用电感耦合等离子体质谱测定中药中的毒性元素

摘要本应用报告报导了采用电感耦合等离子体质谱分析中药中 Be、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Ba、Hg、Tl 和 Pb 的方法。样品用微波消解法溶解。为验证方法的有效性，还消解并测定了两种有证标准物质。所有目标元素的方法检测限为 0.1-7.2 ng•g-1。

前言中药（TCM）及相关制品在中国已被广泛使用了几个世纪。现在中国政府和科学家们都比以往更关注中药的临床安全问题。解决这一问题是使中药符合国际标准并为世界所接受的关键。随着科技的进步，人们越来越关注某些中药中重金属（如汞（Hg）、砷（As）、铅（Pb）、镉（Cd））的危害。这些元素进入人体后将发生蓄积，最终影响健康。因此分析毒性重金属是中药质量控制的关键，有些法规已对其含量实施限制[1]。由于这些严格的法规约束，中药出口面临巨大压力，中药中重金属的高含量已引起国际社会的强烈反响。在目前的卫生法规中，还没有限制铍(Be)、铬(Cr)、镍(Ni)、银(Ag)、钡(Ba)等其它毒性有害元素。但是，随着生活水平和健康意识的提高，人们会对这些元素的优缺点更加关注。因此，需要严格控制中药中这些元素的含量。另外，锰(Mn)对人体内分泌、神经和酶系统都有好处，是许多酶以及正常心肌代谢所需的重要元素。锌有利于免疫系统，缺锌（Zn）将损害正常系统代谢，而缺铜（Cu）是冠心病的起因之一[2]。但如果这些元素的水平过高，将可能危害人体健康。

天然中药非常复杂，含有不同浓度水平的许多元素。过去用 ASS、AFS 和 AES技术相结合进行分析，方法费时，花费昂贵[3]。ICP-MS 正迅速成为广泛样品中元素检测的测定技术。另外，对金属元素它具有最宽的线性范围（九个数量级，从 1 ng•mL-1 到 1000 µg•mL-1）、最高的灵敏度和低的检测限，可以快速、准确地同时测定多种元素。现在最新版的中华人民共和国药典（中国药典 2005）已将ICP-MS 作为草药中重金属测定的标准方法之一[4]。本研究中，我们用微波消解法制备样品。高温及密闭的系统确保快速、消解，避免了某些易蒸发元素的损失，如砷和汞。用微波消解 ICP-MS 方法分析了 13 个毒性元素，包括 Be、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Ba、 Hg、Tl 和 Pb。用两个有证标准物质——灌木树叶和茶叶对方法进行了验证，所得结果与标准值一致。该方法用加标回收实验进行了评价，回收率为 90.3 -109.7 %

实验部分仪器本研究使用 Agilent 7500c 系列 ICP-MS（仪器的具体信息见表 1）。样品用 CEMMARS5 微波消解系统（美国 CEM 公司）进行消解制备，该系统包括微波炉、PTFE-TFE 高压釜和固定的样品盘。全程使用去离子水（Milli-Q 超纯水系统）。试剂硝酸 (HNO3)，痕量金属级 (Merck)；过氧化氢 (H2O2)，MOS 级；标准储备液：10 µg•mL-1 混合标准溶液，包括 Be、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Ba、Hg、Tl和 Pb。将储备液用 5% HNO3 稀释配制校正标准溶液；Hg 储备溶液：1000 µg•mL-1(中国国家钢铁分析中心)。将储备液用5% HNO3 稀释配制校准溶液；内标溶液：1.0 µg/mL。10 µg•mL-1 Li、Sc、 Ge、Y、Tb 和 Bi 混合标准溶液（安捷伦部件号

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5183-4680）用稀释 5% HNO3 配制。调谐溶液：10 ng•mL-1 7Li、59Co、89Y、140Ce和 205Tl 混合标准溶液（2% HNO3）（安捷伦部件号 5184-3566）；所有标准溶液和样品配制使用的去离子水 (18.2 M_) 由Milli-Q® 超纯水纯化系统（Milllipore 公司）制备。有证标准物质：GBW07602（灌木树叶）和 GBW08513（茶叶）。

样品预处理精密称取 0.5000 g 样品，置于 PTFE 管中；加入 6 µL HNO3 和 1 µL H2O2。由于中药含有大量有机物，且样品量大，建议进行预消解。为了避免由于消解过程产生气体和压力引发爆炸使样品损失，将样品在溶液中溶解，并置于微波炉中。首先，将温度升高到 120°C 约 5 分钟，然后让样品冷却，使压力降至正常。接着，按表 2 中消解程序进行。消解后，样品管冷却至室温，将内容物倾入 50 mL PET 瓶中。样品管和盖用少量蒸馏水冲洗数次，混合液加至 PET 瓶中。加水至精确重量为50 g。不含样品的试剂空白按与测试样品相同的步骤操作。ICP-MS 参数和目标元素同位素在优化条件下分析样品溶液。目标元素同位 素 列 于 表 3； 选 择 72Ge 作 为 分 析Be、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn 和 As 的内标元素，115In 作为分析 Ag、Cd 和 Ba 的内标元素，209Bi 作为分析 Hg、Tl 和 Pb 的内标元素。ICP-MS 参数由仪器自动进行优化。包括灵敏度、背景、氧化物、双电荷、稳定性等所有指标均符合安装需求。各参数列于表 4。校正曲线混合储备溶液和 Hg 储备溶液用 5% HNO3分别稀释为 0.1、0.5、2、10 ng•mL-1。空白溶液是 5% HNO3。在优化条件下测定空白和校正溶液。仪器自动绘制校正曲线。所有校正曲线的线性相关系数 (r) 均好于0.9999

结果与讨论方法检测限在优化条件下对空白样品分析 11 次，计算每个元素的方法检测限（表 5）

标准物质的测定通过测定两种有证标准物质：GBW07602(灌木树叶) 和 GBW08513 (茶叶)，评价了微波-ICP-MS 方法的可靠性和准确度。结果与标定值一致，对比见表 6。回收率用标准加入法测定了每个元素的百分回收率，以评价方法的可靠性和准确度。所有元素的回收率均在 90.3%-109.7%之间。结果令人满意（表 7）。样品分析本研究分析了 7 种市售中药中的 13 种毒性元素。每个样品分析 8 次，准确度（RSD%）在 0.3% - 6.8%之间（表 8）。从表 8 中的结果可以看出，并非所有中药都符合法规要求。某些元素的浓度远远超出许可限。无论如何，在大多数中药中，所有毒性元素的量都是比较低的。

结论证据表明，当前的中药市场比较混乱，要确保不超出毒性元素的最大规定许可限度，需要进行严格管理和质量控制。国家和地方药品管理机构也需要制定管理和控制中药生产和销售的规范。本研究采用微波消解制备样品，用 Agilent7500c 系列 ICP-MS，以优化的工作参数，对不同药物中所有元素同时进行了分析。采用已知标准品的加标回收实验，用有证标准物质对本方法进行了验证。本方法在精度、准确度、简便性、速度、检测限和多元素测定等方面均优于其它技术。

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