微波消解-ⅠCP-MS同時測定安息香中5種重金屬及有害元素△

何晴琴，李宗梅，馮劍，陳蘭，劉洋洋*

1.中國醫學科學院 北京協和醫學院 藥用植物研究所，北京 100193；

2.中國醫學科學院 北京協和醫學院 藥用植物研究所 海南分所，海南 海口 570311

安息香藥材為安息香科植物白花樹Styrax tonkinensisCraib ex Hart.的干燥樹脂，具有開竅醒神、行氣活血、止痛的功效，可用于中風痰厥、氣郁暴厥、中惡昏迷、心腹疼痛、產后血暈和小兒驚風[1]。安息香富含香草醛、苯甲酸、苯甲酸芐酯、苯甲酸松柏酯等總香脂酸[2]。現代藥理學研究表明，安息香具有抗腫瘤[3-4]、抗炎[5]、抗菌[6-7]及保護血腦屏障[8]等活性，還可用作香水添加劑和食品添加劑以緩解人們對香草醛的需求[9]。

近年來，針對安息香中有效成分含量測定和藥理等方面的研究較多，但對其重金屬及有害元素污染方面的研究較少。一方面，安息香作為一種大量依賴于進口的藥材，其作為商品在運輸與貯藏環節存在重金屬污染的可能。另一方面，安息香主產地之一印度尼西亞空氣污染與水質污染均較為嚴重[10-11]。同時，由于中藥使用周期較長，重金屬在體內半衰期較長，容易在體內蓄積[12-13]，進而危害人體健康。因此，為分析當前我國藥材市場中的安息香藥材是否存在重金屬及有害元素等外源性污染，本研究建立了微波消解-電感耦合等離子體質譜法（ⅠCP-MS），對安息香中5 種重金屬及有害元素進行含量測定，結果表明該方法準確度、靈敏度高，可為安息香藥材重金屬及有害元素的檢測和質量控制提供方法參考。

1 材料

Titan 型微波消解儀、Nexion 350X 型電感耦合等離子體質譜儀（美國Perkin Elmer公司）；LE104E型萬分之一電子天平 [梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司]；Milli-Q Advantage A10 型超純水儀（美國Millipore公司）。

砷（As）、鎘（Cd）、汞（Hg）、銅（Cu）、鉛（Pb）單元素標準溶液 [100 μg·mL-1，批號分別為GBW（E）080117、GBW（E）080124、GBW（E）080119、GBW（E）080122、GBW（E）080129，中國計量科學研究院]；金（Au）單元素標準溶液（1000 μg·mL-1，批號：GSB 04-1715-2004，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；調諧液鈹（Be）、鈰（Ce）、鐵（Fe）、銦（Ⅰn）、鋰（Li）、鎂（Mg）、鉛（Pb）、鈾（U）混合溶液，內標液鉍（Bi）、鍺（Ge）、銦（Ⅰn）、鋰（Li）、鈧（Sc）、鋱（Tb）、釔（Y）混合溶液（10 μg·mL-1，批號分別為34-153GSX1、CL3-188MKBY1，美國Perkin Elmer 公司）；高純氦氣（體積分數＞99.99%）、高純液氮（體積分數＞99.99%）均購于海南佳騰化工氣體有限公司；HNO3、H2O2（優級純，西隴科學股份有限公司）；超純水由Milli-Q Advantage A10型超純水儀自制。

32批安息香藥材購于中藥材市場，其中1～10批購于河北安國中藥材市場、11～15 批購于安徽亳州中藥材市場、16～20 批購于廣西玉林中藥材市場、21～32 批購自四川省成都市荷花池中藥材市場，各批安息香的產地信息由中藥材市場藥商提供。

2 方法與結果

2.1 ⅠCP-MS條件

ⅠCP-MS 儀器射頻功率為1600 W，載氣流速為2.98 mL·min-1，輔助氣流速為1.199 L·min-1，等離子體流速為17.899 L·min-1，霧化室氣流速為1.1 L·min-1，脈沖電壓為800 V；測量模式為動能歧視（KED）模式，重復次數為3，掃描次數為20。

使用調諧液調整儀器至最佳工作狀態后，按照《中華人民共和國藥典》（以下簡稱《中國藥典》）2020年版（四部）中ⅠCP-MS法進行測定[14]，內標法定量，待測元素63Cu、75As 以72Ge 為內標，114Cd、208Pb以115Ⅰn為內標，202Hg以209Bi為內標。

2.2 溶液的制備

2.2.1供試品溶液的制備 安息香研磨后過三號篩，精密稱取0.2 g，置于消解罐中，加入HNO35 mL與H2O22 mL，預消解過夜，按表1的消解程序進行消解。消解完成后，待冷卻至60 ℃以下取出消解液，加水定容至50 mL，搖勻，待分析。加入Au單元素標準溶液（1 μg·mL-1）200 μL。以同樣的方法處理空白溶液（除不加藥材，其余操作相同）。實驗開始前，使用1% HNO3將消解罐和量瓶浸泡過夜。

表1 微波消解儀工作程序

2.2.2對照品溶液的配制 精密吸取As、Pb、Cd、Cu、Hg元素標準溶液適量，用1% HNO3稀釋，制成含As 分別為0、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 ng·mL-1，含Pb分別為0、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 ng·mL-1，含Cd 分別為0、0.2、0.4、0.8、1.0、2.0 ng·mL-1，含Cu分別為0、0.5、2.0、5.0、10.0、20.0 ng·mL-1，含Hg分別為0、0.2、0.5、1.0、5.0、10.0 ng·mL-1的系列標準溶液。

2.2.3內標液的制備 精密吸取內標溶液適量，用超純水稀釋為20 ng·mL-1，即得。

2.3 方法學考察

2.3.1線性關系考察及檢出限 取2.2.2項下配制的對照品溶液，按2.1項下條件進行測定，分別以各元素質量濃度為橫坐標（X）、響應值為縱坐標（Y）進行線性回歸，得到標準曲線。結果表明，各元素在其質量濃度范圍內線性關系良好（表2）。

表2 安息香中各元素的線性回歸方程、檢出限與定量限

2.3.2精密度試驗 取相同質量濃度的Pb、As、Cu、Hg、Cd 標準溶液，按2.1項下條件進行測定，每個元素標準溶液重復測定6 次，根據測定質量濃度的響應值計算相對標準偏差（RSD）。Pb、As、Cu、Cd、Hg 元素RSD 分別為1.062%、1.853%、1.913%、0.947%、3.508%，表明儀器精密度良好。

2.3.3重復性試驗 精密稱量過三號篩的第31 批安息香藥材粉末6份，按2.2.1項下方法對藥材進行處理，并按2.1項下條件進行測定，根據測定質量濃度的響應值計算RSD。Pb、As、Cu、Cd、Hg 元素的RSD 分別為4.07%、3.78%、2.69%、3.64%、3.49%，表明該方法重復性良好。其中，Pb、As、Cu、Hg 的平均質量分數分別為0.594、0.253、0.056、0.398 mg·kg-1。

2.3.4檢出下限與定量下限 在試驗條件下，取空白溶液，測定11次，計算響應值的標準偏差（SD）。以其3 倍SD 對應的待測元素的質量濃度作為檢測下限，其10 倍SD 對應的待測元素的質量濃度作為定量下限，結果見表2。各重金屬及有害元素的檢出下限與定量下限可以滿足其在樣品中的含量測定。

2.3.5加樣回收試驗 精密稱取已知含量的安息香藥材6份，按2.2.1項下方法進行樣品消解，并在定容時加入含有100 ng·mL-1Hg元素的標準溶液500 μL、含有100 ng·mL-1Pb 元素的標準溶液500 μL、含有100 ng·mL-1Cd 元素的標準溶液50 μL、含有100 ng·mL-1As 元 素的 標 準溶 液100 μL、含有100 ng·mL-1Cu 元素的標準溶液2000 μL。按照2.1項下條件進行測定，計算各元素加樣回收率。結果顯示Pb、As、Cu、Cd、Hg 回收率分別為89.27%、97.42%、102.70%、80.89%、80.99%，RSD 滿足《中國藥典》2020 年版（四部）通則9101 分析方法驗證指導原則相關標準。

2.4 32批安息香藥材中5種重金屬及有害元素含量

按照2.2.1項下方法對32 批次安息香藥材進行樣品前處理，按照2.1項下條件進行含量測定。結果見表3。32批藥材中，Hg的檢出率為100%，但均未檢測到Cd。并且，5 種元素的平均質量分數順序為Pb＞Cu＞Hg＞As＞Cd。根據《中國藥典》2020 年版9302 通則中重金屬及有害元素一致性限量指導值：Pb≤5.0 mg·kg-1、Cd≤1.0 mg·kg-1、As≤2.0 mg·kg-1、Hg≤0.2 mg·kg-1、Cu≤20 mg·kg-1，第7 批安息香藥材Pb、Hg 含量超標，第11、12、21、25、28、30、31批安息香藥材Hg含量超標，其余均在標準限度范圍內，樣品合格率為75%。結果表明，大部分安息香藥材的重金屬及有毒元素含量在要求范圍內，但少數存在Pb、Hg含量超標的情況。

表3 32批安息香中5種元素含量測定結果（n=3）

3 結論與展望

3.1 ⅠCP-MS方法的選擇

ⅠCP-MS 測定Cu、As、Pb、Cd、Hg 含量的方法主要受基質效應和儀器穩定性的影響。本研究采用內標法有效降低了基質效應，并且矯正儀器漂移，使測量結果具有較好的準確度和精密度。

此外，在進行Hg 元素含量測定時，由于Hg 元素具有較強的原子吸附性，在檢測過程中容易吸附在樣品瓶、泵管和矩形管上，產生較強的記憶效應，還可能影響其他元素。為了消除這種影響，本研究在樣品前處理中加入1 μg·mL-1的Au 標準溶液200 μL，可減輕吸附效應，保證Hg元素在測定過程中的穩定性，同時方法線性更好。其次，在測定過程中，將Hg 與其他4 種元素分開檢測，在一定程度上消除了Hg 記憶效應對其他4 種元素含量測定結果的影響。

3.2 微波消解樣品體系的考察

本研究采用微波消解技術對樣品進行預處理。微波消解技術具有樣品處理簡單、時間短、損失少等特點，是一種理想的預處理方法。但安息香藥材屬于樹脂類化合物，樹脂含量很高，不易消解完全。通過對微波消解程序的調整，樣品取樣量、HNO3和H2N2的用量優化并增加浸泡過夜，使得樣品消解易達到無色透明且無沉淀物的液體狀態，避免堵塞霧化器。

32 批藥材中，Hg 的檢出率為100%，但均未檢測到Cd。Cu、As、Pb、Hg、Cd 的質量分數分別為0.058～5.981、0.006～1.900、0.012～24.678、0.008～8.788 mg·kg-1，平均質量分數順序為Pb＞Cu＞Hg＞As＞Cd。雖然《中國藥典》2020 年版中還未對安息香重金屬及有害元素含量提出明確限量，但根據9302 通則，第7 批安息香中Pb、Hg 含量超標，第11、12、21、25、28、30、31批安息香中Hg含量超標，其余均在標準限度范圍內，樣品合格率為75%。依據《中國藥典》2020 年版（四部）通則9302，大部分安息香的重金屬及有害元素在要求范圍內，但少數存在Pb和Hg含量超標的現象。

本研究采用微波消解聯合ⅠCP-MS同時測定了安息香藥材中的Pb、As、Cu、Hg 和Cd 等5 種重金屬及有害元素的含量。該方法操作簡單，具有線性好、檢出限低、靈敏度高等優點，可同時對多種元素進行分析測定。此外，本研究中對來自我國4 個中藥材市場的32 批安息香樣品中5 種元素的含量進行了測定，結果顯示Hg的檢出率最高，但平均含量低于Pb 與Cu。32 批樣品中1 批Pb 超標，這可能是因為：一方面作為樹脂類藥材，其具有質粘手的特性，在采收過程中易摻入砂石與雜質；另一方面作為進口藥材，種植過程無法被有效地監管和規范，可能存在原產地農田土壤、水質和空氣污染，以及儲藏與運輸等過程缺乏安全性控制等問題。而對于Hg 的100%檢出率，且8 批超標，可能與原植物對Hg 的高轉運能力與富集能力有關，有待進一步研究分析。綜上所述，該方法可為安息香藥材重金屬及有害元素的檢測、質量控制提供方法參考，對于正確認識安息香重金屬及有害元素的殘留提供了證據。