胖大海中重金屬及有害元素的測定

◎ 黃小龍，馬恩耀，劉艷梅，周勁松

（廣州采芝林藥業(yè)有限公司，廣東 廣州 510000）

胖大海為藥食兩用品種，來源于梧桐科植物胖大海（Sterculia lychnophoraHance）的干燥成熟種子，別名為大海子、大海、安南子等，甘淡、微寒、入肺、大腸經(jīng)，性涼，味苦、微澀[1]。其是《中華人民共和國藥典》收載品種，產(chǎn)地分布在東南亞一帶，主產(chǎn)于泰國、柬埔寨、馬來西亞等國，是我國重要的進(jìn)口南藥之一[2]。胖大海為常見的中草藥茶，具有清熱潤肺、利咽、清腸通便的傳統(tǒng)功效，主要用于治療肺熱聲啞、干咳無痰、咽喉干痛、熱結(jié)便秘和頭痛目赤等[3]。同時，對治療慢性咽炎具有良好的臨床療效，有著很好的市場前景，關(guān)于胖大海的開發(fā)與應(yīng)用也很廣泛[4]。胖大海屬于我國衛(wèi)生部公布的藥食同源品種之一，也是清咽利喉類藥材中應(yīng)用頻率最高的藥食兩用藥材[5-6]。

中藥安全性是國內(nèi)外共同關(guān)注的焦點問題，影響中藥安全性的外源性有害物質(zhì)主要有二氧化硫、重金屬、農(nóng)藥殘留及黃曲霉毒素等，這些外源性有害物質(zhì)會對人體健康造成較強的毒害作用或在人體某些器官中累積造成慢性中毒[7-9]，從而引發(fā)疾病。植物類中藥由于自身特點，受土壤污染、化肥污染、工業(yè)污染等生長環(huán)境影響、農(nóng)藥使用不規(guī)范及后期產(chǎn)地加工和貯藏缺乏規(guī)范等，均易造成重金屬污染。

目前關(guān)于胖大海重金屬方面的相關(guān)文獻(xiàn)報道較少，本研究通過對38 批不同產(chǎn)地胖大海中重金屬含量進(jìn)行檢測，探討不同產(chǎn)地胖大海中重金屬元素的殘留特性；建立胖大海的重金屬快速檢測方法，為胖大海中重金屬的限量規(guī)定提供一定的數(shù)據(jù)和方法支持。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

本實驗38 批胖大海樣品來源詳見表1。

表1 胖大海樣品來源表

1.2 儀器和試劑

標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度1 000 μg·mL-1）均購于國家有色金屬及電子材料分析測試中心（Pb 批號213015-2；Cd 批 號212005-5；As 批 號21104040-4；Hg 批 號211002-6；Cu 批號211050-5）；硝酸（65%優(yōu)級純），德國默克股份有限公司；水由Milli-Q 超純水處理系統(tǒng)制得。

安捷倫7800 ICP-MS， 美國安捷倫公司；MultiwavePro 型微波消解儀，安東帕（上海）商貿(mào)有限公司；Comfort Ⅰ型超純水機，賽多利斯斯泰迪生物設(shè)備（北京）有限公司；空氣置換型移液器，武漢拉普蘭德科技有限公司；Comfort 1 超純水系統(tǒng)，德國賽多利斯公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 儀器工作條件

ICP-MS 射頻功率：1 550 W；等離子氣流速：15.0 L·min-1；吹掃氣體：氬氣；碰撞氣體：氦氣；氣流速：5 L·min-1。測試前用調(diào)諧液進(jìn)行調(diào)諧，掃描100 次，重復(fù)次數(shù)3 次，微波消解程序和條件參數(shù)詳見表2。

表2 微波消解升溫程序表

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)品貯備溶液的制備

分別精密量取鉛、砷、鎘、汞和銅單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，用10%硝酸溶液稀釋制成每1 mL 分別含鉛、砷、鎘、汞和銅為1.0 μg、0.5 μg、1.0 μg、1.0 μg 和10.0 μg 的溶液。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)品溶液的制備

精密量取鉛、砷、鎘和銅標(biāo)準(zhǔn)品貯備液適量，用10%硝酸溶液稀釋制成每1 mL 含鉛、砷0 ng、1 ng、5 ng、10 ng 和20 ng，含鎘0 ng、0.5 ng、2.5 ng、5.0 ng和10.0 ng，含銅0 ng、50 ng、100 ng、200 ng 和500 ng的系列濃度混合溶液。另精密量取汞標(biāo)準(zhǔn)品貯備液適量，用10%硝酸溶液稀釋制成每1 mL 分別含汞0 ng、0.2 ng、0.5 ng、1.0 ng、2.0 ng 和5.0 ng 的溶液，本液應(yīng)臨用配制。

1.3.4 內(nèi)標(biāo)溶液的制備

精密量取鍺、銦、鉍單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，用水稀釋制成每1 mL 各含1 μg 的混合溶液。1.3.5 供試品與空白溶液的制備稱取0.5 g 樣品粉末于微波消解罐中，加入7 mL硝酸，進(jìn)行消解冷卻后取出，用少量水多次洗滌，消解液和洗滌液合并用水定容至50 mL，搖勻備用，即得。除不加金單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液外，其余同法制備試劑空白溶液。

2 結(jié)果與分析

2.1 線性關(guān)系考察

取“1.3.3”項下標(biāo)準(zhǔn)品溶液，在“1.3.1”項儀器工作條件下進(jìn)樣測定。由表3 可知，5 種元素在一定范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

表3 線性關(guān)系、檢出限和定量限表

2.2 檢出限與定量限

取“1.3.5”項下標(biāo)準(zhǔn)品溶液，在“1.3.1”項儀器工作條件下進(jìn)樣測定11 次，記錄各個重金屬及有害元素的響應(yīng)值，分別以儀器響應(yīng)值的10 倍和3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對應(yīng)的質(zhì)量濃度為定量限和檢出限，結(jié)果見表3。

2.3 重復(fù)性

取1 號樣品粉末0.5 g，精密稱6 份，按“1.3.5”項下方法平行制備供試品溶液，按“1.3.1”項儀器工作條件下進(jìn)行測定，測得各元素含量并計算RSD。結(jié)果表明，鉛、鎘、砷、汞和銅元素的平均RSD 分別為2.5%、1.4%、1.5%、1.6%和2.5%，RSD 均小于3%，說明該方法重復(fù)性良好。

2.4 精密度

取“1.3.3”項下標(biāo)準(zhǔn)品溶液，在“1.3.1”項儀器工作條件下進(jìn)樣測定6 次，測得各元素響應(yīng)值并計算RSD。結(jié)果表明，鉛、鎘、砷、汞和銅元素的平均RSD 分別為2.2%、0.9%、1.3%、1.8%和2.7%，RSD均小于3%，表明儀器精密度良好。

2.5 加標(biāo)回收率

準(zhǔn)確稱取1 號粉末0.25 g，共6 份樣品，分別加入混合標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，進(jìn)行各元素含量測定，計算平均回收率。由表4 可知，鉛、鎘、砷、汞、銅含量回收率分別為99.91%、99.82%、99.86%、98.50%和99.93%，RSD 分 別 為1.66%、1.85%、1.39%、1.78%和1.99%。

表4 5 種元素的加樣回收率試驗表（n=3）

2.6 胖大海樣品5 個元素含量測定結(jié)果

根據(jù)試驗方法，利用ICP-MS 測定5 個省38 批胖大海樣品中5 個元素的含量。由表5 可知，Pb 含量為0.13 ～1.23 mg·kg-1；Cd 含量為0.13 ～2.08 mg·kg-1；As 含 量 為0.27 ～1.75 mg·kg-1；Hg 含 量 為0 ～0.23 mg·kg-1；Cu 含量為3.43 ～23.17 mg·kg-1。5 個重金屬及有害元素含量在不同產(chǎn)地的胖大海中均有差異。

2.7 不同產(chǎn)地胖大海質(zhì)量綜合評價

2.7.1 主成分分析

利用SPSS 25.0 統(tǒng)計分析軟件，對38 批樣品的質(zhì)量進(jìn)行因子水平分析。如表6 所示，KMO 為0.605%，且Bartlett 球形檢驗顯著性P=0.000 ＜0.05，說明實驗數(shù)據(jù)支持主成分分析。同時，如表7 所示，按照特征值大于1 的原則，提取2 個主成分[F1(鉛)、F2（鎘）]，2 個主成分累計方差貢獻(xiàn)率達(dá)到68.964%，故提取2 個公共因子可以反映原變量的68.964%的方差，表明提取的主成分可以代表大部分胖大海重金屬及有害元素含量的信息。

表6 KMO 和Bartlett 結(jié)果表

表7 主成分分析結(jié)果表

運用主成分分析的方法對試驗結(jié)果進(jìn)行分析，各主成分得分（F1、F2）表達(dá)式及綜合主成分得分（F）表達(dá)式分別為

各主成分得分以及綜合主成分得分表達(dá)式可用于揭示不同產(chǎn)地胖大海各重金屬及有害元素含量與胖大海質(zhì)量的關(guān)系，且從結(jié)果可知胖大海質(zhì)量表現(xiàn)出地域差異的特性。通過主成分得分表達(dá)式計算5 個產(chǎn)地38批樣品質(zhì)量的主成分得分、綜合得分及質(zhì)量排名結(jié)果如表8 所示。

由表8可知，主成分綜合得分越高，質(zhì)量評價越好，可以推斷出四川成都（30 號）的胖大海質(zhì)量最佳，其次是廣東普寧（15 號）、四川成都（31 號）。

2.7.2 聚類分析

采用SPSS 25.0 統(tǒng)計學(xué)軟件對38 批不同產(chǎn)地的胖大海中5 種重金屬含量進(jìn)行聚類分析，以重金屬及有害元素的含量作為聚類變量，進(jìn)行Zscore 標(biāo)準(zhǔn)化后，采用組間聯(lián)接方法、平方歐氏距離進(jìn)行層次聚類，得到聚類樹狀譜系圖見圖1。由圖1 可知，當(dāng)平均Euclidean 距離為10 時，將38 批樣品共分為七大類。其中，將批號20、38、19、17、29、22、6、18、16、3、7、15、12、37、27、28、23、24、33、9、11、32、36、26 為第一類；批號25 為第二類；批號30、31 為第三類：批號10、34、4、21、8、35 為第四類批號；2 為第五類；批號1、13 為第六類；批號5、14 為第七類。聚類分析樹狀圖顯示，同類間的重金屬含量結(jié)果相似度較高，不同類之間差異較大。因此，可以初步判斷不同產(chǎn)地胖大海中重金屬含量的差異。

圖1 胖大海中5 種重金屬及有害元素系統(tǒng)聚類分析結(jié)果圖

3 結(jié)論與討論

數(shù)據(jù)分析參考2020 版《中華人民共和國藥典》部分植物藥規(guī)定限度標(biāo)準(zhǔn)（Pb ≤5 mg·kg-1；Cd ≤1 mg·kg-1；As ≤2 mg·kg-1；Hg ≤0.2 mg·kg-1；Cu ≤20 mg·kg-1）計算不同產(chǎn)地胖大海中重金屬及有害元素含量，結(jié)果表明，胖大海Pb 含量為0.13 ～1.23 mg·kg-1；Cd含量為0.13 ～2.08 mg·kg-1，有18.42%的樣品Cd 含量超標(biāo)；As 含量為0.27 ～1.75 mg·kg-1；Hg 含量為0 ～0.23 mg·kg-1；Cu 含 量 為3.43 ～23.17 mg·kg-1，有21.05%樣品中Cu 含量超標(biāo)，所檢測的7 個省份產(chǎn)地胖大海樣品中Cu 含量均較高，推測胖大?？赡苁荂u 富集植物；主要是河北、安徽、四川及廣東所采胖大海Cu 超標(biāo)；大部分胖大海樣品未檢測出Hg，所采集的38 批樣品Pb 和As 含量均不超標(biāo)；5 個重金屬及有害元素含量在不同產(chǎn)地的胖大海中均有差異。

本實驗采用微波消解結(jié)合ICP-MS 的方法同時測定不同產(chǎn)地胖大海中5 個重金屬及有害元素的含量。該方法檢出限低，線性關(guān)系良好，可用于快速準(zhǔn)確測定胖大海重金屬及有害元素含量，為胖大海重金屬及有害元素限量范圍制定提供參考依據(jù)。對檢測結(jié)果進(jìn)行聚類分析，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地胖大海樣品指標(biāo)含量差異較大。通過主成分分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)38 批不同產(chǎn)地的胖大海樣本中重金屬及有害元素的含量均有較大差異，依據(jù)主成分綜合得分進(jìn)行評價，以四川成都（30 號）河南洛陽的胖大海質(zhì)量最佳，其次是廣東普寧（15 號）、四川成都（31 號）的胖大海質(zhì)量較高，可考慮在上述地區(qū)對胖大海進(jìn)行規(guī)范化種植發(fā)展。