ICP-MS法测定竹根七中5种重金属含量

曾琦 万红才 罗洪莲 徐作刚 段萍 刘晓艳 谭敏

基金项目：

作者简介：

曾琦（1987—），女，汉族，本科，主管药师，研究方向为药品质量控制。E-mail：271219147@qq.com

通信作者：

【摘  要】

目的：測定贵州省内11批次竹根七药材中5种残留重金属元素含量。方法：样品经微波消解，采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法进行测定竹根七中5种重金属元素，并采用单因子指数法和内梅罗指数法对竹根七样品中的重金属污染进行评价；采用《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》的重金属限量值评价样品重金属污染状况。结果：在11批次竹根七药材中，重金属Cd超标6批次，分别为S4、S6、S7、S8、S10、S11，样品超标率为54.5%；单因子指数＞1的样品有S4、S6、S7、S8、S10、S11，综合指数分别为1.68、1.33、0.97、0.89、0.74、0.90，污染水平分别为轻度污染和警戒线水平。结论：贵州省内的竹根七药材中存在一定程度的重金属污染。因此，应该对中药材的重金属含量进行更加严格地控制。

【关键词】

竹根七；电感耦合等离子体质谱法；重金属元素；污染

【中图分类号】R284.1    【文献标志码】 A    【文章编号】1007-8517（2023）24-0022-06

DOI：10.3969/j.issn.1007-8517.2023.24.zgmzmjyyzz202324005

Determination of Heavy Metals in Rhizoma Bambusiculata by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

ZENG Qi  WAN Hongcai  LUO Honglian  XU Zuogang  DUAN Ping  LIU Xiaoyan  TAN Min

Qiannan Inspection and Testing Institute， Duyun 558000，China

Abstract：

Objective To determine the content of 5 kinds of residual heavy metal elements in 11 batches of seven medicinal materials of bamboo root in Guizhou province.Methods After microwave digestion， the samples were determined by microwave digestion and inductively coupled plasma mass spectrometry， and the heavy metal pollution in the samples were evaluated by single factor index method and Nemerow index method.The limited value of heavy metals in Green Industry Standard for Import and Export of Medicinal Plants and Preparations was used to evaluate the heavy metal pollution status of samples.Results Among 11 batches of Radix rhizae， 6 batches of heavy metal Cd exceeded the standard， which were S4， S6， S7， S8， S10， S11， and the sample exceeded the standard rate was 54.5%.The samples with single factor index>1 were Cd in S4， S6， S7， S8， S10 and S11， and the composite index was 1.68， 1.33， 0.97， 0.89， 0.74 and 0.90， respectively. The pollution levels were light pollution and warning level， respectively.Conclusion There is heavy metal pollution in seven medicinal materials of bamboo root in Guizhou province.Therefore， the content of heavy metals in Chinese medicinal materials should be more strictly controlled.

Keywords：

Rhizoma Paniculata;Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry;Heavy Metal Element;Pollution

近年来，环境污染日趋严重，造成我国中药材存在不同程度的重金属污染。在保障人类健康及用药安全的背景下，国家有关部门对药用植物及制剂中残留有害重金属制订并完善了相应的质量控制标准。由于中药的使用周期一般比化学药要长，容易出现重金属体内蓄积，因此中药材的重金属污染防控工作尤其应该受到普遍关注。竹根七作为我省少数民族常用药且具有开发应用前景的药用植物［1］，对其有害元素的控制也应引起高度重视。

竹根七，为百合科植物深裂竹根七Disporopsis pernyi（Hua）Diels.及竹根七Disporopsis fuscopicta Hance的干燥根茎，又名大玉竹。收载于《贵州省中药材、民族药材质量标准》（2003版）［1］，但未列入重金属检测指标。竹根七是我省少数民族常用药物，具有养阴清肺，活血祛瘀之功效。用于阴虚肺燥、咳嗽咽干、产后虚劳、妇女干痨、跌打损伤、骨折［1］；它的生长环境和药用部位（根茎）均容易受到重金属污染，其安全性问题应得到关注；《中国药典》2020年版四部［2］及《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》［3］对药用植物重金属含有量作明确的限度规定。查阅资料显示，迄今为止未见到国内外关于竹根七中重金属元素的报道研究。为深入挖掘竹根七的应用价值，保障用药安全，现对不同产地竹根七中重金属含量进行研究，拟建立微波消解处理样品、电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）测定竹根七样品中铜、砷、镉、汞、铅单元素含有量的方法，并进行方法学验证，以期为竹根七质量控制体系的完善提供参考。

1  实验器材

1.1  仪器  电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS，Agilent7800）；冷水循环机（G3292A，美国Agilent）；激光冷水机（PH-LW16-BHP）；微波消解仪（ETHOSVB24UP，奥地利安东帕）；赶酸仪（VB24VP，莱伯泰）；电子天平（AG135，梅特勒）。

1.2  试药  铜、砷、镉、汞、铅混合标准溶液（批号：21D1376，1000 g/mL），锗、铟、铋混合标准溶液（批号：21D1375，100μg/mL），金元素（批号：211033-1，1000μg/mL），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（美国Agilent公司，1 μg/L）；硝酸（批号：20014508，优级纯，国药集团化学试剂有限公司）；娃哈哈纯净水（批号20190629，贵阳娃哈哈饮料有限公司）。

1.3  样品  竹根七样品来源，1批购买于本地草药店，10批采集贵州黔南、黔东南及贵州毕节等地，采集样品经贵阳中医学院魏升華教授鉴定均为百合科植物深裂竹根七Disporopsis pernyi（Hua）Diels.及竹根七Disporopsis fuscopicta Hance的干燥根茎。样品采集信息见表1。

2  方法与结果

2.1  仪器测定参数设置  射频功率1500 W；载气体积流量0.8L/min；雾化气体积流量14L/min；辅助气体积流量0.8L/min；蠕动泵转速25r/min；采样模式全定量；稳定时间50 s；测定时间40 s；采样深度8 mm；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［4-5］，按照《中国药典》2020年版四部［2］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［6］。

2.2  标准溶液制备

2.2.1  金元素标准溶液  取金元素标准溶液适量，纯净水稀释制成500ng/mL，即得。

2.2.2  混合标准溶液  精密吸取铜、砷、镉、汞、铅混合标准溶液适量，纯净水制成各单元素质量浓度均为10 μg/mL的贮备液，精密吸取1mL置100mL量瓶中，用2％硝酸稀释至刻度，摇匀，精密吸取适量，加入已预先加有“2.2.1”项下标准溶液0.5mL的量瓶中，用2％硝酸稀释制成0ng/mL、4ng/mL、8ng/mL、20ng/mL、40ng/mL、80ng/mL、120ng/mL、200ng/mL，即得。

2.2.3  内标溶液制备  精密吸取含100μg/mL铟、锗、铋单元素的混合标准溶液适量，2％硝酸稀释制成4ng/mL，即得。

2.3  供试品溶液制备  取供试样品（过3号筛）约0.5 g，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1 h，旋紧上盖，置微波消解仪消解［6］，设置程序见表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，用纯净水转移至50mL量瓶中，加入“2.2.1”项下标准溶液0.5mL，用纯净水稀释至刻度，用孔径0.45 μm的微孔滤膜滤过，取续滤液作为供试品溶液，同法制备空白样品10份（空白溶液不加“2.2.1”项下标准溶液） ［7-9］。

2.4  线性关系实验  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［8-9］，结果见表3，表明各元素在各自范围内线性关系良好。

2.5  检测限（LOD）与定量限（LOQ）的测定  检测限（limitofdetection，LOD）与定量限（limitofquantitation，LOQ）的测定参照《中国药典》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份空白样品溶液并测定铜、砷、镉、汞、铅响应值（CPS），计算相应元素CPS值标准偏差（standarddeviation，SD）值，以3SD值作为检测限，10SD值作为定量限。即得铜、砷、镉、汞、铅的检测限与定量限［10］。结果见表3。

2.6  精密度、重复性试验  取含铜、砷、镉、汞、铅的混合标准溶液（40ng/mL），连续进样6次，测得铜、砷、镉、汞、铅浓度的RSD分别为1.86%、1.94%、2.56%、2.31%、2.74%，仪器精密度良好，满足测定条件；平行称取样品（S7）6份，按“2.3”项下方法制备供试品溶液，测定样品中铜、砷、镉、汞和铅含有量RSD1.79%～4.75%，表明该方法重复性良好。

2.7  回收率试验  平行称样品（S7）9份，分别加入混合标准溶液（质量浓度均为50ng/mL）1.00mL、2.00mL、3.00mL，按“2.3”项方法制备低、中、高3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。

2.8  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的质量浓度含量，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［11-12］，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。

2.9  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含有量，见表6。

3  稳定性试验

精密吸取“2.3”项下供试品溶液（S2）适量，分别于室温下放置0 h、2 h、4 h、8 h、12 h、24 h時，按“2.1”项下ICP-MS条件进行测定，记录仪器响应值。结果Cu、As、Cd、Hg、Pb仪器响应值的RSD分别为2.11%、1.43%、3.62%、1.89%、1.74%（n=6），表明供试品溶液在室温下放置24 h内基本稳定。

4  重金属污染评价

根据单因子指数法及内梅罗综合指数法对竹根七药材金属污染情况进行评价。单因子指数计算公式为Pi=Ci/Si，其中Pi为相应重金属i的单因子指数，Ci为相应重金属i 实测值，Si为重金属i评价规定值，当Pi ≥1时即为重金属i已污染；内梅罗综合指数计算公式为Pn={（P2max+P2ave）/2}1/2，， 其中，Pn为样品重金属污染综合指数，Pmax为所有重金属元素污染物单因子指数的最大值，Pave为所有重金属元素污染物单因子指数的平均值。Pn≤0.70，安全级，清洁；0.70＜Pn≤1.00 ，警戒线，比较清洁；1.00＜Pn≤2.00，轻度污染，植物开始被污染；2.00＜Pn≤3.00，中度污染，植物被污染明显；Pn＞3.00，重度污染，植物被污染严重［10-11］，本研究参照现行《中国药典》2020版四部药材及饮片（植物类）判定值，Pb≤5.0mg/kg，Cd≤l.0mg/kg，As≤2.0mg/kg，Hg≤0.2mg/kg，Cu≤20.0mg/kg，结合《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》的重金属限量Pb≤5.0mg/kg，Cd≤0.3mg/kg，As≤2.0mg/kg，Hg≤0.2mg/kg，Cu≤20.0mg/kg，总量≤20.0mg/kg［3］值评价样品中重金属污染状况，以高标准为参考的判定原则，其中Cd≤0.3mg/kg，总量≤20.0mg/kg。结果见表7。

5  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。微波消解法能减少硝酸的用量，降低仪器检测背景，地位高压，缩短样品处理耗时；汞元素具有吸附效应，容器、仪器的泵管、进样管、雾化室、矩管、采样锥等会对汞元素产生吸附，易造成记忆效应。在《中国药典》操作指南中，采用金元素能与汞元素形成金汞齐，增加汞元素的溶解性，并且能够很好地保证汞元素的稳定性，降低记忆效应［12-13］。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汞元素稳定剂，使汞元素的测定得到保证。

采用单因子指数法及内梅罗综合指数法评价竹根七药材重金属污染的情况，发现采集的11批药材中，6批药材中镉元素单因子指数超标，综合指数来看，1批重度污染，1批轻度污染，4批接近安全警戒。从分析数据可知，样品中镉、铅元素含有量波动大，建议重点监控竹根七镉、铅元素的含有量。在《贵州省中药材、民族药材质量标准》2003版中收载竹根七药材质量标准，但未对重金属进行监测，随着环境恶化，中药发展步入产业化，中药从野生到种植，从药用拓展到保健，生产规模和食用量远远超过《中国药典》规定的药用量，建议建立合理的检定方法，制定合理监测限度，充分保障食药安全。

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（收稿日期：2023-04-04  编辑：刘  斌）