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ICP-MS法测定药材中重金属的含量

更新时间:2016-07-05

我国的传统中药学有着悠久的历史和绚烂的文化,经过历史的沉淀和现代医学的补充和发展,已经形成了较为完整的治疗体系。虽然西药拥有快速的疗效反馈,但是长期使用会带来较大的毒副作用和抗药性,所以对疑难杂症有特殊疗效的传统药材越来越受到社会的关注,与此同时,植物入药所带来的问题也相继出现。由于药材生长本身就需要一定量的金属元素,加之在种植、储存、运输、炮制过程中的不当操作均会造成重金属污染。重金属不能被生物降解,随着食物链的放大作用进入人体,在人体内蓄积并与蛋白质发生强烈的相互作用,使其失去生物活性,造成慢性中毒[1]。所以,重金属的控制是药材安全性的关键一步。由于环境等因素,造成药材中存在不同程度的重金属污染情况。砷虽然不属于重金属,但是来源和危害与重金属相似,故通常把它列入此列。重金属对人体正常的生理状态和新陈代谢具有影响一定影响[2]。铬、砷、镉、铅为常见四种重金属,它们在人体内蓄积达到一定的浓度便会对人体产生伤害:铬会造成四肢麻木,精神异常;铅伤害人脑细胞,诱发细胞突变和癌症;砷作用于神经系统,会诱发恶性肿瘤;镉导致血压升高,引起心脑血管疾病。

药材在疾病预防、慢性病治疗以及疑难杂症具有特殊疗效,其安全问题也越来越受重视。研究药材中的微量元素已经是现代中医临床的重要课题[3],特别是药材重金属超标,已是当今社会关注的焦点,同时也是影响药材安全生产和发展的关键。所以,准确检测和限定重金属的含量是是保障人民用药安全以及药材国际化的关键[4]。在2005年版《中国药典》中,增加了药材中铅、汞、镉、砷、铜等5种有害元素的测定方法及其限量标准;2010年版《中国药典》在中药材附录中加强了安全性检查总体要求,特别加入了ICP-MS测定药材中砷、汞、铅、镉、铜含量的检查项目[5]。用于药材重金属检测的方法有原子吸收光谱法(AAS)、紫外分光光度法和电感耦合离子发射光谱-质谱联用法(ICP-MS)等。ICP-MS拥有诸多优点:干扰小、分析速度快、检出限低、空白值低、线性宽以及可同时检测多种元素,优于原子吸收分光光度(AAS)法和 ICP-AES 等方法[6],已经成为当今重金属元素分析检测最先进的技术之一。关于ICP-MS测定中药材中微量元素的测定已有报道[7],但对同一品种不同产地之间的重金属含量比较较少。本实验先采用微波消解处理3种药材粗粉样品,制得澄清透明的样品溶液,再采用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)对市售的2种不同厂家的栀子,丹参、地黄中的铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)4种重金属元素进行检测。本研究将为这3种中药材的质量控制以及临床安全用药提供科学的指导依据[8]

只有我们的马车,因为载着翠姨的愿望,在街上奔驰得特别的清醒,又特别的快。雪下的更大了,街上什么人都没有了,只有我们两个人,催着车夫,跑来路去。一直到天都很晚了,鞋子没有买到。翠姨深深地看到我的眼里说:“我的命,不会好的。”我很想装出大人的样子,来安慰她,但是没有等到找出什么适当的话来,泪便流出来了。

重金属一般以化合的形态存在于各种药材中,所以需要一定的前处理。采用高温高压微波消解法处理样品,使其测定的重金属以离子态游离于试液中。除去干扰,便于准确进行测定分析,然后再利用ICP-MS测定市售的2种不同产地的丹参、栀子、熟地黄中3种药材中的铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)4 种重金属元素[9]

1 仪器与试剂

1.1 仪器

美国Thermo Fisher iCAP Qc电感耦合离子质谱仪(美国赛默飞公司);YHZ-1820-I超纯水系统(杭州恒诺微电子有限公司);Multiwave TM PRO微波消解仪(奥地利安东帕有限公司);CAP 225D电子分析天平(德国赛多利斯公司);GS赶酸器(南京瑞尼克有限公司);FW100万能超速粉碎机(北京永光明有限公司);各型号容量瓶、移液管和量具,使用前经20%硝酸溶液浸泡24 h以上,一级纯水清洗多次晾干。

1.2 试剂

取不同生产企业的丹参、栀子、熟地黄样品置烘箱37±1.0℃烘烤24 h,充分挥发贮存过程中药材饮片潮解吸收的水分,冷却至室温后采用高速万能粉碎机打磨至粗粉,分别过筛(40目),备用。

2 材料与方法

2.1 药材

从我六岁起,康美娜就一直同我保持着一种秘密的联系。我乐此不疲地向她提供着古意生活中的一切情况,包括他每天都做了些什么,出席了哪些酒会和晚宴,打的是哪种图案的领带,晚上是不是又没有吃饭……

2.2 样品前处理

65%优级纯硝酸(德国默克股份有限公司);铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)标准调谐液:7Li、59Co、89Y、205Tl、156CeO、140Ce(美国赛默飞公司);ICP分析专用(GNM-M33198-2013)Al、As、Ba 、Be 、Bi 、Ca、Cd 、Co、Cr、Cu 、Fe、Ga、Ge、Hg、K、Li、Mg、Mn、Mo、Ni、P、Pb、Pt、Rb、Sb、Se、Sn、Sr、Ti 、Tl 、V、Zn 多元素标准标溶液(100 ug/mL,国家有色金属分析检测中心,唯一标识为GNM-M33198-2013-1 7D2065,相对扩展不确定度k=2时,U为1.4%);柑橘叶成分分析标准物质GBW10020(GSB-11),国家标准物质研究中心。

2.3 微波消解条件

每个标准液平行测定3次,以平均值绘制4种重金属元素的标准曲线。

雨水集蓄利用工程建设要求集、蓄、输、灌系统相互衔接配套,结构安全实用,降雨径流集蓄效率高。具体建设标准如下:

表1 微波消解条件参数

STEP Power/W Time/min Fan Level Power ramp 500W 10:00 1 Power hold 500W 05:00 1 Power ramp 1000W 05:00 1 Power hold 1000W 10:00 1 Cooling 0 10:00 3

2.4 ICP-MS工作条件

ICP-MS的仪器工作参数见表2。

云南泰华丰功药业熟地黄1(150405);云南东骏药业的熟地黄2(20141020);湖北南星化工总厂中药饮片厂丹参1(150115);云南泰华丰功药业丹参2(140602);云南保山市昌宁乡立晒中药种植合作社栀子1(201512-1);云南腾药药业江西产栀子2(YZ27161203)均由保山市食品药品检验所药品室提供,经保山食品药品检验所张满常教授鉴定为正品。

2.5 标准溶液的制备

2.5.1 标准储备液的配置

表2 仪器工作参数

参数名称 数值及单位等离子气流速 15.0 L/min载体流速 1.17 L/min射频功率 1300 W雾化室温度 2℃测点数 3个分析时间 0.1 s重复次数 3次采样深度 8.0 mm

精密量取ICP分析专用多元素标准溶液,用1.0%的硝酸溶液逐级稀释,稀释成1 mL中分别含 10 μg 铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)的标准储备溶液,备用。

2.5.2 系列标准系列配置

近日,山东省烟台市政府网刊发了烟台市人社局对农工党烟台市委在烟台市政协十三届二次会议上提出的《关于促进家政服务业健康发展的建议》提案的答复。

图1为4种重金属元素的标准曲线。

本人从事动物屠宰卫生检验多年,在工作实践中积累了一些经验,要做到正确鉴别判断,首先应从外观检查和病理组织的切片检查相结合,然后再作出正确的判断与处理,在此本人浅谈一下鉴别与处理方法。

3 结果与分析

3.1 铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)的标准曲线

根据《中华人民共和国药典》2015年版四部通则0821中重金属元素的检验指导,进一步优化程序为:称取试样粗粉(丹参、熟地黄、栀子约0.3 g,精确至0.0001 g),洁净处理并在高温烘干的微波聚四氟乙烯消解罐中,加入65%优级纯硝酸6~7 mL,至于赶酸器(120℃)上预消解20 min,置于微波消解仪中,参照表1的工作条件进行微波消解。消解结束冷却至室温后,打开消解罐,于赶酸器上(120℃),赶酸至0.5 mL左右,消解完毕应得到无色或淡黄色澄清没有悬浮物的溶液。最后用超纯水反复洗涤消解罐,萃取4~5次,将洗涤液合并于25 mL容量瓶中,用0.3%稀硝酸溶液定容,备用。每个样品两个平行样,空白试样同法制备。

LOD值为仪器的最低检出限,能够表明仪器的灵敏度。药材中金属元素含量各异,有些元素含量虽然较低,但是服用后在体内无法降解和排泄,蓄积后会引起中毒。所以,需要仪器拥有足够的灵敏度和较低的检测限,准确检测出药材中所含重金属元素的含量,从而更好地衡量药材的用量方案。表4为4种重金属元素的最低检出限:

分别精密量取多元素混合储备液适当,用0.3%硝酸纯水配制成每1 mL中分别含铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)为 20、40、60、80、100 ng的系列溶度标准溶液(现配现用)。

表3 4种重金属元素的标准曲线浓度数值

元素浓度/(ng/mL) 0 20 40 60 80 100 Cr 0 21.022 42.109 61.239 79.159 99.562 As 0 20.588 41.938 61.195 79.955 98.826 Cd 0 19.870 40.711 60.914 80.696 98.636 Pb 0 20.827 40.024 58.558 81.529 98.807

图1 4种重金属元素的标准曲线

3.2 方法检出限(LOD)

由表3可知,4种重金属元素的标准曲线相关系数R2在0.9991~0.9995之间,线性范围为0~100 ng/mL,线性关系良好。

从覆盖广度来看,分类监管能够促使村镇银行整体的不合规贷款规模下降、合规贷款规模上升,而在现有的制度约束下,合规贷款大部分投向农户和小微企业。从覆盖深度来看,覆盖深度不仅取决于贷款规模,还取决于贷款的客户数,在分类监管的政策框架之下,监管部门虽然能够监管村镇银行的贷款投向及风险状况,但是无法监管村镇银行是否将贷款投向农户及小微企业中更为富裕的群体。由此,我们得出结论3:分类监管激励了村镇银行向农户及小微企业的贷款规模上升,拓宽了村镇银行服务的覆盖广度,但并不一定能够加深村镇银行服务的覆盖深度。

表4 4种重金属元素的最低检出限

元素名称最低检出限LOD/(ng/mL)Cr 0.0225 As 0.0636 Cd 0.0074 Pb 0.0020

3.3 精密度

在设定的工作状态下平行测定6次丰功熟地黄处理溶液并求平均值,分别计算4种重金属元素的相对标准偏差,结果见表5。4种重金属元素的处理溶液RSD%≤2.0%,相对标准偏差均较小,表明仪器精密度良好。

3.4 重复性

以丰功药业的丹参试样溶液为例,取粗粉大约0.3 g,平行进样6份,在相同仪器工作情况下测定丹参中4种重金属元素含量,求平均值,结果见表6。4种重金属元素的试样溶液RSD%≤5.0%,n=6,表明该试验方法重复性良好。

表5 4种重金属元素标准溶液的相对标准偏差

1 2 3 4 5 6 相对标准偏差/(RSD%)Cr 41.785 41.582 41.023 42.099 41.705 41.556 0.6 As 4.713 4.685 4.695 4.754 4.711 4.738 1.0 Cd 0.510 0.529 0.508 0.519 0.511 0.521 1.6 Pb 5.404 5.398 5.426 5.411 5.415 5.418 0.7

表6 4种重金属元素的相对标准偏差

元素名称相对标准偏差/(RSD%)Cr 1.4 As 1.6 Cd 4.4 Pb 0.7

3.5 加标回收率试验

加标回收率的测定是试验质量控制的一种有效方法。以丰功熟地黄为例,称取熟地黄约0.3 g,平行进样6份,在前处理试样中精密量取并加入适量多元素混合标准溶液,按照3.2项步骤操作,测定并计算各元素回收率和RSD值,结果见表7。4种重金属元素试样溶液的回收率在95~110%之间,加标回收率良好,且RSD%≤5.0%。

表7 4种重金属元素的加标回收率

注:样品元素含量为前处理后样品溶液浓度。

相对标准偏差/(RSD%)Cr 41.625 25 64.919 97.4 2.4 As 4.716 25 29.270 98.5 4.9 Cd 0.516 25 27.583 108.1 5.0 Pb 5.412 25 29.013 95.4 3.6元素名称样品含量/μg加入量/μg测定值/μg回收率/%

3.6 方法准确性试验

本实验采用柑橘叶成分分析标准物质GBW10020(GSB-11)作为参考,来评价方法的准确性,分析结果见表8。结果表明测定数据与参考数据基本相符,说明该方法准确可靠。

3.7 样品测定结果

每种药材样品设置两个平行样,每个试样测定3次,所测含量运用杨世波[10]等的方法计算平均值,求出不同药材中所含的重金属元素数据见表9。

表8 标准参考物质测定结果与标准参考值的比较(n=3)

相对标准偏差/(RSD%)Cr 1.25±0.11 1.22 2.1 As 1.1±0.2 1.08 1.5 Cd 0.17±0.02 0.18 4.2 Pb 9.7±0.9 10.1 0.9元素名称标准参考值/(mg/kg)实测值/(mg/kg)

表9 3种药材中4种重金属元素的含量(n=3)

药材、元素名称及其含量/(mg/kg)CrAsCdPb丹参(丰功) 2.996 0.336 0.014 0.214丹参(湖北) 2.641 0.297 0.025 0.273栀子(昌宁) 0.825 0.044 0.048 0.108栀子(江西) 3.894 0.040 0.047 2.128熟地黄(东骏) 8.638 1.052 0.037 1.216熟地黄(丰功) 3.471 0.393 0.043 0.451

4 讨论与结论

4.1 讨论

3种药材中均检测出一定量的铬、砷、铅、镉4种重金属元素,不同产地的同种药材各金属元素含量各异,不同药材之间金属元素含量差别较大。不同产地的同种药材重金属含量差别,可能是由药材基地土壤、水源、空气环境、肥料和种植方式等因素造成的影响。

被检测的重金属元素在溶液里要呈现离子状态,这样需要被测溶液呈一定酸性。如果溶液的酸含量超过6%时,则导致测定背景值过大。如果酸度过低,pH大于6,则有些重金属元素则会从溶液中以相应的化学形式沉淀出来。

4.2 结论

以两种不同产地的丹参、栀子、熟地黄3种药材为研究对象,采用高效的微波消解前处理方式,再运用高灵敏的ICP-MS测定其中铬、砷、铅、镉4种重金属的含量。根据现行的《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》限量标准规定:重金属总量≤20.0 mg/kg,砷(As)≤2.0 mg/kg,镉(Cd)≤0.3 mg/kg,铅(Pb)≤5.0 mg/kg(铬未做明确说明),可初步得出以下结论:3种中药材中检出一定量的砷、镉、铅3种重金属,均未超标且总量也未超标,符合药《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》的规定。中药毒副作用较低,且靠多种药材复方配伍发挥它特有的疗效,所以受到国内与国际越来越多的青睐。但因为中药较长的用药周期,易造成重金属体内蓄积,所以药用中药的重金属的检测和控制工作显得尤为重要,严格把控重金属的含量,能够有效保证中药的用药安全,防止人体造成重金属蓄积中毒。

Nagano等在已有研究的基础上,提出了一个整合的创新管理过程模型,包括前期勘察、创意生成、构建策略、调动资源、执行操作和评估阶段。Herstatt 等学者将新产品开发过程分为两个阶段,预开发阶段和实施阶段。预开发阶段主要进行新产品创意的生成和评估,以及对项目的评估,实施阶段分为产品发展、样品测试、投入生产。然而,还有一些学者对产品创新流程持不同的看法。Shenhar 指出了没有一个项目管理的单独方法适用所有的情况,不认同一个创新过程模型可以涵盖所有方面。

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杨世波,杨琰茗,杨丽英
《保山学院学报》 2018年第2期
《保山学院学报》2018年第2期文献

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