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微波消解-ICP-MS法测定不同炮制工艺产地鲜竹沥中20种微量元素

2024-10-23 139 上传者：管理员

摘要：目的建立微波消解-ICP-MS法测定鲜竹沥中20种元素的测定方法，并考察不同产地和炮制工艺间的区别。方法微波消解样品后，采用ICP-MS，射频功率为1510W，采样深度为7.6mm，载气流速为0.8L•min-1，辅助气流速为0.35L•min-1，泵速为0.10r•s-1，离子透镜1∶3.5V，离子透镜2:-99.5V，反应模式为He模式，He流速为4.5m L•min-1。结果20种元素线性方程的相关系数为0.9992～0.9999，加标回收率为95.3%～107.6%，所有元素的检出限在0.06～10.2ng•m L-1之间，精密度、重复性、稳定性良好。结论鲜竹沥中Mg、K、Ca、Mn、Fe、Zn含量最高，传统直火烧制工艺的鲜竹沥中Mg、K、Ca、Mn、Fe、Zn的含量均普遍高于现代干馏工艺，传统直火烧制工艺下产地为江西3个地域普遍均高于湖南怀化。传统直火烧制工艺Pb、As、Cr均有检出，而现代干馏工艺仅检出Cr，结合每日摄入量分析，Pb、As元素按照每日最大摄入量均高于PDE值，存在摄入风险。

关键词：
微量元素
感耦合等离子体质谱法
气喘胸闷
清热化痰
鲜竹沥
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鲜竹沥为禾本科植物粉绿竹（Phyllostachys glauca McCluve）、净竹（Phyllostchysnuda McClure）及同属的数种植物的鲜杆经加热后自然沥出的液体，具有清热化痰之功效[1]，主要用于肺热咳嗽痰多、气喘胸闷、中风舌强、小儿痰热惊风等症，《本草衍义》称之为“痰家之圣剂”，也是用于治疗痰热咳嗽等常见呼吸病症中药大品种鲜竹沥、复方鲜竹沥液、祛痰灵口服液、竹沥达痰丸的重要药味[2,3]。目前，鲜竹沥主要有传统直接火烧法和现代干馏法两种不同的炮制工艺,产地主要集中在江西、湖南一带[4]。

目前，研究报道鲜竹沥中主要含木脂素、氨基酸及无机元素等，但受竹子产地和炮制工艺不同，成分种类和含量均有所不同[5-8]。目前，鲜竹沥中的元素测定主要采用原子吸收法，测定的元素也主要集中在Fe、Mn、Zn等，采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定鲜竹沥中多种元素的方法未见报道[9-11]。ICP-MS法具有灵敏度较高、多元素同时快速测定、干扰较少等优点[12]。因此，本工作基于对鲜竹沥的安全有效性，采用微波消解法进行样品前处理，用电感耦合等离子体质谱法对收集到的两种主流炮制工艺和5个主产地的鲜竹沥中的20种元素进行了测定以及相关性分析。

1、实验部分

1.1仪器与试剂

ICP-MS 7800型电感耦合等离子体质谱仪（美国Agilent公司）；ETHOS UP型微波消解仪（意大利milestones公司）；AL204-IC型电子天平（瑞士Metter-Toledo公司）；Milli-Q型超纯水仪器（美国Millipore公司）。

Mg（批号：19C008-1）、K（批号：19B030-3）、Ca（批号：19B009-5）、Al（批号：19C012-1）、V（批号：20A020-1）、Cr（批号：19A021-8）、Mn（批号：19B034-3）、Fe（批号：19C006-2）、Co（批号：19B016-2）、Ni（批号：20A025-8）、Cu（批号：19A021-8）、Zn（批号：199018-8）、Ag（批号：20A021-1）、Ba（批号：19A006-3）、Hg（批号：207031-1）标准溶液，国家有色金属及电子材料分析测试中心；As（批号：N2-AS664920）、Cd（批号：M2-CD659870）、Sn（批号：M2-SN659641）、Sb（批号：P2-SB676635）、Pb（批号：P2-PB678290),INORGANIC VENTURES;20种元素标准溶液浓度均为1000μg·mL-1;60%～70%HNO3（批号：1117042 Fisher Chemical公司)；水为超纯水。

1.2实验方法

1.2.1仪器条件

ICP-MS参数射频功率：1510W；采样深度：7.6mm；泵速：0.10r·min-1；载气流速：0.8L·min-1；辅助气流速：0.35L·min-1；离子透镜1:3.5V；离子透镜2:-99.5V；反应模式：He模式；He流速：4.5mL·min-1。

微波消解仪参数升温速率：15℃·min-1，升至200℃，保持30min，冷却至室温。

1.2.2对照品溶液的制备

精密量取上述20种单元素标准溶液各1mL，置同一100mL塑料量瓶中，加2%HNO3稀释至刻度，摇匀；精密吸取0、50、100、250、500、1000、2000、5000μL，分别置100mL塑料量瓶中，加2%HNO3稀释至刻度，摇匀，得到浓度分别为0、0.005、0.01、0.025、0.05、0.1、0.2、0.5μg·mL-1的混合元素对照溶液。

1.2.3供试品溶液的制备

精密量取鲜竹沥1mL，置微波消解罐中，加入HNO310mL，密塞，程序升温（15℃·min-1升至200℃，保持30min），冷却后，取出，置赶酸仪上将HNO3赶至约1mL，转移至50mL塑料离心管中，用2%HNO3反复洗涤消解罐，洗液合并至塑料离心管并用2%HNO3稀释定容至刻度，用微孔滤膜滤过，待测。取相应试剂同法制成空白溶液。

2、结果与讨论

2.1前处理方法的确定

由于样品中含有较高的糖、氨基酸等，故采用消化后进样，实验用的微波消解系统是压力控制型仪器，只需要设置消解压力和消解时间。实验考察了微波消解系统的消解压力和消解时间等对待测20种元素的影响，实验结果表明，使用“1.2.1”项下条件的单罐法微波消解条件时，样品消解液透明，待测元素的回收率较高。

2.2同位素及内标的选择

基于质量数与待测元素接近且待测样品不含此元素的原则，选择45Sc为Mg、Al、K、V、Ca、Cr、Mn和Fe的内标，72Ge为Co、Ni、Cu、Zn以及As的内标，115In为Ag、Cd、Sn、Sb的内标，159Tb为Ba的内标，09Bi为Pb和Hg的内标。按丰度大、干扰小、灵敏度高的原则，选择111Cd、208Pb、75As、202Hg、59Co、51V、60Ni、27Al和40Ca、137Ba等作为待测元素的测定同位素。

2.3标准曲线和检出限

取各元素标准溶液、空白溶液。在ICP-MS仪器工作条件进行测定，以各元素的质量浓度为横坐标，其分析谱线强度响应值为纵坐标绘制标准曲线，连续测定11次空白溶液，以3倍标准偏差除以标准曲线斜率计算方法的检出限（3S/K），以10倍标准偏差除以标准曲线斜率计算方法的测定下限（10S/K），结果20种元素相关系数R2≥0.9991，表明均在0～500ng·mL-1浓度范围内线性关系良好，见表1。

表1线性范围、线性回归方程、相关系数、检出限和测定下限

2.2精密度实验

取S1号样品（见表2），按实验方法进行测定，平行测定6次，计算得到20种元素含量测定值的相对标准偏差（RSD）在0.21%～3.78%之间，说明实验精密度较好。

2.3回收实验

精密量取S1号样品（见表2)4份进行加标回收实验，其中1份不加入任何标准溶液作为本底值，另外3份分别加入低、中、高3个浓度水平的20种元素标准溶液，按实验方法进行测定并计算回收率，测得回收率在95.3%～107.6%之间，表明所建立的检测方法准确可靠。

表2准确度和精密度实验结果

2.4样品的测定

按上述拟定的方法，对收集样品进行测定，结果见表3。

表3样品测定结果（n=4)

由表3可见，发现鲜竹沥中含量较高的元素主要是Mg、K、Ca、Mn、Fe、Zn等6种，其中Mn、Fe、Zn这3种无机元素的含量及其比例关系被认为与中药止咳化痰疗效存在内在联系。从两种不同炮制工艺上分析，传统直火烧制工艺的鲜竹沥的Mg、K、Ca、Mn、Fe、Zn的含量普遍高于现代干馏工艺，而Mn、Fe、Zn 3种元素尤为明显。从地域产地上分析，传统直火烧制工艺下江西3个产地普遍高于湖南怀化，且两种工艺上看，产地江西德安含量高于其他4个产地，尤其Zn含量远高于其他4个产地。从重金属有害元素上看，传统直火烧制工艺Pb、As、Cr均有检出，而现代干馏工艺仅检出Cr，这可能与两种工艺的工艺设备有关，据课题组调研得知，不同企业的同种炮制工艺的生产设备材质均有不同。此外，大部分企业使用聚乙烯塑料作为储存容器，也存在有害元素引入的可能性。

2.5风险评估与质量控制

根据鲜竹沥的一次15～30mL、一日2次的用量，为控制用药安全，按每日最大剂量60mL计算，则按化学药品ICH Q3D要求[13,14]确定鲜竹沥中各杂质元素的每日允许暴露量与各元素含量限度见表4。

表4每日允许暴露量和含量限度

结合表3中样品测定结果及表4中限量可知，部分样品检出部分有害元素，但其中传统直火烧制工艺的S1的Pb以及S2的Pb、As超出限度值，应注意工艺设备、盛放容器等设施的风险引入。

3、结论

本研究采用ICP-MS法测定了鲜竹沥饮片中20种元素的含量，通过对实验方法的方法学考察，结果表明，该方法专属性强、准确稳定。可为鲜竹沥的炮制、质量标准研究、控制与评价提供实验依据和参考。同时采用该方法对市场上4个主产区的两种主要炮制工艺样品进行了测定，并对不同炮制工艺及产地的功效元素以及杂质有害元素进行了原因分析，且结合生产过程中杂质元素控制策略，从源头控制产品中的杂质元素，提高了用药安全有效水平。

参考文献:

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[2]国家药典委员会.中华人民共和国药典(2020年版一部)[M].北京:中国医药科技出版社, 2020.

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[5]杨欣,金晓飞,李红,等.不同种类竹沥化学成分的GC-MS比较分析[J].江西中医学院报, 2013, 25(2):53-55.

[6]肖小武,付辉政,罗跃华,等. GC-MS法分析不同基原､炮制方法制备的鲜竹沥中成分[J].中药材, 2021, 44(11):2634-2639.

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