电感耦合等离子体质谱法测定金银花中镉含量的不确定度评定

朱毅忠 古丽努尔·沙马力 闫 皓 闫顺华

(新疆维吾尔自治区药品检验研究院，乌鲁木齐 830054)

金银花为忍冬科植物忍冬(Lonicera japonica Thunb)的花蕾，其性寒、味苦，具有清热解毒、凉风散热、抗病毒、保肝利胆等功效[1，2]，在我国具有悠久的药用历史，临床上以金银花为主要成分的银翘解毒片、连花清瘟胶囊、银黄片、银黄注射液等中药复方剂均用于治疗流感病毒引起的感冒。金银花属于药食同源中药材，民间常用于泡水喝，其在2003年非典疫情、2009年全球H1N1流感病毒疫情和2019年底爆发的新冠疫情中防控中都发挥了具大的作用。

由于现代化工业的发展，环境污染问题越来越突出，耕地土壤中重金属污染也日益严重，可能导致金银花中重金属含量超标。冯云霞[3]等研究过100种常用药材重金属残留状况探析，结果表明100种药材中有22味中药重金属含量超标，占总数的22%，其中镉的超标量最为严重，占所有样本的19%。金属镉易在在人体器官中蓄积，对肾、肺、肝、睾丸、脑、骨胳及血液系统均可产生毒性，可能引起疼痛或骨软化症[4，5]，对人有致畸、致癌、致突变作用[6]，被美国毒素管理委员会(ATSDR)列为第6位危及人体健康的有毒物质[7]。

目前，重金属含量的高低已成为衡量中药材质量优劣的一个重要指标，这对中药走向世界具有重要作用。本研究依据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》[8]，按照《中国药典》2015年版四部通则中2321规定的方法对金银花样品中的镉含量进行测定，并对测量结果进行不确度评定，为中药材的质量评价提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)，ICAP Q型；万分之一天平；微波消解仪；DTK-型高温纤维加热板。

镉单元素标准溶液，1000μg/mL，批号为GBW08612(2μg/ml，k=2)；硝酸，优级纯。

金银花样品为中国食品药品检定研究院提供的能力验证样品。

1.2 标准溶液的配制

(1)用单标线吸量管量取1.0mL 镉单元素标准溶液于100mL容量瓶中，用5%的硝酸溶液稀释，配制成浓度为10μg/mL的镉标准储备液。

(2)用单标线吸量管量取1.0mL镉标准储备液至100mL容量瓶中，用5%的硝酸溶液稀释，配制成浓度为100 ng/mL的镉标准中间液。

(3)用刻度吸管和单标线吸量管分别精密量取0.5、1.0、2.0、3.0、4.0mL镉标准中间液至5个50mL容量瓶中，用5%的硝酸溶液稀释，配制成浓度为1 ng/mL、2 ng/mL、4 ng/mL、6 ng/mL和8ng/mL的镉标准工作液系列。

1.3 样品前处理

用万分之一天平称取样品约0.5 g，分别加8 mL硝酸、2.0mL过氧化氢进行微波消解，待赶酸完成后，继续加热浓缩至2～3mL；用超纯水将样品消化液转入25mL容量瓶中，并稀释定容至刻度。同法制备试剂空白溶液。微波消解程序见表1。

表1 微波消解程序

1.4 制备加标样品

称取6份金银花平行样品，每份0. 5g(精确至0.0001g)分别置于消解管中，分别加入0.5mL镉标准中间液，其余步骤同1.3样品前处理。

1.5 ICP-MS工作条件

射频功率：1.52kW；采样深度：10mm；等离子气流量：12 .0L/min；载气流速：0.6L/min；雾化室温度：2℃；跳峰采集。测定时选取的同位素为111Cd，同时选用115In作为内标元素。

1.6 测量数学模型

(1)

式中：X为样品中镉元素的含量，mg/kg；c为样品中镉元素的浓度，ng/mL；V为样品定容体积，mL；m为样品的称样量，g。

1.7 不确定度的来源分析

根据试验步骤和建立的测量模型，用ICP-MS法测定金银花中镉含量的不确定来源用因果图表示如图1所示[9，10]。

图1 ICP-MS测定金银花中Cd含量的不确定来源因果图

2 不确定度的分析和计算

2.1 样品测量引入的不确定度

2.1.1样品称量引入的不确定度ur(W样)

2.1.2样品溶液定容引入的不确定度ur(V样)

样品最后定容至25mL容量瓶(A级)中，根据JJG196—2006《常用玻璃量器检定规程》[11]， 25mL容量瓶(A级)的允差为±0.03mL，按均匀分布估算，则：

实验室温度为23℃，容量瓶校准时温度为20℃，水的体积膨胀系数为2.1×10-4℃-1，则产生体积变化的半宽为：25mL×2.1×10-4℃-1×3℃=0.01575mL，则：

2.1.3ICP-MS引入的不确定度ur(E)

所使用ICP-MS的测量重复性为1.3%，按均匀分布估算，则ICP-MS引入的不确定度为：

对平行制备的10份待测样品溶液进行测定，测量数据及计算结果如表2。

则样品重复测量引入的不确定为：

表2 样品溶液测量数据

2.1.5方法回收率引入的不确定度ur(R)

对加标样品进行测定，测定和计算结果如表3所示。

表3 加标回收率结果

则回收率引入的不确定度为：

根据t检验，判断偏差是否显著：

当置信度为95%，n-1=5，查t值临界值分布表[12]可得t(0.05, 5)=2.571， 此时有t > t(0.05, 5)，因此需要将回收率带入公式(1)修正样品的测定结果。

2.2 标准物质溶液引入的不确定度分量

2.2.1标准物质引入的不确定度ur(P对)

镉单元素标准溶液的不确定为2μg/mL，k=2，因为有证标准物质一般不需要考虑分布， 则标准物质引入的不确定度为：2μg/mL/2=1μg/mL，相对不确定度为：

2.2.2标准溶液配制过程使用玻璃量器引入的相对标准不确定度ur(V对)

标准溶液系列配制过程中使用了单标线吸量管(1mL、2mL、3mL各1次)、刻度吸管(分别移取0.5mL、4mL液体各1次)和容量瓶(2次100mL、5次50mL)，根据《常用玻璃量器检定规程》JJG196—2006，假设为均匀分布，则所使用的各类玻璃器具引入的不确定度计算结果如表4所示。

表4 标准溶液系列配制过程中玻璃器量器引入的不确定度

标准溶液系列配制引入的不确定为：

=0.0129

2.2.3标准曲线拟合引入的不确定度ur(C)

对镉标准工作溶液系列进行测定，每个浓度重复测定3次，具体数据如表5所示。对测定数据进行拟合得到镉元素的线性回归方程为：A=17558.7626C+1883.4821，式中A为强度响应值，C为相对应的浓度值，17558.7626为斜率，1883.4821为截距

表5 标准曲线数据

续表5

根据稀释所得的系列标准溶液浓度C，利用标准曲线求得响应强度值的理论值Ai,计算实际测得的响应强度值A实测i的残差A实测i-A理论i=A实测i-(aC理论i+b)，计算得到标准溶液响应强度值残差的标准差为：

(2)

计算由标准曲线拟合产生的标准不确定度为：

(3)

则标准曲线拟合引入的不确定度为：

3.3 不确定度的合成

3.3.1相对标准不确定度的合成

(4)

3.3.2扩展不确定度的计算

在95%的置信水平下，包含因子k=2,则镉元素的扩展不确定度为：

4 结论

由于中药材的生长周期一般都比较长，易引起有害重金属元素的蓄积[13]，因此必须加强对中药材中有害元素的检测和控制。通过分析发现，本实验中方法的回收率、标准溶液配制和标准曲线拟合对不确定度的贡献比较大。中药材中重金属元素的测定属于痕量分析，标准曲线线性范围设置的合理与否直接影响到检测结果的准确性，应针对不同重金属元素的特性，设置合适的标准曲线线性范围。同时，在日常工作中应定期对仪器设备进行维护保养，保持测量仪器运行时的高灵敏度和稳定性[14,15]，确保测量结果的准确性和可靠性。