胖大海中重金属及有害元素的测定

◎ 黄小龙，马恩耀，刘艳梅，周劲松

（广州采芝林药业有限公司，广东 广州 510000）

胖大海为药食两用品种，来源于梧桐科植物胖大海（Sterculia lychnophoraHance）的干燥成熟种子，别名为大海子、大海、安南子等，甘淡、微寒、入肺、大肠经，性凉，味苦、微涩[1]。其是《中华人民共和国药典》收载品种，产地分布在东南亚一带，主产于泰国、柬埔寨、马来西亚等国，是我国重要的进口南药之一[2]。胖大海为常见的中草药茶，具有清热润肺、利咽、清肠通便的传统功效，主要用于治疗肺热声哑、干咳无痰、咽喉干痛、热结便秘和头痛目赤等[3]。同时，对治疗慢性咽炎具有良好的临床疗效，有着很好的市场前景，关于胖大海的开发与应用也很广泛[4]。胖大海属于我国卫生部公布的药食同源品种之一，也是清咽利喉类药材中应用频率最高的药食两用药材[5-6]。

中药安全性是国内外共同关注的焦点问题，影响中药安全性的外源性有害物质主要有二氧化硫、重金属、农药残留及黄曲霉毒素等，这些外源性有害物质会对人体健康造成较强的毒害作用或在人体某些器官中累积造成慢性中毒[7-9]，从而引发疾病。植物类中药由于自身特点，受土壤污染、化肥污染、工业污染等生长环境影响、农药使用不规范及后期产地加工和贮藏缺乏规范等，均易造成重金属污染。

目前关于胖大海重金属方面的相关文献报道较少，本研究通过对38 批不同产地胖大海中重金属含量进行检测，探讨不同产地胖大海中重金属元素的残留特性；建立胖大海的重金属快速检测方法，为胖大海中重金属的限量规定提供一定的数据和方法支持。

1 材料与方法

1.1 样品采集

本实验38 批胖大海样品来源详见表1。

表1 胖大海样品来源表

1.2 仪器和试剂

标准溶液（浓度1 000 µg·mL-1）均购于国家有色金属及电子材料分析测试中心（Pb 批号213015-2；Cd 批 号212005-5；As 批 号21104040-4；Hg 批 号211002-6；Cu 批号211050-5）；硝酸（65%优级纯），德国默克股份有限公司；水由Milli-Q 超纯水处理系统制得。

安捷伦7800 ICP-MS， 美国安捷伦公司；MultiwavePro 型微波消解仪，安东帕（上海）商贸有限公司；Comfort Ⅰ型超纯水机，赛多利斯斯泰迪生物设备（北京）有限公司；空气置换型移液器，武汉拉普兰德科技有限公司；Comfort 1 超纯水系统，德国赛多利斯公司。

1.3 实验方法

1.3.1 仪器工作条件

ICP-MS 射频功率：1 550 W；等离子气流速：15.0 L·min-1；吹扫气体：氩气；碰撞气体：氦气；气流速：5 L·min-1。测试前用调谐液进行调谐，扫描100 次，重复次数3 次，微波消解程序和条件参数详见表2。

表2 微波消解升温程序表

1.3.2 标准品贮备溶液的制备

分别精密量取铅、砷、镉、汞和铜单元素标准溶液适量，用10%硝酸溶液稀释制成每1 mL 分别含铅、砷、镉、汞和铜为1.0 µg、0.5 µg、1.0 µg、1.0 µg 和10.0 µg 的溶液。

1.3.3 标准品溶液的制备

精密量取铅、砷、镉和铜标准品贮备液适量，用10%硝酸溶液稀释制成每1 mL 含铅、砷0 ng、1 ng、5 ng、10 ng 和20 ng，含镉0 ng、0.5 ng、2.5 ng、5.0 ng和10.0 ng，含铜0 ng、50 ng、100 ng、200 ng 和500 ng的系列浓度混合溶液。另精密量取汞标准品贮备液适量，用10%硝酸溶液稀释制成每1 mL 分别含汞0 ng、0.2 ng、0.5 ng、1.0 ng、2.0 ng 和5.0 ng 的溶液，本液应临用配制。

1.3.4 内标溶液的制备

精密量取锗、铟、铋单元素标准溶液适量，用水稀释制成每1 mL 各含1 µg 的混合溶液。1.3.5 供试品与空白溶液的制备称取0.5 g 样品粉末于微波消解罐中，加入7 mL硝酸，进行消解冷却后取出，用少量水多次洗涤，消解液和洗涤液合并用水定容至50 mL，摇匀备用，即得。除不加金单元素标准溶液外，其余同法制备试剂空白溶液。

2 结果与分析

2.1 线性关系考察

取“1.3.3”项下标准品溶液，在“1.3.1”项仪器工作条件下进样测定。由表3 可知，5 种元素在一定范围内线性关系良好。

表3 线性关系、检出限和定量限表

2.2 检出限与定量限

取“1.3.5”项下标准品溶液，在“1.3.1”项仪器工作条件下进样测定11 次，记录各个重金属及有害元素的响应值，分别以仪器响应值的10 倍和3 倍标准偏差所对应的质量浓度为定量限和检出限，结果见表3。

2.3 重复性

取1 号样品粉末0.5 g，精密称6 份，按“1.3.5”项下方法平行制备供试品溶液，按“1.3.1”项仪器工作条件下进行测定，测得各元素含量并计算RSD。结果表明，铅、镉、砷、汞和铜元素的平均RSD 分别为2.5%、1.4%、1.5%、1.6%和2.5%，RSD 均小于3%，说明该方法重复性良好。

2.4 精密度

取“1.3.3”项下标准品溶液，在“1.3.1”项仪器工作条件下进样测定6 次，测得各元素响应值并计算RSD。结果表明，铅、镉、砷、汞和铜元素的平均RSD 分别为2.2%、0.9%、1.3%、1.8%和2.7%，RSD均小于3%，表明仪器精密度良好。

2.5 加标回收率

准确称取1 号粉末0.25 g，共6 份样品，分别加入混合标准溶液适量，进行各元素含量测定，计算平均回收率。由表4 可知，铅、镉、砷、汞、铜含量回收率分别为99.91%、99.82%、99.86%、98.50%和99.93%，RSD 分 别 为1.66%、1.85%、1.39%、1.78%和1.99%。

表4 5 种元素的加样回收率试验表（n=3）

2.6 胖大海样品5 个元素含量测定结果

根据试验方法，利用ICP-MS 测定5 个省38 批胖大海样品中5 个元素的含量。由表5 可知，Pb 含量为0.13 ～1.23 mg·kg-1；Cd 含量为0.13 ～2.08 mg·kg-1；As 含 量 为0.27 ～1.75 mg·kg-1；Hg 含 量 为0 ～0.23 mg·kg-1；Cu 含量为3.43 ～23.17 mg·kg-1。5 个重金属及有害元素含量在不同产地的胖大海中均有差异。

2.7 不同产地胖大海质量综合评价

2.7.1 主成分分析

利用SPSS 25.0 统计分析软件，对38 批样品的质量进行因子水平分析。如表6 所示，KMO 为0.605%，且Bartlett 球形检验显著性P=0.000 ＜0.05，说明实验数据支持主成分分析。同时，如表7 所示，按照特征值大于1 的原则，提取2 个主成分[F1(铅)、F2（镉）]，2 个主成分累计方差贡献率达到68.964%，故提取2 个公共因子可以反映原变量的68.964%的方差，表明提取的主成分可以代表大部分胖大海重金属及有害元素含量的信息。

表6 KMO 和Bartlett 结果表

表7 主成分分析结果表

运用主成分分析的方法对试验结果进行分析，各主成分得分（F1、F2）表达式及综合主成分得分（F）表达式分别为

各主成分得分以及综合主成分得分表达式可用于揭示不同产地胖大海各重金属及有害元素含量与胖大海质量的关系，且从结果可知胖大海质量表现出地域差异的特性。通过主成分得分表达式计算5 个产地38批样品质量的主成分得分、综合得分及质量排名结果如表8 所示。

由表8可知，主成分综合得分越高，质量评价越好，可以推断出四川成都（30 号）的胖大海质量最佳，其次是广东普宁（15 号）、四川成都（31 号）。

2.7.2 聚类分析

采用SPSS 25.0 统计学软件对38 批不同产地的胖大海中5 种重金属含量进行聚类分析，以重金属及有害元素的含量作为聚类变量，进行Zscore 标准化后，采用组间联接方法、平方欧氏距离进行层次聚类，得到聚类树状谱系图见图1。由图1 可知，当平均Euclidean 距离为10 时，将38 批样品共分为七大类。其中，将批号20、38、19、17、29、22、6、18、16、3、7、15、12、37、27、28、23、24、33、9、11、32、36、26 为第一类；批号25 为第二类；批号30、31 为第三类：批号10、34、4、21、8、35 为第四类批号；2 为第五类；批号1、13 为第六类；批号5、14 为第七类。聚类分析树状图显示，同类间的重金属含量结果相似度较高，不同类之间差异较大。因此，可以初步判断不同产地胖大海中重金属含量的差异。

图1 胖大海中5 种重金属及有害元素系统聚类分析结果图

3 结论与讨论

数据分析参考2020 版《中华人民共和国药典》部分植物药规定限度标准（Pb ≤5 mg·kg-1；Cd ≤1 mg·kg-1；As ≤2 mg·kg-1；Hg ≤0.2 mg·kg-1；Cu ≤20 mg·kg-1）计算不同产地胖大海中重金属及有害元素含量，结果表明，胖大海Pb 含量为0.13 ～1.23 mg·kg-1；Cd含量为0.13 ～2.08 mg·kg-1，有18.42%的样品Cd 含量超标；As 含量为0.27 ～1.75 mg·kg-1；Hg 含量为0 ～0.23 mg·kg-1；Cu 含 量 为3.43 ～23.17 mg·kg-1，有21.05%样品中Cu 含量超标，所检测的7 个省份产地胖大海样品中Cu 含量均较高，推测胖大海可能是Cu 富集植物；主要是河北、安徽、四川及广东所采胖大海Cu 超标；大部分胖大海样品未检测出Hg，所采集的38 批样品Pb 和As 含量均不超标；5 个重金属及有害元素含量在不同产地的胖大海中均有差异。

本实验采用微波消解结合ICP-MS 的方法同时测定不同产地胖大海中5 个重金属及有害元素的含量。该方法检出限低，线性关系良好，可用于快速准确测定胖大海重金属及有害元素含量，为胖大海重金属及有害元素限量范围制定提供参考依据。对检测结果进行聚类分析，发现不同产地胖大海样品指标含量差异较大。通过主成分分析结果发现38 批不同产地的胖大海样本中重金属及有害元素的含量均有较大差异，依据主成分综合得分进行评价，以四川成都（30 号）河南洛阳的胖大海质量最佳，其次是广东普宁（15 号）、四川成都（31 号）的胖大海质量较高，可考虑在上述地区对胖大海进行规范化种植发展。