基于ICP-MS法測定牛大力重金屬污染水平的研究

馬留輝 龐婷 何歡 李泰球 戴傳勇 周媛 黃少軍

（廣西農業職業技術學院，廣西 南寧 530007）

牛大力又名牛大力藤、山蓮藕、大力薯等，為豆科蝶形花亞科崖豆藤屬植物美麗崖豆藤（Millettia speciosa Champ）的干燥根，廣泛分布于廣西、廣東、海南等地[1]。其性甘、味平，具有補虛潤肺，強筋活絡的功效，主治肺虛咳嗽、咳血、腎虛腰膝酸痛、風濕痹病、慢性肝炎、肺結核等癥[2]。現代研究表明，牛大力的化學成分主要有生物堿、三萜類化合物、植物甾醇、多糖和微量元素等，具有提高免疫功能、保肝、祛痰、鎮咳、平喘及抗氧化、抗炎、抗腫瘤、抗疲勞、抗應激等藥理作用[3]。牛大力是一味具有多種藥理作用和良好保健功效的中草藥，是壯腰健腎丸、強力健身膠囊等中成藥的主要原料藥材，亦可作為保健酒、保健茶、保健飲料、藥膳等的原料，為嶺南地區著名的藥食兩用植物藥[4]。

近幾年的研究表明，我國中藥材重金屬超標的形勢十分嚴峻，一些中藥材中的重金屬含量遠遠超過了《藥用植物及制劑外經貿綠色行業標準》的重金屬限量值，嚴重制約了中藥材產業的發展[5]。目前，中藥材、保健品、食品等中的Pb、Cd、As、Cu、Hg等重金屬元素的測定，多參照國家規定的原子吸收分光光度法、原子熒光法等方法進行測定，不同元素的測定中消解處理方法各異，耗時費力，工作量大，因此，建立一種快速的牛大力重金屬殘留檢測方法十分有必要。關于牛大力的研究大多集中于生藥學特征、栽培技術、化學成分、藥理作用等方面，而對牛大力重金屬含量的測定及其安全評價還鮮有報道[6-9]。

電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）是一種新的重金屬檢測方法，具有靈敏度高、準確性好、精密度高、檢出限低、線性范圍寬、并可同時測定多種元素等優點，目前已經廣泛用于知母[13]、金線蓮[14]、胖大海[15]等中藥材重金屬的測定。本研究采用ICPMS 法對牛大力藥材中的砷(As)、汞(Hg)、鉛(Pb)、鎘(Cd)、銅(Cu)5 種重金屬元素進行測定和分析，以期為牛大力的質量控制、安全性評價和臨床藥用等提供科學的參考依據。

1 儀器與材料

1.1 儀器與試劑

NexION 350 型電感耦合等離子體質譜儀（美國PerkinElmer公司）；FA1004分析天平（浙江力辰儀器科技有限公司）；微波消解儀（上海屹堯儀器科技發展有限公司）等。各元素的標準溶液均購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心；硝酸優級純；水為超純水等。

1.2 試驗材料

牛大力藥材，產地分別為廣西壯族自治區欽州市浦北縣（編號201901）、欽州市靈山縣（201902）、南寧市馬山縣（編號201903）、河池市羅城縣（編號201904）。樣品經超純水洗滌干凈后，自然風干2h后，于50 ℃烘干備用。

表1 樣品來源

2 實驗方法

2.1 供試品溶液的制備

樣品經50 ℃烘干，粉碎過60目篩后備用。稱取0.4g（精確到0.0001g）樣品，置于微波消解罐中，加入硝酸8 mL，混勻，在趕酸儀上100 ℃預消至無濃厚的棕色氣體，放入微波，進行消解，消解程序見表2。消解完畢后將微波消解罐取出，放入趕酸儀，150 ℃趕酸至0.5 mL 左右，取出后用1%硝酸溶液少量洗滌燒杯，洗液并于25mL 容量瓶，定容、搖勻，即為元素待測液。

2.2 ICP-MS 工作條件

RF 功率：1200W；霧化器流量：0.88 L/min；等離子體流量0.88 L/min；輔助氣流量1.20 L/min；偏轉板電壓：-12.0 V。

2.3 混合內標的制備

表2 微波消解程序

分別吸取Ge、In、Bi、Sc標準液適量，加1%硝酸稀釋，制備含Bi、In、Ge、Sc 均為20μg/L 混合內標溶液。其中以Bi為內標物測定Pb、Hg，以In為內標物測定Cd，以Ge為內標物測定As，以Sc為內標物測定Cu的量。

2.4 標準品的制備及線性關系的考察

取各元素的標準液適量，加1%硝酸稀釋成每1mL 含Pb、Cd、As 各0、1、5、10、30、50mg，含Cu 各0、10、50、100、300、500mg，含Hg各0、0.1、0.4、0.8、1.5、2mg 的六個系列濃度的混合溶液，即得標準品溶液的貯備液。以元素強度和內標強度的比值為縱坐標（Y），以質量濃度為橫坐標（X）進行線性回歸，繪制標準曲線。另取空白溶液，連續測定11 次，以其響應值3倍的標準偏差除以相應元素標準曲線的斜率作為不同元素的檢出限（見表3）。

表3 重金屬元素的回歸方程及相關系數

2.5 方法質量控制檢驗

2.5.1 精密度試驗 取混合標準品溶液連續進樣6次，測定這5 種重金屬元素的含量。計算可得Pb、Cd、Hg、Cu、As 的RSD 分別為1.3%、1.6%、3.8%、2.2%、2.4%。表明儀器的精密度良好。

2.5.2 重復性試驗 取同一牛大力樣品粉末6 份，按照“2.1”項下制備成供試品溶液，測定這5 種重金屬元素的含量。計算得出Pb、Cd、Hg、Cu、Cr 的RSD值分別為1.5%、3.3%、1.8%、1.9%、2.7%，表明方法的重復性良好。

2.5.3 穩定性試驗 取牛大力樣品，按照“2.1”項法制備供試液，于0、6、12、18、24h 分別測定Pb、Cd、Hg、Cu、As 的含量，計算得出其RSD 分別為1.2%、3.8%、1.5%、1.6%、3.7%，表明供試品溶液在24 h 內穩定性良好。

2.5.4 加樣回收率 取已測定的牛大力樣品供試品溶液，添加1mL 混合標準溶液，6 個平行，進行加樣回收試驗。結果顯示，Pb、Cd、As、Cu、Hg 的加樣回收率均在93.3%～109.6%之間，RSD 均小于5.0%，表明該方法準確性良好。

表4 各元素樣品含有量測定結果單__位___：_m_g/kg

3 樣品測定

3.1 樣品含量

選取Sc、Ge、In、Bi 為內標，按照“2.1”項下方法制備供試品溶液，按“2.3”項下方法進樣測定，結果牛大力樣品中5種重金屬的含量見表4。

由表4可知，各個樣品中Cu元素的平均含量最高，達到了4.15 mg/kg；其次是Pb，為1.093 mg/kg；Hg 元素含量最低，只有南寧市馬山縣有檢測出。參考《藥用植物及制劑進出口行業綠色標準》重金屬及有害元素限度值（Pb≤5.0mg/kg、Cd≤0.3mg/kg、Hg≤0.2 mg/kg、As≤2.0mg/kg、Cu≤20.0mg/kg）所有樣品均符合標準。

3.2 污染評價

參考知母[10]、茯苓[11]、枸杞子[12]等中藥材的重金屬評價方法，采用單因子指數法和內梅羅綜合指數法對牛大力的重金屬污染進行評價。其中單因子污染指數計算公式為：

其中，Pi為污染物i 的單因子指數；Ci為污染物i 的實測值；Si為污染物i 的評價標準值（《藥用植物及制劑進出口行業綠色標準》五種重金屬的最高限定值為標準值）。Pi＞1 表明受到污染，Pi 越大表明污染程度越高。

然后采用內梅羅綜合指數法對重金屬污染指數進行計算。內梅羅計算公式如下：

其中，P綜合為綜合污染指數；Pmax 為所有污染物單因子指數中的最大值；Pave 為污染物單因子指數的平均值，分級標準見表5。

表5 重金屬污染等級劃分

由表6 可見，本次研究的牛大力樣品中，各個重金屬的單因子指數均小于1，綜合污染水平均處于安全水平。

表6 五種重金屬污染評價

4 討論與結論

本實驗采用微波消解法處理樣品，ICP-MS測定牛大力中Cu、As、Cd、Hg、Pb 元素的方法，結果表明Pb、Cd、As、Cu、Hg 的標準曲線線性良好，R2 均大于0.999，加樣回收率均在94%～110%之間，RSD 均小于5.0%，證明ICP-MS 法可用于測定牛大力藥材中Pb、Cd、As、Cu、Hg 5 種重金屬的量。

另外，通過對廣西不同產區牛大力樣品中Cu、As、Cd、Hg、Pb 5 種重金屬進行測定和評價，發現欽州市所產的牛大力重金屬元素含量最低，南寧市產區牛大力重金屬元素含量相對較高，但是，廣西區所有產地的牛大力樣品均符合《藥用植物及制劑進出口行業綠色標準》中5 種重金屬限量的規定。內梅羅綜合指數法綜合評價表明，所有產區的牛大力樣品綜合污染水平均屬于安全水平，主產區適宜牛大力的種植。