ICP-MS法测定决明子中18种重金属及有害元素

郝校鹏 ，周利，赵玉洋，王游游，康利平，杨健*

1. 河南中医药大学药学院（郑州 450046）；2. 中国中医科学院中药资源中心，道地药材国家重点实验室培育基地（北京 100700）

决明子，别名草决明、马蹄决明、马蹄子等，为豆科植物决明Cassia obtusifoliaL.或小决明Cassia toraL.的干燥成熟种子[1]，具有清肝明目、润肠通便等功效，并因其具有降血压、降血脂、保肝及抑菌等活性[2-3]，同时又可作为食品和保健饮科的良好原料，已开发许多保健饮料和食品[4]，是著名的药食同源中药品种之一[5]。市场上决明子的质量良莠不齐，其质量问题关系到消费者的食用安全和临床用药安全[6]，又由于现代工业的快速发展，决明子野生资源不能满足需求，人工种植又滥用农药化肥，污染加剧，食品污染日趋严重[7]，如重金属及有害元素含量超标。重金属及有害元素对人体的代谢和正常的生理作用会造成明显的损害，因此，引起越来越多学者关注[8-12]。

常规检测方法如原子吸收分光光度法、原子荧光光谱法等存在操作复杂、效率低、精度低等缺点，而ICP-MS法具有灵敏度高、干扰小、线性范围宽等优点，普及率较高[13]。试验采用ICP-MS法，测定不同产地来源的24批决明子样品中Pb，Cd，As，Hg，Cu，Li，Be，V，Cr，Mn，Co，Ni，Mo，Sn，Sb，Ba，Dy，Tl 18种重金属及有害元素的残留量，为进一步控制决明子的质量、保证其用药安全提供科学依据。

1 仪器与材料

ICAP-Q电感耦合等离子体质谱仪（美国赛默飞公司）；Mars 6微波消解仪（美国CEM公司）；MM 400混合球磨仪（德国Retsch公司）；AUW120D电子天平（日本岛津公司）；Millipore Mill-Q超纯水机（美国Millipore公司）；DST-1000酸纯化器（美国Savillex公司）。

标准溶液由Muti-element Solution 1和Muti-element Solution 2（美国SPEX CertiPerp公司）混合标准溶液配制而成；硝酸（分析级，美国默克公司，由酸纯化器二次纯化）；过氧化氢溶液（分析纯，天津市大茂化学试剂厂）；水（经Millipore Milli-Q水处理系统处理后的去离子水）。

决明子样品于2016年10月至2017年1月分别收集于河北、山东、安徽等10个省份共20批，越南进口决明子4批，总计24批；所有样品经中国中医科学院中药资源中心康利平副研究员鉴定均为豆科植物决明Cassia obtusifoliaL.或小决明Cassia toraL.的干燥成熟种子；经球磨仪打粉后过0.250 mm（60目）筛备用。

2 方法与结果

2.1 ICP-MS条件

射频功率15 500 W；采样深度5.0 mm；辅助气和载气（均为氩气）流速分别为0.8 L/min和1.05 L/min；冷气流流速14.0 L/min；雾化器类型为同心雾化器；雾化室温度2 ℃；扫描方式为STD模式；采集点数为3；重复次数3次。

2.2 混合标准储备溶液的配制

精密量取混合标准溶液适量，用2%硝酸溶液稀释，制成各元素质量浓度均为10 μg/mL的标准储备液，4 ℃贮存备用。

2.3 供试品溶液制备

2.3.1 测定Hg供试品溶液

取0.1 g决明子药材粉末，精密称定，置压力消解罐中，加入5 mL硝酸，浸泡过夜，于160 ℃的电热鼓风干燥箱中消解4 h，冷却；取消解内罐置电热板上，于120 ℃缓缓加热至红棕色蒸汽挥尽，放冷，用超纯水定容至10 mL，摇匀，过0.45 μm滤膜，即得测定Hg供试品溶液。同法同时制备试剂空白溶液。

2.3.2 测定其他元素供试品溶液

精确称取0.1 g决明子药材粉末置聚四氟乙烯微波消解罐中，依次加入1 mL过氧化氢溶液和5 mL硝酸，密闭消解罐，置于微波消解仪中消解。消解程序：第一步，升温时间6 min，100 ℃保持3 min；第二步，升温时间7 min，160 ℃保持4 min；第三步，升温时间6 min，190 ℃保持30 min；消解功率1 600 W。消解完全后，自然冷却，取消解内罐置电热板上180 ℃赶酸至剩余1 mL，放冷，用超纯水定容至10 mL，摇匀，过0.45 μm滤膜，即得测定其他元素供试品溶液。按相同方法做空白对照溶液。

2.4 方法学考察

2.4.1 线性关系考察

分别精密量取适量混合标准储备液，加2%硝酸溶液稀释，分别配成含Cr、Mn、Ni、Cu、Ba的1，2，5，10，50，100，200和500 ng/mL；Li，Be，V，Co，As，Mo，Cd，Sn，Sb，Dy，Tl，Pb和Hg 0.1，0.2，0.5，1，2，5，10，50 ng/mL的系列标准混合溶液（Hg为单标溶液），以响应信号值为纵坐标，质量浓度为横坐标，绘制标准曲线（表1）。结果显示，各元素的标准曲线线性关系良好，相关系数均在0.99以上。将标准品溶液逐步稀释，直至各元素信号值为空白溶液信号值的3倍左右（S/N≈3），此时各元素的质量浓度即为该元素的检出限。

表1 18种元素的标准曲线及线性范围

2.4.2 精密度考察

精密吸取同一混合对照品溶液，按照2.1的方法分别连续重复进样6次，计算各元素响应信号值SRSD，均小于3.5%，表明仪器精密度良好。

2.4.3 稳定性考察

取同一份供试品溶液（河北深州），按2.1的方法分别于0，2，4，8，12，18和24 h进样测定，记录各元素响应信号值；计算不同时间点间各元素响应信号值的SRSD均小于4%，表明供试品溶液在24 h内稳定性良好。

2.4.4 重复性考察

取约0.1 g河北深州决明子样品粉末，平行操作6份，分别按各供试品溶液的制备方法操作，以2.1的条件进行测定，计算各元素含量。结果表明，各元素含量SRSD在1.65%～6.79%之间，在痕量分析的要求下，重复性良好，可以满足试验检测要求。

2.4.5 加样回收率试验

取6份已知各元素含量的河北深州决明子样品，精密称定，每份0.1 g；分别加入适量2.2的各元素标准储备液，按照2.3的方法制备各供试品溶液，按照2.1的方法测定，记录各元素响应信号值，计算得到各元素的平均加样回收率在94.6%～108.5%之间，SRSD均小于10%，表明在痕量分析的要求下，各元素回收率良好，该方法有效可行。

2.5 样品重金属及有害元素含量测定

2.5.1 含量测定及结果

分别精密称取24批不同来源的决明子样品，按2.3的方法制备各供试品溶液，按2.1的方法测定，含量测定结果见表2。

表2 不同来源决明子样品18种重金属及有害元素含量测定结果（n=3） 单位：mg/kg

2.5.2 结果分析

24批不同来源的决明子样品中Li，Be，V，Co，As，Mo，Cd，Sn，Sb，Dy，Tl，Hg和Pb 13种重金属及有害元素在决明子样品中的含量相对较低，其含量均未超过1 mg/kg。Cr，Ni和Cu 3种元素在决明子样品中的平均含量达到1～10 mg/kg；其中Cr元素以河北深州产决明子含量最高，达3.92 mg/kg，山东泰安产样品含量最低，仅为0.49 mg/kg，前者约为后者的8倍；Ni元素以湖北蕲春产决明子含量最高，达2.78 mg/kg，陕西商洛产样品含量最低，为0.55 mg/kg；Cu元素含量最高的为河北青县决明子，达8.32 mg/kg，安徽歙县产决明子Cu元素含量最低，为5.22 mg/kg。Mn和Ba元素在24批决明子样品中的平均含量相对较高，分别达到15.29 mg/kg和17.15 mg/kg；前者以江西樟树产决明子含量最高，达到34.17 mg/kg，四川绵阳样品含量最低，仅为11.27 mg/kg；后者含量最高的亦为湖北蕲春决明子，达到47.53 mg/kg，含量最低的为越南进口1样品，仅1.71 mg/kg，相差达26.8倍。

中国药典2020年版一部中对重金属及有害元素的限量要求为Pb含量≤5 mg/kg，Hg含量≤0.2 mg/kg，As含量≤2 mg/kg，Cd含量≤1 mg/kg，Cu含量≤20 mg/kg；按照该标准，不同产地决明子样品中的Pb，Hg，As，Cd，Cu均符合限量要求。参考《美国药典》USP40-NF35的重金属限量要求标准，有10批决明子样品中Pb元素含量超出限量标准，超标率达41.7%，其含量平均超限达48.0%。按照USP40-NF35的限量标准，越南进口的4批决明子Pb元素含量均超出限量。

3 讨论与结论

按《中华人民共和国药典》2020年版检测人参、丹参、金银花、甘草等39种中药材中铅、砷、镉、汞和铜5种重金属元素的含量，与2015年版相比，又新增人参、刀豆、山茱萸、白芷、冬虫夏草、当归、栀子、桃仁、黄精、葛根、酸枣仁11种[14]，对中药材的重金属元素残留愈加重视。《美国药典》USP40版监测药品中的重金属和有害元素达24种[15]。中药材的产地或种植方式的不同，均会导致重金属污染水平差异[16]，炮制加工过程又不同程度地减少或引入重金属残留物[17]。因此着重中药材产区的环境调查，并严格控制化肥和农药的使用，加强中药饮片加工管理，从源头上减少重金属污染的风险[18]。

试验采用ICP-MS技术，建立同时测定决明子中18种重金属及有害元素的方法，该方法简单快速，结果准确、可靠，为决明子药材的质量控制提供参考依据，作为常用的药食同源的品种之一，关乎消费者的食用安全和临床用药安全，对决明子质量的持续监测和控制十分必要。试验通过对不同来源的24批决明子样品中的18种重金属及有害元素进行分析，可以看出不同产地决明子中重金属及有害元素的含量有较大差异，部分产地药材重金属含量超过美国药典的限量要求，但均符合中国药典限量要求。