一种基于ICP-MS高效检测中药材中重金属元素含量的方法与流程

本发明涉及一种中药材中重金属元素的检测方法，具体地，本发明涉及一种基于icp-ms高效检测中药材中重金属元素含量的方法。

背景技术：

1、药用植物中检测到的重金属主要包括铜(cu)、镉(cd)、砷(as)、铅(pb)、汞(hg)等，不同种类、不同产地、不同生长阶段、不同药用部位的药用植物重金属含量具有显著差异。不同种类药用植物对土壤重金属的吸收富集能力不同，导致其重金属含量不同。

2、药用植物对重金属的吸收及积累对人类健康构成潜在威胁。尤其是重金属具有较低的肾脏排泄率，即使浓度非常低，也可能对人体产生不利影响。它们不易被人体代谢，并在软组织中积聚。由于它们干扰许多己知的正常生化和代谢过程，因此产生毒性作用。三种形式的汞：金属汞、无机汞和有机汞均对人体会造成神经毒性和肾毒性，而有机汞毒性最大微量摄入可能损伤致中枢神经系统、心血管系统以及生殖系统。铅可直接损有机组织且不可逆转。铬是一种对人体致癌率极高的重金属，研究发现它可以诱发肿瘤的发生和促进肿瘤细胞的转移。砷会干扰细胞的正常代谢，直接损伤小动脉和毛细血管壁，并作用于血管舒缩中枢，导致血管渗透性增加，加重脏器损害。尽管铜是许多酶的重要成分，但过量摄入会导致皮炎、上呼吸道刺激、腹痛、恶心、腹泻、呕吐和肝损伤。研究结果表明，中枢神经系统、肝、肺、心、肾和脑的功能紊乱、糖尿病、高血压、腹痛、皮疹、肠溃疡，并与各种类型的癌症都和血中铜浓度有相关性。

3、因此，为了控制中药材的质量，很有必要在现有技术的基础之上，设计研发一种能全面检测中药材中重金属元素含量的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供能全面检测中药材中重金属元素含量的方法，其可操作性强，具有灵敏度和精密度高，重复性和稳定性好，能够检测铅、镉、砷、汞和铜多种金属。

2、本发明提供一种基于icp-ms高效检测中药材中重金属元素含量的方法，包括以下步骤：

3、(1)样品制备

4、a.处理：中药材样品清洗，晾干，烘干，粉碎；

5、b.消解：称取中药材样品粉末，加入消解液，置于消解罐中，放入微波消解仪中进行预消解，直至消预解过程中产生的烟雾消失；然后将消解罐放入石墨电热消解仪中进行消解，以使消解液完全消化样品；

6、c.将消解液转至容量瓶中，成为待测液，同时做空白实验；

7、(2)制备不同浓度的待测重金属标准工作溶液；

8、(3)应用icp-ms法测定样品待测液中重金属元素的浓度，计算得到中药材中重金属元素含量，计算方法如下：

9、a.绘制标准曲线及测定样品：开启电感耦合等离子体质谱仪，依据仪器使用要求进行参数优化，内标元素采用但不限于铑、锇、锗、铋中的任意一种；碰撞反应池气体为氦气；

10、b.在线加入内标溶液，分别吸取标准空白溶液和待测重金属元素标准工作溶液，注入电感耦合等离子体质谱中，建立工作曲线，对校正数据进行线性回归，求得浓度关系的回归方程，线性相关系数均大于0.999；

11、c.分别吸取样品待测液和内标溶液注入电感耦合等离子体质谱仪中，计算线性方程和相关系数，利用标准曲线法定量。

12、在一种优选实施方案中，所述基于icp-ms高效检测中药材中重金属元素含量的方法，包括以下步骤：

13、(1)样品制备

14、a.处理：中药材样品清洗，晾干，烘干，粉碎；

15、b.消解：称取中药材样品粉末，加入消解液，置于消解罐中，放入微波消解仪中进行预消解，直至消预解过程中产生的烟雾消失；然后将消解罐放入石墨电热消解仪中进行消解，以使消解液完全消化样品；

16、c.将消解液转至容量瓶中，成为待测液，同时做空白实验；

17、(2)制备不同浓度的待测重金属标准工作溶液；

18、(3)应用icp-ms法测定样品待测液中重金属元素的浓度，计算得到中药材中重金属元素含量，计算方法如下：

19、a.绘制标准曲线及测定样品：开启电感耦合等离子体质谱仪，依据仪器使用要求进行参数优化，内标元素采用但不限于铑、锇、锗、铋、铊中的任意一种；碰撞反应池气体为氦气；

20、b.在线加入内标溶液，分别吸取标准空白溶液和待测重金属元素标准工作溶液，注入电感耦合等离子体质谱中，在选定的仪器参数下，以待测元素含量与内标元素含量的比值为横坐标，待测元素的质荷比强度与内标元素质荷比强度的比值为纵坐标，建立工作曲线，对校正数据进行线性回归，求得浓度关系的回归方程，线性相关系数均大于0.999；

21、c.分别吸取样品待测液和内标溶液注入电感耦合等离子体质谱仪中，在选定的仪器参数下，得到待测元素不同浓度下质谱强度与内标质谱强度的比值对待测元素的质量浓度进行线性回归，计算线性方程和相关系数，利用标准曲线法定量。

22、在一种优选实施方案中，所述样品制备中所述中药材干燥温度60-80℃；所述中药材粉碎后粒径选自0.1mm-0.3mm；

23、所述消解步骤中，消解液选自硝酸、硝酸-过氧化氢、盐酸中的一种或多种。

24、在一种优选实施方案中，所述消解液为硝酸-过氧化氢，所述硝酸与所述过氧化氢的体积比为(1-3)：1；优选地，所述硝酸与所述过氧化氢的体积比为(2-2.6)：1；更优选地，所述硝酸与所述过氧化氢的体积比为2.4：1。

25、在一种优选实施方案中，所述消解步骤中所述微波消解的条件如下：

26、在100-120℃以800w的消解功率消解5分钟，恒温5分钟；在130-160℃下以1000w的消解功率消解8分钟，恒温15分钟；在180-200℃下以1400w的消解功率消解25分钟，恒温15分钟；

27、所述石墨电热消解的条件如下：在800℃下进行消解5分钟，然后冷却至室温。

28、在一种优选实施方案中，所述具体的样品制备步骤如下：

29、a.将中药材药品去离子水洗净后，60-80℃干燥6h,用带陶瓷刀头的粉碎机粉碎成粉末，中药材粉碎后粒径选自0.1mm-0.3mm；

30、b.精密称取0.2g，置于聚四氟乙烯微波消解罐内，随行做试剂空白，加入8ml硝酸，在70℃条件下预消解，待烟雾冒尽，冷却至室温，加入3.3ml过氧化氢，置于微波消解仪器中,在100-120℃以800w的消解功率消解5分钟，恒温5分钟；在130-160℃下以1000w的消解功率消解8分钟，恒温15分钟；在180-200℃下以1400w的消解功率消解25分钟，恒温15分钟；待温度降至室温，加入3ml硝酸，放入石墨电热消解仪中，在800℃下进行消解5分钟，然后冷却至室温；

31、c.转入25ml容量瓶中，用体积浓度2％硝酸溶液洗涤消解罐3-5次，稀释至刻度，即可得到样品溶液，同时做空白实验。

32、在一种优选实施方案中，所述重金属包括铜(cu)、镉(cd)、砷(as)、铅(pb)、汞(hg)。

33、在一种优选实施方案中，所述步骤(2)中配置铅的标准溶液0μg/l、1μg/l、5μg/l、10μg/l、20μg/l、50μg/l；配置镉的标准溶液0μg/l、0.5μg/l、1μg/l、1.5μg/l、2μg/l、2.5μg/l；配置砷的标准溶液0μg/l、2μg/l、4μg/l、8μg/l、12μg/l、16μg/l；配置铜的标准溶液0μg/l、50μg/l、200μg/l、400μg/l、600μg/l、800μg/l；配置汞的标准溶液0μg/l、0.1μg/l、0.2μg/l、0.5μg/l、1μg/l、2μg/l。

34、在一种优选实施方案中，所述步骤(2)中

35、所述标准铅溶液的制备：用移液器精密吸取铅单元素标准溶液，置于容量瓶中，用1％硝酸稀释制成每1ml含铅10μg的溶液，再精密量取0.05ml，置于25ml容量瓶中，用1％硝酸稀释制成每1ml含铅50ng的溶液，自动进样器对浓液进行稀释，得到每1ml分别含铅0ng、1ng、5ng、10ng、20ng、50ng的铅标准溶液；

36、所述标准镉溶液的制备：用移液器精密吸取镉单元素标准溶液，置于容量瓶中，用1％硝酸稀释制成每1ml含镉1μg的溶液，再精密量取0.05ml置于25ml容量瓶中，用1％硝酸稀释制成每1ml含镉5ng的浓液，自动进样器对浓液进行稀释，得到每1ml分别含镉0ng、0.5ng、1.0ng、1.5ng、2.0ng、2.5ng的镉标准溶液；

37、所述标准砷溶液的制备：用移液器精密吸取砷单元素标准溶液，置于容量瓶中，用1％硝酸稀释制成每1ml含砷5μg的溶液，再精密量取1ml,置于25ml容量瓶中，用1％硝酸稀释制成每1ml含砷2μg的溶液，自动进样器对浓液进行稀释，得到每lml分别含砷0ng、2ng、4ng、8ng、12ng、16ng的标准溶液；

38、所述标准铜溶液的制备：用移液器精密吸取铜单元素标准溶液，置于容量瓶中，用1％硝酸稀释制成每1ml含铜10μg的溶液，再分别精密量取0ml、0.25ml、1ml、2ml、3ml、4ml，置于50ml容量瓶中，用1％硝酸溶液制成每1ml含铜1000ng的浓液，自动进样器对浓液进行稀释，得到每1ml分别含铜0μg、0.05μg、0.2μg、0.4μg、0.6μg、0.8μg的溶液；

39、所述标准汞溶液的制备：用移液器精密吸取汞单元素标准溶液，置于容量瓶中，用10％盐酸稀释制成每1ml含汞1000ng的溶液，再分别精密吸取0ml、0.1ml、0.3ml、0.5ml、0.7ml、0.9ml，置于50ml容量瓶中，用1％硝酸溶液制成每1ml含汞2μg的溶液，自动进样器对浓液进行稀释，得到每1ml分别含汞0ng、2ng、6ng、10ng、14ng、18ng的标准溶液。

40、在一种优选实施方案中，所述步骤(3)中所述电感耦合等离子体质谱(icp-ms)分析的工作参数如下：射频功率1550w；采样深度10mm；载气流速0.8l·min-1；采用he碰撞模式，he气流量3.2ml·min-1；积分时间2s；扫描类型为单杆。以铊为内标。

41、在一种实施方式中,所述铜(cu)、镉(cd)、砷(as)、铅(pb)、汞(hg)的线性方程、相关系数、检出限和定量限如下：

42、 化合物 线性方程 相关系数 检出限 定量线 铜(cu) y＝0.0035x+6254430 0.9999 0.02 0.07 镉(cd) y＝0.0010x+53700000 0.9999 0.001 0.003 砷(as) y＝56675x+494650 0.9999 0.002 0.005 铅(pb) y＝0.0170x+34635 0.9999 0.01 0.03 汞(hg) y＝0.0027x+6108800 0.9999 0.001 0.003

43、在一种实施方式中，所述中药材选自石斛、三七、天麻、当归中的一种或多种。

44、本发明的有益技术效果：

45、(1)本发明通过联合使用微波消解和石墨电热消解，使用微波消解将样品中的有机物质和部分无机物质溶解，然后再使用石墨电热消解将剩余的难溶无机物质完全转化为水溶液，提高样品前处理的效率和分析的准确性。

46、(2)利用本发明提供的方法，采用电感耦合等离子体质谱(icp-ms)进行分析，对中药材中的多种重金属进行检测，具有操作简便，方便快速，检测效率高，准确度高，精密度高，且具有良好的稳定性和重现性。

47、定义和说明：

48、除非另有说明，本文所用的下列术语或短语旨在含有下列含义。一个特定的短语或术语在没有特别定义的情况下不应该被认为是不确定的或不清楚的，而应该按照普通的含义去理解。当本文出现商品名时，旨在指代其对应的商品或其活性成分。

49、本发明的中间体化合物可以通过本领域技术人员所熟知的多种合成方法来制备，包括下面列举的具体实施方式、其与其他化学合成方法的结合所形成的实施方式以及本领域技术上人员所熟知的等同替换方式，优选的实施方式包括但不限于本发明的实施例。

50、本发明具体实施方式的化学反应是在合适的溶剂中完成的，所述的溶剂须适合于本发明的化学变化及其所需的试剂和物料。为了获得本发明的化合物，有时需要本领域技术人员在已有实施方式的基础上对合成步骤或者反应流程进行修改或选择。

51、下面会通过实施例具体描述本发明，这些实施例并不意味着对本发明的任何限制。

52、本发明所使用的所有溶剂是市售的，无需进一步纯化即可使用。反应一般是在惰性氮气下、无水溶剂中进行的。

53、在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

54、本发明所用试剂和原料均市售可得。