ICP-MS法测定11批糯稻根中5种重金属的含量

顾 媛，张碧月，梅 阳，陈晓风

糯稻根为禾本科植物糯稻（Oryza sativa L.）的根状茎及须根[1,2]，是挖取糯稻的地下部分洗净晒干而得，味甘辛、性平、无毒，具有补气化痰、滋阴壮胃、除风湿、除寒安胎、养胃清肺、健脾、退虚热、止盗汗等多种功效[3-5]。临床常用于治疗阴虚发热、自汗盗汗、口渴咽干、肝炎、乳糜尿、驱马来丝虫等症[3]。中药材从生长到炮制的过程中容易引入金属元素，其中一些是人体需要的微量元素，但还有一些元素如铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）、汞（Hg）、铜（Cu）是有害的，如果在体内蓄积到一定量会危害人体健康[6]。本研究采用电感耦合等离子体质谱法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）对不同购买地的11批糯稻根中5种重金属含量进行测定[7]，一方面建立糯稻根中重金属方便准确的定量分析方法，另一方面也为糯稻根的质量控制、品质评价及安全性评估提供基础资料和理论依据。

1 实验对象与方法

1.1 实验仪器 电感耦合等离子体质谱仪（NexIon350，美国铂金埃尔默公司），电子天平（XS-205，梅特勒-托利多公司），微波消解仪（Mulitiwave PRO，奥地利安东帕有限公司），ZM200型超离心研磨仪（德国）。Pb、Cd、As、Hg、Cu、锗（Ge）、铟（In）、铋（Bi）、金（Au）单元素标准溶液均来源于美国o2si smart solutions公司，含量均为1 000 mg/L；调谐液由美国Perkin Elmer公司提供；芹菜成分分析标准物质（GBW10048 GSB-26，地球物理地球化学勘查研究所）；收集了不同购买地的糯稻根药材，均经镇江市食品药品监督检验中心中药室鉴定。硝酸（Merck优级纯），水为一级水（电阻率≥18.2 MΩ·cm）。糯稻根成分分析样本采用1～11编号表示。

1.2 实验方法

1.2.1 ICP-MS仪工作条件及样品测定

1.2.1.1 ICP-MS仪工作条件 采用调谐液将仪器调至最佳工作环境。射频功率1 100 w；等离子体气流量为15 L/min；载气流量0.8 L/min；辅助气流量1.2 L/min；分析模式：碰撞反应池，重复次数3次。

1.2.1.2 样品测定与计算 设定75As、65Cu以72Ge为内标，114Cd以115In为内标，208Pb、202Hg以209Bi为内标，测定时将样品进样管依次插入各个浓度的标准品溶液中，浓度由低到高依次递增进样，内标进样管始终插在内标溶液中，以响应值为纵坐标，浓度为横坐标，得到标准曲线。再将样品进样管插入供试液中进行测定，需扣除空白，根据标准曲线得出相应的浓度（ng/ml）。各元素的含量计算公式如下：含量（mg/kg）= 测定浓度（ng/ml）×50（ml）/称样量 ×103（g）。

1.2.2 标准品溶液的制备 分别精密量取5个单元素标准溶液适量，用5%硝酸溶液稀释制成每1 ml分别含 Pb、Cd、As、Hg、Cu 为 1 μg、1 μg、0.5 μg、1 μg、10 μg的标准品贮备液。分别精密量取Pb、Cd、As、Cu元素标准品贮备液适量, 用5%硝酸溶液稀释制成每1 ml分别含Pb与As 0、2、5、10、20、50 ng， 含 Cd 0、0.2、1、5、10、15 ng， 含 Cu 0、10、50、100、250、500 ng的系列浓度混合溶液。另精密量取Hg元素标准品贮备液适量, 用5%硝酸溶液稀释至每1 ml含Hg 0、0.1、0.5、1、2、5 ng的溶液，分别加入Au单元素标准溶液 适量使Au元素的浓度为4 ng/ml，作为汞的标准系列浓度溶液（需临用新制）。

1.2.3 内标溶液的制备 分别精密量取Ge、In、Bi单元素标准溶液适量, 用水稀释成每1 ml中各含1μg的混合溶液。

1.2.4 供试品溶液的制备 取糯稻根药材适量，粉碎过4号筛，精密称取粉末约0.5 g，置微波消解罐中, 加硝酸6 ml浸泡过夜，第2天进行微波消解，设定消解程序为：120 ℃，保持20 min；150 ℃，保持10 min；190 ℃，保持20 min。消解完毕后，于120 ℃赶酸至近干，转移至50 ml量瓶中，用水洗涤消解罐，合并至量瓶中，加入Au单元素标准溶液适量使Au元素的浓度为4 ng/ml，用水稀释至刻度，即得。供试液中元素的测定值如超出标准曲线范围, 则将供试液用水稀释至浓度落在相应元素的标准曲线范围内。

1.2.5 空白溶液的制备 除不加样品和Au单元素标准溶液外，余同1.2.4项下制备试剂空白溶液。

1.2.6 统计学方法

1.2.6.1 线性关系的考察 取1.2.2项下的Pb、As、Cd、Cu系列浓度标准品混合溶液及Hg系列浓度标准品溶液分别进样，以浓度（ng/ml）为横坐标，响应值为纵坐标，得到5个元素的线性回归方程和相关系数。

1.2.6.2 方法检出限的考察 取1.2.5项下的空白溶液重复进样11次，分别以各元素测定值的3倍标准偏差除以各元素标准曲线的斜率，即为各元素的方法检出限。

1.2.6.3 重复性试验 精密称取同一批号的糯稻根粉末约0.5 g，称取6份，按1.2.4项下供试品溶液的制备方法操作，按照1.2.1项下进行测定，计算各元素的含量，计算出相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）。

1.2.6.4 准确度试验 包括两种试验。（1）标准物质验证试验：为了考察仪器在测定条件下的准确性，将国家标准物质芹菜（GBW10048）按照1.2.4项下供试品溶液的制备方法操作，按照1.2.1项下进行定量分析。（2）加标回收率试验：取已知各元素含量的糯稻根样品6份，每份取约0.5 g，精密称定，分别精密加入Pb、Cd、Hg、As、Cu元素标准品溶液适量，使加入的标准元素的浓度与供试液中各元素的浓度相当，按照1.2.4项下供试品溶液的制备方法操作，按照1.2.1项下进行测定，根据各元素的测定值与加入的对照品溶液的值计算出回收率及RSD值。

2 结 果

2.1 线性关系考察 结果表明Pb、As、Cd、Hg和Cu 浓度分别在 1～50 ng/ml、1～50 ng/ml、0.2～15 ng/ml、0.1～5 ng/ml和10～500 ng/ml范围内线性关系良好。各元素的线性与相关系数见表1。

2.2 方法检出限的考察 结果表明该方法检出限低，Hg元素的检出限可达到ng/L级别，见表1。

2.3 重复性试验 由表1可见各元素的重复性RSD值均小于3%，表明该方法重现性良好。

2.4 准确度试验

2.4.1 标准物质验证试验 芹菜标准物质测得值均在标准值范围内，结果见表2，表明该方法准确度较好。

2.4.2 加标回收率试验 由表1可见，样品中各元素的回收率均在92.25%～103.02%之间，且RSD值均小于4%，说明此方法准确度高，能满足样品中各元素的分析要求。

表1 糯稻根中各元素的线性、检出限和重复性检测结果

表2 国家标准物质芹菜标准值与测得值比较（mg/kg）

2.5 各批次糯稻根中重金属的含量测定 将11批不同采购地的糯稻根药材按1.2.4项下供试品溶液的制备方法操作，照1.2.1项进行元素的含量测定及计算，结果显示11批糯稻根中有2批Cd含量超标，2批Cu含量超标，而As元素全部超标，见表3。我国现行的重金属限量标准可参照：《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》[8]、GB-14882-94《食品中放射性物质限制浓度标准》[9]和《中国药典》2015年版，限量值均为：Pb≤5.0 mg/kg，Cd≤0.3 mg/kg，Hg≤0.2 mg/kg，As≤2.0 mg/kg，Cu ≤20.0 mg/kg。

表3 11批糯稻根中5种重金属含量测定结果

3 讨 论

本研究采用微波消解将11批糯稻根药材进行了前处理，用ICP-MS仪同时检测了样品中5种重金属元素的含量[10,11]，还验证了芹菜标准质控样品，测定值都在证书标示值的范围内，结果表明该检测方法操作方便快捷、检测限低、线性关系良好、准确度好，可用于糯稻根中5种重金属元素的定量分析。

本研究对11批糯稻根中5种重金属含量进行检测，如参照限量标准，发现只有Pb和Hg元素含量在限度范围内，有2批Cd含量超标，2批Cu含量超标，而As元素全部超标，部分药材中As元素超标量超10倍。由于中药用药期一般较长，若服用重金属超标的中药，长此以往，这些重金属可在体内蓄积，当蓄积到一定量，即可呈现毒性作用，从而危害人体健康。中药中重金属一般来源于以下几个方面：药材对某些元素的主动吸收及自身的富集特性等；中药生长的环境，如土壤、农药化肥及水的影响，工业废水废气的污染等；在采收运输、饮片加工及制剂过程中引入的污染等[12,13]。现如今，世界各国也都已经重视重金属的含量超标问题，对重金属的限量标准做出了严格的规定[14,15]。故我国应该加强对糯稻根药材生长环境、运输生产过程的监管，杜绝重金属污染的根源，同时尽快完善糯稻根药材及其饮片的质量标准，将重金属及有害元素纳入检验标准的检查项下，全方面确保用药的安全性。