表1 各元素检出限、定量限与回归方程
Tab. 1 The LOD, LOQ and correlation coefficients of element
张明童，马潇，张平，徐继军*，李冬华，杨静，宋平顺，杨平荣
(甘肃省药品检验研究院，甘肃省中藏药检验检测技术工程实验室，兰州 730070)
摘要：目的建立电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定洁白胶囊中Pb、Cd、As、Hg、Cu等重金属元素的方法，为洁白胶囊用药安全提供依据。方法微波消解样品，以30.0 μg·L-1的Sc 45、In 115作内标，采用ICP-MS同时测定上述5种元素的含量。结果5种元素方法检出限为0.000 5~0.021 1 mg·kg-1，线性关系良好(r>0.99)，加样回收率为98.2%~105.4%，RSD为2.3%~3.5%。本次测定的19批洁白胶囊中重金属含量为Pb：0.2~1.0 mg·kg-1；Cd：0.012~ 0.027 mg·kg-1；As：0.18~1.52 mg·kg-1；Hg：0~0.151 mg·kg-1；Cu：1.4~2.5 mg·kg-1。参照药用植物及制剂外经贸绿色行业标准和新加坡进口中药材和中成药标准，结果符合规定。结论该方法简便易行，准确度灵敏度高、重复性良好，适用于洁白胶囊中5种重金属的测定。
关键词：电感耦合等离子体质谱法；洁白胶囊；重金属；微波消解
洁白胶囊是中国药典收载品种洁白丸的改进剂型[1]。方中煨肉豆蔻、煨诃子为君药，温中行气，祛寒止痛，涩肠止泻；丁香、草豆蔻、草果、沉香为臣药，降逆止呕，温中行气；石榴子、红花、五灵脂、木瓜、土木香为佐药，提升君臣药温中行气、活血化瘀止痛的功效；石灰华、寒水石、翼首草为使药，为清热降火之药，可制方中余药温燥之性。洁白胶囊具有健脾和胃、止痛止吐、分清泌浊的功效，可用于胸腹胀满、小便不利、胃脘疼痛、消化不良、呕逆泄泻等症[2]。国家药品监督管理局列出的洁白胶囊生产企业仅2家(兰州和盛堂制药有限公司、宁夏多维药业有限公司)，涉及2个批准文号。
现行标准为《新药转正标准第15册》编号：WS3-175(X-165)-97(Z)[3]；《新药转正标准第20册》编号：WS3-175(Z-165)-98(Z)[4]。本方中有矿物药寒水石和石灰华，寒水石约占本方的20%。有研究表明[5]，寒水石中As含量超出标准(As≤ 2 mg·kg-1)的样品占所测总样品数的10.34%。因此有必要对洁白胶囊的重金属含量进行测定，探究重金属污染情况。
电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)与原子吸收分光光度法相比，检测效率高、准确度高、灵敏度高、重现性好。中国药典2015年版四部通则0412“电感耦合等离子体质谱法”中只规定了仪器和方法的一般要求，样品前处理、仪器参数和系统适用性无详细要求。本实验采用微波消解-ICP-MS测定洁白胶囊中的重金属含量，对试验中供试品量、微波消解方法、微波消解时间程序、ICP-MS的仪器参数等进行了预实验优化，降低基体干扰，同时测定铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu) 5种重金属元素的含量。
7700e型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS，美国Agilent)；微波消解仪、可调式电热板(Milestone)；AL-204型天平(梅特勒-托利多公司)。
Pb、Cd、As、Hg、Cu元素标准溶液[1 000 μg·mL-1，中国计量科学研究院，批号依次为GBW(E)080118 12115，GBW08612、GBW08611 11115，GBW08619 9041，GBW08615 7064]；调谐液(1 μg·L-1的Ce、Co、Li、Mg、Ti、Y，购自Agilent，批号：22-111GSXZ；货号：5185-5959)；内标混合物(100 μg·mL-1的Bi、G、Li、Sc、Lu、Rh、In、Tb，购自Agilent，批号：16-31GSX2；货号：5188-6525)；65%硝酸(默克公司)；过氧化氢(优级纯)；水为屈臣氏纯净水。
洁白胶囊(10批样品购自兰州和盛堂制药有限公司，批号分别为20170201，20150102，20170102，20150301，20150402，20170101，20141102，20150904，20150103，20170101；9批样品购自宁夏多维药业有限公司，批号分别为21158，21162，21164，21156，21142，21141，21147，21114，21160)。
2.1.1 标准贮备液的制备 精密量取Pb、Cd、As、Cu标准溶液(1 000 μg·mL-1)1 mL置100 mL量瓶，加2%硝酸溶液稀释，制成每1 mL含10 μg的溶液；精密量取Hg标准溶液(1 000 μg·mL-1)0.1 mL置100 mL量瓶，加2%硝酸溶液稀释，制成每1 mL含1 μg的溶液。
2.1.2 标准曲线的制备 分别精密量取Pb、Cd、As、Hg、Cu标准贮备液适量，用2%硝酸溶液稀释制成每1 mL分别含Pb、Cd、As 0，0.5，2，10，25，50 ng的溶液；含Hg 0，0.1，1，5，10，25 ng的溶液；含Cu 0，5，50，100，200，500 ng的溶液。
常用的内标元素有Li 6、Sc 45、Ge 74、Y 89、Rh 103、In 115、Tb 159、Ho 165、Bi 209[6]，用以校正响应信号的变化。本研究选用1 mg·L-1的Sc 45、In 115为内标溶液，通过蠕动泵在线加入，内标溶液用一根很细的管引入，采用一个Y接头与样品混合，内标和样品的稀释因数大约为1/20。为了避免元素附到样品管上，使用浓度至少为5%硝酸溶液。
精密称取供试品约0.3 g，置消解罐中，加10 mL硝酸和3 mL过氧化氢浸泡过夜，按以下微波消解程序进行消解：0~10 min，功率1 000 W，温度180 ℃；10~20 min，功率1 000 W，温度210 ℃；20~45 min，功率1 000 W，温度45 ℃。取出，赶酸至约2~3 mL，冷却，2%硝酸定容至25 mL量瓶，同法做样品空白，测定。
参照相关文献[7-10]对ICP-MS的部分仪器参数进行优化(利用1 μg·L-1的Ce、Co、Li、Mg、Ti、Y调谐液对仪器参数进行调节，使仪器灵敏度最高)，提高离子化效率、降低干扰。优化的仪器工作条件为雾化室温度：2 ℃；射频功率：1 350 W；等离子气体流速：15 L·min-1；样品提升量：1.0 mL·min-1；载气流速：1.10 L·min-1；辅助气流速：1.0 L·min-1；冷却气流速：15 L·min-1；采样锥孔径：1.1 mm；采样深度：7.0 mm；聚焦透镜电压：-6 V；重复次数：3次；分析时间：0.1 s；调谐模式：He。
以2%硝酸为空白，按“2.4”项下条件检测，以“2.1.2”项下各元素浓度为横坐标(x)，以标准溶液待测元素分析峰响应值与内标元素参比峰响应值的比值为纵坐标(y)[11-12]绘制标准曲线。线性回归方程见表1，结果5种元素在其浓度范围内各元素的分析信号值与浓度均呈良好线性关系。仪器检出限与所用的空白溶液有关，本研究以2%的硝酸为空白溶液。平行测定空白溶液11次，计算每种元素计数值的标准偏差(SD)，3SD对应的浓度即为各元素的仪器检出限(ng·mL-1)，10SD对应的浓度即为各元素的仪器定量限(ng·mL-1)，再按照取样量为0.3 g，稀释倍数为25 mL换算成样品的方法检测限(mg·kg-1)和方法定量限[7-8](mg·kg-1)，结果见表1。
表1 各元素检出限、定量限与回归方程
Tab. 1 The LOD, LOQ and correlation coefficients of element
取供试品(批号：21158)6份，分别按“2.3”项下方法制备，按“2.4”项下测量条件检测(n=6)，结果Pb的平均值为0.531 mg·kg-1，RSD为3.7%；Cd的平均值为0.031 mg·kg-1，RSD为2.4%；Cu的平均值为2.592 mg·kg-1，RSD为2.5%；As的平均值为0.542 mg·kg-1，RSD为3.2%；Hg的平均值为0.052 mg·kg-1，RSD为3.8%。表明重复性良好。
取已知量的供试品(批号：21158)6份，采用加样回收法，分别精密加入相应的标准溶液适量，按“2.3”项下方法制备，按“2.4”项下条件检测，计算5种元素的回收率，结果见表2。5种元素的平均加样回收率为98.2%~105.4%(RSD为2.3%~ 3.5%)。
样品测定结果见表3。结果表明，本次测定的19批洁白胶囊中重金属含量为Pb：0.2~1.0 mg·kg-1；Cd：0.012~0.027 mg·kg-1；As：0.18~1.52 mg·kg-1；Hg：0~0.151 mg·kg-1；Cu：1.4~2.5 mg·kg-1。
表2 各元素加样回收率
Tab. 2 The spiked recoveries of the elements
表3 19批样品中重金属元素含量测定结果
Tab. 3 Content of five elements in 19 samples mg·kg-1
洁白胶囊样品取样量为0.1~0.3 g时，10 mL硝酸+3 mL双氧水可完全消解；样品取样量为0.3~0.5 g时，12 mL硝酸+3 mL高氯酸+3 mL双氧水才可完全消解；样品取样量1.0 g左右时，需要16 mL硝酸+4 mL高氯酸+3 mL盐酸能完全消解。样品取样量越大，需要的消解液越多。在微波消解高温高压的情况下，高氯酸的分解可能会使罐内压力增大造成泄露，存在安全隐患。因此，本试验选择样品取样量为0.3 g左右，使用10 mL硝酸+3 mL双氧水体系微波消解即可使样品完全消解。双氧水的加入明显提高了消解能力，消解液为淡黄色透明溶液，各元素的回收率均较高。
功率为1.35 kW，载气、辅助气为1.10 L·min-1冷却气流量15 L·min-1，样品提升量为1.10 L·min-1时测量灵敏度最高。另外采样深度，即采样锥孔与焰炬的距离为7.0 mm，聚焦透镜电压为-6 V时离子有很好的聚焦。以He气为碰撞反应气体，能有效去除氩基相关多原子离子干扰，从而满足实验分析的要求。
国际上对中药材、中成药的重金属含量都有具体的规定，如新加坡要求进口的中药材和中成药中Pb应≤20 mg·kg-1、As应≤5 mg·kg-1、Hg应≤0.5 mg·kg-1、Cu应≤155 mg·kg-1(Cd无规定)。我国也有相关规定，中草药制成的注射剂中重金属含量不得>0.15 mg·kg-1，其他药品中不得>20 mg·kg-1。《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》(WM/T2-2004)对药用植物原料及制剂中的重金属及砷盐作了限量规定[15]，其中As应≤2.0 mg·kg-1，Hg应≤0.2 mg·kg-1，Pb应≤5.0 mg·kg-1，Cd应≤0.3 mg·kg-1，Cu应≤20.0 mg·kg-1。参照此规定，本次测定的19批洁白胶囊中重金属及有害元素的含量为Pb：0.2~1.0 mg·kg-1；Cd：0.012~ 0.027 mg·kg-1；As：0.18~1.52 mg·kg-1；Hg：0~0.151 mg·kg-1；Cu：1.4~2.5 mg·kg-1，结果均未超标。
重金属及有害元素是评价中药及中成药安全性的重要指标，本研究采用ICP-MS对洁白胶囊中有害重金属Pb、Cd、As、Hg和Cu进行了含量测定，该方法准确、简便、灵敏度高[14-15]，适用于洁白胶囊中重金属元素的质量控制。此次实验为洁白胶囊的质量控制和品质评价提供了基础资料和理论依据，同时有助于洁白胶囊的安全性评估。
REFERENCES
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(本文责编：李艳芳)
Determination of the Contents of Heavy Metals in Jiebai Capsules by Microwave Digestion and ICP-MS
ZHANG Mingtong, MA Xiao, ZHANG Ping, XU Jijun*, LI Donghua, YANG Jing, SONG Pingshun, YANG Pingrong
(Gansu Institute for Drug Control, Gansu Inspection and Testing Technical Engineering Laboratory for Chinese Herbal and Tibetan Medicine, Lanzhou 730070, China)
ABSTRACT: OBJECTIVETo establish a method for determination of the contents of Pb, Cd, As, Hg, Cu in Jiebai capsule by inductively coupled plasma-mass spectrometry(ICP-MS), provide the basis for the medication safety use of Jiebai capsule.METHODSAll the samples were digested by microwave, Sc 45 and In 115 of 30.0 μg·L-1indium were used as the internal standard to determine the contents of the five elements simultaneously by ICP- MS.RESULTSThe validated method indicated that correlative coefficients(r) for all elements were >0.99, and the limits of detection ranged 0.000 5-0.021 1 mg·kg-1. The recovery rates of the method were 98.2%-105.4%, the RSD were in the range of 2.3%-3.5%. The contents of heavy metals in the 19 batches of Jiebai capsules were as follows, Pb: 0.2-1.0 mg·kg-1; Cd: 0.012-0.027 mg·kg-1; As: 0.18-1.52 mg·kg-1; Hg: 0-0.151 mg·kg-1; Cu: 1.4-2.5 mg·kg-1. Referring to foreign trade and economy green industry standards of medicinal plants and preparations and the standards of the imported Chinese medicinal herbs and Chinese patent medicine in Singapore, the results met the requirements.CONCLUSIONThe method is accurate, simple, sensitive and reproducible. It is suitable for the determination of the five heavy metal elements in Jiebai capsule.
KEY WORDS:ICP-MS; Jiebai capsule; heavy metals; microwave digestion
中图分类号：R917
文献标志码：B
文章编号：1007-7693(2018)07-0963-04
DOI:10.13748/j.cnki.issn1007-7693.2018.07.003
引用本文：张明童, 马潇, 张平, 等. 微波消解-ICP-MS测定洁白胶囊中重金属含量[J]. 中国现代应用药学, 2018, 35(7): 963-966.
基金项目：国家药典委员会2015年度“国家药品标准提高”项目(48)；甘肃省科技重大专项计划项目(17ZD2FA009)
作者简介：张明童，男，初级中药师 Tel: 18919008875 E-mail: zhangmingtong2010@163.com
*通信作者：徐继军，男，初级中药师 Tel: 15349311675 E-mail: 3127529719@qq.com
收稿日期：2017-12-15