植物类中药材及饮片中18种重金属及有害元素研究

李春盈，张玉英

(广州市药品检验所，广东 广州 510160)



实验技术

植物类中药材及饮片中18种重金属及有害元素研究

李春盈*，张玉英

(广州市药品检验所，广东 广州 510160)

建立植物类中药材及饮片中铅、镉、总砷、总汞、铜、锑、锡、铬、镍、钡、锰、铊、银、铍、镝、铝、硒、钼共18种重金属及有害元素含量的检测方法和限量。样品经微波消解处理后，采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对100批植物类中药材中的重金属及有害元素进行测定和方法研究。各元素线性关系良好，相关系数(r)均大于0.999 5，方法检出限为0.000 22～0.023 0 mg/kg，回收率为90.2%～108.7%，相对标准偏差为1.8%～4.9%。该方法准确、简便、灵敏，可为植物类中药材中重金属及有害元素的检测与控制提供方法参考。

中药材；重金属及有害元素；电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)

重金属及有害元素是评价中药材及中药饮片安全性的重要指标，其污染是影响中药材出口的主要因素之一，相关标准的制定与检测方法的完善是亟待解决的问题。《中国药典》2015年版[1]检测珍珠等28种中药材中铅、砷、镉、汞和铜元素的含量，《美国药典》39版[2]监测药品中的重金属和有害元素多达15种。目前，金属元素含量测定的方法有原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等，如叶国华等[3]采用AAS测定不同产地北沙参中铜、铅、砷、镉、汞的含量；杨熙等[4]采用ICP-OES测定特色南药中铝、砷、汞等17种元素的含量；张建平等[5]采用ICP-MS研究大鼠体内铅和镉的分布。上述方法中，AAS及ICP-OES法的专属性强，但AAS法的线性范围窄，共存成分易干扰测定。与前两者相比，ICP-MS法具有灵敏度高、检出限低、线性范围宽的优点。

目前对中药材中重金属的研究以单品种[3,6-10]、地域性[3,5]或少量元素测定[11-12]的研究方法居多，针对大范围的植物类中药材及饮片,尚无文献报道ICP-MS法测定十余种元素的含量。本文对目前使用较多的96种植物类中药材及饮片进行了调查和评价，建立了能够同时测定其中铅、镉、总砷、总汞、铜、锑、锡、铬、镍、钡、锰、铊、银、铍、镝、铝、硒、钼共18种重金属及有害元素含量的ICP-MS法。该方法快速、准确、简便，为制定相关检测方法和限量范围提供了参考和依据。

1 实验部分

1.1 仪器及工作条件

Agilent 7500a型电感耦合等离子质谱仪，含石英一体化炬管、石英双通道雾化室、巴比顿雾化器，其锥材料为铂，工作条件：入射功率为1 400 W，采样深度为8.0 mm，载气流量为1.20 L/min，Piltier半导体控温于(2± 0.1) ℃，采用仪器内设的EPA 200.8标准干扰校正方程；ETHOS 1 型微波消解仪(意大利Mile-Stone公司)。

1.2 试剂与标准溶液

氩气(广州气体厂，纯度99.99%)；实验用水为经Millipore Milli-Q水处理系统处理后的去离子水；调谐溶液为10 μg/L的Li，Co，Y，Ce，Tl混合标准溶液(Agilent公司，Part# 5184-3566)；内标溶液为10 μg/mL的Li，Sc，Ge，In，Y，Bi混合内标溶液(Agilent公司，Part# 5183-4680)稀释200倍后使用；铅、镉、砷、汞、铜、铬、镍、钡、锰、铊、银、铍、镝、铝、硒、钼单元素标准溶液浓度均为1 000 μg/mL，锑和锡单元素标准溶液浓度均为500 μg/mL，由国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院提供；硝酸(Merck公司)。茶树叶GBW 08513国家标准物质(中国科学院生态环境研究中心)。

1.3 实验方法

1.3.1 标准溶液的制备 精密量取各单元素标准溶液，用 5%硝酸溶液稀释制成不同浓度的含银系列溶液和含其余17种元素的系列混合溶液。

1.3.2 供试品溶液的制备 100批样品共涵盖96个中药材及饮片品种，产于陕西、广东、山东等26个省份，其名称及来源见表1。取粉碎至粗粉的样品约0.5 g，精密称定，置于聚四氟乙烯消解罐内，加3 mL硝酸和2 mL 30%过氧化氢，加上内盖，静置过夜，旋紧外盖后置微波消解炉内进行消解。消解结束时，转移至50 mL容量瓶中，用水洗涤微波消解罐2～3次，合并洗液至容量瓶中，加水定容至刻度，摇匀，待测。若样品浓度超出标准曲线范围，用5%硝酸进行稀释。同法制备试样空白。

表1 样品及来源

(续表1)

序号药材名称产地序号药材名称产地序号药材名称产地序号药材名称产地24木贼安徽49野菊花广西74大青叶安徽99金钱草广东25天冬贵州50牵牛子广东75紫花地丁江苏100茜草山西

*样品为中药材，除六神曲为成药外其余品种均为中药饮片

1.3.3 测定方法 选取合适的同位素进行测定，其中9Be以6Li为内标；27Al，53Cr，55Mn以45Sc为内标；60Ni，65Cu，75As，82Se以72Ge为内标，95Mo，109Ag，114Cd，118Sn，121Sb，137Ba，163Dy 以115In为内标，202Hg，205Tl和208Pb以209Bi为内标。依次将仪器样品管插入各浓度的标准品溶液中进行测定(浓度依次递增)，以测量值(3次读数的平均值)为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线。同法测定供试品溶液，计算样品中各元素含量。

2 结果与讨论

2.1 药材代表性及分析元素的选择

梁永锋[6]比较了野生道地与人工种植金莲花不同部位的无机元素，文献[7-10]显示植物不同部位对重金属的富集能力不同。本研究针对根、茎、叶、花、果实、种子和全草等不同药用部位，收集药材市场中多来源、不同药用部位样品的药材，并分别针对不同药用部位药材进行方法学研究。《中国药典》2015年版[1]收载珍珠等28种中药材中铅、砷、镉、汞和铜含量的检测方法及限量要求，《美国药典》[2]也以膳食补充剂的形式规范中药材等物质中铅、砷、镉、汞的限量，另在化学药品检测中增加镍、钼等12种有害元素的监测。本文引用了中美两国药典中收载的元素，以及其他毒性较大的潜在有害元素共18种作为监测对象。

2.2 中药材前处理方法

为确保取样的均匀性，对所有样品进行粉碎处理，因本课题需监测铜元素，故粉碎时勿使用铜盅，以不锈钢体为宜，粉碎时注意清洁，避免交叉污染。7种不同药用部位药材的基质差异较大，果实和种子多含有油脂、石细胞、脂肪等较难消解的成分，草、花等部位较易消解。实验采用密闭微波消解技术，分别对7类不同用药部位中药材的微波消解程序、消解用酸、样品取样量等条件进行考察。结果表明，以硝酸为主的消解试剂中加入少量过氧化氢可提高消解效率，最终确定硝酸-过氧化氢(5∶2)作为消化试剂；微波消解程序设定为阶段缓慢升温，高温阶段延长升温时间并延长最终高温消解时间，可使不同药用部位中药材均能消化完全。

2.3 干扰的消除

ICP-MS测定元素的干扰主要为基体效应和质谱干扰。基体效应有来自高盐溶液引起的物理效应及基体对分析物的抑制和增强效应。采用内标分析可在一定程度消除基体效应，且可以校正仪器的漂移。质谱干扰来自待测元素的同量异位素的干扰、多原子离子干扰、双电荷干扰和难熔氧化物的干扰，通过选择无干扰的同位素可避免同量异位素干扰，如114Cd 受114Sn 的干扰，故选择111Cd 避免，同时采用干扰校正方程消除40Ar35Cl对75As的干扰等。

2.4 线性关系及方法检出限

将“1.3.1”系列标准溶液分别进样分析，得到各元素的线性方程和相关系数。数据显示，18种元素在一定浓度范围内线性关系良好，相关系数(r)均大于0.999 5。取空白对照溶液进行测试，连续进样11次计算方法检出限，18种元素的检出限均能很好的满足分析要求(见表2)。

表2 18种元素的线性范围及检出限

(续表2)

ElementLinearrange(μg/L)rLOD(mg/kg)ElementLinearrange(μg/L)rLOD(mg/kg)Ni0～2500999900060Ba0～10001000000039Cu0～25000999900054Dy0～25010000000038As0～1251000000090Hg0～150999900042Se0～2501000000043Tl0～25010000000025Mo0～2501000000065Pb0～10010000000041

表3 18种元素的加标回收率及相对标准偏差(n=6)

2.5 回收率与精密度

选取具有代表性的佛手、栀子、巴戟天、木贼、桑白皮和当归粉末等样品约0.5 g，精密称定，加入混合对照品溶液，按“1.3.2” 方法制得加样溶液，扣除本底值后，以ICP-MS法测定各元素的回收率。取混合标准曲线溶液和汞标准曲线溶液连续进样6次，以CPS值计算相对标准偏差( RSD)，结果见表3。各元素的回收率为90.2%～108.7%，相对标准偏差为1.8%～4.9%。

2.6 稳定性试验

取“1.3.1”配制的溶液，放置24 h后测定。比较放置0 h和24 h后的校正浓度，结果表明银元素室温放置24 h后含量变为0 h的60.1%，其他元素室温放置后含量为0 h的95%～105%之间。因此，建议供试品溶液制备好后立即测定。

2.7 样品测定及分析方法比对

采用本文建立的ICP-MS法，对表1中的植物类样品进行测定(n=2)，结果见表4。除了银和总汞外，96种植物类中药材及饮片中16种元素的标识含量基本一致，从而为制定各类元素在中药材及饮片中的含量限度提供了依据。采用原子吸收分光光度法对铅、总砷、镉、铜和总汞含量进行测定，测得结果分别为(2.42±0.034),(0.53±0.01),(0.25±0.01),(9.08±0.17),(0.006±0.002) mg/kg，与表4测得值一致，其他元素的原子吸收方法有待进一步研究。《中国药典》[2]统一了中药材中丹参等铅、砷、镉、铜和汞共5种有害元素的限度，《美国药典》[3]增加了钼和锰的限度。在该7种有含量限度的元素中，镉元素的超限率最高，总汞和钼的含量均未超出限量范围。在所有样品中，千年健中的镉、狗脊中的铅、旋覆花中的总砷、木贼中的铜和丁香中的锰含量均最高，均超出限量范围。针对现已发生的药害事件以及国际贸易争端绝大多数集中于中药中重金属及有害元素超标等问题[13-16]，且镉元素的致癌性及半衰期长等特点[17]，需对重金属含量较高的品种进行深入研究。

表4 100批样品中的18种元素含量

3 结 论

本文建立了ICP-MS法测定植物类中药材及饮片中18种重金属及有害元素的含量。本文建立的方法能够准确测定吴茱萸、木贼等96种中药材及饮片中铅、砷、镉、铜和汞5种有害元素的含量，为国家标准增订重金属及有害元素检查项提供了方法和限度依据，对评价植物类中药材及饮片质量提供了参考。

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Determination of 18 Heavy Metal and Hazardous Elements in Chinese Medicinal Material by ICP-MS

LI Chun-ying*,ZHANG Yu-ying

(Guangzhou Institute of Drug Control,Guangzhou 510160,China)

To determine 18 hazardous elements including Pb,Cd,As,Hg,Cu,Sb,Sn,Cr,Ni,Ba,Mn,Tl,Ag,Be,Dy,Al,Se,Mo in 100 samples of Chinese medicinal material.The samples were prepared through microwave digestion and analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS).The calibration curves of 18 hazardous elements were linear in the certain concentration ranges,with correlation coefficients(r) more than 0.999 5.Detection limits of the method were in the range of 0.000 22-0.023 0 mg/kg.The recoveries were in the range of 90.2%-108.7% with RSDs of 1.8%-4.9%.The method is highly sensitive,rapid and accurate,and could provide a reference for determination of hazardous elements in Chinese medicinal material.

Chinese medicinal material;heavy metal and hazardous elements;inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS)

2016-05-18；

2016-08-20

国家重大科技专项课题(2009ZX09308-006)

10.3969/j.issn.1004-4957.2016.12.021

O657.63;O612

A

1004-4957(2016)12-1634-05

*通讯作者：李春盈，硕士，副主任药师，研究方向：药物分析,Tel：020-26283097，E-mail：clycpu@126.com