ICP-MS测定蟾皮中的重金属及有害元素及健康风险评估

赵磊，于卓卉，孙艳涛，李正刚，姜大成，昝珂

（1.长春中医药大学药学院，吉林 长春 130117；2.四平市食品药品检验所吉林 四平 136000；3.吉林师范大学，吉林 四平 136000；4.中国食品药品检定研究院，北京 100050）

蟾皮为蟾蜍科动物中华大蟾蜍（Bufo bufo gargarizans Cantor）或黑眶蟾蜍（Bufo melanostictus Schneider）的干燥皮[1]。夏、秋季捕捉，剥取外皮，贴于板上或撑开，晒干。蟾皮，有小毒，具有清热解毒、利水消胀及止咳平喘的功效，用于痈疽、肿毒、瘰疬、肿瘤、疳积腹胀和久咳久喘等疾病。本品始载于《本草纲目拾遗》称为蟾皮，现已列入《中国药典》2020年版四部成方制剂中“本版药典未收载的药材和饮片项下”[1]。《陕西省药材标准》2015年版，《江苏省中药材标准》2016年版及《宁夏中药材标准》2018年版等地方标准收录了该药材[2-4]。

现阶段蟾皮药材多集中在化学成分研究，蟾皮化学成分含有蟾蜍二烯羟酸内酯类、吲哚生物碱类、蟾蜍环酰胺类以及甾体类等成分[6-11]。蟾蜍属于水陆两栖类爬行动物，蟾蜍多隐蔽在阴暗的地方，蟾蜍的生活习性可能会有重金属及有害元素的富集情况。目前，蟾皮中重金属及有害元素含量情况，经查找文献，未见有研究报道。本研究建立了ICP-MS法测定产蟾皮中铅、镉、砷、汞及铜5种重金属及有害元素含量的测定方法，根据测定结果采用靶标危害系数法（target hazard quotients，THQ）进行健康风险评估，为该药材的质量控制和安全性评价提供科学依据[16]。

1 仪器设备与实验材料

1.1 仪器设备

MA-093微波消解仪（意大利迈尔斯通公司）；AE-240型电子天平（德国梅特勒公司，感量0.01mg/0.1mg）；品牌为NexION 350X型ICP-MS联用仪（PerkinElmer公司）。

1.2 实验材料

铅（Pb）元素标准溶液（批号：GSB04-1742-2004）、镉（Cd）元素标准溶液（批号：GSB04-1721-2004）、砷（As）元素标准溶液（批号：GSB04-1714-2004）；汞（Hg）元素标准溶液（批号：GSB04-1729-2004）、铜（Cu）元素标准溶液（批号：GSB04-1725-2004）、锗元素标准溶液（批号：GSB04-1728-2004）、铟元素标准溶液（批号：GSB04-1731-2004）、金 元 素 标 准 溶 液（批 号：GSB04-1715-2004）、铋 元 素 标 准 溶 液（批 号：GSB04-1719-2004），上述标准溶液均购自国家有色金属及电子材料分析测试中心，浓度均为1mg/mL。硝酸为优级纯（MERCK公司）；水为超纯水。

10批蟾皮药材（编号为cp1-cp10），经鉴定均为中华大蟾蜍（Bufo bufo gargarizans Cantor）的干燥皮。

2 方法与结果

2.1 微波消解样品方法

消解方法：采用10 min内升温至130℃保持温度10 min；在20 min内升至160℃保持温度10 min；最后5 min内升至180℃后保持温度20 min。

2.2 电感耦合等离子体质谱仪设定参数

辅助气流速设定为1.0 L/min射频功率为1.6 kW，冷却气流量设定为15.0 L/min，流速为1.1 L/min的氩气为载气[12]。

2.3 样品处理

2.3.1 系列对照品溶液的制备 分别精密量取Pb、As、Cu、Cd和Hg单元素对照品溶液，用2%硝酸溶液分别稀释成含Pb、As、Cu、Cd和Hg为1g/mL、1g/mL、10g/mL、1g/mL和0.5g/mL的对照品储备溶液。精密量取Pb、As、Cu、Cd对照品储备液适量，用2%硝酸溶液稀释成含Pb为5 ng/mL、10 ng/mL、20 ng/mL和50 ng/mL，As为0 ng/mL、1 ng/mL、5 ng/mL、10ng/mL和20ng/mL，Cd为0ng/mL、0.5ng/mL、2.5ng/mL、5ng/mL和10 ng/mL，Cu为0 ng/mL、25 ng/mL、50 ng/mL、100 ng/mL和200 ng/mL的系列不同浓度混合溶液。另精密量取汞对照品储备溶液适量，用2%硝酸溶液稀释成含Hg为0 ng/mL、0.2 ng/mL、0.5 ng/mL、1 ng/mL和2.5 ng/mL的系列不同浓度溶液[12]。

2.3.2 内标溶液的配制 测定同位素63Cu、75As以72Ge作为内标；测定同位素202Hg、208Pb以209Bi作为内标；测定同位素114Cd以115In作为内标[12]。

Ge、In、Bi元素内标对照溶液配制：采用2%硝酸溶液稀释制成Ge、In、Bi元素对照品浓度均为1 ng/mL的混合内标溶液，混匀，即得[12]。

2.3.3 样品的微波消解处理 取蟾皮样品剪碎，精密称定0.5 g，置消解罐（聚四氟乙烯）内，加硝酸5 mL，混匀，封紧消解罐，采用设定的消解程序进行微波消解。消解程序完成后，采用恒温加热器设定140℃缓缓加热消解罐，进行赶酸处理，浓缩的消解液约近干时，将消解液用少量水逐渐转移至50 mL量瓶中，精密加入1g/mL的金单元素使用溶液200L，用水稀释至刻度，混匀，即可。

2.3.4 制备空白溶液 取空白试剂，按照“2.3.3”样品的微波消解处理操作，制备空白待测溶液。

2.4 线性考察和检出限

2.4.1 线性范围 以Pb、As、Cu、Cd和Hg各元素浓度（ng/mL）为横坐标x，Pb、As、Cu、Cd和Hg各元素与内标测量值的比值为纵坐标y，各元素分别绘制标准曲线。以空白试验产生的信号响应的标准偏差（）的3倍所对应质量浓度作为仪器的检出限，得到各元素的线性回归方程、相关系数、线性范围及检测限见表1。

表1 线性方程、线性范围和检出限Table 1 Linear equation,linear range and detection limit

2.4.2 仪器精密度考察 取Pb标准溶液浓度为20 ng/mL、取As标准溶液浓度为10 ng/mL、取Cu标准溶液浓度为100 ng/mL、取Cd标准溶液浓度为5 ng/mL和Hg标准溶液浓度为1 ng/mL溶液分别进样6次，计算各元素响应值的RSD范围在0.97%～1.91%之间，说明仪器精密度良好。

2.4.3 稳定性考察 取处理完的蟾皮（编号cp1）样品待测液，考察0 h、2 h、4 h、12 h、24 h的含量。结果，计算各元素含量的RSD范围在RSD为1.61%～1.98%之间，测定结果说明样品在24 h以内稳定性良好。

2.4.4 重复性考察 取同一批蟾皮（编号cp1）约0.5 g，精密称定，按照供试品溶液处理方法实验，取样品6份测定。结果，各元素含量的RSD在1.35%～1.88%之间，测定结果说明本方法的重复性较好。

2.4.5 加样回收率试验 精密称取已知各元素含量的同一批蟾皮（编号cp1）约0.25 g，共6份，分别加入约相当于样品中测定元素含量一半的各元素对照品稀释液，操作方法采用“2.3.3”项下样品的微波消解处理方法，计算回收率，测定结果的平均回收率范围在85.58%～111.24%之间；表明Pb、As、Cu、Cd和Hg回收率的RSD的范围在7.32%～8.29%之间。

2.4.6 样品的含量测定 采用“2.3.3”项下样品的微波消解法处理测定10批样品，测定的含量结果见表2。

表2 10批样品Pb、Cd、As、Hg和Cu的含量（n=3）Table 2 Contents of Pb、Cd、As、Hg and Cu in 10 batches of samples(n=3)

3 健康风险评估

THQ由美国环保局提出，用于评估人体摄取（通过食物）重金属风险的方法，本试验采用THQ评估方法，通过测定蟾皮中重金属及有害元素的含量值对成人和儿童的健康风险进行评估[16]。根据该指导原则，首先计算蟾皮的标准THQ：蟾皮无国家标准，地方标准有陕西省药材标准（2015年版）、江苏省中药材标准（1989年版）、江西省中药材标准（1996年版）、江苏省中药材标准（2016年版）、宁夏中药材标准（2018年版）、辽宁省中药材标准第二册（2019年版），采用地方标准规定的蟾皮使用量规定范围为口服1～9 g。按公式（1）计算，公式表示方式见表3。

表3 THQ公式表示方式Table 3 THQ formula representation

根据公式进行评估，若计算出的THQ低于蟾皮的标准THQ，则认为对健康未造成明显影响。成人蟾皮的THQ为0.01，儿童THQ为0.007 5。再根据公式（1）计算蟾皮中检出的重金属的THQ[16]。结果见表4

表4 蟾皮中Cd、As、Hg和Cu的THQTable 4 THQ of Cd,As,Hg and Cu in toad skin

根据THQ评测结果显示成人蟾皮的THQ均小于0.01，儿童THQ均小于0.007 5。因此，5种重金属含量对健康风险较低。

4 讨论

本研究建立了ICP-MS法测定蟾皮中的重金属及有害元素检测方法，对10批蟾皮进行了铅、砷、汞、镉和铜的元素测定，除铅仅在个别批次中未有检出外，其余4种重金属及有害元素在10批药材中均有检出，其中参考药典植物药的重金属及有害元素限值规定，10批样品中Hg有3批超出限度值0.2 mg/kg。

采用THQ健康风险评估法对测定结果进行了风险评估，结果显示5种重金属含量对健康风险较低。为了保障蟾皮应用的安全性，考察重金属及有害元素均有不同程度检出及3批汞的检测超出限度值。根据THQ评测结果，5种重金属含量对健康虽然无明显影响。但考虑到蟾皮的生活习性因素，亟需建立重金属及有害元素的监测方法，随机进行动态检测，以保障蟾皮药材的用药安全。