朱葉梅，劉靜，董勝強(qiáng)，楊盼盼，吳建偉，邱昌桂，王立芳

(云南同創(chuàng)檢測技術(shù)股份有限公司，昆明 650106)

中藥材中金屬元素具有種類多、差異大、范圍寬等特點(diǎn)，而云南地質(zhì)中金屬資源豐富，也帶來了中藥作物種植過程的外源性污染。中藥材中的金屬元素對人體具有正反兩方面的作用：既可參與或輔助中藥療效[1-2]，也可引起人體病變和致突變，其中人體必需的微量元素，適量攝入有益，過量攝入?yún)s會嚴(yán)重危害人體健康[3-4]。

云南是我國中藥材的主產(chǎn)區(qū)之一，中藥材種類分布多，其中某些元素的含量分布相對復(fù)雜，如鉛、鎘、汞、砷[5-6]、稀土及部分微量元素等[7-8]。金屬元素通常采用的檢測方法主要有分光光度法、火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收法、氫化物原子吸收法、原子熒光光度法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜等[9-10]。目前主要的多元素高通量檢測技術(shù)為電感耦合等離子體質(zhì)譜法。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法分別對枇杷[11]、螺旋藻[12]、金雀花[13]、雪蓮[14]、麥冬[15]、厚樸[16]中多種金屬元素進(jìn)行檢測已有報(bào)道，而關(guān)于采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)對鉻、鎳、砷、鎘、汞、鉛、釔、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鋁、硒、銅、錳25 種元素測定尚無報(bào)道。

筆者利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)測定中藥材中25 種元素，并對7 種云南道地中藥材含量進(jìn)行了分析，為云南中藥材鑒定及質(zhì)量評定提供了技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器和試劑

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：Agilent 7700X 型，美國安捷倫科技有限公司。

微波消解儀：Anton Paar 3000 型，奧地利安東帕有限公司。

分析天平：AB204-S 型，感量為0.1 mg，瑞士梅特勒-托利多集團(tuán)。

濃硝酸、硝酸、過氧化氫：優(yōu)級純，北京國藥集團(tuán)藥業(yè)股份有限公司。

高純氬氣、高純氦氣：純度(體積分?jǐn)?shù))不小于99.999%，昆明梅塞爾氣體產(chǎn)品有限公司。

銠、錸標(biāo)準(zhǔn)溶液：質(zhì)量濃度均為100 mg/L，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號分別為GSB 04-1746-2004、GSB 04-1745-2004，北京國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

鋁、硒、銅、錳標(biāo)準(zhǔn)溶液：質(zhì)量濃度均為1 000 μg/mL，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號分別為BW 30019-1000-NC-50、BW 30026-1000-N-20、GBW(E) 082780、BW 30011-1000-NC-50，北京壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司。

鉻、鎳、砷、鎘、汞、鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液：質(zhì)量濃度均為1 000 μg/mL，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號分別為GBW08614、GBW08618、GBW08611、GBW08612、GBW08617、GBW08619，北京國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

釔、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：質(zhì)量濃度均為100 μg/mL，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號為GBW082428，北京國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

中藥材：石斛、紅花、三七、天麻、當(dāng)歸、茯苓、重樓，云南市售。

實(shí)驗(yàn)用水為一級水。

1.2 溶液配制

鋁、鉻、鎳、砷、硒、鎘、鉛、銅、錳系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：分別準(zhǔn)確移取不同體積的鋁、鉻、鎳、砷、硒、鎘、鉛、銅、錳標(biāo)準(zhǔn)溶液至100 mL 容量瓶中，用5%硝酸稀釋定容，得質(zhì)量濃度均分別為0、1、5、10、20、50、100、200、500、1 000 μg/L 的混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，其濃度范圍應(yīng)覆蓋樣品中檢測的各元素含量。

內(nèi)標(biāo)溶液：1.0 mg/L，移取1 mL 銠、錸標(biāo)準(zhǔn)溶液至100 mL 容量瓶中，用5%硝酸溶液定容，于4 ℃保存，有效期為2 個(gè)月。

汞系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：分別準(zhǔn)確移取不同體積的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液至25 mL 容量瓶中，用5%硝酸稀釋定容，得到質(zhì)量濃度分別為0、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0、4.0 μg/L 的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，即配即用。

15 種稀土元素系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確移取不同體積的釔、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液至7 只容量瓶中，用5%的硝酸稀釋定容，得到15 種稀土元素的質(zhì)量濃度均分別 為0、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 μg/L 的 混 合 標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。于4 ℃保存，有效期為2 個(gè)月。

1.3 樣品制備

1.3.1 處理

中藥材樣品清洗泥沙后，用自來水沖洗，再用去離子水沖洗，晾干，于80 ℃烘干6 h，粉碎過0.18 mm(40 目)篩，置干燥玻璃瓶或塑料瓶中備用。

1.3.2 消解

稱取0.2～0.5 g 試樣，精確至0.1 mg，置于清潔的聚四氟乙烯消解罐中，加入5 mL 硝酸，在70 ℃下進(jìn)行預(yù)消解(或靜置12 h)，待黃煙冒盡，冷卻至室溫，加入2 mL 過氧化氫，置于微波消解儀中，按微波消解程序(見表1)進(jìn)行消解，消解完畢，待溫度降至室溫后取出消解罐，將消解罐置于電熱板上于135 ℃下趕酸，至消解液剩余約0.5 mL，于消解罐中加入1.0 mL 硝酸，轉(zhuǎn)移消解液并用超純水定容至25 mL。同時(shí)做空白試驗(yàn)。試樣液應(yīng)在24 h 之內(nèi)完成測試。

表1 微波消解升溫程序

1.4 儀器工作條件

以1 μg/L 的鋰、釔、鈰、鉈、鈷的調(diào)諧液對儀器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，調(diào)諧電感耦合等離子體質(zhì)譜儀至最佳工作環(huán)境。

射頻功率：1 550 W；霧化室溫度：2 ℃；載氣流量：0.80 L/min；蠕動泵采集轉(zhuǎn)速：0.2 r/s；輔助氣流量：0.40 L/min；蠕動泵快速提升時(shí)間：30 s；采樣深度：10 mm；蠕動泵穩(wěn)定時(shí)間：30 s。25 種元素測定質(zhì)量數(shù)、內(nèi)標(biāo)元素、積分時(shí)間見表2。

表2 25 種元素測定質(zhì)量數(shù)、內(nèi)標(biāo)元素、積分時(shí)間

1.5 分析步驟

以Rh 和Re 作內(nèi)標(biāo)，在He 模式下測定系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，分別以待測元素不同濃度下質(zhì)譜強(qiáng)度與內(nèi)標(biāo)質(zhì)譜強(qiáng)度的比值對待測元素的質(zhì)量濃度進(jìn)行線性回歸，計(jì)算線性方程和相關(guān)系數(shù)，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品消解條件的選擇

影響樣品處理效果的主要因素是消解方式和酸體系。消解方式主要有干法灰化和濕法消解，濕法消解中應(yīng)用最廣泛的是微波消解，微波消解有試劑消耗少、操作簡單、處理效率高等顯著特點(diǎn)[17-20]。硝酸、鹽酸、高氯酸等廣泛運(yùn)用于化學(xué)分析元素檢測的樣品消解過程。綜合考慮中藥材樣品的特性、酸的特點(diǎn)和電感耦合等離子體質(zhì)譜法的要求，選擇硝酸與過氧化氫聯(lián)合使用，作為中藥材中多元素高通量檢測方法消解的酸體系。

對比《中華人民共和國藥典》2020 版第4 部2321 鉛、鎘、砷、汞、銅測定中電感耦合等離子體質(zhì)譜檢測方法中只采用HNO3作為消解體系，筆者采用HNO3-H2O2作為消解體系，該體系能更好地消解組成復(fù)雜的中藥材，對比消解后的溶液，該方法所得消解液澄清度更高，分析干擾更小。采用加標(biāo)(鋁、銣、鉈)紅花樣品，比對了HNO3為消解體系和HNO3-H2O2消解體系體積比分別為2∶5、1∶1、5∶2時(shí)鋁、銣、鉈的響應(yīng)值，結(jié)果見表3。

表3 不同消解體系響應(yīng)值

由表3 可知，采用HNO3-H2O2消解體系(5∶2)時(shí)，3 種目標(biāo)物響應(yīng)值最高，因此采用該消解體系對化合物進(jìn)行消解。

2.2 儀器工作條件的選擇

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀器分析條件中最關(guān)鍵的工作參數(shù)為采樣深度、載氣流量和輔助氣流量，采用單因素優(yōu)化的方式，分別選擇3 個(gè)參數(shù)，利用調(diào)諧液進(jìn)行試驗(yàn)，以鋁、銣、鉈的響應(yīng)值作為參照進(jìn)行優(yōu)化，具體試驗(yàn)結(jié)果見表4。由表4 可知，電感耦合等離子體質(zhì)譜關(guān)鍵參數(shù)：采樣深度優(yōu)化為10 mm，載氣流量優(yōu)化為0.80 L/min，輔助氣流量優(yōu)化為0.40 L/min。

表4 ICP-MS 關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)響應(yīng)值

2.3 線性方程、檢出限和定量限

由于不同中藥材含有的元素含量差異較大，為了滿足不同含量范圍的樣品測定需求，減少稀釋過程，快速得到分析結(jié)果，選擇采用較大的動態(tài)范圍，對于含量范圍較大的元素，確定標(biāo)準(zhǔn)工作曲線線性范圍為0～1 000 μg/L，汞為0～4.0 μg/L，稀土元素為0～20.0 μg/L。

根據(jù)IUPAC 對檢出限的定義，取11 次平行測定試劑空白溶液的結(jié)果，以及3 次重復(fù)測定一定濃度的各元素溶液的結(jié)果，計(jì)算方法的檢出限和定量限[21]。25 種元素的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限見表5。

表5 25 種元素的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限

由表5 可知，25 種元素在各自的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)與質(zhì)荷比強(qiáng)度和內(nèi)標(biāo)質(zhì)荷比強(qiáng)度的比值具有良好的線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999，方法檢出限為0.001～0.2 mg/kg，定量限為0.003～0.7 mg/kg，檢出限和定量限均低于文獻(xiàn)[14-15]。

2.4 精密度試驗(yàn)

選擇某個(gè)紅花樣品，按照1.3 方法進(jìn)行處理，在1.4 儀器工作條件下對25 種元素，進(jìn)行6 次重復(fù)測定，計(jì)算平行測定結(jié)果的平均值和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表6。由表6 可知，除了含量低于0.10 mg/kg的銩、镥和汞等三種元素測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為12.9%、18.9%和16.5%外，其它元素測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于6%，該方法的精密度可以滿足測定要求。

表6 25 種元素的精密度試驗(yàn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定結(jié)果

2.5 加標(biāo)回收試驗(yàn)

選擇某個(gè)紅花樣品，經(jīng)前處理后，測定25 種元素含量。在樣品測定后，向其中分別添加3 個(gè)濃度水平(濃度分別為本底值的0.5 倍、1.0 倍、1.5 倍)的25 種金屬元素混合母液，繼續(xù)測定，計(jì)算加標(biāo)回收率，結(jié)果見表7。由表7 可知：各元素的回收率為73.2%～104.8%，結(jié)果符合《中華人民共和國藥典》2020 版4 部9101 中對檢測方法準(zhǔn)確度的要求。

表7 紅花樣品25 種元素加標(biāo)回收試驗(yàn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定結(jié)果

2.6 對照試驗(yàn)

分別利用所建方法和《中華人民共和國藥典》2020 版4 部2321 鉛、鎘、砷、汞、銅的電感耦合等離子體質(zhì)譜法檢測方法，分別對石斛、三七、當(dāng)歸、重樓進(jìn)行檢測及測定數(shù)據(jù)比對，各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定結(jié)果見表8。

表8 4 種中藥材方法比對試驗(yàn)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定結(jié)果mg/kg

由表8 數(shù)據(jù)可知，兩種方法檢測結(jié)果無明顯差異。再對比兩種方法的操作步驟與特點(diǎn)，方法比對情況見表9。由表9 可知，所建的電感耦合等離子體質(zhì)譜法不僅可以同時(shí)測定25 種元素，還改進(jìn)了藥典中的實(shí)驗(yàn)步驟，具有準(zhǔn)確檢驗(yàn)復(fù)雜基質(zhì)的優(yōu)勢，特別適合顏色較深的中藥材檢測。

表9 方法對比情況

2.7 實(shí)際樣品測定

從市場采集不同云南特色的7 種中藥材，按照所建方法處理并測定，檢測結(jié)果見表10。由表10可知，不同種類的中藥材的元素含量差異較大。在所檢測的樣品中，一些樣品中某些待測元素含量較高，如重樓樣品的汞元素含量明顯高于其它樣品；三七樣品的鉛和鎘元素的含量均較高，明顯高于其它的樣品，有些樣品的元素的含量總體較低，如茯苓樣品含有的鋁等10 個(gè)元素的含量較低，同時(shí)茯苓樣品中的稀土元素僅檢出少量的釔、鑭、鈰和鈮元素，其它11 種稀土元素均低于檢出限；很多元素在不同樣品中的含量相差較大，甚至相差兩個(gè)數(shù)量級，如石斛樣品和天麻樣品中的鎘分別為0.08 mg/kg 和9.40 mg/kg，三七樣品和茯苓樣品中的鉛含量分別為13.9 mg/kg 和0.06 mg/kg，差異明顯，均達(dá)到了兩個(gè)數(shù)量級。而且25 種元素的總量差異也較大，紅花總量最大，三七、當(dāng)歸、重樓總量較接近，石斛和茯苓的25 種元素總量最低。市售樣品結(jié)果可以看出，中藥材中無機(jī)元素的含量差異較大，也表明該方法具有快速、簡便的優(yōu)勢，非常適合同時(shí)測定中藥材中25 種元素的含量。

表10 市售中藥材25 種元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)檢測結(jié)果 mg/kg

續(xù)表10

3 結(jié)論與展望

建立了一種同時(shí)檢測中藥材中10 種金屬元素和15 種稀土元素的方法，開發(fā)了元素高通量檢測技術(shù)，該技術(shù)特點(diǎn)為采用微波消解前處理，運(yùn)用電感耦合等離子體質(zhì)譜法，中藥材經(jīng)一次處理可同時(shí)獲得25 種元素含量結(jié)果，可用于云南道地中藥材元素含量測定。

對該方法進(jìn)行驗(yàn)證后，得出該方法具有檢測限低、準(zhǔn)確性好、精密度高、快速簡便等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)中藥材中25 種元素的高通量檢測。且方法明顯優(yōu)于中國藥典2020 版中對5 種重金屬的方法，具備檢測復(fù)雜基質(zhì)的優(yōu)勢，特別適合顏色較深的中藥材。

對云南7 種道地藥材進(jìn)行檢測分析后，發(fā)現(xiàn)不同中藥材中元素的含量差異較大，可能與藥材品種及其生長環(huán)境有關(guān)?；谠摲椒ǖ膬?yōu)勢，需要對云南道地中藥材元素的含量分析還需要進(jìn)一步的研究，筆者后期將對不同環(huán)境(土壤、水質(zhì)等)、不同中藥材部位、同一品種不同區(qū)域等方面進(jìn)行研究分析。