ICP-MS法测定骨碎补5种残留重金属

罗洪莲,万红才

(黔南州检验检测院,贵州 都匀 558000)

骨碎补药材为水龙骨科植物槲蕨Drynariafortunei(Kunze)J.Sm.的干燥根茎,又名崖姜、胡孙姜、岩连姜、石毛姜、爬岩姜、石碎补,具有疗伤止痛、补肾强骨的功效,外用可消风祛斑[1]。因功效明确,药效甚好,骨碎补的开发与利用,从药用领域延伸至保健食品领域,民间常见制成酒剂或颗粒、胶囊等长期服用以防治骨质疏松、腰酸背痛、耳鸣耳聋。但由于受到生长环境(工业污染)、炮制加工方法(砂烫法)的影响,再加上属根茎类药材[2],骨碎补重金属污染问题不容忽视。但在《中华人民共和国药典》2020年版一部骨碎补药材质量标准中,未列入重金属检测项目[1]。为避免药材残留的重金属在人体内蓄积产生毒性,应对骨碎补药材中残留的重金属进行评估控制。现对骨碎补药材的残留重金属检测做探索试验,并进行方法学验证,最终建立适宜的检测方法对骨碎补药材的残留重金属进行测定,为骨碎补药材的质量控制提供有效依据。

1 实验器材

1.1 仪器

十万分之一电子天平(梅特勒托利多公司,型号:XSE105DU型);微波消解仪(安东帕公司,奥地利,型号:ETHOS VB24UP型);冷水循环机(安捷伦公司,美国,型号:G3292A型);激光冷水机(安捷伦公司,美国,型号:PH-LW16-BHP型);赶酸仪(北京莱伯泰科仪器股份有限公司,型号:VB24VP型);电感耦合等离子体质谱仪(安捷伦公司,美国,型号:7800型)。

1.2 试药

Cu、As、Cd、Hg、Pb混合标准品溶液(批号:21D1376,1 000μg·mL-1),锗(Ge)、铟(In)、铋(Bi)混合标准品溶液(批号:21D1375,100μg·mL-1),金(Au)元素(批号:211033-1,1 000μg·mL-1),均购于国家有色金属及电子材料分析中心;黄芪标准物质(地球物理地球化学勘查研究所,GBW10028,批号:200702);调谐液(7Li、59Co、89Y、140Ce、205Tl)(安捷伦公司,美国,1μg·L-1);硝酸(国药集团化学试剂有限公司,批号:20014508,优级纯);纯净水(贵阳娃哈哈饮料有限公司,批号:20190629)。

1.3 样品

骨碎补样品3批购买于药店,1批购买于医院,其余9批采集自贵州各地,采集样品经贵阳中医学院魏升华教授鉴定均为水龙骨科植物槲蕨Drynariafortunei(Kunze)J.Sm.的干燥根茎。样品信息见表1。

表1 样品信息

2 方法与结果

2.1 仪器测定参数设置

射频功率1 500W;载气体积流量0.8L·min-1;雾化气体积流量14L·min-1;辅助气体积流量0.8L·min-1;蠕动泵转速25r·min-1;采样模式全定量;稳定时间50s;测定时间40s;采样深度8mm;采样点3次;循环水温度15～20℃;循环水压力230～400kPa。使用调谐液调整仪器至最佳就绪状态后,依次吸取2%硝酸溶液、标准溶液、空白溶液、样品溶液和标准物质质控样品溶液,同步吸取内标溶液[3-4],按照《中华人民共和国药典》2020年版四部通则2321、0412中ICP-MS法进行测定,待测元素选取的同位素为63Cu、75As、114Cd、202Hg和208Pb,其中63Cu、75As以72Ge作为内标,114Cd以115In作为内标,202Hg、208Pb以209Bi作为内标[5]。

2.2 标准溶液制备

2.2.1 金元素标准溶液 取金元素标准品溶液适量,纯净水稀释制成500ng·mL-1,即得。

2.2.2 混合标准溶液 精密量取Cu、As、Cd、Hg、Pb混合标准品溶液适量,用纯净水制成浓度为1 000ng·mL-1的贮备液,再精密量取该贮备液及“2.2.1”项下金元素贮备液适量,用2%硝酸稀释制成每1mL中含金元素5ng的各重金属浓度分别为0、0.4、0.8、2、4、8、20、40、80、200ng·mL-1的混合标准溶液,即得。

2.2.3 内标溶液 精密量取含100μg·mL-1Ge、In、Bi单元素的混合标准溶液适量,2%硝酸稀释制成4ng·mL-1,即得。

2.3 供试品溶液制备

取供试样品(过3号筛)约0.5g,精密称定,置聚四氟乙烯消解罐中,加硝酸10mL,置于赶酸仪中80℃保温1h,旋紧上盖,置微波消解仪消解,消解程序见表2。消解完毕后冷却至室温,打开上盖,置赶酸仪上,于120℃下赶酸至约1mL,转移至50mL量瓶中,用纯净水多次洗涤消解罐,洗液并入量瓶中,加入“2.2.1”项下金元素标准溶液0.5mL,用纯净水稀释至刻度,摇匀,用孔径0.45μm的微孔滤膜滤过,取续滤液作为供试品溶液,同法制备空白溶液10份(空白溶液不加“2.2.1”项下金元素标准溶液)[6-7]。

表2 微波消解程序

用调谐液将ICP-MS调至最优就绪状态,取“2.2”项下混合标准溶液、内标溶液及空白溶液,分别以待测元素响应值与相应内标元素响应值之比率为纵坐标(Y),相应元素质量浓度为横坐标(X)线性回归,结果见表3,表明各元素在各自范围内线性关系良好。

表3 待测元素线性、检测限、定量限

2.4 检测限与定量限的测定

检测限与定量限的测定参照《中华人民共和国药典》2020年版四部通则0412检测限与定量限测定方法,取“2.3”项方法制备的10份空白溶液测定Cu、As、Cd、Hg、Pb响应值(CPS),计算各元素CPS标准偏差(Standarddeviation,SD)值,以3SD值作为检测限,10SD值作为定量限。即得Cu、As、Cd、Hg、Pb的检测限与定量限[8-10]。结果见表3。

2.5 精密度、重复性试验

取含Cu、As、Cd、Hg、Pb的混合标准溶液(40ng·mL-1),连续进样6次,测得Cu、As、Cd、Hg、Pb浓度的RSD分别为1.9%、1.9%、2.6%、2.3%、2.7%,表明仪器精密度良好,满足测定条件;平行称取样品(S1)6份,按“2.3”项下方法制备供试品溶液,测定样品中Cu、As、Cd、Hg、Pb的浓度RSD分别为2.2%、3.1%、2.1%、1.6%、2.0%,表明该样品测定方法重复性良好。

2.6 回收率试验

平行称样品(S1)9份,分别加入混合标准溶液(质量浓度均为50ng·mL-1)1.00、2.00、3.00mL,按“2.3”项方法制备低、中、高三个不同浓度级的供试品溶液;按“2.1”设置仪器条件测定9份样品中各元素的浓度,计算待测元素回收率见表4。

表4 测定元素加样回收试验结果 (n=9)

2.7 准确度试验

取标准物质黄芪,按“2.3”项下方法制备标准物质质控样品溶液,按“2.1”项设定仪器参数测定其中各目标元素质量浓度含量,再与“黄芪标准物质认定证书”中“生物成分标准物质认定值与不确定度”的参考值进行比较,结果见表5。由此可知,5 种元素的测定值均在参考值范围内,证实该测定方法可信。

表5 黄芪标准物质中各元素的测定值与参考值 (n=3,mg·kg-1)

2.8 待测元素含量测定

按“2.3”项方法制备供试品溶液,每批样品平行制样3份,按“2.1”项设定仪器参数测定各元素质量浓度含量,见表6。

表6 13批骨碎补药材中5种重金属元素的含量浓度 (n=3,mg·kg-1)

2.9 重金属污染评价

表7 骨碎补药材中5种重金属污染评价

3 讨论与结论

采用ICP-MS测定中药材中残留重金属,具有操作简单,能够消除其他元素干扰,满足多个元素同时测定、检出限低、灵敏度高等优点。但待测元素中,Hg元素对测定有一定要求,Hg元素有易挥发性,在样品处理时,采用相对温度低、密封条件好的微波消解法,赶酸温度设置在120℃以内,克服Hg元素易挥发、易流失的样品处理难点,有效提高回收率,微波消解法能减少硝酸的用量,降低仪器检测背景,缩短样品处理耗时;Hg元素具有吸附效应,容器、仪器的泵管、进样管、雾化室、矩管、采样锥等会对Hg元素产生吸附,易造成记忆效应。在《中华人民共和国药典》操作指南中,采用金元素能与Hg元素形成金汞齐,增加Hg元素的溶解性,并且能够很好保证Hg元素的稳定性,降低记忆效应[14]。因此,新建方法在混合标准溶液、供试品溶液和标准物质溶液中均加入适量的金元素标准溶液作为Hg元素稳定剂,使Hg元素的测定得到保证。

建立对骨碎补药材中的5种残留重金属元素测定方法,在0～200ng·mL-1浓度范围内,线性(R≥0.999 6)、回收率(95.7%～101.1%)、精密度(RSD≤2.7%)、重复性(RSD≤3.1%),结果均符合《中华人民共和国药典》2020版四部规定[9]。在《中国药品检验操作标准操作规范》中提到,采用具有法定标准物质证书且基质与所测药材类似的标准物质可验证方法的可靠性[15],故选用同为根茎类药材黄芪成分分析标准物质,采用上述方法测定其中各重金属的含量,测定结果与认定值(参考值)一致,表明该方法准确可靠。通过对13批骨碎补药材中残留重金属定量分析,参照限度较严的《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》规定,13 批样品中,Cd超标样品占总数的53.8%,含有量为标准规定值的1.1～2.9倍;其他元素及各元素总量均值限度值内。其中4批超出Cd元素限度近3倍,骨碎补药材炮制过程中砂烫是否是Cd元素污染严重的诱因之一,可进一步探讨。

采用单因子指数法及内梅罗综合指数法评价骨碎补药材重金属污染的情况,发现采集的13批药材中,8批药材中Cd元素单因子指数超标,综合指数来看,2批中度污染,1批轻度污染,4批接近安全警戒。从分析数据可知,样品中Cd、Pb元素含有量波动大,建议重点监控骨碎补中Cd、Pb元素的含有量。