何首烏中20種重金屬及有害元素含量的ICP-MS法測定

郝校鵬，周 利，趙玉洋，金 艷，王游游，楊 健

(1. 河南中醫藥大學藥學院，河南 鄭州 450046;2. 中國中醫科學院中藥資源中心 道地藥材國家重點實驗室培育基地，北京 100700)

0 引 言

目前，中藥材重金屬及有害元素污染愈來愈引起社會的廣泛關注，當重金屬和有害元素在體內蓄積過量時，會對人體正常生理功能和新陳代謝造成嚴重損傷，極大地危害了個體健康。如，鉛中毒會損傷免疫系統和生殖系統；砷中毒會影響細胞新陳代謝，可能導致神經衰弱癥狀；汞過量時則危害人體的中樞神經系統，使神經異常；鎘過量可能會誘發癌變或導致腎功能損傷等[1-2]。因此，重金屬及有害元素污染超標已成為影響中藥使用安全和產品質量的嚴重問題[3]。

重金屬及有害元素的種類和含量在國內外均作為藥材質量評價的重要指標。其中，原子吸收分光光度法（AAS）、原子熒光光譜法（AFS）、電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）等是目前采用較多的檢測方法。如鄒嬋英采用原子吸收分光光度法對貴州產何首烏中的有害元素鉛、砷、汞含量進行報道[4]；張海等采用原子熒光光譜法測定了云南景東縣野生何首烏中鉛、鎘、砷、汞等重金屬的含量[5]，目前來看，存在操作復雜、效率低、精度低等問題。張春華等采用ICP-MS法測定5種中藥注射液注射液中重金屬及有害元素的殘留量[6]；譚鐳等使用微波消解法消解樣品，再采用ICP-MS法測定了金銀花和白芷中的重金屬及有害元素含量[7]，均表明ICP-MS法儀器檢出限低、能同時多元素測定，具有靈敏度高、準確、簡便快速等優點。

中藥材何首烏（Polygoni Multiflori Radix）為蓼科植物何首烏Polygonum multiflorumThunb.的干燥塊根，具有解毒、消癰、截瘧、潤腸通便的功效[8-11]，現已大量應用于藥品及保健產品等領域[12]。

本研究采用ICP-MS法，測定了不同產地來源的20批何首烏藥材樣本中鉛、鎘、砷、汞、銅等共20種重金屬及有害元素的殘留量，并評價該方法的準確性重復性等特點，為進一步控制何首烏的質量，提供了一種穩定可靠的檢測方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

AUW120D電子天平（島津公司）；MM 400混合球磨儀（Retsch公司）；Mars 6微波消解儀（CEM公司）；ICAP-Q電感耦合等離子體質譜儀（賽默飛公司）；Millipore Mill-Q超純水機（Millipore公司）；DST-1000酸純化器（Savillex公司）。

實驗用水（經Millipore Milli-Q超純水機水處理系統處理）；HNO3（默克公司，由酸純化器二次純化），H2O2（天津市大茂化學試劑廠），均為分析級純。

1.2 標準溶液

標準溶液來自SPEX CertiPerp公司，由Multielement Solution 1和Multi-element Solution 2混合標準溶液配制而成；內標溶液來自鋼研納克檢測技術股份有限公司，由10 μg/mL的Rh溶液稀釋1 000倍備用。

1.3 供試品

所有樣品采自2016年10月至12月，包括河南、四川、廣西等11個省份共20批何首烏藥材樣品。所有樣品經安徽中醫藥大學彭華勝教授鑒定均為蓼科植物何首烏Polygonum multiflorumThumb.的干燥塊根；將樣品在烘箱中烘干，經球磨儀打粉后，過60目篩備用。

1.4 溶液制備及樣品消解

1.4.1 標準儲備液的配制

精密量取適量由Multi-element Solution 1和Multi-element Solution 2配制而成的混合標準溶液，加入2% HNO3溶液稀釋，配成質量濃度均為10 μg/mL的各元素標準儲備液，4 ℃下保存備用。

1.4.2 壓力罐消解法制備Hg供試品溶液

取何首烏藥材粉末0.1 g，置壓力消解罐中，加入硝酸5 mL，浸泡過夜，于160 ℃的電熱鼓風干燥箱中消解4 h；冷卻后取出消解內罐，放置在電熱板上，120 ℃下緩緩加熱，直到紅棕色蒸汽揮盡；放冷，用超純水定容至10 mL，搖勻，過0.45 μm濾膜，即得待測Hg供試品溶液。按照相同的方法制備空白組。

1.4.3 微波消解法制備其他元素供試品溶液

取何首烏藥材粉末0.1 g，置聚四氟乙烯微波消解罐中，依次加入5 mL HNO3溶液和1 mL H2O2溶液，將消解罐密閉后，放入微波消解儀中進行消解。

消解程序如下：第一步，在6 min內，溫度升至100 ℃，保持3 min；第二步，在7 min內，溫度升至160 ℃，繼續保持4 min；第三步，在6 min內，溫度升至190 ℃，最后保持30 min，消解功率為1 600 W。

完成消解后自然冷卻，取出消解內罐放置在電熱板上，控制溫度在180 ℃進行趕酸至剩余體積1 mL后放冷，加入超純水定容至10 mL，搖勻，過0.45 μm濾膜，即得待測溶液。按相同方法制備空白組。

1.5 ICP-MS儀器工作參數

儀器射頻功率15 500 W，冷卻氣流量14.0 L/min，輔助氣和載氣均為氬氣，流量分別為0.8 L/min和1.05 L/min，霧化器為同心霧化器，霧化室溫度為2 ℃，采樣深度 5.0 mm，測量點數 3點，重復3次，STD模式掃描。

2 實驗結果

2.1 方法學驗證

2.1.1 線性關系考察

量取標準儲備液適量，加2%硝酸溶液稀釋，分別配成含 Cr，Mn，Ni，Cu，Ba為 1，2，5，10，50，100，200，500 ng/mL；Li，Be，V，Co，As，Mo，Ag，Cd，Sn，Sb，Dy，Au，Tl，Pb 和 Hg（單標）為 0.1，0.2，0.5，1，2，5，10，50 ng/mL的系列濃度的混合標準溶液。

取1.4.2、1.4.3項制備的空白組溶液，連續進樣11次，檢出限為空白組溶液測定值的3倍標準偏差所對應的各元素濃度。

以計數比率為縱坐標，質量濃度為橫坐標，繪制標準曲線。結果顯示（表1），各元素的標準曲線線性關系良好，相關系數均大于0.99。

表1 20種元素的標準曲線及線性范圍

2.1.2 精密度考察

精密量取同一混合對照品溶液，按照1.5項下參數，分別連續注入樣品6次檢測，計算各元素計數比率值。

RSD（relative standard deviation）均小于 3%，表明儀器精密度良好。

2.1.3 穩定性考察

取同一份供試品溶液（貴州凱里），按1.5項下參數，分別在 0，2，4，8，12，18，24 h 時間點進樣檢測，記錄各元素計數比率值。

計算不同時間點間各元素計數比率值的RSD均小于5%，表明供試品溶液在24 h內穩定性良好。

2.1.4 重復性考察

取已知各元素含量的何首烏藥材粉末5份，每份0.1 g，平行操作，分別按1.4.2、1.4.3項下方法操作制備供試品溶液，按1.5項下參數進行檢測，計算各元素計數比率值。

各元素含量的RSD在2.5%～10.2%之間，表明在痕量分析的要求下，重復性良好，可以滿足檢測要求。

2.1.5 加樣回收率試驗

精密稱取各元素含量已知的何首烏樣品（貴州凱里）6份，每份0.1 g，分別加入適量1.4.1項下制備的各元素標準儲備液，供試品溶液按照1.4.2、1.4.3項下方法制備，按1.5項下參數檢測，記錄各元素計數比率值。

各元素的平均加樣回收率在90.7%～116.3%之間，RSD均小于15%，表明在痕量分析的要求下，各元素回收率良好，該方法有效可行。

2.2 重金屬及有害元素含量測定

分別精密稱取各批次不同來源的何首烏樣品，供試品溶液按1.4.2、1.4.3項下方法制備，按1.5項下的儀器參數檢測，含量測定結果見表2。

表2 不同來源何首烏樣品20種重金屬及有害元素含量測定結果（n = 3）1) mg/kg

3 分析與討論

3.1 結果分析

20批不同來源的何首烏樣品中 Li，Be，V，Co，As，Mo，Cd，Sn，Sb，Dy，Tl，Hg 和 Pb 13 種重金屬及有害元素在何首烏藥材中的含量相對較低，其含量均未超過1 mg/kg，Ag和Au兩種元素在所有樣品中均未檢出。Cr、Ni和Cu 3種元素在何首烏藥材中的平均含量達到1 ～ 10 mg/kg，其中Cr元素以安徽亳州產何首烏含量最高，達3.74 mg/kg，廣東德慶產藥材含量最低，為1.12 mg/kg；Ni元素以四川達州產何首烏含量最高，達5.47 mg/kg，四川宜賓產藥材含量最低，為0.47 mg/kg；Cu元素含量最高的亦為安徽亳州藥材，達27.8 mg/kg，四川都江堰產何首烏Cu含量最低，僅為1.73 mg/kg，前者約為后者的16.1倍。Mn和Ba元素在20批何首烏藥材中的平均含量相對較高，分別為13.00 mg/kg和12.85 mg/kg；前者以四川達州產何首烏含量最高，為40.85 mg/kg，河南禹州藥材含量最低，僅為3.46 mg/kg；后者含量最高的為四川都江堰何首烏，達到38.56 mg/kg，含量最低的為廣東高州藥材，僅為1.62 mg/kg。

3.2 結果討論

本研究采用ICP-MS法測定中藥何首烏中20種重金屬及有害元素含量，經方法學考察，各元素線性關系良好，相關系數均在0.99以上，精密度與穩定性良好，重復性滿足痕量分析下的檢測要求，所得結果合理有效。

《美國藥典》USP40-NF35版要求檢測藥品中多達24種的重金屬和有害元素[13]。我國最新的《中國藥典（2020年版）》則檢測人參、金銀花、黃芪、西洋參等39種中藥材中鉛、鎘、汞、砷和銅元素的含量[14]；在中國藥典2020年版一部中，對鉛、鎘、汞、砷和銅的限量要求為Pb含量 ≤5 mg/kg，Cd含量 ≤ 1 mg/kg，Hg 含量 ≤ 0.2 mg/kg，As含量 ≤ 2 mg/kg，Cu含量 ≤ 20 mg/kg；結果表明，不同產地何首烏藥材中的Pb，As，Cd均符合限量要求，安徽亳州產何首烏中的Cu含量超出限量39%，四川遂寧和漢源產何首烏中的Hg含量分別超出限量10.5%和33.5%。與USP40-NF35的重金屬限量要求做對比，廣西玉林產何首烏中的Pb超出限量23.4%，四川遂寧、達州和漢源產的藥材中Pb含量則分別超出限量分別達到3.38、4.04和1.73倍。

4 結束語

本研究采用ICP-MS技術，對來源于11個省（直轄市）的20批何首烏樣品中的重金屬及有害元素進行了檢測，可以看出不同產地何首烏中重金屬及有害元素的含量有較大差異，部分產地藥材重金屬含量超過了中國藥典或美國藥典的限量要求。本研究建立了同時測定何首烏中20種重金屬及有害元素的方法，該方法操作簡便快速，結果準確可靠，為何首烏藥材的質量控制和使用風險評估提供了一種穩定可靠的檢測方法。

中藥材的栽培方法和產地差異性明顯，土壤重金屬污染水平也存在差異[15-16]。在應用于臨床前，運輸、貯存等以及炮制加工過程中，重金屬殘留物含量亦會發生變化[17]。此次研究發現的重金屬及有害元素部分超標的產區藥材，或與此原因相關。因此，首先要特別注意中藥材產地的種植生產，謹慎使用化肥和農藥，盡量采用有機肥和生物防治，嚴格控制土壤重金屬含量，其次嚴格標準化運輸、貯存等以及炮制加工過程，如運用氣調養護、對抗法等方法貯存，從根本上降低重金屬污染的風險，推動我國傳統中醫藥走向國際化[18]。