胶囊中铬的快速筛查

文/刘静 陈仁甫 李俊卿

胶囊中铬的快速筛查

文/刘静 陈仁甫 李俊卿

便携式XRF在快速筛查胶囊中的铬的应用

本文通过使用便携式XRF对18批抽检胶囊样品进行了检测，测试结果与原子吸收结果具有高度相关性，3 min快速测试，准确、高效、精密度高，且无需样品前处理，该法对现场快速筛查胶囊中的重金属意义重大。

“问题胶囊”是指使用一些用生石灰处理过的皮革废料来熬制成工业明胶，最终制成药用胶囊流入市场。由于皮革在工业加工过程中，要使用含铬的鞣制剂，这样制成的胶囊往往重金属元素铬超标。所以建立一种快速准确地测定胶囊中铬元素的方法，将对现场快速筛查“问题胶囊”意义重大。

目前，中国药典测试明胶空心胶囊的方法是原子吸收分光光度法，由于该方法需要对样品微波消解前处理，耗时较长，因此建立现场快速筛查药用胶囊中铬的方法很有必要。本文方法使用赛默飞Niton XL3t 970便携式X射线元素分析仪（图1），通过对18批抽检胶囊样品进行检测、分析和数据对比，对该法的准确度、稳定性等参数进行评价，目的是探讨出一套适合现场快速筛查胶囊中铬的方法。

本次实验便携式X射线元素分析仪采用的是基本参数法，这是基于XRF的基本原理进行定量计算的方法，依据严格的理论计算对基体吸收增强效应进行准确的校正。基本参数法的核心是根据X射线产生与物质相互作用的原理，结合具体的仪器光路结构和探测器能量响应曲线对探测器接收到的荧光谱进行复杂的数值计算。基本参数法是目前XRF定量算法中最先进、最准确、需要标样最少的算法。

图1.赛默飞Niton便携式XRF分析仪。

实验条件

仪器及参数

Niton XL3t 970便携式X射线元素分析仪，利用无损分析技术，测试元素范围Mg～U，重1.3 kg，高性能微型X射线光管，银靶材；高性能GOLDD+探测器，标配两块可充电锂电池，每块可连续使用6～8 h，适合现场快速筛查使用。

实验与分析

样品及实验方法

实验所测样品为抽检的空心胶囊壳，未制样直接测试，将胶囊帽与胶囊体穿插扣好（不含药物），两个胶囊壳并列放置在便携测试架上，胶囊体帽重叠部分对准测试窗口，开启CCD摄像头，选用FDA模式，显示单位为ppm，选择1σ标准偏差，测试时间设置为180 s，前60 s用于检测样品中是否含有其他重金属，如汞、铅、砷等；后120秒用于检测胶囊中的铬。测试结果会实时显示在仪器屏幕上（图2），并能够支持USB下载。

结果和讨论

此次实验共分析了18批空心胶囊样品，均使用便携式XRF针对每批样品分析三次，分别获得PXRF1、PXRF2和PXRF3三组数据。其中,lab数据代表实验室原子吸收仪器的分析结果，分别将三次PXRF分析结果求平均，与AAS数据进行对比，求出对数偏差和相对标准偏差（见表1）。

图2. 仪器屏幕显示分结果和摄像头拍摄的样品照片。

准确度分析

将便携式XRF测试结果三次平均值与原子吸收测试结果相对比，采用对数偏差的方法计算其偏差，计算公式为△lgC =|lgCi－lgCs|,其中Ci为使用便携式XRF分析三次的平均值，Cs为实验室AAS的分析数据。

18个样品中有4个样品由于测试结果为＜2而未计算对数偏差，通过其它14个样品的对数偏差可以看出：除了5号样品对数偏差大于10%以外，其它13个样品的对数偏差均小于10%，铬元素含量大于10 ppm的样品其对数偏差均小于10%（见表1）。

另外，通过便携式XRF测试结果三次平均值与原子吸收测试结果相对比的相关性图（图3）可以看出，线性相关系数R2为0.99，说明结果高度相关。从而可以得出结论，无需样品前处理可直接分析，在3 min内得出分析结果的便携式XRF法，可媲美需样品消解后再进样的实验室原子吸收法。

稳定性分析

此次18批胶囊样品使用便携式XRF每个样品测试三次，并计算三次分析的相对标准偏差RSD。18个样品中有4个样品由于测试结果为＜2而未计算RSD以外，通过其它14个样品的相对标准偏差可以看出：14个样品中有3个样品的RSD大于10%，其它11个样品RSD均小于10%。另外，随着样品中Cr元素的含量增加，其RSD数据变小，稳定性增加。

阳性样品筛查

对于胶囊的快速检测，阴性样品和阳性样品的定性非常重要，中国药典中对胶囊壳中铬的含量要求为2 ppm，欧洲药典对胶囊中铬的要求为10 ppm，通过表1的数据我们可以看到，仪器的测试结果能很好的反映出样品是否铬超标，对阳性样品进行现场快速筛查。具体到现场应用的话，建议以10 ppm快筛限值，若便携式XRF现场报出数据大于10 ppm，即定性为阳性样品，若便携式XRF报出数据小于10 ppm，可根据需要再进一步使用AAS的方法进行补充确认。

结果分析

通过以上测试结果对比，可以看出便携式XRF分析胶囊中的铬具有较高的准确度和稳定性，并能对样品进行快速筛查。值得一提的是，赛默飞Niton XL3t 970分析仪对Cr元素在FDA模式分析60 s的检出限为12 ppm，也就是说，针对1～7号这类小于10 ppm的样品，如果想得到更完美的分析效果，可采用以下方式：a.将胶囊壳样品经过简单的压片制样后测试；b.延长相应滤光片的测试时间。

表1.便携式XRF分析结果与原子吸收分析结果对比表（单位：ppm）

图3. 便携式XRF分析胶囊中铬的分析结果与实验室AAS的分析结果的相关性图。

便携式XRF允许同时测定多个元素，因此，除了胶囊中的铬元素，此次测试还关注了胶囊中含有的其他重金属元素，这些元素含量的异常变化在我们判断阳性样品中起到了佐证作用。图4为几个样品的XRF谱线图，图中可以看出Cr显示出高峰值，Ca元素也显示了较高的峰值，由此我们可推断出，皮革在加工过程中，鞣制时很可能使用了含铬的鞣制剂，至于为何有钙的残留，我们分析认为识由于加入了生石灰进行浸渍的原因。虽然钙不是有毒有害元素，但完全可作为判断医用明胶、工业明胶的重要参考指标。

图4. 便携式XRF测试胶囊样品的谱线图。

小结

赛默飞Niton系列便携式XRF可以无损、快速检测胶囊中的铬元素，且无需前处理样品，即能够在3 min内对样品进行快速筛查，大大缩短了分析时间，提高了分析速度。且结果表明，其具有较高的准确度和稳定性，能够准确有效地在现场筛选出阳性胶囊样品，可以说，本文方法对现场快速筛查胶囊中是否含有重金属元素意义重大。

表 3. NIST 1568b米粉中砷形态的定量分析结果a

小结

本研究采用Agilent 1260 Infnity LC与Agilent 7900 ICP-MS联用对精白米中的5种砷形态进行了分离。该方法分析速度快，可在4 min内测定包括毒性相关无机形态 As(III) 和As(V)在内的5种砷形态，同时具有出色的灵敏度、准确度和精密度。采用在氦气模式下运行的ORS 4池可去除对砷的任何潜在干扰，例如ArCl+。在20种大米样品中均检测出了不同浓度的无机砷和DMA。然而,所有样品均未超过食品法典委员会的建议限值0.2 mg/kg。本文中列出的经验证方法适用于快速测定大米和其他食品样品中的痕量 As(V)、MMA、As(III)、DMA和 AsB。

本文作者刘、陈来自赛默飞世尔科技；李来自东营市药品检验所。