微波消解ICP-MS和AAS测定中药材中铅、镉含量的对比研究

微波消解ICP-MS和AAS测定中药材中铅、镉含量的对比研究

彭稳唐融政詹磊

永州市疾病预防控制中心湖南永州425000

摘要：目的：运用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）和原子吸收光谱法（AAS）测定几种中药材中铅、镉的含量，并对结果进行比较。方法：微波消解前处理样品，分别采用石墨炉原子吸收光谱法（AAS）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定样本中铅、镉含量。结果：ICP-MS线性关系均大于0.9994，AAS线性关系均大于0.9991，精密度（RSD，%）为3.1-4.9，国家标准物质：丹参（GBW（E）090066）、黄芪（GBW09588），两种方法检测结果均在范围之类，不存在显著性差异。结论：微波消解-电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）和原子吸收光谱法（AAS）均可用于测定中药材中铅、镉含量，ICP-MS能同时测定多种元素，但仪器昂贵且维护成本高，AAS测量方法简便、精度高，但每一元素需要分别测定，且干扰较大。

关键词：微波消解；电感耦合等离子体质谱法；原子吸收光谱法；中药材；铅；镉

中药作为中华民族传统文化的瑰宝有着悠久的历史，是几千年来劳动人民同疾病斗争过程中积累的宝贵财富，对于中华民族的繁荣昌盛有着巨大的贡献。作为天然药物，其具有丰富的资源、独特的疗效，越来越受到世界各国的青睐和重视[1]。由于药材原料受地域、环境条件以及生产加工工艺等诸多环节影响，易造成重金属污染[2]，而重金属的含量直接关乎中药材的质量和疗效，进而影响使用者的人身健康，因此，对于中药材中重金属含量的准确检测尤为重要。

目前测定中草药中重金属元素的方法有原子吸收分光光度法（AAS）、电感耦合等离子体原子光谱法（ICP-MS）、原子荧光光谱法（AFS），其中GFAAS是一种应用广泛且成熟的分析技术，具有取样量少、灵敏度高、预处理简单等优点，但是机体干扰较大[3]。而ICP-MS是近年来发展最快的无机分析方法，具有极高灵敏度，且准确度高、线性范围宽，能同时完成多元素的检测。但是仪器较昂贵且维护成本高[4]。铅、镉是最具代表性的重金属污染元素，本实验选择AAS及ICP-MS对五种常用中药材进行铅、镉含量的检测，将两种方法所得结果进行比较。

1材料与方法

1.1试剂与样品

1.1.1主要试剂铅标准溶液（100ug/mL，中国计量科学研究院）；镉标准溶液（100ug/mL，中国计量科学研究院）；混合标准溶液（含铅、镉均为10mg/L，美国安捷伦科技有限公司）；硝酸（优级纯）；H2O2（UPS级）；实验用水为超纯水

1.1.2样品丹参（1#、2#、3#）、白术、黄芪（1#、2#）、玉竹、枸杞、西洋参（1#、2#）采购于永州市几所药店。

1.2主要仪器

原子吸收分光光度计（北京东西分析仪器有限公司，7020型，配铅、镉空心阴极灯）；电感耦合等离子体质谱仪（美国Agilent公司，7700x型）；微波消解仪（意大利Milestone公司，ETHOSA型）；超纯水器（英国ELGA公司，PURELABUltraGenetic型）。

1.3样品制备与检测

取一定量各种药材于60℃干燥2h，经组织捣碎机粉碎后混合均匀，用四分法取样，分别称取0.4-0.5g（精确至0.0001g）药材样品置入消解罐内，加入5mL硝酸和1mL过氧化氢，混合均匀后放置1h，用微波消解仪消解，消解条件见表1。消解完成后用超纯水定容至10ml，同时做空白样品。待仪器调试稳定后进行检测，AAS工作条件见表2，ICP-MS工作条件见表3.

2结果与分析

2.1标准曲线绘制

2.1.1AAS标准曲线及线性关系

铅标准储备液用0.5mol/L硝酸溶液稀释配制成标准系列，浓度分别为：0.0、5.0、10.0、20.0、30.0、50.0ng/mL，回归方程和相关系数为：y（Pb）=0.0043*x-0.0032，r=0.9993，镉标准系列为：0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0ng/mL，回归方程和相关系数为：y（Cd）=0.1132*x+0.0010，r=0.9991

2.12ICP-MS标准曲线及线性关系

混合标准溶液用1%硝酸溶液配制成标准系列，浓度分别为：0.0、5.0、10.0、30.0、50.0、100.0ng/mL，回归方程和相关系数为：y（Pb）=66589.3857*x+4586.7300，r=0.9999；y（Cd）=6517.2898*x+7.4067，r=1.0000

2.2消解方法的选择

样品的消解方法主要包括干灰化法、湿消解法和微波消解法，干灰化法不需加入或仅加入少量试剂，避免外部杂质干扰，空白值低，但在高温下容易引起某些元素的挥发，同时由于坩埚壁的粘附可能造成损失，且耗时太长。湿消解法速度快，操作较简单，由于需加入一定量试剂从而可能引入杂质，受污染的可能性比干灰化法大。微波消解是利用用微波能加热、快速分解样品的技术，近年来应用越来越广泛，其具有消化速度快、操作简单安全、空白低、消化效果好等优点[5]，综合考虑，本试验选择微波消解法来处理样品。

2.3线性范围及检出限

AAS线性范围较窄，一般为2-3个数量级，而ICP-MS则线性范围很宽，线性动态范围高达9个数量级[6]。考虑实际情况，选择合适线性范围为工作曲线，根据方法测定铅、镉的检出限，结果见表4.

2.2两种测量方法测试结果

采用AAS与ICP-MS对试验选取的几种中药材所含铅、镉含量进行测定，结果见表7。中国药典2010年版一部对丹参、黄芪、枸杞、西洋参中重金属检测有所规定（其中铅不得过百万分之五；镉不得过千万分之三），而对于白术、玉竹则未有规定，从检测结果来看，其铅、镉都符合中国药典2010年版规定。

3讨论

中药材本身成分极其复杂，由于其自身特性，有地域性差异，不同地区的同种药材各种成分含量有一定差别，不同的药材对重金属的吸收也不尽相同。近年来随着工业化的进程，很多地方遭受到不同的环境污染，造成了中药材的重金属污染[7]，更增加了药品成分的复杂性，要排除干扰准确地测定出其含有的重金属含量有一定的难度，因此需要建立一套完善的检测方法。本研究采用了AAS及ICP-MS法对中药材中的铅、镉进行对比研究，结果表明：两种方法准确度高，灵敏度好，实际样品的检测结果不存在显著性差异，但ICP-MS能同时测定多个元素，检测线性范围宽，相对于AAS具有较大优势。

参考文献：

[1]叶国华.中药材重金属污染状况调查研究[J].甘肃中医，2008，21（2）：53-54.

[2]徐秋阳，曲建国，侯峰.原子吸收法测定中药材多来源不同品种中重金属铅的残留量[J].辽宁中医杂志，2011，38（1）：130-131.

[3]张鸿，柴之芳，孙慧斌.AAS、ICP-MS与NAA的特点及其应用比较[J].深圳大学学报（理工版），2003，20（3）：7-12.

[4]梁伟.ICP-MS与AAS仪的应用比较[J].职业与健康，2002，18（2）：54-55

[5]刘亚轩，李晓静，白金峰等.植物样品中无机元素分析的样品前处理方法和测定技术[J].岩矿测试，2013，32（5）：681-693

[6]毛红，刘丽萍，张妮娜等.应用ICP-MS与AAS测定食品中铅、镉、铜方法研究及比较[J].中国卫生检验杂志，2007，17（11）：1954-1955

[7]赵连华，杨银慧，胡一晨等.我国中药材中重金属污染现状分析及对策研究[J].中草药，2014，45（9）：1199-1206