見表1。取粉碎至粗粉的樣品約0.5 g，精密稱定，置于聚四氟乙烯消解罐內，加3 mL硝酸和2 mL 30%過氧化氫，加上內蓋，靜置過夜，旋緊外蓋后置微波消解爐內進行消解。消解結束時，轉移至50 mL容量瓶中，用水洗滌微波消解罐2～3次，合并洗液至容量瓶中，加水定容至刻度，搖勻，待測。若樣品濃度超出標準曲線范圍，用5%硝酸進行稀釋。同法制備試樣空白。

表1 樣品及來源

(續表1)

序號藥材名稱產地序號藥材名稱產地序號藥材名稱產地序號藥材名稱產地24木賊安徽49野菊花廣西74大青葉安徽99金錢草廣東25天冬貴州50牽牛子廣東75紫花地丁江蘇100茜草山西

*樣品為中藥材，除六神曲為成藥外其余品種均為中藥飲片

1.3.3 測定方法 選取合適的同位素進行測定，其中9Be以6Li為內標；27Al，53Cr，55Mn以45Sc為內標；60Ni，65Cu，75As，82Se以72Ge為內標，95Mo，109Ag，114Cd，118Sn，121Sb，137Ba，163Dy 以115In為內標，202Hg，205Tl和208Pb以209Bi為內標。依次將儀器樣品管插入各濃度的標準品溶液中進行測定(濃度依次遞增)，以測量值(3次讀數的平均值)為縱坐標，濃度為橫坐標，繪制標準曲線。同法測定供試品溶液，計算樣品中各元素含量。

2 結果與討論

2.1 藥材代表性及分析元素的選擇

梁永鋒[6]比較了野生道地與人工種植金蓮花不同部位的無機元素，文獻[7-10]顯示植物不同部位對重金屬的富集能力不同。本研究針對根、莖、葉、花、果實、種子和全草等不同藥用部位，收集藥材市場中多來源、不同藥用部位樣品的藥材，并分別針對不同藥用部位藥材進行方法學研究。《中國藥典》2015年版[1]收載珍珠等28種中藥材中鉛、砷、鎘、汞和銅含量的檢測方法及限量要求，《美國藥典》[2]也以膳食補充劑的形式規范中藥材等物質中鉛、砷、鎘、汞的限量，另在化學藥品檢測中增加鎳、鉬等12種有害元素的監測。本文引用了中美兩國藥典中收載的元素，以及其他毒性較大的潛在有害元素共18種作為監測對象。

2.2 中藥材前處理方法

為確保取樣的均勻性，對所有樣品進行粉碎處理，因本課題需監測銅元素，故粉碎時勿使用銅盅，以不銹鋼體為宜，粉碎時注意清潔，避免交叉污染。7種不同藥用部位藥材的基質差異較大，果實和種子多含有油脂、石細胞、脂肪等較難消解的成分，草、花等部位較易消解。實驗采用密閉微波消解技術，分別對7類不同用藥部位中藥材的微波消解程序、消解用酸、樣品取樣量等條件進行考察。結果表明，以硝酸為主的消解試劑中加入少量過氧化氫可提高消解效率，最終確定硝酸-過氧化氫(5∶2)作為消化試劑；微波消解程序設定為階段緩慢升溫，高溫階段延長升溫時間并延長最終高溫消解時間，可使不同藥用部位中藥材均能消化完全。

2.3 干擾的消除

ICP-MS測定元素的干擾主要為基體效應和質譜干擾。基體效應有來自高鹽溶液引起的物理效應及基體對分析物的抑制和增強效應。采用內標分析可在一定程度消除基體效應，且可以校正儀器的漂移。質譜干擾來自待測元素的同量異位素的干擾、多原子離子干擾、雙電荷干擾和難熔氧化物的干擾，通過選擇無干擾的同位素可避免同量異位素干擾，如114Cd 受114Sn 的干擾，故選擇111Cd 避免，同時采用干擾校正方程消除40Ar35Cl對75As的干擾等。

2.4 線性關系及方法檢出限

將“1.3.1”系列標準溶液分別進樣分析，得到各元素的線性方程和相關系數。數據顯示，18種元素在一定濃度范圍內線性關系良好，相關系數(r)均大于0.999 5。取空白對照溶液進行測試，連續進樣11次計算方法檢出限，18種元素的檢出限均能很好的滿足分析要求(見表2)。

表2 18種元素的線性范圍及檢出限

(續表2)

ElementLinearrange(μg/L)rLOD(mg/kg)ElementLinearrange(μg/L)rLOD(mg/kg)Ni0～2500999900060Ba0～10001000000039Cu0～25000999900054Dy0～25010000000038As0～1251000000090Hg0～150999900042Se0～2501000000043Tl0～25010000000025Mo0～2501000000065Pb0～10010000000041

表3 18種元素的加標回收率及相對標準偏差(n=6)

2.5 回收率與精密度

選取具有代表性的佛手、梔子、巴戟天、木賊、桑白皮和當歸粉末等樣品約0.5 g，精密稱定，加入混合對照品溶液，按“1.3.2” 方法制得加樣溶液，扣除本底值后，以ICP-MS法測定各元素的回收率。取混合標準曲線溶液和汞標準曲線溶液連續進樣6次，以CPS值計算相對標準偏差( RSD)，結果見表3。各元素的回收率為90.2%～108.7%，相對標準偏差為1.8%～4.9%。

2.6 穩定性試驗

取“1.3.1”配制的溶液，放置24 h后測定。比較放置0 h和24 h后的校正濃度，結果表明銀元素室溫放置24 h后含量變為0 h的60.1%，其他元素室溫放置后含量為0 h的95%～105%之間。因此，建議供試品溶液制備好后立即測定。

2.7 樣品測定及分析方法比對

采用本文建立的ICP-MS法，對表1中的植物類樣品進行測定(n=2)，結果見表4。除了銀和總汞外，96種植物類中藥材及飲片中16種元素的標識含量基本一致，從而為制定各類元素在中藥材及飲片中的含量限度提供了依據。采用原子吸收分光光度法對鉛、總砷、鎘、銅和總汞含量進行測定，測得結果分別為(2.42±0.034),(0.53±0.01),(0.25±0.01),(9.08±0.17),(0.006±0.002) mg/kg，與表4測得值一致，其他元素的原子吸收方法有待進一步研究。《中國藥典》[2]統一了中藥材中丹參等鉛、砷、鎘、銅和汞共5種有害元素的限度，《美國藥典》[3]增加了鉬和錳的限度。在該7種有含量限度的元素中，鎘元素的超限率最高，總汞和鉬的含量均未超出限量范圍。在所有樣品中，千年健中的鎘、狗脊中的鉛、旋覆花中的總砷、木賊中的銅和丁香中的錳含量均最高，均超出限量范圍。針對現已發生的藥害事件以及國際貿易爭端絕大多數集中于中藥中重金屬及有害元素超標等問題[13-16]，且鎘元素的致癌性及半衰期長等特點[17]，需對重金屬含量較高的品種進行深入研究。

表4 100批樣品中的18種元素含量

3 結 論

本文建立了ICP-MS法測定植物類中藥材及飲片中18種重金屬及有害元素的含量。本文建立的方法能夠準確測定吳茱萸、木賊等96種中藥材及飲片中鉛、砷、鎘、銅和汞5種有害元素的含量，為國家標準增訂重金屬及有害元素檢查項提供了方法和限度依據，對評價植物類中藥材及飲片質量提供了參考。

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Determination of 18 Heavy Metal and Hazardous Elements in Chinese Medicinal Material by ICP-MS

LI Chun-ying*,ZHANG Yu-ying

(Guangzhou Institute of Drug Control,Guangzhou 510160,China)

To determine 18 hazardous elements including Pb,Cd,As,Hg,Cu,Sb,Sn,Cr,Ni,Ba,Mn,Tl,Ag,Be,Dy,Al,Se,Mo in 100 samples of Chinese medicinal material.The samples were prepared through microwave digestion and analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS).The calibration curves of 18 hazardous elements were linear in the certain concentration ranges,with correlation coefficients(r) more than 0.999 5.Detection limits of the method were in the range of 0.000 22-0.023 0 mg/kg.The recoveries were in the range of 90.2%-108.7% with RSDs of 1.8%-4.9%.The method is highly sensitive,rapid and accurate,and could provide a reference for determination of hazardous elements in Chinese medicinal material.

Chinese medicinal material;heavy metal and hazardous elements;inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS)

2016-05-18；

2016-08-20

國家重大科技專項課題(2009ZX09308-006)

10.3969/j.issn.1004-4957.2016.12.021

O657.63;O612

A

1004-4957(2016)12-1634-05

*通訊作者：李春盈，碩士，副主任藥師，研究方向：藥物分析,Tel：020-26283097，E-mail：clycpu@126.com