基于ICP-MS法測定黃芪水浸液中微量元素及浸出率研究

殷光松，趙華楠，許文琪，許錦華，徐清，劉華，李邦進，王詩凝

（福建省產品質量檢驗研究院，福建 福州 350002）

隨著生活水平提高，人們對身體健康愈加重視，尤其在新冠疫情防控期間，老百姓意識到中藥在預防和治療新冠病毒方面具有良好的療效。而中藥代茶飲由于藥效作用較湯劑、顆粒劑、片劑等緩和，口感也較湯劑好，同時，黃海[1]等認為代茶飲兼具“藥引”的作用，因此，中藥代茶飲受到老百姓廣泛喜愛。

人體中所含微量元素與身體健康息息相關。據報道Fe攝入不足會導致缺鐵性貧血，Cu攝入不足會導致脊髓病等[2,3]，Zn攝入不足會導致兒童生長緩慢，引起免疫功能障礙和認知障礙[4]等。微量元素在中藥生長代謝和臨床治病過程中同樣發揮重要作用[5,6]，但中藥飲片及制劑中元素的研究多集中在重金屬限量檢查方面[7-9]，對于中藥中微量元素的研究相對較少。

傳統的元素檢測方法如原子吸收光譜法、原子熒光光譜法等，存在單元素測定、前處理繁瑣、基體干擾多等缺點，電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）盡管可以多元素同時測定，但也存在光譜干擾嚴重、靈敏度較低等缺點。電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）彌補了傳統檢測方法的多種缺點，具備多元素同時測定、精密度高、靈敏度高等優點，在食品安全、環境科學等多領域廣泛運用[10-13]。《中華人民共和國藥典》2020版[14]四部“通則2321 鉛、鎘、砷、汞、銅測定法”中也有采用ICP-MS法。

黃芪益氣固表、補氣養血，可增強機體免疫功能。國家中醫藥管理局在2022年12月20日發布的《新冠病毒感染者居家中醫藥干預指引》中，明確將黃芪作為中醫藥新冠預防方劑中重要的藥材。本文采用ICP-MS法測定黃芪及其浸泡液中鐵(Fe)、鋅(Zn)、硒(Se)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鈷(Co)含量，研究上述人體必需微量元素浸出率隨時間和溫度變化規律。

1 試驗材料

1.1 儀器設備

電子天平（賽多利斯）、微波消解儀（CEM MARS6）、電感耦合等離子體質譜儀（安捷倫7700E）、數顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）等。

1.2 試劑

硝酸（HNO3）：優級純；氬氣（Ar）：純度≥99.995%；氦氣（He）：純度≥99.995%。

試驗用水均為GB/T 6682規定的一級水；

元素標準儲備液（1000 μg/mL或100 μg/mL）：經國家認證并授予標準物質證書的Cr、Fe、Co、Cu、Zn、Se、Mo單標溶液或混合標準溶液。

內標元素標準儲備液(1000 μg/mL)：經國家認證并授予標準物質證書的Sc、Ge、In、Re單標溶液。

質譜調諧液：選用濃度為1.00 ng/mL的Li、Y、Ce、Tl、Co混合溶液。試驗所用的玻璃器皿均需用20%硝酸浸泡過夜，用水反復沖洗干凈。

1.3 藥材

黃芪產地為內蒙古，購自北京同仁堂（安國）中藥飲片有限責任公司。

2 試驗和方法

2.1 標準溶液的制備

吸取適量鉻、鐵、鈷、銅、鋅、硒、鉬標準儲備液，用2%硝酸溶液逐級稀釋配成含鉻、鈷、硒、鉬濃度為0、1.00、2.00、5.00、10.0、20.0、50.0 μg/L，鐵、銅、鋅濃度為0、10.0、20.0、50.0、100、200、500 μg/L標準系列溶液。

2.2 樣品待測液的制備

將黃芪磨成粉末，充分混勻備用。稱取藥材粉末0.2 g（精確至0.001 g），置于耐高溫高壓的微波消解罐中，向消解罐中加入5.00 mL濃硝酸。密閉消解管，按微波消解儀消解程序進行消解（見表1）。消解完畢后，將消解液完全轉移至25 mL容量瓶中，用一級水定容至刻度，搖勻待測。按照相同的方法制備試劑空白。

表1 微波消解程序

該樣品待測液中測得元素含量為該元素總量。

2.3 樣品浸泡液的制備

2.3.1 考察浸泡時間

稱取黃芪（經粉碎）5 g（精確至0.001g）于錐形瓶中，加入100 ℃一級水50 mL后立即將錐形瓶放入100 ℃恒溫水浴鍋中，分別浸泡5、10、15、20、30、40 min。浸泡時間到立刻移出，過濾，即得樣品浸泡液。按照相同的方法制備空白對照液。以7種微量元素浸出總量最大的時間為最佳浸泡時間。

2.3.2 考察浸泡溫度

稱取黃芪（經粉碎）5 g（精確至0.001g）于錐形瓶中，分別向錐形瓶中加入50 mL的70、80、90、100 ℃的一級水，并將錐形瓶立刻放入與一級水溫度等同的恒溫水浴鍋浸泡，浸泡的時間為2.3.1項下考察出的最佳浸泡時間。浸泡時間到立刻移出，過濾，即得樣品浸泡液。按照相同的方法制備空白對照液。

2.4 儀器工作條件

2.4.1 微波消解程序（表1）

2.4.2 ICP-MS工作條件（表2）

表2 ICP-MS的參考工作條件及參數（高純氬氣）

2.5 測定

采用在線加入內標的方式，依次測定標準溶液、試劑空白、樣品待測液。以待測元素與內標元素的強度比為縱坐標，待測元素濃度為橫坐標，繪制標準曲線，外標法定量。

3 結論與討論

3.1 線性關系及檢出限

取2.1項下制備的標準溶液進行測定，結果見表3，其中y為待測元素與內標元素強度比率，x為待測元素濃度（μg/L），7種元素的標準曲線線性關系良好，方法檢出限在0.2～5.6 μg/kg之間。7種元素的標準曲線相關系數（R）、檢出限均能滿足定量分析的要求。

表3 待測元素的標準曲線

3.2 樣品檢測結果

樣品中7種微量元素的含量見表4。從表4中可看出，黃芪中7種微量元素均有檢出，含量大小依次為：Fe＞Zn＞Cu＞Mo＞Cr＞Co＞Se，但浸泡液中Se未檢出，因此，在后續的元素浸出率考察時，僅研究Fe、Zn、Cu、Mo、Cr、Co。

表4 黃芪各元素加標回收率試驗結果

《中華人民共和國藥典》2020年版[14]一部中，對Cu進行了限量要求，規定Cu＜20 mg/kg，其余元素限量沒有規定，從表4可看出，黃芪及浸泡液中Cu含量均沒有超標。

3.3 加標回收率和精密度

按照步驟2.2項下試樣處理中的要求，分別對Cr、Fe、Co、Cu、Zn、Se、Mo進行加標回收試驗，對每個加標樣進行6次平行測定，計算其相對標準偏差（RSD）、平均回收率，結果見表4。從表4中可看出，各元素的加標回收率在90.6%～98.4%之間，相對標準偏差在0.42%～3.32%之間，此方法的加標回收及精密度良好。

3.4 元素浸出規律研究

3.4.1 浸泡時間對浸出率的影響

按照2.3.1，在100 ℃恒溫對黃芪進行浸泡時間考察。將一定浸泡時間下元素浸出值，除以對應總量，得到浸出率，結果見圖1。從圖1中可看出Fe、Cu、Zn、Co在浸泡10 min時，浸出率最大，而后隨著浸泡時間延長，浸出率逐漸下降并趨于穩定。Cr在不同浸泡時間，浸出率基本一致。Mo在浸泡時間增加到20 min時，浸出率快速增大，而后趨于穩定。這可能是由于黃芪中微量元素與有機成分結合后，形成復雜的配合物，在一定的溫度下，微量元素形成易于人體吸收的可溶性形態在不同時間段不同有關。

圖1 黃芪100 ℃元素浸出率

在浸泡時間5 min到40 min內，Fe、Cr的浸出率為3.0%～4.7%，Cu、Zn的浸出率為10.5%～20.0%，Co、Mo的浸出率為14.6%～49.0%。Fe總量最大，浸出率最小，在水浸泡條件下，Fe較難溶出。

在浸泡時間為10 min時，Fe、Cu、Zn、Co、Cr、Mo的總量最高，因此黃芪100 ℃恒溫浸泡的最佳時間是10 min。

3.4.2 浸泡溫度對浸出率的影響

根據以上對浸泡時間的考察結果，得出黃芪100 ℃恒溫浸泡的最佳時間是10 min，再按照2.3.2考察不同浸泡溫度影響，見圖2。由圖2可知，黃芪中的Fe、Co、Cu、Zn、Mo的浸出率均隨著浸泡溫度的升高而增加，Cr在不同溫度下，浸出率沒有明顯變化。因此，黃芪最佳浸泡溫度為100 ℃。從結果可知，隨著浸泡溫度增加，黃芪中微量元素越易形成人體吸收的可溶性形態，這可能是由于微量元素在水中的溶解度隨溫度升高而增加有關。

圖2 黃芪在不同浸泡溫度下浸泡10 min元素浸出率

4 結論

試驗結果表明，黃芪中7種微量元素均有檢出，含量大小依次為：Fe＞Zn＞Cu＞Mo＞Cr＞Co＞Se。黃芪水浸液中，Se未檢出，Cr、Fe、Co、Cu、Zn、Mo在100 ℃浸泡10 min時總量最大，Fe含量最高，但浸出率最低。飲用黃芪代茶飲時可參照此條件，將黃芪100 ℃恒溫煮沸10 min，除去濾渣冷卻即可飲用。

同時，由于ICP-MS法還具有精密度高、靈敏度好、線性范圍寬、干擾小、可多元素同時測定的優點，在中藥元素測定中發揮越來越重要的作用。