微波消解-ICP-MS法测定药用明胶空心胶囊中微量重金属元素

邱丽 施意华唐碧玉 靳小珠 古行乾

（中国有色桂林矿产地质研究院有限公司测试中心，广西桂林541004）

微波消解-ICP-MS法测定药用明胶空心胶囊中微量重金属元素

邱丽 施意华＊唐碧玉 靳小珠 古行乾

（中国有色桂林矿产地质研究院有限公司测试中心，广西桂林541004）

采用微波消解技术，建立了一种电感耦合等离子体质谱法测定明胶空心胶囊中Cr，Co，Ni，Cu，Zn，As，Cd，Hg和Pb 9种微量重金属元素的方法。确定了微波消解仪和等离子体质谱仪的最佳操作参数，研究共存离子的干扰和消除方法，选择了各元素的测定同位素，以Ge，Rh和Tl为内标补偿基体效应，建立了样品测定方法。应用拟定的方法测定了不同生产厂家、不同批次的空心胶囊中微量重金属的含量。方法对试样中各元素测定的相对标准偏差为1.5%～14.1%，加标回收率在90.0%～102.0%。结果表明，方法简便、快速、灵敏，满足于空心胶囊中9种重金属元素的测定要求。

空心胶囊；微量重金属元素；电感耦合等离子体质谱法；微波消解

0 前言

空心胶囊广泛应用于药品生产行业［1］，其主要组成为药用明胶、着色剂和遮光剂等。生产空心胶囊的原料、工艺、储存过程中受到潜在重金属污染，空心胶囊产品均不同程度地含有微量重金属元素，对药品生产质量和人体健康至关重要。因此，国家药典明确规定了空心胶囊的重金属含量限量标准［2］。目前，用于空心胶囊中重金属元素的分析方法主要有原子吸收光谱法［3－4］、原子荧光光谱法［5］、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）［6］和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）［7－8］等。电感耦合等离子体质谱法具有干扰小，检出限低，线性范围宽，精密度高，分析速度快且能多元素同时测定等特点，在环境、生物、医药等领域应用广泛［9－12］。实验采用微波消解试样，利用ICP-MS仪对不同厂家和不同批次空心胶囊中Cr，Co，Ni，Cu，Zn，As，Cd，Hg，Pb 9种元素的含量进行了测定，方法简便、快速、灵敏，满足于空心胶囊中9种重金属元素的测定要求。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

X seriesⅡ电感耦合等离子体质谱仪（美国赛默飞世尔科技有限公司）；Milestone ethos 1微波消解仪（意大利Milestone公司）。

Cr，Co，Ni，Cu，Zn，As，Cd，Hg，Pb标准储备溶液（1.000g/L），硝酸介质；用标准储备溶液逐级稀释成所需混和标准系列溶液，硝酸（0.32mol/L）介质。内标溶液为10mg/L的锗、铑和铊混和标准溶液。硝酸、过氧化氢为超高纯试剂，实验用水为超纯水（电阻率18.2MΩ·cm）。

1.2 仪器工作条件

经Be，Co，In和U调谐液优化后的ICP-MS仪工作条件为：采样深度60mm；试样驻留时间10ms；扫描次数100；冷却气流量13.0L/min；辅助气流量0.90L/min；雾化气流量0.78L/min；采样锥孔径1.0mm；截取锥孔径0.7mm；雾化室温度3℃；射频（RF）功率1 300W；积分时间10ms；测量方式为跳峰。

1.3 实验方法

称取1.000 0g（±0.000 2g）空心胶囊于酸煮洗净的100mL聚四氟乙稀消解罐中，加入8mL硝酸，2mL过氧化氢，混匀，浸泡4h，盖好内盖并扭紧外套，放置于微波消解仪内进行消解。消解程序：功率750W，升温时间为15min，升温至180℃，功率1 000W，保持时间15min。消解结束30min后取出消解罐放置冷却。开启消解罐，置于沸水浴上蒸至近干，加入20mL硝酸（0.32mol/L）加热10min，取下冷却，用硝酸（0.32mol/L）将消解液转入50mL聚乙稀容量瓶中，用少量硝酸（0.32mol/L）洗涤消解罐3次，合并至容量瓶中，稀释定容至100mL。同时做试样流程空白，供ICP-MS仪测定。

2 结果与讨论

2.1 称样量的选择

空心胶囊中有机成分较多，样品不易加工至小颗粒，分别平行称取5份同一试样0.10，0.20，0.50，1.00，1.50，2.00g进行消解实验。测定结果表明，样品量在0.10g时，测定结果重复性及平行性较差；样品量大于等于1.00g时，测定结果没有显著性差异，因此选择1.00g试样称取量，保证取样具有代表性。

2.2 同位素及内标元素选择

在ICP-MS法分析过程中，应选择最大丰度值的同位素，同时避免使用多原子干扰和同量异位素重叠干扰的同位素，对于基体效应和接口效应一般利用在线加入内标元素的方式来消除。内标元素的选择原则：选择与待测元素质量数相近，电离电位相近及沸点相近的元素作为内标元素［13］，实验选用72Ge，103Rh和205Tl作为内标元素，见表1。

表1 元素同位素及内标元素的选择Table 1 Isotopes of elements determined and corresponding internal standard

2.3 微波消解条件的选择

微波消解具有溶样快速，消耗的试剂量少，操作简便，污染少等特点，广泛应用于生物和中草药的微量元素分析。微波消解体系常使用强氧化剂硝酸和一些辅助溶剂（过氧化氢、盐酸、氢氟酸及硫酸等），使试样中的微量元素成为可溶性的盐类。实验采用硝酸－过氧化氢消解体系进行样品消解，避免使用盐酸、氢氟酸及硫酸等溶剂，因测定过程中引入Cl－会对As的测定产生严重干扰，氢氟酸会腐蚀进样系统，而SO42－不仅会与Pb2＋形成沉淀，也会影响样品提升率，使测定结果不稳定。因此，实验选用硝酸（8mL）＋过氧化氢（2mL）作为消解体系。消解样品时先在750W逐渐升温15min到180℃，再在1 000W时180℃保持15min，试样消解完全。

2.4 干扰及消除

ICP-MS法测定过程中的干扰主要有质谱干扰和基体效应。质谱干扰有同量异位素重叠干扰、多原子离子干扰、难熔氧化物干扰及双电荷离子干扰。基体效应则是指较高浓度的基体对样品溶液在传输过程和元素电离过程产生的抑制或增强效应。空心胶囊样品主要是含C，H，O的有机基体，其它无机元素的含量很低，但是本法称样量大，稀释因子为100，在测定过程中存在一定程度的质谱干扰和基体效应。研究发现，以硝酸－过氧化氢作为消解体系会残留少量有机物，文献［10］报道，在ICP-MS法测定中，残留有机物会对一些元素的测定结果产生较大的影响，例如C能够增加某些元素在等离子体中的电离度，从而增强测定信号。实验平行处理多份同一试样的微波消解液，将溶液蒸至约5mL，2mL及近干，使残留有机物完全被破坏，驱赶消解液中微量有机碳和Cl－。同时进行灼烧后酸溶分解实验，结果见表2。

表2 ICP-MS法测定时有机组分的干扰Table 2 Interference from organic components in ICP-MS determination（n＝3） /（μg·g－1）

结果表明，溶液蒸至近干后Cr，Ni，Cu，Pb的测定结果与灼烧后酸溶分解结果基本一致，可以有效地消除残留有机物的干扰。空心胶囊样品中存在的微量2－氯乙醇是空心胶囊用环氧乙烷消毒过程衍生的有机物质［14］，在实验选定的测定同位素下，主要存在40Ar35Cl＋对75As的质谱干扰，可以参照文献［15］进行校正。空心胶囊样品完全消解后，极痕量的共存元素对Cr，Co，Ni，Cu，Zn，As，Cd，Pb和Hg产生的质谱干扰可以忽略不计。实验选用72Ge，103Rh和205Tl作为内标补偿，可以对测定的基体干扰进行有效校正。

2.5 校准曲线和检出限

按所需浓度配制9种元素标准溶液，上机测定。标准曲线的线性回归方程及相关系数见表3。按实验方法对10份空白溶液进行测定，各元素的检出限见表3。

表3 线性回归方程、相关系数及检出限Table 3 Linear regression equations，correlation coefficients and detection limits /（μg·L－1）

2.6 加标回收和精密度实验

选取同一空心胶囊样品进行加标回收实验，同时做精密度实验，结果见表4。

表4回收率和精密度结果Table 4 Recovery and precision of the method（n＝5）/（μg·g－1）

2.7 样品分析

按实验方法，测定了不同批次、不同类型的空心胶囊中9种重金属元素含量，测定结果见表5。结果表明，不同厂家及批次胶囊中各元素测定结果均未超过文献［2］规定的上限：Cr含量不大于2μg/g，重金属含量不大于40μg/g。

3 结语

研究结果表明利用微波消解法前处理空心胶囊样品，电感耦合等离子体质谱法测定其中重金属的方法简便、快速、灵敏，满足于空心胶囊中9种重金属元素的测定要求，可为空心胶囊的生产和应用提供科学依据。

表5 样品分析结果Table 5 Analytical results of the elements in samples /（μg·g－1）

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Determination of Trace Heavy Metal Elements in Vacant Gelatin Capsules by ICP-MS with Microwave-Asisted Digestion

QIU Li，SHI Yihua＊，TANG Biyu，JIN Xiaozhu，GU Xingqian
（Testing Center，Guilin Research Institute of Geology and Mineral Resources，Guilin，Guangxi 541004，China）

A method for the determination of the contents of 9trace heavy metal elements of Cr，Co，Ni，Cu，Zn，As，Cd，Hg and Pb in vacant gelatin capsules by inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）after microware-assisted digestion was established.Analytical conditions for microwave digestion and ICP-MS instrumental operation were optimized.The interference from coexistent ions on determination of 9elements and the interference eliminating methods were studied.72Ge，103Rh and205Tl were chosen as internal standards to compensate matrix effects.By applying the proposed method，the contents of 9trace heavy metal elements in vacant capsules from different factories and different batches were determined.The relative standard deviations（RSD）were in the range of 1.5%～14.1%with 90.0%～102.0%recoveries.The results indicate that the proposed method is simple，rapid and sensitive，and is suitable for the determination of the contents of 9trace heavy metal elements in vacant capsules.

vacant gelatin capsules；trace heavy metal elements；ICP-MS；microwave-assisted digestion

O657.63；TH843

：A

：2095-1035（2015）01-0007-04

2014-10-11

：2014-11-23

广西科学研究与技术开发计划项目（14-87-01）资助

邱丽，女，工程师，主要从事电感耦合等离子体发射光谱、质谱分析方法的研究和应用。E-mail：8347935＠qq.com

＊通信作者：施意华，男，高级工程师，主要从事电感耦合等离子体发射光谱、质谱分析方法的研究和应用。E-mail：syhua2000＠163.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.01.003