電感耦合等離子體質譜法測定江西省3種道地中藥材重金屬含量及其關聯性研究

劉志斌 王紅芯 姜偉 駱瑜 王維亞 汪保林

1.南昌市食品藥品檢驗所 江西南昌 330038

2.南昌市中藥質量控制與安全性評價重點實驗室 江西南昌 330038

江西省的道地藥材眾多，尤其以車前子、夏天無、梔子、吳茱萸、枳殼這幾味中藥材讓人熟知，由于其質量優異、毒副作用小及藥效優良而為歷代醫家所推崇[1]。中藥在種植、生產、加工等過程中，由于中藥材根系對重金屬的富集吸收或種植基地土壤中自身重金屬污染水平過高，種植過程施肥、噴灑農藥、生產加工硫磺熏蒸等情況可能也會引入金屬元素，使得中藥材存在不同程度的重金屬污染情況[2-3]。近年來在國際市場上，我國許多出口中藥材產品被重金屬、農藥殘留等所謂的“綠色貿易壁壘”所束縛，中藥材及其種植環境的農藥殘留及重金屬污染問題也日益引起人們的重視[4]。

目前，由于電感耦合等離子體質譜技術（ICP-MS）具有高的靈敏度、低的檢出限以及多元素同時測定等諸多優點，因此廣泛應用于中藥材中多元素的測定分析，并且2015版藥典已經將ICP-MS方法列入。而微波消解法相比傳統濕法消解、壓力罐消解更節約時間和溶解且減少了易揮發性元素 Hg、As等的損失、回收率好。因此，本研究將采用微波消解-電感耦合等離子體質譜聯用法來測定三種道地藥材中6種易污染重金屬含量，既可避免樣品消解過程中易揮發元素砷和汞的損失，又能達到準確、快速、高效的目的。

本研究將初步了解江西省地區本地生產四種常見道地中藥材（車前子、夏天無、梔子）重金屬污染現狀，重點了解梔子對土壤中有害重金屬的吸收特性，進行危險性評估。建立三種道地藥材重金屬污染現狀的本底值數據庫，揭示污染現狀和指紋特征。為提高江西省道地中藥材的質量安全，保護當地中藥材品種，控制重金屬污染提供科學依據，為江西省中藥材綠色產業的發展提供技術保障。

1 試驗材料

1.1 試驗材料

車前子、夏天無、梔子來源于安徽亳州中藥材專業市場、江西樟樹中藥材批發市場、江西匯仁藥業集團有限公司均為江西本地產。新干中藥材GAP種植基地梔子種植土壤3份，婺源中藥材種植基地土壤3份。

1.2 試驗試劑

雙氧水（國藥集團化學試劑有限公司 優級純）、硝酸（Merk公司）、超純水電阻率≥18．2MΩ·cm、Pb、Cd、Cr、As、Cu標準儲備液（1000mg/L）用2% HNO3配制成 2、4、8、10、20、50、100ng/mL 系列，汞單獨配制成 0．2、0．5、1、2、5ng/mL系列。內標溶液：Ge（1000mg/L，國家標準物質中心）、In（1000mg/L，國家標準物質中心）、Bi（1000mg/L，國家標準物質中心）標準貯備液，用2%HNO3稀釋配制成1μg/mL工作溶液。調諧溶液Tune B：將調諧溶液貯備液（含Li、Co、In、U等元素，1PPb，Thermo Fisher公司）。

1.3 儀器設備

iCAP-Q電感耦合等離子體質譜儀（Thermo Fisher公司）配置KED&STD兩種模式及Qtegra分析軟件工作站；萬分之一分析天平（Sartorius）；CEM微波消解儀（CEM公司）；實驗室專用超純水機（FST-IV-10上海富詩特儀器設備有限公司）。

2 試驗方法和結果

2.1 試驗方法

2.1.1樣品制備

梔子濕樣烘干（35-60℃）后，均質化過50目篩備用；種植土壤干燥風干（25-35℃）后，磨細過篩備用；其它中藥材打碎后過50目篩備用。稱取樣品0．5g（精確至0．0001g）于聚四氟乙烯（PTFE）微波消解內罐中，加5mL HNO3放置過夜或100℃預消解30min，補酸液2mL和H2O21mL搖勻，安裝好消解罐，放入微波消解儀中，設置消解程序為15min內由室溫上升到185℃，再恒溫消解10min，待消解完全后自然冷卻至室溫后；取出消解內罐，用2%硝酸將溶液轉移至50mL量瓶中定容，過濾待測。由于汞存在記憶效應，為了減少儀器殘留，標準和待測樣品需加入200μL 1μg/mL金標準溶液，同法做兩份試劑空白[5]。

儀器工作參數

霧化器流量：0．92L/min；冷卻氣流量：14．0L/min；輔助氣流量 0．80L/min；采樣錐孔徑：1．0mm；入射功率：1．2kW；掃描方式：跳峰；積分時間：0．5s；掃描次數：40次；采樣深度：0．8mm；截取錐孔徑：0．7mm。儀器靈敏度，在測定Tune B時保證以下元素信號強度達到以下要求：7Li＞50Mcps/ppm；59Co＞100Mcps/ppm；115In＞220Mcps/ppm；238U＞300Mcps/ppm。

2.2 方法學考察

2.2.1各元素線性關系考察

在選定的測定參數下，將所配制的Pb、As、Cr、Cu、Cd、Hg 元素混合標準系列溶液用ICP-MS法測定各元素強度，繪制標準曲線，得出其線性回歸方程。結果見圖1。由圖1可見，各測定元素的相關系數均大于0．9993；Cd檢出限最低為0．001ppb，在線內標Ge、In、Bi回收良好，介于95．1%-102．5%之間，方法滿足6種重金屬元素同時快速測定的要求[6]。

圖1 六種元素的標準曲線及在線內標回收率圖譜

表1 三種道地藥材不同批次及梔子種植基地土壤六種重金屬污染水平

表2 6種重金屬質量分數間相關性分析

表3 梔子GAP種植基地土壤重金屬評價

2.2.2精密度實驗

取Pb、Hg、As標準混合溶液（1ppb），重復測定6次，結果 Hg、Pb、As 元素平均質量濃度分別為 0．996，1．012，0．997，RSD分別為1．3%，2．3%，1．6%，表明儀器精密度良好。

2.2.3重復性試驗

取同一批梔子樣品（1511001樟樹天齊堂中藥飲片有限公司）精密稱定6份，按正文方法進行ICP-MS試驗，計算Pb，Hg，As，Cu，Cd，Cr元素的平均含量分別為 0．350、0．016、0．104、16．349、0．076、0．862mg/kg，RSD 依次為 3．9%，9．2%，6．8%，0．9%，3．8%，1．8%。表明該方法的重復性良好。

2.2.4加標回收率試驗

取同一批梔子樣品（1511001樟樹天齊堂中藥飲片有限公司）稱取已知各元素含量的樣品9份，等分為3組，各組分別精密加入各元素含量80%，100%，150% 的混合對照品溶液，按2．1．1項下方法制備待測溶液，按2．1．2項下條件測定，計算Pb，Hg，As，Cu，Cd，Cr元素的平均加樣回收率92．9%-109．1%，RSD 2．1%-9．7%，符合定量分析的要求。

2.3 樣品測定和關聯性分析

2.3.1含量測定

按上述方法測定，不同種類、不同批次的樣品六種重金屬污染水平見表1。由表1可見三種江西省常見道地中藥材中6重金屬污染水平具有顯著性差異，5種明確需要控制的有害重金屬元素（Pb、Cd、Hg、As、Cu）的殘留量大部分處于《藥用植物及制劑進出口綠色行業標準》、《中國藥典》（2015版）規定的限制濃度范圍內，但結果表明161021批次梔子的總含量和161017批次的梔子中的鎘和汞略微有所超標，需要引起重視。

2.3.2關聯性分析

采用SPSS 22．0統計軟件對3種道地中藥材重金屬質量分數進行相關性分析，結果見表2。結果表明，Hg和Cd、Cu和總含量之間在0．01置信水平呈顯著正相關，Pb和Cd、Hg和Cd在0．05置信水平呈顯著正相關，其他元素之間幾乎無相關性。

2.3.3梔子GAP種植基地土壤重金屬評價

參考GB 15618-2018《土壤環境質量農用地土壤風險管控標準（試行）》和HJ/T166-2004《土壤環境監測技術規范》對兩個梔子種植基地進行風險評估，本研究通過單項污染指數法—以土壤樣品的實測值和評價標準值計算污染指數和綜合污染指數—內梅羅綜合污染指數的模式對基地土壤的重金屬含量進行評價，結果見表3。從表3可以看出從單項污染指數看Cd元素為主要特征污染物，占比35%以上，其次是Cu和As。兩個基地綜合污染指數≤0．7，說明兩個梔子種植基地土壤符合GAP無公害中藥材生產基地的要求[7]。

3 討論與小結

本研究建立了簡便、快速、準確、靈敏度高的電感耦等離子體-質譜法（ICP-MS）重金屬污染水平分析技術平臺，由于中藥材樣品基質復雜選擇了微波消解硝酸雙氧水消解體系進行樣品預處理，避免了砷、汞等易揮發元素的損失[8-10]。

本研究發現兩個批次梔子樣本超過《藥用植物及制劑進出口綠色行業標準》限量，需要引起我們的重視，但是兩個梔子種植基地重金屬安全評價均為安全級別，原因是土壤中的重金屬本底并不高，而中藥材富集造成超標，亦可能是元素之間競爭性抑制，與土壤PH、有機質含量、施肥效率、施肥部位等息息相關[11-14]，還亟待進一步深入研究，尤其是多元素之間相關聯性研究和栽培土壤的重金屬形態污染水平的監控。同時研究發現梔子和車前草Cu含量較高，而土壤中Cu含量并不高，有文獻報道車前草對Cu選擇性吸附能力強，因為其可通過交換態和碳酸鹽結合的形式吸附[15]，因此可以作為土壤修復植物進行種植[16-17]。目前《中國藥典》2015年版一部只收錄了部分中藥材的有害重金屬污染控制限量，因此本研究也可為藥典的完善提供科學依據，為制定地方標準提供可行、科學的檢測方法和平臺，為制定典型區域道地中藥材重金屬污染限量標準制定提供基礎數據。