中藥白礬質量標準改進研究*

潘志文，張艷萍，何文斌，郭海濱

（廣東省佛山市食品藥品檢驗檢測中心，廣東 佛山 528000）

中藥白礬為硫酸鹽類礦物明礬石經加工提煉制成，主要成分為十二水硫酸鋁鉀［KAl（SO4）2·12H2O］。《中國藥典》自1963年版起開始收載白礬，1977年版［1］至2015年版［2］藥典中規定的檢驗項目均無增減，且均采用化學反應來進行鑒別、檢查和含量測定。2020年版《中國藥典（一部）》［3］僅修訂了銨鹽的檢查方法（由比色法修訂為氮測定法）。目前，市售白礬存在較嚴重的銨釩（主要成分為十二水硫酸鋁銨）假冒或摻偽白礬的情況［4-5］，我單位曾在省市級抽檢工作中對數十批白礬樣品按標準（2015年版《中國藥典（一部）》，下同）進行檢驗，發現我省市售白礬的質量問題與上述文獻所述基本一致。另外還存在如白礬原質量標準鑒別項存在缺陷，易將銨礬誤判成白礬；銅鹽和鋅鹽檢查靈敏度低，重金屬檢查重復性差，無法發揮相應的質控作用；銨鹽檢查需使用公安部門嚴格管控的劇毒試劑二氯化汞，基層檢驗室不易獲得，且存在安全和環境污染風險；滴定法含量測定項目專屬性差；使用試劑繁多、操作繁雜，導致檢驗效率極低等問題。為提高中藥白礬檢驗方法的專屬性、靈敏度、準確度，減少人為誤差，縮短檢驗時長，現對原檢驗方法的替代方法進行考察并比較?，F報道如下。

1 樣品來源與分組

選取本單位2018年承擔的廣東省中藥飲片專項檢驗（白礬部分）及同年佛山市的白礬專項抽驗任務中的25批白礬樣品，被抽樣單位屬地均為廣東省，標示生產單位為分布在全國多省的19家生產企業，按標準檢驗，根據合格情況分為4組：A組為全部檢驗項目合格，B組為個別檢驗項目不合格，C組為鉀鹽鑒別不呈正反應，D組為鉀鹽和鋁鹽鑒別均不呈正反應。詳見表1。

表1 樣品來源、批號與分組Tab.1 Source，batch number and grouping of samples

2 替代方法及結果與對比

2.1 鑒別［4，6-7］

2.1.1 儀器與試劑

儀器：SPECTRUM TWO型紅外光譜儀（美國Perkin Elmer公司）。

試劑：十二水硫酸鋁鉀（白礬主成分，山東西亞化學工業有限公司，批號2019-02-18，優級純；后續試驗同）；十二水硫酸鋁銨（銨釩主成分，上海阿拉丁生化科技股份有限公司，批號J1614039，純度99.99%）；十水四硼酸鈉（硼砂主成分，廣東光華化學廠有限公司，批號20070210，分析純）；十水硫酸鈉（芒硝主成分，上海麥克林生化科技有限公司，批號C11843035，分析純）。

2.1.2 試驗方法

儀器參數：掃描波數范圍為4 000～400 cm-1；分辨率為4 cm-1；數據間隔為1 cm-1；掃描4次；測定方式為衰減全反射（ATR）附件；ATR晶體為金剛石；壓緊力度為80%。

測定方法：采集背景圖譜，然后取樣品粉末少量，置ATR的晶體平臺，壓緊，采集樣品圖譜。取十二水硫酸鋁鉀與A組、B組樣品，十二水硫酸鋁銨與C組樣品，十水硫酸鈉與D組樣品，分別按上法用ATR附件測定紅外光譜并進行堆疊。

2.1.3 方法學考察

專屬性試驗：取2.1.1項下4種試劑，按2.1.2項下測定方法測定其紅外光譜，結果見圖1（圖中以樣品名代替其主成分名，下文、下圖同）。可見，白礬和銨礬紅外光譜的相似度較高，但銨礬在1 435 cm-1處有明顯的N—H鍵剪式振動信號峰，且兩者紅外光譜還存在其他細節方面的差異，表明紅外光譜能準確區分兩者。

圖1 白礬及常見偽品紅外光譜圖A.Alumen B.Ammonium alum C.Borax D.Natrii sulfasFig.1 Infrared spectrogram of alumen and common counterfeits

耐用性試驗：根據2015年版及2020年版《中國藥典（一部）》白礬項下銨鹽檢查的規定配制白礬∶銨礬（9∶1，m/m）的混合樣品，考察該法的耐用性。結果，銨礬的特征峰不明顯，即在允許的銨鹽范圍內，圖譜不受干擾，不影響鑒別結果。

2.1.4 結果與對比

結果見圖2。可見，A組、B組樣品與白礬的圖譜，C組樣品與銨礬的圖譜均一致；D組樣品與芒硝的圖譜相似度高?，F行方法（理化鑒別法）與新法（紅外光譜法）的結果對比見表2。當樣品的理化鑒別有一項不呈正反應時，其紅外光譜亦與白礬對照圖譜不一致。與現行方法相比，新法準確、環保、快速（從儀器開機到完成首個樣品紅外光譜的采集僅需不到5 min）。

圖2 樣品紅外光譜圖A.A01-A10，B01-B04 and alumen B.C01-C10 and ammonium alum C.D01 and natrii sulfasFig.2 Infrared spectrogram of samples

表2 鑒別、銨鹽檢查、含量測定結果Tab.2 Results of the identification，ammonium salt inspection and content determination

2.2 銨鹽檢查［8-9］

2.2.1 儀器與試劑

儀器：930型離子色譜儀（瑞士Metrohm公司）；MSA125P-CE型電子分析天平（德國Sartorius公司）；ELGA Q7型超純水機（法國Veolia公司）。

試劑：氯化銨［國防科技工業應用化學一級計量站，編號GBW（E）060322/20190417］；十二水硫酸鋁鉀；鈉［Na，編號GBW（E）080127/19052］、鎂［Mg，編號GBW（E）080126/18124］、鈣［Ca，編號GBW（E）080118/18052］單元素標準溶液，均購于中國計量科學研究院，質量濃度均為1 000μg/mL；硝酸（上海阿拉丁生化科技股份有限公司，分析純）；水為超純水。

2.2.2 試驗方法

色譜條件：色譜柱為Metrosep C6-250/4.0柱（250mm×4.0mm，5μm），預柱為MetrosepRP2Guard/3.5；淋洗液為7.5 mmol/L硝酸（HNO3）；流速為0.9 mL/min；柱溫為30℃；進樣量為20μL。采用電導檢測器檢測。

溶液制備：取氯化銨0.296 54 g，精密稱定，置1 000 mL容量瓶中，加水溶解并定容，搖勻，作為對照品貯備液（每1 mL相當于100μg NH4+）；精密量取0.5，1.0，2.0，5.0，10.0，20.0 mL，分別置100 mL容量瓶中，加水定容，搖勻，制成系列對照品溶液。取樣品細粉0.20 g，精密稱定，置100 mL容量瓶中，加水溶解并定容，搖勻，作為供試品溶液Ⅰ（用于測定正品白礬中銨鹽的含量）；精密量取供試品溶液Ⅰ2 mL，置50 mL容量瓶中，加水定容，搖勻，作為供試品溶液Ⅱ（用于測定偽品銨礬中銨鹽的含量）。取十二水硫酸鋁鉀細粉0.20 g，精密稱定，置100 mL容量瓶中，加水振搖使溶解，另精密加入Na、Mg、Ca單元素標準溶液各適量，加水定容，搖勻，配制成含干擾離子（Na，Mg，Ca各10μg/mL）的白礬基質溶液。

2.2.3 方法學考察

專屬性試驗：精密量取對照品溶液、含干擾離子的白釩基質溶液及供試品溶液Ⅰ和Ⅱ各適量，按2.2.2項下色譜條件進樣測定，記錄色譜圖?？梢姡椎\主成分及其他可能存在且與NH4+峰鄰近的陽離子對銨鹽的檢測無干擾。詳見圖3。

圖3 銨鹽測定離子色譜圖1.Na+2.NH4+3.Mg2+4.K+5.Ca2+A.Reference solution B.Alumen matrix solution containing interfering ions C.Test solutionⅠD.Test solutionⅡFig.3 Ion chromatogram of the determination of ammonium salt

線性關系考察：精密量取2.2.2項下系列對照品溶液適量，按2.2.2項下色譜條件進樣測定，記錄峰面積。以NH4+的峰面積（A）為縱坐標，其質量濃度（C，μg/mL）為橫坐標進行線性回歸，得回歸方程A=0.262 5C+0.003 902（r=0.999 99），結果表明，NH4+質量濃度在0.5～20μg/mL范圍內與峰面積線性關系良好。

檢測限考察：取對照品溶液（0.5μg/mL）適量，稀釋后按2.2.2項下色譜條件進樣測定，以信噪比（S/N）為3時對應的質量濃度記為檢測限，結果為0.002μg/mL。

精密度、穩定性、重復性試驗：精密量取對照品溶液（2.0μg/mL）適量，按2.2.2項下色譜條件連續進樣測定6次，記錄NH4+離子強度，結果的RSD為0.40%（n=6），表明儀器精密度良好；取供試品溶液（編號A09）適量，室溫下分別于0，6，12，18，24 h時按2.2.2項下色譜條件進樣測定，記錄NH4+離子強度，結果的RSD為1.50%（n=5），表明供試品溶液室溫放置24 h內基本穩定；取樣品（編號A09）細粉0.20 g，各6份，精密稱定，按2.2.2項下方法制備供試品溶液并按2.2.2項下色譜條件進樣測定，記錄NH4+離子強度，結果的RSD為1.10%（n=6），表明方法重復性良好。

加樣回收試驗：取已知銨鹽含量的十二水硫酸鋁鉀約0.20 g，分別加入低、中、高質量濃度的對照品溶液，按2.2.2項下方法制備供試品溶液，再按2.2.2項下色譜條件進樣測定，記錄離子強度并計算加樣回收率，結果見表3。

表3 加樣回收試驗結果（n=9）Tab.3 Results of the recovery test（n=9）

2.2.4 結果與對比

銨鹽檢查結果見表2。A組和B組14批樣品中有12批的銨鹽檢測項合格，其NH4+含量＜100 mg/kg 7批，100 mg/kg＜1 000 mg/kg 5批，新舊檢測法結果一致，且符合2015年版《中國藥典（一部）》的限度要求（1 000 mg/kg），2批銨鹽檢查不合格B組樣品NH4+含量分別為2 316.98，4 882.36 mg/kg。若按2020年版《中國藥典（一部）》的限度要求（4 000 mg/kg），則其中1批可判為合格；C組樣品NH4+含量為38 742～41 346 mg/kg，均大幅超過限度要求，且與銨礬中NH4+的理論含量（39 706 mg/kg）極為接近?？梢?，離子色譜法測得的NH4+含量進一步確證了紅外光譜法對C組樣品的定性鑒別。

2.3 鋅鹽、鐵鹽及重金屬元素檢查及含量測定［10-13］

2.3.1 儀器與試藥

儀器：Nexion 1000G型電感耦合等離子體質譜儀（美國Perkin Elmer公司）；MSA125P-CE型電子分析天平（德國Sartorius公司）；ELGA Q7型超純水機（法國Veolia公司）。

試劑：鋁（Al）單元素標準溶液［山東省冶金科學研究院，編號為GBW（E）080559/200825013］；硫（S）、鉀（K）、鋅（Zn）、鐵（Fe）、銅（Cu）、鈧（Sc）單元素標準溶液［中國計量科學研究院，編號分別為BW3180/1705，GBW（E）080125/19114，GBW08620/20041，GBW08616/20053，GBW08615/17062，GBW08684/1802，質量濃度均為1 000μg/mL］；鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）、汞（Hg）單元素標準溶液［中國計量科學研究院，編號分別為GBW（E）080129/18082，GBW（E）080119/17101，GBW（E）080117/19021，GBW（E）080124/17062，質量濃度為100μg/mL］；金（Au）單元素標準溶液（中國計量科學研究院，編號為GBW08650/18091，含量為100μg/g）；鍺（Ge）、銦（In）、鉍（Bi）單元素標準溶液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心，編號分別為GSB 04-1728-2004/196038，GSB 04-1731-2004/196036-1，GSB 04-1719-2004/195040-2，質量濃度為1 000μg/mL）；十二水硫酸鋁鉀；硝酸（賽默飛世爾科技有限公司，痕量金屬級）；水為超純水。

2.3.2 試驗方法

試驗條件：射頻功率為1 600 W；等離子體氣流量為15 L/min；蠕動泵轉速為-35.0 r/min；霧化室溫度為室溫；霧化氣流量為1.0 L/min；檢測模式為氧氣DRC（S元素）、氦氣KED（其他元素）；反應氣/碰撞氣流速為0.5 mL/min（氧氣DRC模式）、5 mL/min（氦氣KED模式）；數據采樣模式為Dual；掃描模式為Peak Hopping；掃描次數為20次；駐留時間為50 ms；重復3次。待測元素相關信息見表4。

表4 待測元素同位素質量、檢測模式與內標元素Tab.4 Isotopic mass of elements to be tested，detection mode and internal standard elements

溶液制備：精密量取上述S，Al，K，Fe，Zn，Cu，As，Cd，Hg，Pb單元素標準溶液各適量，用2%HNO3溶液稀釋制成每1 mL含S 0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0μg，含Al 0.2，0.4，0.8，1.2，1.6，2.0μg，含K 0.3，0.6，1.2，1.8，2.4，3.0μg，含Fe和Zn均 為0.02，0.04，0.10，0.20，0.40，1.00μg，含Cu 4，8，20，40，80，200 ng，含As 0.4，0.8，2.0，4.0，8.0，20.0 ng，含Cd 0.2，0.4，1.0，2.0，4.0，10.0 ng，含Hg 0.1，0.2，0.5，1.0，2.0，5.0 ng，含Pb 1，2，5，10，20，50 ng的系列混合對照品溶液。精密量取上述Sc，Ge，In，Bi單元素標準溶液各適量，用2%HNO3溶液稀釋制成每1 mL含各元素1μg的混合內標溶液。取樣品細粉0.20 g，精密稱定，置100 mL容量瓶中，加2%HNO3溶液振搖使溶解，加入Au單元素標準溶液（1μg/mL）0.8 mL，用2%HNO3溶液定容，搖勻，作為供試品溶液Ⅲ（用于測定微量元素Fe，Zn，Pb，Cd，As，Hg，Cu的含量）；精密量取供試品溶液Ⅲ0.5 mL，置50 mL容量瓶中，用2%HNO3溶液定容，搖勻，作為供試品溶液Ⅳ（用于測定常量元素S，Al，K的含量）。以2%HNO3溶液作為空白試劑溶液。

2.3.3 方法學考察

線性關系考察：取2.3.2項下系列混合對照品溶液適量，依次進樣測定，以各待測元素的質量濃度（X，μg/mL或ng/mL）為橫坐標，待測元素儀器響應值與內標元素儀器響應值的比值（Y）為縱坐標進行線性回歸，結果見表5。

表5 各待測元素線性關系和檢測限考察結果Tab.5 Investigation results of linear relationship and limit of detection of elements to be tested

檢測限考察：取空白試劑溶液適量，按擬訂條件及方法連續測定11次，以11次儀器響應值3.3倍標準偏差所對應的待測元素質量濃度作為檢測限，結果各待測元素的檢測限均能滿足檢測項目的需求，見表5。

精密度、穩定性、重復性試驗：取2.3.2項下供試品溶液適量，按2.3.2項下試驗條件連續進樣測定6次，計算各待測元素儀器響應值，結果常量元素（S，Al，K；下同）、微量元素（Fe，Zn，Cu，As，Cd，Hg，Pb；下同）的RSD分別小于1.5%，3.0%（n=6），表明方法精密度良好；取2.3.2項下供試品溶液適量，室溫下分別于0，1，2，3，5 h按2.3.2項下試驗條件進樣測定，計算各待測元素的質量濃度，結果常量、微量元素的RSD分別小于2%，5%（n=5），表明供試品溶液室溫放置5 h內基本穩定；取樣品細粉0.20 g，各6份，精密稱定，精密等量加入中質量濃度微量元素混合對照品溶液，按2.3.2項下方法制備供試品溶液，按擬訂試驗條件進樣測定，計算各待測元素質量濃度，結果常量、微量元素結果的RSD分別小于1.50%，5.00%（n=6）。詳見表6。

表6 各待測元素精密度、穩定性、重復性及加樣回收試驗結果（%）Tab.6 Results of precision，stability，repeatability and recovery tests of each element to be tested（%）

加樣回收試驗：1）常量元素。取已準確測定各元素含量的樣品細粉0.10 g，各9份，精密稱定，按80%、100%、120%3個加標水平加標，每個水平3份，按2.3.2項下方法制備供試品溶液，按擬訂試驗條件進樣測定，計算各待測常量元素的加標回收率，結果均在97%～102%范圍內，較理想。2）微量元素。同法取樣品（每份約0.20 g），精密稱定，按標準曲線最低點、第4個濃度點（限值附近）、標準曲線最高點3個加標水平加標，每個水平3份，按2.3.2項下方法制備供試品溶液并進樣測定，計算各待測微量元素的加標回收率，結果除Hg稍高外，其余均在96%～109%的范圍內，較理想。詳見表6。

2.3.4 結果與對比

1）Al，K，S含量測定

樣品Al，K，S含量測定結果見表2（因C組、D組樣品非正品白礬，C組、D組樣品用供試品溶液Ⅲ分別測得鉀及鋁、鉀的質量濃度，計算相應元素含量）。銨鹽檢查合格的12批樣品（A組、B組），Al，K，S元素的含量分別為5.409%～5.726%，7.840%～8.031%，13.30%～13.65%，白礬含量以三者計算分別為95.11%～100.68%、95.12%～97.44%、98.38%～100.97%，如按2015年版《中國藥典（一部）》檢測則為99.3%～100.8%（均小于101.0%）。C組樣品中除編號C03外的9批樣品，Al，K，S元素含量為5.756%～5.971%，0～0.183%，13.95%～14.15%，同法推算白礬含量為101.21%～104.99%、0～2.71%、103.19%～104.97%，如按2015年版《中國藥典（一部）》檢測則為102.7%～104.5%?？梢姡瑑煞N方法測得的白礬含量最小值均超過101.0%（不計以K含量計算的白礬含量），最大值趨近105.0%。白礬與銨礬分子量的比值為1.046，此即C組樣品按白礬計含量偏高的原因。

銨鹽檢查不合格的B組樣品（B01和B03），其以Al，K含量計算的白礬含量分別為100.66%、99.47%和88.79%、92.56%，根據其NH4+含量計算出銨礬的含量分別為12.30%和5.84%，據此可初步認定這兩批樣品為摻有銨礬的白礬樣品。C03樣品的NH4+含量高，幾乎不含K，但其Al含量偏低，而S含量正常，推測其為摻有少量硫酸銨的銨礬。D01幾乎不含K和Al，從其S含量及結合紅外光譜推斷，其可能是七水硫酸鈉（因未找到相應試劑，暫未能得到確證）。

可見，采用電感耦合等離子體質譜法直接測定白礬中3個常量元素含量，方法專屬性強、結果準確、重復性好，還可從元素的含量測定結果進一步確證樣品的真偽，以及推算樣品的摻偽比例。

2）其他元素含量測定

取各批次樣品，按2.3.2項下方法測定其Zn、Fe及5個重金屬及有害元素（Cu，Pb，Cd，As，Hg）的含量，結果見表7。A組樣品中，待測元素的含量均極低或未檢出，新法（電感耦合等離子體質譜法）與現行方法結果基本一致。僅A07樣品的Fe含量為104.50 mg/kg，若限度定為100 mg/kg（經試驗獲得的藥典方法鐵鹽限度），則該批樣品的鐵鹽含量可判為不符合規定。因Fe的含量在限度附近，現行方法受靈敏度和分辨率所限，無法準確判別其是否超標。儀器定量分析方法在準確性方面更具優勢。按2015年版《中國藥典（一部）》標準檢驗，共12批樣品鐵鹽檢查不合格，新法測得其Fe的含量范圍為186～4 042 mg/kg，與現行方法結果一致。

表7 Zn、Fe、重金屬及有害元素測定結果（mg/kg）Tab.7 Results of determination of Zn，Fe，heavy metals and harmful elements（mg/kg）

C03樣品Cu含量為37.28 mg/kg，大于中藥材及中藥飲片的一般規定值（20 mg/kg），按2015年版《中國藥典（一部）》檢驗銅鹽檢查合格。經試驗，藥典方法銅鹽限度約為200 mg/kg，鋅鹽約為10 000 mg/kg（1%），因方法靈敏度的限制，現行方法并不能有效控制白礬質量。新法能準確測定各元素含量，且靈敏度極高，用于質量控制優勢明顯。

3 討論

本單位執行的白礬專項檢驗及其他單位白礬評價檢驗結果顯示，中藥白礬的質量問題相當嚴重，銨礬假冒白礬的情況非常普遍，而這與現行質量標準存在的缺陷有關。個別廠家的白礬產品中既有合格的正品，也有不合格的偽品，有的廠家除了這兩種情況外還有不合格的正品。表明這些企業均未能正確掌握和使用產品標準對白礬質量進行有效控制。對于銨礬假冒白礬的情況，個別研究單位未能在鑒別項給予準確的結果判定；還有的研究單位將特征明顯的銨礬紅外光譜（有N—H鍵剪式振動峰）與白礬紅外光譜混淆。因此，完善白釩標準十分必要。

白礬和銨礬鑒別的區別點在鉀鹽，其鑒別方法包括焰色反應及化學反應。焰色反應易受樣品中存在的其他元素、火焰底色、環境光照條件等因素影響，化學反應則易受銨鹽干擾，當樣品為銨礬時，因NH4+的含量極高，若熾灼不完全導致銨鹽未除盡，試驗結果將呈假陽性。紅外光譜法鑒別則無上述各種影響因素，且能同時反映各基團及結晶水的信息，專屬性、耐用性、檢驗效率等方面均優于現行方法。本試驗室中采用ATR法來測定紅外光譜，效率高。采用普通的粉末制片法同樣可得到較好的紅外光譜圖，但試驗時間稍長。

白礬現行標準鋅鹽和銅鹽檢測限高，起不到質量控制作用，且鋅鹽檢查所用的硫化氫試液不易制得，增加了檢驗難度。白礬重金屬檢查的方法亦存在問題，標準規定“取本品1 g，加稀醋酸2 mL與水適量使溶解并定容至25 mL，依法［2015年版《中國藥典（四部）》通則0821第一法］檢查。制得供試品溶液的pH為2.8～2.9，而重金屬硫化物生成的最佳pH為3.0～3.5［14］，重金屬超標的樣品常因pH不能正常顯色，導致標準起不到有效的質控作用。替代方法電感耦合等離子體質譜法，干擾因素少，各方面均明顯優于現行方法，且可同時測定其他重金屬及有害元素含量，以及構成白礬的3個主要元素（S、Al、K）含量，檢驗效率大幅提高。

白礬的銨鹽檢查項，2020年版《中國藥典》采用氮測定法替代前一版藥典的堿性碘化汞鉀顯色法，雖然解決了使用劇毒試劑帶來的一系列問題，但方法的靈敏度及對銨鹽的限度要求下降。本研究中提出的離子色譜法，在專屬性、靈敏度、準確度和安全、環保方面均優于前兩種方法。

現行質量標準含量測定未規定上限，給銨釩假冒白礬留下了空間。本研究結果顯示，無論采用現行方法還是替代方法，均建議設定含量測定限度的上下限，上限可定為101.0%，下限則根據實際采用的方法而定。以體現標準的科學和嚴謹，增強標準對藥品質量的控制作用。

中藥白礬藥典標準的檢驗方法（除銨鹽檢查外）形成年代久遠，所用技術已顯落后，且方法存在缺陷，給該藥品的質量控制帶來較大風險。本研究中對白礬質量標準進行了全面和全新的研究，新建的紅外光譜法、離子色譜法、電感耦合等離子體質譜法，本質上均為儀器分析方法，各替代方法經驗證，均滿足《中國藥典》方法學驗證的要求，方法的專屬性、靈敏度、準確度、檢驗效率等均優于現行方法，彌補了現行方法的缺陷與不足，大幅提高了質量標準的科學性和有效性，可用于中藥白礬的質量控制。