電感耦合等離子體-質(zhì)譜法測定吐根藥材中36種金屬元素

孫菡，李曉倩，張巧曼，劉映倩

(1.河北省藥品檢驗(yàn)研究院，石家莊 050011；2.重慶市藥品技術(shù)審評認(rèn)證中心藥品審評科，重慶 400014)

吐根為茜草科頭九節(jié)屬植物Cephaelisipecacuanha( Brot.) A.Rich.或CephaelisacuminataKarsten 的干燥根及根莖，主要有效成分為生物堿，《歐洲藥典》《美國藥典》《日本藥局方》均有收載[1-3]。吐根主產(chǎn)地為巴西，我國不產(chǎn)吐根，因此沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)研究也較少。吐根主要作用為催吐、鎮(zhèn)咳祛痰等，我國多用于止咳類成方制劑中，如小兒化痰止咳顆粒等。早期我國企業(yè)主要通過進(jìn)口流浸膏進(jìn)行吐根酊及含吐根類成方制劑的生產(chǎn)，隨著近年來需求量的增加，國內(nèi)企業(yè)也開始進(jìn)口吐根藥材進(jìn)行生產(chǎn)。

吐根藥材國內(nèi)需求量連年增加，筆者未見國內(nèi)對于吐根中金屬元素的相關(guān)數(shù)據(jù)的檢測與研究。雖然相關(guān)文獻(xiàn)報道中藥中所含微量元素對于治療某些疾病有積極作用，但過高的金屬元素對于兒童止咳類成方制劑的藥材來說風(fēng)險較大。重金屬及有害元素的測定方法主要包括原子吸收光譜法、原子熒光光度法和原子發(fā)射光譜法等，大多只能用于單個元素的測定。而電感耦合等離子體-質(zhì)譜(inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS)法可以同時對多元素進(jìn)行分析測定，并且具有靈敏度高、檢出限低、線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，備受分析工作者的關(guān)注。本研究經(jīng)過試驗(yàn)研究最終確定使用ICP-MS法測定吐根藥材中7Li，9Be，45Sc，51V，52Cr，55Mn，59Co，60Ni，63Cu，75As，85Rb，88Sr，89Y，107Ag，111Cd，115In，133Cs，138Ba，139La，205Ti，208Pb，209Bi，140Ce，141Pr，142Nd，152Sm，153Eu，158Gd，159Tb，164Dy，165Ho，166Er，169Tm，174Yb，175Lu，232Th的方法，使用硝酸(HNO3)和過氧化氫(H2O2)作為消解體系，采用微波消解法前處理樣品。制定基于ICP-MS的測定方法[4-8]，并通過科學(xué)的驗(yàn)證方式，建立快速靈敏的金屬元素測定方法，報道如下。

1 儀器與試藥

1.1儀器 NexION 350X電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(PE公司)；ETHOS ONE微波消解儀(意大利Mlistone)；AE240電子分析天平(瑞士梅特勒-托利多儀器公司，感量：0.1 mg)；超純水儀(美國Millipore公司)；精密移液器(德國Sartorius公司)。

1.2試藥 36種金屬標(biāo)準(zhǔn)試劑購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心；灌木枝葉(國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心，批號：GBW 07602)；硝酸，色譜純(默克公司)；30%過氧化氫，分析純。

吐根藥材來源安國市場，產(chǎn)地為巴西、哥斯達(dá)黎加，經(jīng)河北省藥品檢驗(yàn)研究院中藥室段吉平主任中藥師鑒定均為正品。

2 方法與結(jié)果

2.1測定條件 等離子體流量：18 L·min-1；霧化器流量：0.94 L·min-1；輔助氣流量：1.2 L·min-1；射頻功率：1.6 kW；模擬階段電壓：-1635 V；脈中階段電壓：800 V。

2.2標(biāo)準(zhǔn)品溶液制備 取各金屬標(biāo)準(zhǔn)試劑適量，加2%硝酸溶液配制成1000 μg·L-1混合標(biāo)準(zhǔn)品儲備液，儲藏于4 ℃冰箱中。

取混合標(biāo)準(zhǔn)品儲備液(1000 μg·L-1)，加2%硝酸溶液制成0，20，30，40，50 μg ·L-1的系列混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液。

2.3內(nèi)標(biāo)溶液制備 分別精密量取Rh、Re單元式標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，加2%硝酸溶液配制成20 μg·mL-1混合內(nèi)標(biāo)溶液，采用在線內(nèi)標(biāo)加入。

2.4供試品溶液制備 取藥材樣品，粉碎，過孔徑0.150 mm(100目)篩。取樣品粉末約0.2 g，精密稱定，置于消解罐中，加70%硝酸3 mL放置過夜，加30%過氧化氫溶液2 mL，置微波消解儀中消解完全，取出，用水轉(zhuǎn)移至25 mL具塞比色管中，用水反復(fù)沖洗消解罐，并將洗液并入量瓶中，水定容，混勻。

2.5測定與計(jì)算 測定時選取同位素為7Li，9Be，45SC，51V，52Cr，55Mn，59Co，60Ni，63Cu，75As，85Rb，88Sr，89Y，107Ag，111Cd，115In，133Cs，138Ba，139La，205T1，208Pb，209Bi，140Ce，141Pr，142Nd，152Sm，153Eu，158Gd，159Tb，164Dy，165Ho，166Er，169Tm，174Yb，175Lu，232Th，其中相對分子質(zhì)量<140的元素以103Rh作為內(nèi)標(biāo)，相對分子質(zhì)量>140的元素以187Re作為內(nèi)標(biāo)。

2.6線性關(guān)系考察 取“2.2”項(xiàng)下系列濃度標(biāo)準(zhǔn)混合溶液，采用上述實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行測定，儀器自動繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，結(jié)果表明在1～50 μg·L-1范圍內(nèi)，線性關(guān)系良好，r≥0.999 5。

2.7儀器檢出限 重復(fù)測定樣品空白溶液11次，各元素信號響應(yīng)的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對應(yīng)的元素濃度值即為儀器檢出限，見表1。

2.8重復(fù)性和回收率實(shí)驗(yàn) 取吐根藥材約0.1 g，6份，精密稱定，分別精密加入混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 μg·mL-1)0.2 mL，按“2.4”項(xiàng)下方法制備加樣回收溶液，進(jìn)行測定，計(jì)算回收率，結(jié)果見表2。因樣品中部分元素含量低于檢出限，故方法重復(fù)性由回收率RSD值表示。

表1 36種金屬元素的檢出限

Tab.1Detectionlimitsofthe36metallicelements

元素檢出限/(μg·L-1)Li0.022Be0.002Sc0.028V0.128Cr0.047Mn0.968Co0.177Ni0.049Cu0.073As0.038Rb0.035Sr0.012元素檢出限/(μg·L-1)Y0.005Ag0.037Cd0.047In0.004Cs0.474Ba0.041La0.019Tl0.005Pb0.020Bi0.011Ce0.039Pr0.003元素檢出限/(μg·L-1)Nd0.068Sm0.004Eu0.001Gd0.016Tb0.001Dy0.003Ho0.001Er0.013Tm0.001Yb0.001Lu0.001Th0.019

表2 36種金屬元素的回收率和RSD

Tab.2RecoveriesandRSDofthe36metallicelements%

元素回收率RSDLi102.32.8Be98.72.4Sc95.83.9V107.14.0Cr103.42.7Mn100.62.1Co97.73.9Ni100.25.9Cu98.64.2As97.23.7Rb88.46.1Sr103.22.7元素回收率RSDY97.83.6Ag87.75.3Cd96.54.1In96.94.0Cs97.54.0Ba87.82.9La92.44.3Tl100.81.5Pb100.74.2Bi102.64.1Ce97.31.5Pr94.41.9元素回收率RSDNd88.82.4Sm86.51.9Eu97.04.2Gd96.64.2Tb94.91.8Dy97.24.3Ho92.54.7Er97.24.3Tm95.01.2Yb97.14.5Lu94.54.4Th93.63.8

2.9質(zhì)量控制物質(zhì)驗(yàn)證 采用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)灌木枝葉(批號：GBW 07602)樣品進(jìn)行分析，平行制備5份，測定值均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，說明本方法準(zhǔn)確可靠，見表3。

2.10樣品測定 對7批次的吐根藥材按照“2.4”、 “2.5”項(xiàng)下方法進(jìn)行檢測，以標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算各元素含量，結(jié)果見表4。

表3 灌木枝葉的標(biāo)準(zhǔn)值與測定值

Tab.3Standardvaluesandanalyticalresultsofbushleaven=5

元素標(biāo)準(zhǔn)值測定值(mg·g-1)RSD/%Li2.400±0.4002.23.6Be0.056±0.0140.0544.7Sc0.310±0.0300.341.7V2.400±0.3002.73.9Cr2.300±0.3002.54.7Mn58.000±6.000641.2Co0.390±0.0500.433.9Ni1.700±0.4001.63.1Cu5.200±0.5005.25.3As0.950±0.1201.024.5Rb4.200±0.20004.11.8Sr345.000±11.0003460.5元素標(biāo)準(zhǔn)值測定值(mg·g-1)RSD/%Ag0.027±0.0060.0235.3Cd0.140±0.0600.176.3Cs0.270±0.0300.283.0Ba19.000±3.000220.7La1.230±0.1001.151.5Pb7.100±1.1007.22.5Ce2.400±0.3002.60.8Sm0.190±0.0100.192.6Eu0.037±0.0020.0381.6Yb0.063±0.0140.0582.0Th0.370±0.0200.370.7

3 討論

在進(jìn)行ICP-MS分析過程中，待測元素的信號可能會由于基體效應(yīng)出現(xiàn)增強(qiáng)或降低的問題[9-10]，本次實(shí)驗(yàn)采用在線內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行校正，可以校準(zhǔn)儀器，降低漂移，有效消除基體效應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)證明在線內(nèi)標(biāo)能夠提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確度。

樣品測定結(jié)果共檢測出27種金屬元素，其中Cu、As、Cd、Pb在《中華人民共和國藥典》2015年版一部明確規(guī)定甘草、黃芪等藥材重金屬有害元素的限度，即Pb不得過5 mg·g-1；Cd不得過0.3 mg·g-1；As不得過2 mg·g-1；Cu不得過20 mg·g-1，本次測定7批藥材中Cd、As、Cu均未超出限度，3批樣品Pb超出限度，最高超限近7倍。超限樣品產(chǎn)地均為巴西，考慮其主要以低端制造業(yè)、礦業(yè)、橡膠業(yè)為主，污染較嚴(yán)重，因此容易造成重金屬污染。其他檢出金屬元素如Cu、Mn、Rb為催化激活動力元素，Ba、Sr為能量傳遞及酶中心[9-10]，檢出量較低，在維持人體健康方面起著關(guān)鍵作用。

本研究采用HNO3和H2O2作為消解體系，采用微波消解法前處理樣品，以Rh、Re作為在線內(nèi)標(biāo)，通過ICP-MS法同時測定36種金屬元素的量，經(jīng)過科學(xué)的方法驗(yàn)證，確定準(zhǔn)確，可行，可用于吐根種植品上市后的金屬元素檢測與數(shù)據(jù)收集工作。

表4 7批樣品中不同金屬元素含量

Tab.4Contentsofthemetallicelementsinsevenbatchesofsamplesmg·kg-1

元素LiBeScVCrMnCoNiCuAsRbSrTGY01……0.170.881.2810.430.050.42.560.133.496.43TGY02……0.332.241.921.160.160.493.490.134.7311.62TGY030.02…0.221.31.4115.30.10.493.380.157.1812.39TGY040.02…0.030.150.453.61…0.111.050.052.663.88TGY05…………0.15………………0.04TGY06……0.231.521.1415.690.220.242.710.073.379.78TGY07……0.351.762.0421.430.340.823.560.13.8314.82因素YAgCdInCsBaLaTlPbBiCePrTGY01…1.67………1.480.070.024.250.040.140.05TGY020.070.190.01……6.460.140.043.06…0.340.07TGY030.06…0.01…0.045.190.130.0334.8…0.450.07TGY04……………0.980.05…16.17…0.160.04TGY05………………0.02…4.97…0.020.03TGY060.02…………2.420.090.034.28…0.220.05TGY070.070.50.01……5.450.190.0517.190.030.520.09因素NdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuThTGY010.03………0.03………………0.04TGY020.120.01…0.020.03………………0.06TGY030.110.01…0.010.03………………0.14TGY04…………0.03………………0.07TGY05…………0.03………………0.03TGY060.04………0.03………………0.06TGY070.220.03…0.030.04………………0.07

“…”為未檢出

“…” undetected