ICP-MS法測定竹根七中5種重金屬含量

曾琦 萬紅才 羅洪蓮 徐作剛 段萍 劉曉艷 譚敏

基金項目：

作者簡介：

曾琦（1987—），女，漢族，本科，主管藥師，研究方向為藥品質(zhì)量控制。E-mail：271219147@qq.com

通信作者：

【摘? 要】

目的：測定貴州省內(nèi)11批次竹根七藥材中5種殘留重金屬元素含量。方法：樣品經(jīng)微波消解，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法進行測定竹根七中5種重金屬元素，并采用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅指數(shù)法對竹根七樣品中的重金屬污染進行評價；采用《藥用植物及制劑進出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》的重金屬限量值評價樣品重金屬污染狀況。結(jié)果：在11批次竹根七藥材中，重金屬Cd超標(biāo)6批次，分別為S4、S6、S7、S8、S10、S11，樣品超標(biāo)率為54.5%；單因子指數(shù)＞1的樣品有S4、S6、S7、S8、S10、S11，綜合指數(shù)分別為1.68、1.33、0.97、0.89、0.74、0.90，污染水平分別為輕度污染和警戒線水平。結(jié)論：貴州省內(nèi)的竹根七藥材中存在一定程度的重金屬污染。因此，應(yīng)該對中藥材的重金屬含量進行更加嚴格地控制。

【關(guān)鍵詞】

竹根七；電感耦合等離子體質(zhì)譜法；重金屬元素；污染

【中圖分類號】R284.1??? 【文獻標(biāo)志碼】 A??? 【文章編號】1007-8517（2023）24-0022-06

DOI：10.3969/j.issn.1007-8517.2023.24.zgmzmjyyzz202324005

Determination of Heavy Metals in Rhizoma Bambusiculata by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

ZENG Qi? WAN Hongcai? LUO Honglian? XU Zuogang? DUAN Ping? LIU Xiaoyan? TAN Min

Qiannan Inspection and Testing Institute， Duyun 558000，China

Abstract：

Objective To determine the content of 5 kinds of residual heavy metal elements in 11 batches of seven medicinal materials of bamboo root in Guizhou province.Methods After microwave digestion， the samples were determined by microwave digestion and inductively coupled plasma mass spectrometry， and the heavy metal pollution in the samples were evaluated by single factor index method and Nemerow index method.The limited value of heavy metals in Green Industry Standard for Import and Export of Medicinal Plants and Preparations was used to evaluate the heavy metal pollution status of samples.Results Among 11 batches of Radix rhizae， 6 batches of heavy metal Cd exceeded the standard， which were S4， S6， S7， S8， S10， S11， and the sample exceeded the standard rate was 54.5%.The samples with single factor index>1 were Cd in S4， S6， S7， S8， S10 and S11， and the composite index was 1.68， 1.33， 0.97， 0.89， 0.74 and 0.90， respectively. The pollution levels were light pollution and warning level， respectively.Conclusion There is heavy metal pollution in seven medicinal materials of bamboo root in Guizhou province.Therefore， the content of heavy metals in Chinese medicinal materials should be more strictly controlled.

Keywords：

Rhizoma Paniculata;Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry;Heavy Metal Element;Pollution

近年來，環(huán)境污染日趨嚴重，造成我國中藥材存在不同程度的重金屬污染。在保障人類健康及用藥安全的背景下，國家有關(guān)部門對藥用植物及制劑中殘留有害重金屬制訂并完善了相應(yīng)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。由于中藥的使用周期一般比化學(xué)藥要長，容易出現(xiàn)重金屬體內(nèi)蓄積，因此中藥材的重金屬污染防控工作尤其應(yīng)該受到普遍關(guān)注。竹根七作為我省少數(shù)民族常用藥且具有開發(fā)應(yīng)用前景的藥用植物［1］，對其有害元素的控制也應(yīng)引起高度重視。

竹根七，為百合科植物深裂竹根七Disporopsis pernyi（Hua）Diels.及竹根七Disporopsis fuscopicta Hance的干燥根莖，又名大玉竹。收載于《貴州省中藥材、民族藥材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（2003版）［1］，但未列入重金屬檢測指標(biāo)。竹根七是我省少數(shù)民族常用藥物，具有養(yǎng)陰清肺，活血祛瘀之功效。用于陰虛肺燥、咳嗽咽干、產(chǎn)后虛勞、婦女干癆、跌打損傷、骨折［1］；它的生長環(huán)境和藥用部位（根莖）均容易受到重金屬污染，其安全性問題應(yīng)得到關(guān)注；《中國藥典》2020年版四部［2］及《藥用植物及制劑進出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》［3］對藥用植物重金屬含有量作明確的限度規(guī)定。查閱資料顯示，迄今為止未見到國內(nèi)外關(guān)于竹根七中重金屬元素的報道研究。為深入挖掘竹根七的應(yīng)用價值，保障用藥安全，現(xiàn)對不同產(chǎn)地竹根七中重金屬含量進行研究，擬建立微波消解處理樣品、電感耦合等離子質(zhì)譜法（ICP-MS）測定竹根七樣品中銅、砷、鎘、汞、鉛單元素含有量的方法，并進行方法學(xué)驗證，以期為竹根七質(zhì)量控制體系的完善提供參考。

1? 實驗器材

1.1? 儀器? 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS，Agilent7800）；冷水循環(huán)機（G3292A，美國Agilent）；激光冷水機（PH-LW16-BHP）；微波消解儀（ETHOSVB24UP，奧地利安東帕）；趕酸儀（VB24VP，萊伯泰）；電子天平（AG135，梅特勒）。

1.2? 試藥? 銅、砷、鎘、汞、鉛混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（批號：21D1376，1000 g/mL），鍺、銦、鉍混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（批號：21D1375，100μg/mL），金元素（批號：211033-1，1000μg/mL），均購于國家有色金屬及電子材料分析中心；黃芪標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（地球物理地球化學(xué)勘查研究所，GBW10028，批號200702）；調(diào)諧液7Li、59Co、89Y、140Ce、205Tl（美國Agilent公司，1 μg/L）；硝酸（批號：20014508，優(yōu)級純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司）；娃哈哈純凈水（批號20190629，貴陽娃哈哈飲料有限公司）。

1.3? 樣品? 竹根七樣品來源，1批購買于本地草藥店，10批采集貴州黔南、黔東南及貴州畢節(jié)等地，采集樣品經(jīng)貴陽中醫(yī)學(xué)院魏升華教授鑒定均為百合科植物深裂竹根七Disporopsis pernyi（Hua）Diels.及竹根七Disporopsis fuscopicta Hance的干燥根莖。樣品采集信息見表1。

2? 方法與結(jié)果

2.1? 儀器測定參數(shù)設(shè)置? 射頻功率1500 W；載氣體積流量0.8L/min；霧化氣體積流量14L/min；輔助氣體積流量0.8L/min；蠕動泵轉(zhuǎn)速25r/min；采樣模式全定量；穩(wěn)定時間50 s；測定時間40 s；采樣深度8 mm；采樣點3次；循環(huán)水溫度15～20℃；循環(huán)水壓力230～400kPa。使用調(diào)諧液調(diào)整儀器至最佳就緒狀態(tài)后，依次吸取2％硝酸溶液、標(biāo)準(zhǔn)溶液、空白溶液、樣品溶液和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)質(zhì)控樣品溶液，同步吸取內(nèi)標(biāo)溶液［4-5］，按照《中國藥典》2020年版四部［2］通則2321、0412中ICP-MS法進行測定，待測元素選取的同位素為63Cu、75As、114Cd、202Hg和208Pb，其中63Cu、75As以72Ge作為內(nèi)標(biāo)，114Cd以115In作為內(nèi)標(biāo)，202Hg、208Pb以209Bi作為內(nèi)標(biāo)［6］。

2.2? 標(biāo)準(zhǔn)溶液制備

2.2.1? 金元素標(biāo)準(zhǔn)溶液? 取金元素標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，純凈水稀釋制成500ng/mL，即得。

2.2.2? 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液? 精密吸取銅、砷、鎘、汞、鉛混合標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，純凈水制成各單元素質(zhì)量濃度均為10 μg/mL的貯備液，精密吸取1mL置100mL量瓶中，用2％硝酸稀釋至刻度，搖勻，精密吸取適量，加入已預(yù)先加有“2.2.1”項下標(biāo)準(zhǔn)溶液0.5mL的量瓶中，用2％硝酸稀釋制成0ng/mL、4ng/mL、8ng/mL、20ng/mL、40ng/mL、80ng/mL、120ng/mL、200ng/mL，即得。

2.2.3? 內(nèi)標(biāo)溶液制備? 精密吸取含100μg/mL銦、鍺、鉍單元素的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，2％硝酸稀釋制成4ng/mL，即得。

2.3? 供試品溶液制備? 取供試樣品（過3號篩）約0.5 g，精密稱定，置聚四氟乙烯消解罐中，加硝酸10mL，置于趕酸儀中80℃保溫1 h，旋緊上蓋，置微波消解儀消解［6］，設(shè)置程序見表2。消解完畢后冷卻至室溫，打開上蓋，置趕酸儀上，于120℃下趕酸至約1mL，用純凈水轉(zhuǎn)移至50mL量瓶中，加入“2.2.1”項下標(biāo)準(zhǔn)溶液0.5mL，用純凈水稀釋至刻度，用孔徑0.45 μm的微孔濾膜濾過，取續(xù)濾液作為供試品溶液，同法制備空白樣品10份（空白溶液不加“2.2.1”項下標(biāo)準(zhǔn)溶液） ［7-9］。

2.4? 線性關(guān)系實驗? 用調(diào)諧液將ICP-MS 調(diào)至最優(yōu)就緒狀態(tài)，取“2.2”項下混合標(biāo)準(zhǔn)溶液、內(nèi)標(biāo)溶液及空白溶液，分別以待測元素響應(yīng)值與相應(yīng)內(nèi)標(biāo)元素響應(yīng)值之比率為縱坐標(biāo)（Y），相應(yīng)元素質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（X）線性回歸［8-9］，結(jié)果見表3，表明各元素在各自范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

2.5? 檢測限（LOD）與定量限（LOQ）的測定? 檢測限（limitofdetection，LOD）與定量限（limitofquantitation，LOQ）的測定參照《中國藥典》2020年版四部通則0412檢測限與定量限測定方法，取“2.3”項方法制備的10份空白樣品溶液并測定銅、砷、鎘、汞、鉛響應(yīng)值（CPS），計算相應(yīng)元素CPS值標(biāo)準(zhǔn)偏差（standarddeviation，SD）值，以3SD值作為檢測限，10SD值作為定量限。即得銅、砷、鎘、汞、鉛的檢測限與定量限［10］。結(jié)果見表3。

2.6? 精密度、重復(fù)性試驗? 取含銅、砷、鎘、汞、鉛的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（40ng/mL），連續(xù)進樣6次，測得銅、砷、鎘、汞、鉛濃度的RSD分別為1.86%、1.94%、2.56%、2.31%、2.74%，儀器精密度良好，滿足測定條件；平行稱取樣品（S7）6份，按“2.3”項下方法制備供試品溶液，測定樣品中銅、砷、鎘、汞和鉛含有量RSD1.79%～4.75%，表明該方法重復(fù)性良好。

2.7? 回收率試驗? 平行稱樣品（S7）9份，分別加入混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（質(zhì)量濃度均為50ng/mL）1.00mL、2.00mL、3.00mL，按“2.3”項方法制備低、中、高3個不同濃度級的供試品溶液；按“2.1”設(shè)置儀器條件測定9份樣品中各元素的濃度，計算待測元素回收率見表4。

2.8? 準(zhǔn)確度試驗? 取標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)黃芪，按“2.3”項下方法制備標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)質(zhì)控樣品溶液，按“2.1”項設(shè)定儀器參數(shù)測定其中各目標(biāo)元素的質(zhì)量濃度含量，再與“黃芪標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認定證書”中“生物成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認定值與不確定度”的參考值進行比較［11-12］，結(jié)果見表5。由此可知，5種元素的測定值均在參考值范圍內(nèi)，證實該測定方法可信。

2.9? 待測元素含量測定? 按“2.3”項方法制備供試品溶液，每批樣品平行制樣3份，按“2.1”項設(shè)定儀器參數(shù)測定含有量，見表6。

3? 穩(wěn)定性試驗

精密吸取“2.3”項下供試品溶液（S2）適量，分別于室溫下放置0 h、2 h、4 h、8 h、12 h、24 h時，按“2.1”項下ICP-MS條件進行測定，記錄儀器響應(yīng)值。結(jié)果Cu、As、Cd、Hg、Pb儀器響應(yīng)值的RSD分別為2.11%、1.43%、3.62%、1.89%、1.74%（n=6），表明供試品溶液在室溫下放置24 h內(nèi)基本穩(wěn)定。

4? 重金屬污染評價

根據(jù)單因子指數(shù)法及內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對竹根七藥材金屬污染情況進行評價。單因子指數(shù)計算公式為Pi=Ci/Si，其中Pi為相應(yīng)重金屬i的單因子指數(shù)，Ci為相應(yīng)重金屬i 實測值，Si為重金屬i評價規(guī)定值，當(dāng)Pi ≥1時即為重金屬i已污染；內(nèi)梅羅綜合指數(shù)計算公式為Pn={（P2max+P2ave）/2}1/2，， 其中，Pn為樣品重金屬污染綜合指數(shù)，Pmax為所有重金屬元素污染物單因子指數(shù)的最大值，Pave為所有重金屬元素污染物單因子指數(shù)的平均值。Pn≤0.70，安全級，清潔；0.70＜Pn≤1.00 ，警戒線，比較清潔；1.00＜Pn≤2.00，輕度污染，植物開始被污染；2.00＜Pn≤3.00，中度污染，植物被污染明顯；Pn＞3.00，重度污染，植物被污染嚴重［10-11］，本研究參照現(xiàn)行《中國藥典》2020版四部藥材及飲片（植物類）判定值，Pb≤5.0mg/kg，Cd≤l.0mg/kg，As≤2.0mg/kg，Hg≤0.2mg/kg，Cu≤20.0mg/kg，結(jié)合《藥用植物及制劑進出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》的重金屬限量Pb≤5.0mg/kg，Cd≤0.3mg/kg，As≤2.0mg/kg，Hg≤0.2mg/kg，Cu≤20.0mg/kg，總量≤20.0mg/kg［3］值評價樣品中重金屬污染狀況，以高標(biāo)準(zhǔn)為參考的判定原則，其中Cd≤0.3mg/kg，總量≤20.0mg/kg。結(jié)果見表7。

5? 討論與結(jié)論

采用ICP-MS測定中藥材中殘留重金屬，具有操作簡單，能夠消除其他元素干擾，滿足多個元素同時測定，檢出限低，靈敏度高等優(yōu)點。微波消解法能減少硝酸的用量，降低儀器檢測背景，地位高壓，縮短樣品處理耗時；汞元素具有吸附效應(yīng)，容器、儀器的泵管、進樣管、霧化室、矩管、采樣錐等會對汞元素產(chǎn)生吸附，易造成記憶效應(yīng)。在《中國藥典》操作指南中，采用金元素能與汞元素形成金汞齊，增加汞元素的溶解性，并且能夠很好地保證汞元素的穩(wěn)定性，降低記憶效應(yīng)［12-13］。因此，新建方法在混合標(biāo)準(zhǔn)溶液、供試品溶液和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液中均加入適量的金元素標(biāo)準(zhǔn)溶液作為汞元素穩(wěn)定劑，使汞元素的測定得到保證。

采用單因子指數(shù)法及內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法評價竹根七藥材重金屬污染的情況，發(fā)現(xiàn)采集的11批藥材中，6批藥材中鎘元素單因子指數(shù)超標(biāo)，綜合指數(shù)來看，1批重度污染，1批輕度污染，4批接近安全警戒。從分析數(shù)據(jù)可知，樣品中鎘、鉛元素含有量波動大，建議重點監(jiān)控竹根七鎘、鉛元素的含有量。在《貴州省中藥材、民族藥材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》2003版中收載竹根七藥材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但未對重金屬進行監(jiān)測，隨著環(huán)境惡化，中藥發(fā)展步入產(chǎn)業(yè)化，中藥從野生到種植，從藥用拓展到保健，生產(chǎn)規(guī)模和食用量遠遠超過《中國藥典》規(guī)定的藥用量，建議建立合理的檢定方法，制定合理監(jiān)測限度，充分保障食藥安全。

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（收稿日期：2023-04-04? 編輯：劉? 斌）