袁 静，汤 洁,付 强，吴晓凤，姚雅伟

(1.扬州市环境监测中心站，江苏 扬州 225007;2. 中国环境监测总站，国家环境保护环境监测质量控制重点实验室, 北京 100012)



分析测试新成果(229～234)

微波消解-ICP-MS测定中成药胶囊中15种金属元素

袁 静1，汤 洁1,付 强2，吴晓凤2，姚雅伟2

(1.扬州市环境监测中心站，江苏 扬州 225007;2. 中国环境监测总站，国家环境保护环境监测质量控制重点实验室, 北京 100012)

采用硝酸-过氧化氢体系微波消解，以钪、铟作内标，电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)同时测定几种中成药及空心胶囊中的15种金属元素，各元素方法检出限在0.000 7～0.047 μg/g之间，相对标准偏差小于10%，标准物质加标回收率在82.3%～116%之间. 方法简便快捷，灵敏度高，重现性好，是测定中成药及其空心胶囊中多元素高效、准确的方法.

微波消解；电感耦合等离子体质谱法；金属；中成药；胶囊

QualityControlinEnvironmentalMonitoring,Beijing100012,China)

微量元素具有重要的生理功能，与机体的免疫、感染、内分泌、神经系统结构和功能有着密切的关系，摄入过量、不足、或缺乏都会不同程度地引起人体生理的异常或疾病发生. 近30年来，在中国开展的中药微量元素研究证明，微量元素在中药有效药成分中具有核心作用[1]. 中药中微量元素研究有利于传统中药理论与现代医药理论的结合，促进中医药发展[2].

文献报道的中药及中成药胶囊中金属元素的测定方法主要有微波消解-等离子体发射光谱法(ICP-AES)[3-5]、电热板(套)或微波消解-原子吸收分光光度法[6-10]、微波消解-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)[11-14]等. 中国药典2015版四部通则2321也规定了中药材中的铅、镉、砷、汞、铜5种重金属的消解和测定方法[15]. 文献报道的测定方法大多局限于几种常见元素的测定，前处理方法中样品称样量一般都较大(0.5～2.0 g)，使用的消解试剂种类多、用量大，消解后的待测溶液基体复杂，对各类检测仪器干扰重，限制了金属元素的测定种类[15-16]，影响了测定结果的准确性. 有的文献中样品消解时使用的消解试剂量过少，不能完全消解样品，造成测试结果偏低[15-17]. 有的文献中使用的分析仪器灵敏度低、抗干扰能力弱，方法检出限高，仅适用于测定常量元素[6，15-18].

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)与原子吸收分光光度法和电感耦合等离子发射法(ICP-AES)相比较，具有灵敏度高、干扰少、重现性好、分析效率高等特点. 本文采用微波消解-ICP-MS测定中成药及空心胶囊中的金属元素，对前处理中样品称样量、微波消解试剂、微波消解温度、仪器测试条件等进行了优化，将基体干扰降至最低，使一次消解的样品溶液可同时测定Be、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Cd、Sb、Ba、Tl、Pb等15种金属元素，得到较文献更低的方法检出限，使中成药及空心胶囊中多种金属元素含量的测定方法更简便、快捷、准确，适用性更广.

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

XSeriesⅡ等离子体质谱仪(美国Thermo Fisher公司)，Millipore超纯水制备装置，Mars5微波消解系统(美国CEM公司).

17种ICP-MS混合离子标准溶液(百灵威公司)；内标液(10 μg/mL,百灵威公司)；调谐液(10 μg/mL,含Li、Be、Co、In、U等元素，凯莱公司)；65%硝酸(工艺超纯)；30%双氧水(优级纯)；超纯水(电阻率≥18.0 MΩ·cm)；菠菜标准物质(地球物理地球化学勘查研究所)；附桂骨痛胶囊(贵州家诚药业有限责任公司，批号20131106)；黄葵胶囊(江苏苏中药业集团股份有限公司，批号14021208)；芹菜素胶囊(新西兰某品牌，批号14130).

1.2 试验步骤

1.2.1 样品预处理

拆开中成药胶囊，分离药物及空心胶囊. 将粉末状药物于60 ℃干燥2 h，倒入玛瑙研钵研磨后备用. 药物为液态时不需干燥、研磨. 分别精确称取0.1 g左右的药物和空心胶囊(胶囊很容易溶解于硝酸中，不需研磨，直接称量)于不同的消解罐中，分别加入10 mL硝酸(65%)、3 mL双氧水(30%)混匀，放置2 h预消解，反应趋缓后加盖密闭置于微波消解炉内.

设定消解程序并消解：5 min升至120 ℃保持5 min，随即在7 min内升至180 ℃，保持15 min. 消解结束冷却至60 ℃以下，开盖，超纯水定容至25 mL混匀后备测. 同时制备2个以上空白溶液.

1.2.2 标准溶液的配制

用1%稀硝酸将17种ICP-MS混合离子标准溶液稀释成下列标准系列以制作标准曲线. Mn、Sb、Cr、Co、Cu、Ni、V的标准系列质量浓度为1、10、100、200、400 μg/L，As、Pb的标准系列质量浓度为0.5、5、50、100、200 μg/L，Be、Cd、Se、Tl的标准系列质量浓度为0.2、2.5、25、50、100 μg/L，Zn、Ba的标准系列质量浓度为2、25、250、500、1000 μg/L.

1.2.3 仪器主要工作参数

按仪器操作要求，调节仪器的各有关参数，使质量浓度为1.00 μg/L的调谐液中Li、Be、Co、In、U的ICPS计数分别大于6 000、2 000、15 000、40 000、80 000. 仪器的主要工作参数为：射频功率1 200 W，雾化器压力1.8 bar，载气流速0.88 L/min，辅助气流速0.7 L/min，冷却气流速13.0 L/min，采样深度150 mm，数据采集模式为主跳峰.

2 结果与讨论

2.1 样品称样量及微波消解试剂优化

大量的氯引入将对质谱测定造成干扰. 试验证明：当中成药及空心胶囊样品称样量在0.1～0.2 g时，10 mL HNO3-3 mL H2O2可完全消解；当样品称样量在0.3～0.5 g时，12 mL HNO3-3 mL HClO4-2 mL H2O2才可完全消解；当样品称样量在1.0 g左右时，需要16 mL HNO3-4 mL HClO4-2 mL HCl才能使消解液透明澄清. 据此，说明样品称样量越大，前处理中需要更多量的消解试剂(硝酸、双氧水、高氯酸和盐酸)才能消解完全，从而引入的氯更多. 并且在微波密闭的条件下，HClO4的分解可能会使罐内压力增大，造成安全隐患. 本文选择样品称样量为0.1 g左右，使用10 mL HNO3-3 mL H2O2体系微波消解即可使样品消解完全，消解液清澈透明，各元素的回收率均较高，其中过氧化氢的加入显著提高了氧化能力.

2.2 内标元素的选择

ICP-MS常用Li6、Sc45、Y89、Rh103、In115、Tb159、Ho165、Ge74、Bi209等元素作内标[19]，避免仪器波动引起的误差. 测定时，当某内标强度大于120%以上，应考虑其在样品中的含量对内标强度的影响，可改选其它元素做内标，避免测定结果产生误差. 本文选用20.0 μg/L的Sc45、In115作内标，通过在线加入，内标强度能较好地控制在空白强度的80%～120%之间.

2.3 同位素的选择及干扰校正

ICP-MS干扰可分为质谱干扰和非质谱干扰. 质谱干扰主要来自氧化物、多原子离子、同质异位素. 同一种元素的不同同位素在不同的操作下和不同的样品基质中，受到的干扰有很大的区别. 对每一种元素，应尽量选择干扰较少、丰度较高的同位素测定. 试验表明，各待测元素选择下列同位素测量时结果较为理想：Be9、V51、Cr52、Mn55、Co59、Ni60、Cu63、Zn66、As75、Se82、Cd114、Sb121、Ba137、Tl205、Pb208. 非质谱干扰主要来自各种化学和物理效应的干扰，通过在线加入内标法可以很好地克服.

几种需校正的元素采用仪器软件内已编辑好的校正方程自动修正：

As75：As75=M75-3.313 220 8×ArCl77；

Se82：Se82=M82-1.001×M83；

Pb208：Pb208=M208+Pb206+Pb207.

2.4 菠菜标准物质测定

用本方法测定国家标准GBW10015菠菜标准物质中15种金属元素的含量，结果如表1所列.

表1 菠菜标准物质测定结果(n=5)

Table 1 Test results of spinach standard substance(n=5)

(μg/g)

注：ND表示未检出，—表示无此值.

由表1可见，菠菜标准物质的各元素测定值均在标准值范围内，表明本方法准确可靠.

2.5 方法的精密度和加标回收试验

中成药胶囊大致可分为复方制剂颗粒胶囊、单方制剂颗粒胶囊、软胶囊液体制剂. 本文选取慢性病患者长期服用的附桂骨痛胶囊、黄葵胶囊、芹菜素胶囊作为3种中成药胶囊的代表性试验样品. 使用本方法分别测定上述3种中成药胶囊药物及空心胶囊中15种金属元素的含量，并对胶囊药物及空心胶囊分别进行加标回收率测定试验，同时计算测定值的精密度，结果如表2～4所列.

表2 附桂骨痛胶囊测定结果(n=5)

Table 2 Test results of FuguiGutong capsule(n=5)

元素名称附桂骨痛胶囊药物测定值/(μg/g)RSD/%附桂骨痛空心胶囊测定值/(μg/g)RSD/%加标量/(μg)回收率/%Be0.0072.2ND8.90.00587.0V0.7441.20.3231.30.0289.0Cr1.177.31.353.60.08110Mn1002.55.484.30.4093.3Co0.4583.20.055.10.0298.0Ni2.134.00.2672.40.02106Cu2.163.42.453.10.40105Zn1.936.9ND6.20.1086.3As0.5889.90.1356.90.0292.1Se0.5308.60.2725.70.0287.9Cd0.1115.20.0109.10.005102Sb0.0167.0ND8.50.00584.7Ba45.21.81.807.00.10116Tl0.1030.40.0252.00.0198.9Pb1.837.46.576.30.4095.6

注：ND表示未检出.

表3 黄葵胶囊测定结果(n=5)

Table 3 Test results of Huangkui capsule(n=5)

元素名称黄葵胶囊药物测定值/(μg/g)RSD/%加标量/(μg)回收率/%黄葵空心胶囊测定值/(μg/g)RSD/%BeND3.50.0185.9ND4.1V0.2412.00.041150.0753.4Cr0.7708.00.0897.21.027.7Mn0.8545.60.081060.1053.5Co0.1123.90.0499.00.0112.3Ni1.155.60.081010.2545.7Cu1.383.90.081001.234.8Zn10.37.42.0082.61.647.2As0.0957.80.0282.30.0199.0Se0.2446.10.0290.60.0563.4Cd0.0175.80.00595.80.0036.7SbND8.30.00587.9ND5.1Ba0.2266.90.101040.0377.1Tl0.0141.90.01101ND2.6Pb0.0663.50.401090.1266.3

注：ND表示未检出.

表4 芹菜素胶囊测定结果(n=5)

Table 4 Test results of apigenin capsule(n=5)

元素名称芹菜素胶囊药物测定值/(μg/g)RSD/%芹菜素空心胶囊测定值/(μg/g)RSD/%Be0.0044.9ND8.3V0.0622.30.0254.0Cr1.275.00.7654.8Mn4.884.83.987.0Co0.0223.40.1704.5NiND4.9ND6.1Cu0.4923.81.428.1ZnND7.21.016.0As0.1804.90.0507.2SeND9.0ND8.0Cd0.0018.20.0015.1SbND9.3ND6.3Ba8.067.90.8548.7TlND3.6ND4.6PbND7.4ND7.9

注：ND表示未检出.

由表2～4可见，样品测定的相对标准偏差均低于10%，各元素加标回收率在82.3%～116%之间，表明本方法具有较好的精密度和准确度.

2.6 方法检出限

按照样品分析的全部步骤，重复测定11次空白溶液浓度，根据式(1)[20]计算方法检出限.

MDL=t(n-1,0.99)×S

(1)

式中：MDL为方法检出限；n为样品的平行测定次数；t为自由度n-1，置信度为 99%时的t分布(单侧)；S为n次平行测定的标准偏差，其中，n=11时，t=2.764.

当样品称样量为0.1 g，定容体积为25 mL时，15种元素的检出限在0.000 7～0.047μg/g之间，检出限令人满意. 各元素方法检出限如表5所列.

表5 方法检出限

Table 5 Detection limit of method

(μg/g)

3 结论

本文采用微波消解-ICP-MS同时测定中成药及空心胶囊中的15种金属元素，消解试剂用量少，消解方法及消解液基体简单，方法检出限低，准确度和精密度高，适合中成药及空心胶囊中微量及痕量多元素的分析，为中成药胶囊微量元素含量的分析和研究提供了准确、可靠、便捷的测定方法.

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Determination of 15 Metals in Traditional Chinese Medicine and Capsules by Microwave Digestion and ICP-MS

YUAN Jing1，TANG Jie1,FU Qiang2,WU Xiao-feng2,YAO Ya-wei2

(1.YangzhouEnvironmentalMonitoringCenterStation,Yangzhou,225007,JiangsuChina;2.ChinaNationalEnvironmentalMonitoringCenter,StateEnvironmentalProtectionKeyLaboratoryof

15 metals in traditional Chinese medicine and capsules were determined simultaneously by microwave digestion and inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS).Scandium and Indium were used as the internal standards. The results showed that the detection limits of the 15 metals were between 0.000 7～0.047 μg/g and all the relative standard deviations were less than 10%. The spiked recovery rates were between 82.3%～116%. The method can be effectively applied to the determination of aquatic products because of rapidness, high sensitivity and good reproducibility.

microwave digestion;ICP-MS;metals; traditional Chinese medicine;capsules

2016-07-18;

2016-09-28.

国家重大科学仪器设备开发专项(2012YQ03011106)资助

袁 静(1971-)，女，高级工程师，主要从事环境监测工作

付强(1968-)，男，研究员级高级工程师，主要从事环境质量控制，E-mail: fuqiang@cnemc.cn.

O657.63

B

1006-3757(2016)04-0229-06

10.16495/j.1006-3757.2016.04.006