微波消解电感耦合等离子体质谱法测定冬虫夏草铅、砷、镉、铬、铜含量

陈蓉，李阳，白静，曹静，彭成，国锦琳

冬虫夏草为麦角菌科冬虫夏草菌Ophiocordycepssinensis寄生在鳞翅目蝙蝠蛾科昆虫幼虫上形成的幼虫尸体及子座的干燥复合体，是我国传统的名贵中药，具有补肾益肺，止血化痰的功效[1]，是我国传统的三大补药之一，市场需求巨大，近年来冬虫夏草安全性特别是砷含量超标受到越来越多的关注。国家食品药品监督管理总局于2016年报道市场抽检冬虫夏草产品砷含量为4.4～9.9 mg/kg[2]，均超出现行标准砷的限值1～2mg/kg[3]。

重金属对人体毒性，目前比较明确。如血铅浓度的升高会损害儿童的认知能力和智商等[4,5]；镉具有肾脏毒性、损伤骨骼和生殖系统等问题[5,6]；砷可以引起组织损伤和机体障碍，主要作用于神经系统、消化系统、造血系统[6]等；铜是人体必需的微量元素，但急性铜中毒会引起黏膜刺激、胃肠炎、肝肾损害等[7]；铬是人体必需的微量元素，但过多的摄入铬会对人体造成危害，Cr6+为致癌物，摄入过多会损害机体健康[8]。冬虫夏草中主要报道有上述重金属。

国家或相关部门对食品、药品的重金属规定了相应的限量标准。冬虫夏草作为名贵药材，有必要建立报道较多的重金属的限量标准。本文采用微波消解ICP-MS建立冬虫夏草中的铅、砷、镉、铬、铜的含量测定方法，为后续冬虫夏草重金属限量标准制定奠定基础。

1 仪器和材料

1.1 仪器

电子天平（XS205DU，瑞士梅特勒）、电感耦合等离子体发射质谱（NexION 350X，美国珀金埃尔默）、大通量微波消解仪（UltraWAVE，意大利Milestone）、超纯水仪（Milli-Q Intagral 3，美国密理博）。

1.2 试剂

硝酸为优级纯（太仓沪试试剂有限公司，上海）、去离子水、内标溶液（6Li.Sc.Ge.Y.In.Tb.Bi)（100μg/mL、美国珀金埃尔默）、Al.As.B.Ba.Be.Bi.Cd.Co.Cr.Cu.Fe.Ga.Li.Mg.Mn.Ni.Pb.Sb.Sb.Sn.Sr.Ti.Tl.V.Zn混合标准溶液（100µg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心）。

1.3 药材来源

本实验用冬虫夏草药材来自于四川、西藏、青海，经成都中医院大学国锦琳教授鉴定为冬虫夏草Ophiocordycepssinensis，留样保存在中药材标准化教育部重点实验室。样品信息如表1-1：

表1-1 冬虫夏草样品信息表

2 方法

2.1 标准曲线的绘制[9]

混合标准储备液的配置：分别取Al.As.B.Ba.Be.Bi.Cd.Co.Cr.Cu.Fe.Ga.Li.Mg.Mn.Ni.Pb.Sb.Sb.Sn.Sr.Ti.Tl.V.Zn混合标准溶液元素标准溶液（100μg/mL）5.00ml于50 mL容量瓶中，以2%硝酸溶液定容至刻度，即得10.00mg/L的Al.As.B.Ba.Be.Bi.Cd.Co.Cr.Cu.Fe.Ga.Li.Mg.Mn.Ni.Pb.Sb.Sb.Sn.Sr.Ti.Tl.V.Zn混合标准溶液混合标准储备液。

标准系列的配制：取10.00mg/LAl.As.B.Ba.Be.Bi.Cd.Co.Cr.Cu.Fe.Ga.Li.Mg. Mn.Ni.Pb.Sb.Sb.Sn.Sr.Ti.Tl.V.Zn混合标准储备液5ml于50mL容量瓶中，以2%硝酸溶液定容至刻度，即得1mg/L的混合标准使用溶液，分取该标准溶液0.00mL、0.10mL、0.25mL、0.50mL、1mL、2.50mL分别置于50mL容量瓶中，以2%硝酸溶液稀释至刻度，即得浓度为2.00µg/L、5.00µg/L、10.00µg/L、20.00µg/L、50.00µg/L的混合标准溶液。

2.2 样品的制备[9]

准确称取约0.2000g冬虫夏草样品于聚四氟乙烯消解罐中，加入6mL浓硝酸，盖上密封盖，放入微波消解仪中消解，消解程序如表1-2。消解完全后，加酸至2mL，取出冷却至室温，然后转移25mL容量瓶，即为供试品溶液，另取一消解罐，不加样品，直接加入6mL硝酸，以相同消解程序消解，得到空白溶液。

表1-2 微波消解程序表

2.3 样品含量测定[9]

按下表1-3设定ICP-MS的条件，分析中采用6Li.Sc.Ge.Y.In.Tb.Bi为内标，内标校正方法校正仪器，采用ICP-MS分析方法中外标校正分析方法测定。待仪器稳定后，按顺序依次对标准溶液、试剂空白溶液和试样溶液进行测定，以计数比率为纵坐标，质量浓度为横坐标，绘制标准曲线，再根据标准曲线计算样品浓度。

表1-3 ICP-MS仪器条件表

模拟阶段电压 -1750V脉冲电压 1050V偏转板电压 -10.5V数据采样模式 跳峰采集采样深度 10mm重复次数 3次扫描次数 100次

2.4 方法学考察

2.4.1 精密度实验 按照样品ICP-MS仪器条件，对50µg/L砷、铅、镉、铬、铜混合标准溶液连续进样6次进行测定，计算RSD值（n=6）。当RSD＜5%时，认为仪器精密度良好。

2.4.2 稳定性实验 按照2.2项下方法制备冬虫夏草供试品溶液，分别于0 h，2 h，4 h，8 h，12 h后进样，按照2.3项下ICP-MS仪器条件进行检测，计算RSD值（n=5），当RSD＜5%时，认为冬虫夏草供试品溶液稳定性良好。

2.4.3 准确度考察 取冬虫夏草药材样品粉末3份，每份0.2000g，取一份加入0.5mL1mg/L的混合标准溶液储备液，即加入量为20μg/L。按照1.2.2项下方法制备供试品溶液，按照1.2.3项下色谱条件进行检测，计算回收率。

3 结果

3.1 各元素标准曲线

表1-4 各元素标准曲线

3.2 精密度实验

按照2.3项下ICP-MS仪器条件，对50µg/L砷、铅、镉、铬、铜混合标准溶液连续进样6次进行测定，计算RSD值，见表1-5。

表1-5 精密度实验结果

由表可知，砷、铅、铬、铜、镉浓度的RSD值分别为0.88%，0.13%，0.40%，0.20%，0.27%，均小于5%，表明仪器精密度良好。

3.3 稳定性实验

按照2.2项下方法制备冬虫夏草供试品溶液，分别于0 h，2 h，4 h，8 h，12 h后进样，按照2.3项下ICP-MS仪器条件进行检测，计算RSD值结果见表1-7。

表1-7 稳定性实验结果

结果发现，砷、铅、铬、铜、镉浓度的RSD值分别为0.88%，0.13%，0.40%，0.20%，0.27%，均小于5%，表明冬虫夏草供试品溶液在12h内稳定性良好。

3.4 准确度考察

取冬虫夏草药材样品粉末3份，每份0.2g，按照表1-8，加入标准，按照2.2项下方法制备供试品溶液，按照2.3项下色谱条件进行检测。结果见表1-8。

表1-8 准确度实验

由表可知，砷、铅、铬、铜、镉的加样回收率分别为78%、92%、106%、88%、86%，表明该方法准确度良好。As的回收率偏低的原因可能有，As的性质不稳定，在上述微波条件下易转化为其它物质。

3.5 冬虫夏草砷、铅、镉、铬、铜含量分布

表1-10 含量统计表

由表可知，As的含量范围为1.96～20.96mg/kg，Pb的含量范围为0.19～1.26mg/kg，Cr的含量范围为0.17～3.88mg/kg，Cu的含量范围为9.67～15.40mg/kg，Cd的含量范围为0.01～0.20mg/kg。

根据《中华人民共和国药典》对部分中药材铅、砷、镉、铜的限量分别为5mg/kg，2mg/kg，0.3mg/kg，20mg/kg。因此，除砷外，铅、镉、铜的含量均不超标。

3.6 冬虫夏草砷含量问题

其中砷含量为1.58～20.96mg/kg，总体均值的统计范围为2.19～10.35mg/kg，与CFDA的报道相符。

4 结论与讨论

4.1 前处理方法的选择

重金属检测的前处理方法有干法灰化[10]，湿法消解[11]和微波消解[12,13,14]等。微波消解的优势相对于干法消解和湿法消解优势更明显，预处理时间更短，与样品更有效地接触，试剂用量少，操作简单安全、大大减少易挥发元素的损失和实验环境对样品的污染，降低了空白值，提高了方法的灵敏度和准确度。综合各种重金属的检测方法，本实验选择电感耦合等离子体发射光谱质谱（ICP-MS）法为本实验冬虫夏草的检测方法，该方法适用食品、中药材、土壤中的Pb、As、Hg、Cd、Cu、Cr等元素的测定元素，该方法检测灵敏度高，线性范围广，检测速度快，冬虫夏草元素浓度在该方法线性范围内。

4.2 加酸量对消解效果的影响

本实验发现，加酸量直接影响实验结果，加酸不足结果偏低，因此建议同类实验预试判断加酸量。

4.3 砷高水平的原因分析

本实验所测的5种元素除砷外，其它元素均在中国药典规定的限量范围内，相对安全。砷含量为1.58～20.96mg/kg，超过中国药典限量，总体均值的统计范围为3.57～9.66mg/kg，考虑到冬虫夏草每日服用量低，每日摄入砷元素的量相对有限，因此冬虫夏草食用相对安全。

现有研究表明，冬虫夏草砷可能主要来自土壤，左华丽等报道冬虫夏草中的砷含量与其产区土壤的砷含量呈正相关关系，因此建议冬虫夏草服用前，应清洗干净附着的泥沙[15]。

后续研究考虑考察冬虫夏草预处理对砷元素含量的影响，同时评价冬虫夏草中砷元素的组成进一步考察其安全性，为科学制定冬虫夏草砷元素限量奠定基础。