電感耦合等離子體質譜法測定刺梨籽中15種微量元素△

李劍豪，楊天歌，倪詩婷，曹一佳，曲玉霞，孫雨，劉潤花，林宏英，陶歐

北京中醫藥大學 中藥學院，北京 102488

刺梨Rosaroxburghii為薔薇科多年生落葉灌木繅絲花的果實，又名文先果、刺莓果、送春歸等，廣泛分布于暖溫帶及亞熱帶地區，我國主要分布在貴州、湖南等省份。刺梨營養豐富，富含維生素C，在貴州當地被加工成果脯、果酒、果汁飲料等商品[1-2]。刺梨籽為刺梨果實的子粒，在刺梨加工過程中，刺梨籽由于味苦、外殼堅硬、個體較小，基本被丟棄。然而，近年來，隨著對刺梨的研究越來越廣泛，發現刺梨的根、果、籽等均有較高的藥用價值，在健胃、消食、滋補、止瀉方面的功效都有報道[3-5]。

人體內的微量元素對人體健康影響很大[6-7]，近年來的研究證實，中藥療效作用與其所含有的微量元素的種類、含量密切相關[8-14]。微波消解-電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)以獨特的接口技術，將電感耦合等離子體(ICP)的高溫電離特性與四極桿質量分析器(MS)快速靈敏掃描的優點相結合，成為了目前痕量、超痕量元素分析的首選工具[15-18]。具有分析速度快、檢出限低、線性范圍寬、準確度高等優勢。

因此，本研究以刺梨籽的應用開發為目的，采用微波消解進行前處理，用電感耦合等離子體質譜法對刺梨籽中的微量元素進行測定，旨在建立一種快速、準確的刺梨籽中微量元素含量的測定方法，為刺梨籽產品開發提供參考。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

電感耦合等離子體質譜儀(ICAP-RQ，美國Thermo Fisher Scientific公司)；微波消解儀(CEM MARS，美國CEM公司)；電熱趕酸儀(H26841，恒奧德)；Milli-Q advantageA10超純水系統(美國Millipore公司)；AE240型分析天平(瑞士Mettler公司)。

1.2 試藥

刺梨籽購于貴州省都勻刺梨種植基地；HNO3(68.8%～69.8%，Trace Metal級別硝酸，美國Thermo Fisher科技有限公司)；30%過氧化氫(AR，國藥集團)；iCAP Q/RQ TUNE solution：Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U(1.0 μg·L-1in 2% HNO3+0.5% HCl，美國Thermo Fisher科技有限公司)；iCAP Q/Qnova CALIBRATION solution：25 elements(3～35 μg·L-1in 2% HNO3，美國Thermo Fisher科技有限公司)；超純水(Milli-Q 超純水處理系統)；高純氬氣(氬氣體積分數>99.999%，北京氧利來科技發展有限公司)；內標溶液：鈧(Sc,批號：GSB04-1750-2004)、釔(Y,批號：GSB04-1788-2004)、銠(Rh,批號：GSB04-1746-2004)、銦(In,批號：GSB04-1731-2004)、錸(Re,批號：GSB04-1745-2004)國家有色金屬及電子材料分析測試中心提供，1000 μg·mL-1。

元素[鎂(Mg)、鉻(Cr)、銅(Cu)、砷(As)、鎘(Cd)、汞(Hg)、鉛(Pb)]標準溶液(1000 μg·mL-1)由中國計量科學研究院提供，7種元素的單元素標準溶液批號分別為：鎂GBW(E)083298、鉻GBW08614、銅GBW08615、砷GBW08611、鎘GBW08612、汞GBW08617、鉛GBW08619；元素[鋁(Al)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鋅(Zn)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、錫(Sn)、鉍(Bi)]標準溶液(1000 μg·mL-1)由國家有色金屬及電子材料分析測試中心提供，8種元素的單元素標準溶液批號分別為：鋁 GSB 04-1713-2004、錳GSB 04-1736-2004、鐵GSB 04-1736-2004、鋅GSB 04-1761-2004、鉬GSB 04-1737-2004、鎳 GSB 04-1740-2004、錫 GSB 04-1753-2004、鉍GSB 04-1719-2004。

2 方法

2.1 儀器工作參數

電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)主要工作參數見表1。

表1 ICP-MS主要工作參數

2.2 標準品溶液的制備

內標溶液：精密量取Sc、Y、Rh、In、Re的標準溶液適量，用2%的硝酸溶液稀釋成質量濃度為10 μg·L-1的內標溶液。

外標溶液：精密量取適量Mg、Al、Mn、Fe、Cu、Zn、Cr、Ni、Mo、As、Cd、Sn、Hg、Pb、Bi標準溶液，將Al元素用2%的硝酸溶液稀釋成質量濃度分別為0.1、0.2、0.5、1、2、5 mg·L-1的標準溶液；將Mg元素用2%的硝酸溶液稀釋成質量濃度分別為0.05、0.1、0.2、0.5、1、2 mg·L-1的標準溶液；將Mn、Fe、Cu元素用2%的硝酸溶液稀釋成質量濃度分別為1、2、5、10、20、50 μg·L-1的混合標準溶液；將Cr、Ni、Zn、Mo元素用2%的硝酸溶液稀釋成質量濃度分別為0.5、1、2、5、10、25 μg·L-1的混合標準溶液；將As、Cd、Sn、Hg、Pb、Bi元素用2%的硝酸溶液稀釋成質量濃度分別為0.05、0.1、0.2、0.5、1、2 μg·L-1的標準溶液。

2.3 供試品溶液的制備

取刺梨籽樣品粉末約0.1 g，精密稱定，將樣品置于微波消解罐中，精確加入硝酸5 mL、過氧化氫1 mL，在趕酸儀中預消解15 min，靜置、室溫加蓋密封，裝入微波消解儀中，按照設計程序(見表2)對樣品進行微波消解。

表2 微波消解儀工作條件

待消解完成后，冷卻至室溫，取出消解罐，在趕酸儀中110 ℃趕酸，酸剩余量為1 mL左右時，轉移至25 mL的容量瓶中，用超純水清洗微波消解罐數次，將清洗液與試液合并后用超純水定容至25 mL，作為供試品溶液。

2.4 空白對照溶液的制備

空白對照溶液除不加刺梨籽樣品粉末外，其他條件與供試品溶液的制備方法相同。

3 結果與分析

3.1 測定條件的優化

儀器工作之前，進行自動調諧(TUNE solution)、質量校正(CALIBRATION solution)、檢測器校正等設定工作參數，以靈敏度、背景、穩定性等各項指標對儀器的工作參數進行優化，保證儀器獲得最佳的靈敏度和精確的質量準確度。

3.2 干擾的消除

等離子體質譜中的干擾可分為2大類：“質譜干擾”和“非質譜干擾”或稱“基體效應”。

質譜干擾又可分為：1)雙電荷離子干擾；2)同量異位素重疊干擾；3)多原子離子干擾；4)難熔氧化物干擾等。3.1項下自動調諧過程能夠在一定程度上消除這些干擾，實驗前先使用TUNE solution 調諧液于標準(STD)模式下對儀器各項參數進行優化，使儀器的靈敏度和氧化物達到分析要求(Li>50 000 cps；Co>100 000 cps；In>220 000 cps；U>300 000 cps；CeO/Ce<2%；Ba++/Ba<3%等)。本實驗中采用的碰撞反應池(KED模式)技術也能有效去除多原子離子、同量異位素、氧化物等大部分的干擾。

非質譜干擾，如信號抑制和增強效應等，其主要來自于樣品基質，可以使用內標法來消除。本實驗通過蠕動泵在線加入內標溶液用來校正樣品的基體效應和儀器的漂移，提高分析結果的準確度和精密度。

3.3 標準曲線的建立

在儀器正常工作條件下，對15種微量元素的標準溶液進行測定，以待測元素的3次測量值的平均值為縱坐標，以待測元素的質量濃度為橫坐標，繪制標準曲線，見表3。

表3 刺梨籽中15種微量元素線性相關性分析及儀器檢出限

結果表明，Al元素在0～5000 μg·L-1線性關系良好；Mg元素在0～2000 μg·L-1線性關系良好；Mn、Fe、Cu元素在0～50 μg·L-1線性關系良好；Cr、Ni、Zn、Mo元素在0～25 μg·L-1線性關系良好；As、Cd、Sn、Hg、Pb、Bi元素在0～2 μg·L-1線性關系良好。

3.4 檢出限

各元素的檢出限以空白對照溶液進樣11次所得測定值的3倍標準偏差除以斜率計算，結果見表3。結果表明，待測元素的檢出限為0.000 6～0.151 3 μg·kg-1。

3.5 回收率

精密稱取6份刺梨籽樣品粉末，每份0.05 g，置于微波消解罐中，各元素按照1∶1的比例加入消解罐中，即Al 2.95 μg、Mg 24.35 μg、Mn 0.95 μg、Fe 16.6 μg、Cu 0.25 μg、Cr 0.18 μg、Ni 0.013 μg、Zn 0.65 μg、Mo 0.019 μg、As 0.003 5 μg、Cd 0.002 5 μg、Sn 0.066 μg、Hg 0.001 μg、Pb 0.006 μg、Bi 0.001 μg。然后按照2.3項下供試品溶液制備的方法處理樣品并進行測定。

各元素的回收率分別為Al 104.27%、Mg 106.88%、Mn 102.63%、Fe 87.81%、Cu 107.78%、Cr 89.69%、Ni 105.21%、Zn 98.26%、Mo 108.82%、As 103.18%、Cd 104.52%、Sn 102.76%、Hg 93.58%、Pb 92.86%、Bi 97.29%。各元素含量的RSD為Al 8.56%、Mg 5.34%、Mn 7.25%、Fe 10.38%、Cu 6.22%、Cr 7.67%、Ni 9.25%、Zn 9.87%、Mo 7.98%、As 11.85%、Cd 10.63%、Sn 8.36%、Hg 9.58%、Pb 7.86%、Bi 8.29%。RSD為5.34%～11.85%，符合《中華人民共和國藥典》(以下簡稱《中國藥典》)標準。

3.6 儀器精密度

取同一刺梨籽供試品溶液連續進樣6次，計算儀器精密度，見表4。測得各元素含量的RSD為Al 5.98%、Mg 3.64%、Mn 2.75%、Fe 1.57%、Cu 1.10%、Cr 1.57%、Ni 2.49%、Zn 1.56%、Mo 3.56%、As 1.38%、Cd 1.88%、Sn 2.07%、Hg 3.15%、Pb 0.50%、Bi 0.65%，結果表明儀器精密度良好。

表4 刺梨籽中15種微量元素質量分數測定結果

3.7 刺梨籽樣品測定

使用微波消解法對刺梨籽樣品進行前處理，將刺梨籽樣品平行制樣3份，按照上述實驗方法測定刺梨籽樣品中的15種微量元素的含量，測定時每個樣品測3次，最后按照樣品溶液稀釋倍數計算刺梨籽樣品中15種微量元素的含量。各元素含量測定值的平均值見表4。Cu、As、Cd、Hg、Pb 5種重金屬殘留量均符合2015年版《中國藥典》中規定的標準。

4 總結與展望

本研究使用ICP-MS法同時測定了刺梨籽中的15種微量元素含量，結果顯示標準曲線線性關系良好，r=0.995～1，儀器檢出限為0.000 6～0.151 3 μg·kg-1，儀器精密度良好，RSD均低于8%，加標回收率為87.81%～108.82%。本研究檢測的刺梨籽中的15種微量元素中包含了8種人體必需微量元素：Fe、Cu、Zn、Mn、Cr、Mo、Ni、Sn。而且根據《中國藥典》2015年版對Cu、As、Cd、Hg、Pb 5種重金屬元素的含量限定ω(mg·kg-1)為：Cu≤20，As≤2，Cd≤0.3，Hg≤0.2，Pb≤5，本研究檢測的這5種重金屬殘留量均符合《中國藥典》規定的標準。

綜上所述，本研究建立了一種利用ICP-MS測定刺梨籽中微量元素含量的方法，為研究刺梨籽的藥效與其所含有的微量元素的種類、含量的關系奠定了基礎；對于從微量元素角度出發，研究刺梨籽的藥用價值具有一定的參考意義；同時也為進一步開展刺梨籽的藥化、藥理以及臨床應用研究提供參考。