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  药物分析杂志   2018, Vol. 38 Issue (12): 2135-2140.  DOI: 10.16155/j.0254-1793.2018.12.12
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林丽, 晋玲, 高素芳, 孙少伯, 陈红刚. 微波消解-电感耦合等离子体质谱仪测定藏药黑果枸杞中5种元素含量[J]. 药物分析杂志, 2018, 38(12): 2135-2140. DOI: 10.16155/j.0254-1793.2018.12.12.
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LIN li, JIN Ling, GAO Su-fang, SUN Shao-bo, CHEN Hong-gang. Determination of five elements in Lycium ruthenicum by microwave digestion-ICP-MS[J]. Chinese Journal of Pharmaceutical Analysis, 2018, 38(12): 2135-2140. DOI: 10.16155/j.0254-1793.2018.12.12.
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基金项目

国家中医药管理局中医药行业专项甘肃省代表性区域中药资源保护利用(2012070025-02);2012年甘肃省中医药管理局项目(GZK-2012-21);甘肃省科技计划基础研究创新群体“甘肃省中藏药资源评价、保护与开发利用”(1606RJIA323);中央财政引导地方科技创新平台项目“甘肃省中药资源与新产品开发平台建设”(2016-A-02)

第一作者

林丽, Tel:(0931)8765369, 13919003328;E-mail:xrhlin@sina.com

通信作者

晋玲, Tel/Fax:(0931)8722303, 13659428030;E-mail:zyxyj@163.com

文章历史

修改日期:2018-05-15
微波消解-电感耦合等离子体质谱仪测定藏药黑果枸杞中5种元素含量
林丽 1,2, 晋玲 1,2, 高素芳 1,2, 孙少伯 1, 陈红刚 1,2    
1. 甘肃中医药大学, 兰州 730000;
2. 中(藏)药资源研究所, 兰州 730000
摘要目的:根据《中华人民共和国药典》(简称《中国药典》)通则2321,为黑果枸杞药材质量控制和安全用药提供可靠的依据。方法:采用微波消解-电感耦合等离子体质谱法,对16个不同产地黑果枸杞样品中铅、砷、镉、铜、锑5种元素含量进行测定,并参照《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》展开评价。结果:所测定16个不同产地黑果枸杞中铅、砷、镉、铜、锑含量大部分符合《中国药典》和《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》限量标准。结论:微波消解-ICP-MS法可快速测定黑果枸杞中5种元素含量。
关键词微波消解    电感耦合等离子体质谱仪    黑果枸杞    重金属    元素                        
Determination of five elements in Lycium ruthenicum by microwave digestion-ICP-MS
LIN li1,2, JIN Ling1,2, GAO Su-fang1,2, SUN Shao-bo1, CHEN Hong-gang1,2    
1. Gansu University of Chinese Medicine, Lanzhou 730000, China;
2. (Tibet) Traditional Medicine Resources Institute, Lanzhou 730000, China
Abstract: Objective: According to the general chapter 2321 of Chinese Pharmacopoeia, to provide a reliable basis for the quality control and safe use of Lycium ruthenicum.Methods: Contents of five metals(Pb, As, Cd, Cu, and Sb) in Lycium ruthenicum from different habitats were determined by microwave digestion-ICP-MS.And the results were evaluated by The Import and Export Green Industry Standard of Medicinal Plants and Preparation.Results: A majority of the determination results of Pb, As, Cd, Cu, and Sb in 16 L.ruthenicum from different habitats were below the limit set by Chinese Pharmacopoeia and The Import and Export Green Industry Standard of Medicinal Plants and Preparation.Conclusion: Microwave digestion-ICP-MS can determine the content of five metals in L.ruthenicum quickly.
Key words: microwave digestion    ICP-MS    Lycium ruthenicum    heavy mental    element    Pb    As    Cd    Cu    Sb    

黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr)为茄科(Solanaceae)枸杞属植物,是我国西北荒漠地区一种特有的野生植物资源,主要分布于陕西北部、宁夏、甘肃、青海、新疆和内蒙等地[1]。《四部医典》《晶珠本草》《维吾尔药志》等经典著作中记载,黑果枸杞具有润肝、健胃、抗衰、通经等作用,用于治疗心热病、心脏病、月经不调、停经等病症,在民间亦用于滋补强壮、明目及降压。随着人们对养生和健康重视程度的提高,药食同源的黑果枸杞越来越受到关注[2-3]。由于环境的污染以及药材种类的自身特点,重金属含量超标已成为影响我国中药事业发展的重要问题。人体摄入受重金属污染的药物,在体内难以降解,容易蓄积,当蓄积到一定程度时,对人体危害极大,会导致各种疾病,尤其是对人体肝脏、肾脏、脑等一些重要的器官和组织造成非常大的损害,严重的会导致人体的癌变[4-7]。有学者报道,中药的铅(Pb)、镉(Cd)含量与临床的不良反应有一定关系,且含量越高,其副作用和不良反应就越明显,因此,建立一种有效的重金属检测方法对黑果枸杞的质量具有重要意义。中药重金属含量测定方法主要有紫外分光光度法、原子吸收分光光度法、原子荧光分光光度法、电感耦合等离子体法等[8-12],本实验采用微波消解法处理药材,使用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)进行黑果枸杞有害元素含量测定。微波消解具有消解时间短、样品污染小、操作简便等特点,而电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)能够同时快速检测多种元素,检测下限低,分析速度快,干扰少,精度高,在中药材有害元素检测中的应用也越来越广泛。本实验选用微波消解-ICP-MS法,对16批黑果枸杞中Pb、砷(As)、Cd、铜(Cu)、锑(Sb)5种元素的含量进行检测,为黑果枸杞的质量控制与进一步研究提供科学依据。

1 仪器与试药 1.1 仪器

ICP-MS 7900,Agilent;微波消解仪,MARS,CEM;超纯水仪,D24 UV,MILLIPORE;万分之一天平,MSE324S-OCE-DU,赛多利斯。

1.2 试剂

硝酸(色谱纯,厂家:上海展云化工有限公司,CAS:7697-37-2)。标准品购自中国标准品网,As、Cd、Pb、锰混合标准溶液CAS:GNM-M04033-2013,质量浓度100 µg·mL-1;铋(Bi)、鎵、锗(Ge)、铟(In)、铼、Sb、硒、碲混合标准溶液CAS:GNM-M08133-2013,质量浓度100 µg·mL-1;Cu单元素标准溶液CAS:GBW08615,质量浓度100 µg·mL-1

1.3 药材

本试验所研究的黑果枸杞样品信息见表 1。经甘肃中医药大学晋玲教授鉴定为茄科植物黑果枸杞的干燥果实,标本存放于甘肃中医药大学生药标本室。

表 1 黑果枸杞的样品采集信息 Table 1 The collected information of L. ruthenicum samples
2 方法与结果 2.1 ICP-MS测定

工作条件见表 2

表 2 ICP-MS仪器工作参数 Table 2 Operating parameters of ICP-MS
2.2 微波消解仪

工作参数见表 3

表 3 微波消解仪的工作参数 Table 3 Working parameters of microwave digestion
2.3 标准溶液的配制及标准曲线的绘制

用微量移液器精密量取Pb、As、Cd、Cu、Sb混合标准溶液适量,用10 %硝酸溶液稀释制成每1 mL含Pb、As、Sb 0、1、5、10、20 ng,含Cd 0、0.5、2.5、5、10 ng,含Cu 0、50、100、200、500 ng的系列浓度混合溶液。用ICP-MS检测Pb、Cd、As、Cu、Sb不同梯度的混合标准溶液各元素的相对信号强度。以各元素含量为横坐标,元素相对信号强度为纵坐标,绘制各元素的标准工作曲线,计算回归方程及相关系数。结果见表 4

表 4 5种元素线性关系 Table 4 Linear relationship of five elements
2.4 方法检测下限

ICP-MS检测不同梯度的Pb、Cd、As、Cu、Sb标准溶液,连续检测20次,计算每个样品待测元素的标准偏差,以标准偏差对含量作关系曲线,以3倍标准偏差对应的浓度表示方法检测下限。结果见表 4

2.5 内标溶液的制备

精密量取锗、铟、铋单元素标准溶液适量,超纯水稀释制成每1 mL各含1 µg的混合溶液,即得。

2.6 精密度

同一内标溶液每天9时和17时分别测量1次,连续测量20 d,计算批内RSD。配制2份内标溶液,每天测1次,连续测20 d,计算批间RSD。统计分析总的标准误差。RSD≤5%,见表 5。表明该方法精密度度高,数据可靠性程度高。

表 5 精密度试验RSD统计分析(%) Table 5 Statistical analysis of variation coefficient of precision test
2.7 准确度

内标溶液连续进样6次,求测得值的绝对误差,以绝对误差的均值比内标溶液浓度的比值表示测量方法的准确度。结果在2.6%~3.3%之间,表明该检测方法的准确度高。

2.8 重复性

将1号样品(甘肃金塔县西坝乡)按“2.10”项下能平行制备6份,按照ICP-MS测定工作条件,选取63Cu、75As、114Cd、208Pb为同位素,其中63Cu、75As以72Ge为内标,114Cd以115In为内标,208Pb以209Bi作为内标,上机检测。分别计算Pb、Cd、As、Cu、Sb 5种元素的标准偏差、平均值及RSD。结果显示RSD≤5%,表明本次实验方法的重复性好。如表 6所示。

表 6 重复性试验结果分析 Table 6 Analysis of repeatability experiment results
2.9 加样回收率试验

取样本1,在样本1中分别加入“2.3”项下配制的标准溶液,最终配制成3个梯度的标准溶液与样本的混合溶液,每样本测量3次,求回收率和RSD。结果显示回收率良好。见表 7

表 7 加样回收率实验结果 Table 7 Recoveries test results
2.10 样品含量测定

材料去除杂质,清水冲洗,洗去尘土及蚜虫分泌物,置60~80 ℃烘箱中加热8~10 h烘干,冷却备用。分别精密称取0.400 0 g处理好的黑果枸杞样品,各3份,于聚四氟乙烯消解罐中,加硝酸4 mL,超纯水4 mL,置于微波消解仪内按“2.2”项下条件消解。消解完全后,消解液冷却至60 ℃以下,泄压,取出消解罐,放冷,将消解液转入50 mL量瓶中,用少量超纯水洗涤消解罐3次,洗液合并于量瓶中,摇匀备用,同时做试剂空白。上机检测。

3 结果

表 2所设定的仪器工作条件,选取63Cu、75As、114Cd、208Pb为同位素,其中63Cu、75As以72Ge为内标,114Cd以115In为内标,208Pb以209Bi作为内标,分别对16个不同地区黑果枸杞中所含5种元素进行测定。结果如表 8所示。

表 8 16个产地黑果枸杞中5种元素含量(mg·kg-1 Table 8 The content of five metals in L. ruthenicum from different habitats
4 讨论与结论 4.1 讨论

《中国药典》2015年版以及《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》中规定:Pb≤5.0 mg·kg-1,Cd≤0.3 mg·kg-1,Cu≤20.0 mg·kg-1,As≤2.0 mg·kg-1。由实验结果可以看出:黑果枸杞16个产地,As元素都在规定范围内,未超出标准,其中有10个地区未检测出As元素,且新疆阿勒泰地区As含量最高为1.009 mg·kg-1;Cd元素有10个地区含量超标,其中甘肃酒泉金塔县东坝村、甘肃酒泉金塔县羊井村、甘肃酒泉金塔县鼎新镇3个地区含量最高,分别为13.118、20.463、13.420 mg·kg-1;Cu元素只有2个地区未超过标准,4个地区刚过标准限量,10个地区严重超标,其中以甘肃酒泉金塔县鼎新镇最为严重,高达120.377 mg·kg-1;Pb元素有10个地区未超标,其中2个地区新疆阿勒泰和甘肃肃南明花未检测到;Sb元素16个产地中只有内蒙古额济纳旗东风镇方城村检出,含量为3.658 5 mg·kg-1,其余地区均未检出。

由实验结果可发现,16个产地的黑果枸杞,有14个产地Cu元素含量超标,未超标2个地区也接近限量。Cu与人体健康关系密切,Cu元素虽然是重金属元素,但却是人体不能缺少的微量元素之一,Cu是机体内蛋白质和酶的重要组成部分,许多重要的酶需要微量Cu的参与和活化,成年人体内,每千克体重中,Cu含量大约为1.4~2.1 mg;血液中Cu的含量约为1.0~1.5 mg,对于维持身体健康和器官的正常运行却不可缺少。所以超标的Cu元素对人体健康有利还是有弊需要进一步验证,人体每日服用定量黑果枸杞及其制品的量也需要规范。

Sb元素16个产地中只有内蒙古额济纳旗东风镇检出,含量为3.658 5 mg·kg-1,其余地区均未检出。另一方面,《中国药典》2105年版和《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》没有关于Sb元素的限量标准。在《中华人民共和国国家标准污水综合排放标准》,Sb属于第一类污染物,其最高允许排放浓度为0.1 mg·L-1。经实验表明,Sb元素最小致死量(大鼠,腹腔)为100 mg·kg-1。所以Sb元素的含量限量需做进一步的规范化,对黑果枸杞品质影响度需要进一步研究。

黑果枸杞重金属含量超标的原因可能有:①地区土壤因素。例如Cd元素在金塔地区含量超标最为严重,这个可能与本地区土壤有关。据报道重金属Cd的毒害效应与土壤中的重金属Cd向植物地上部分运输有关[13-15],而土壤中的是否超标,现正在研究中。其余地区未超标或刚过限量;②环境污染:例如Sb元素只在内蒙古额济纳旗东风镇检出,其污染原因可能是其生长土壤或灌溉用水受重金属污染,导致黑果枸杞中检出Sb元素;③植物富集作用:某些植物对金属具有富集作用,黑果枸杞对金属元素是否具有富集作用以及作用的强弱需要进一步验证。

4.2 结论

本实验建立微波消解-ICP-MS法测定黑果枸杞中5种元素的方法,微波消解较干法灰化法与湿法消解法相比具有快捷,简便,效率高,溶剂使用量少,金属元素未经高温或强酸造成损失,成分提取较完全等特点;而ICP-MS具有同时快速检测多种元素,检出限低,分析速度快,干扰少,精度高等特点。所测定16个不同产地黑果枸杞中重金属元素Pb、As、Cd、Cu、Sb含量大部分符合《中国药典》(2105年版)和《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》项下规定的限量标准,但也有超标。微波消解-ICP-MS法可快速测定黑果枸杞中5种重金属元素含量,可为黑果枸杞进一步研究提供一定的依据,充分说明ICP-MS法是研究黑果枸杞中金属元素等微量元素含量的有效方法。

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