文献综述
电感耦合等离子质谱技术在中药重金属元素分析中的研究及进展
摘要：电感耦合等离子体(inductively coupled plasma，ICP)是20世纪80年代发展起来的无机元素分析技术，具有检出限低、准确度高、动态线性范围宽且多种元素同时测定等优点，在药物分析领域的应用中发挥着重要作用。ICP与质谱(mass spectrometry, MS)联用极大地促进了无机多元素分析技术的发展。本文综述了 ICP-MS在中药重金属分析中的应用现状，为深入研究中药重金属限量标准作为参考。
关键词：电感耦合等离子体质谱技术；重金属元素；中药
中药是世界传统医学的重要组成部分，也是中华民族的瑰宝。随着绿色中药日益深入人心,人们对中药中重金属问题越来越重视,中药中重金属含量超标已成为当前中药材生产中亟待解决的重要问题，已经成为影响其质量和信誉的关键问题，同时也是阻碍我国中药走出国门的瓶颈问题。ICP-MS是将电感耦合等离子体与质谱联用，利用电感耦合等离子体使样品汽化，将待测金属分离出来，从而进入质谱测定，根据金属离子的荷质比测定同位素及除汞以外绝大多数的重金属元素，具有比原子吸收法更低的检测限，是痕量元素分析领域中最先进的方法。本文将对近年 ICP-MS 技术在中药重金属分析中的应用进展情况作一简要综述,为深入研究中药重金属限量标准作为参考。
1、微量金属元素在人体的作用及过量危害
微量元素作为人体生命和生活中不可缺少的部分，是指在人的体重中含量在万分之一以下的元素。根据微量元素对人体健康的重要性,可以将微量元素进行如下的分类,见表1。
表1 人体内微量元素的分类
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类别 |
元素 |
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必须微量元素 |
碘、锌、硒、铜、钼、铬、钴及铁 |
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可能必须微量元素 |
锰、硅、硼、钒及镍 |
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潜在毒性有害微量元素 |
氟、铅、镉、汞、砷、铝及锡 |
人体中的微量元素溶融在人体的血液里。如果缺少了这样那样的微量元素，人就会得病，甚至导致死亡。正常人每天都要摄取各种有益于身体的微量元素。即:铁、锌、铜、锰、碘、钴、锶、铬、硒等微量元素。其中微量元素中金属元素占大多数，虽然在人体中需求量很低，但其作用却非常大。微量元素与人体健康的生理功能作用主要表现在以下几个方面：（1）协助体内物质运输，如含铁的血红蛋白有运输 O2和 CO2的功能等；（2）对生殖、神经系统的发育，机体免疫功能及抑制机体组织癌变有重要影响，如铁、铜、锌、等能维持正常的免疫功能；（3）影响核酸代谢：核酸中含有锌、铜、钴、铬、镍等微量元素，对核酸的结构、功能及 DNA 复制都有影响[1]。但是摄入过量的重金属元素也会威胁人体健康，有研究表明，血铅浓度在300～500 mu;g/L范围内可出现周围神经功能障碍、神经传导速度减慢［2］。此外，过高浓度的汞会对肾小管细胞产生直接损害，使小管上皮细胞发生空泡、变性、坏死进而造成肾的损伤或二次损伤[3]。
2.中药重金属元素含量现状
2.1总体现状
李沛忆等［4］对磐安县中药材市场对外出口的半夏等16种药材分析发现，厚朴铅含量超标，鱼腥草等7种药材重金属镉含量超标率达43.75% ；对安徽亳州中药材市场53个中药材检测发现，厚朴和黄连2种中药材铅超标，白术等11种中药材镉超标率达 20.7% 。赵连华等［5］文献报道，以铅、镉、汞、砷、铜的含量为数据分析，得出铅、镉、汞、砷、铜超标率分别为 9.66% 、26.35% 、13.0% 、9.32% 、16.09%。李等[6]采用微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定中药材中铜,砷,镉,汞, 铅 5种有毒元素的方法,采用铟为内标,对40种不同产地中药材中5种有毒元素进行了测定,结果表明中药材中有毒元素超标问题相当严重,必须在中药材生产过程中予以高度重视。以上数据说明我国中药材中重金属超标现象普遍存在，重金属含量的检测和控制是中药材质量安全亟待解决的问题。
2.2 不同种类中药重金属污染现状
2.2.1植物类
植物类的中药材是最重要的一部分中药材，也是现阶段关于重金属含量研究最多的一类药材。由于植物类的药材涉及到用药部位、品种以及产地等多种因素的影响，所以它的重金属的含量差异也很大。综合多位学者的研究分析结果看，污染程度上根类、皮类最为严重，其次是全草类，花果类污染程度最轻。这是因为所有的根类以及一大部分皮类药材在生长的过程中直接与泥土中的重金属接触，被动的吸收，导致重金属含量偏高［7］。同一中药材不同的用药部位，对重金属吸收和富集也有差异，柳小兰等［8］对贵州地产山银花不同组织部分重金属含量相关性分析发现，山银花的茎、叶、花对重金属的分布能力各有所不同，其中铅: 叶gt;茎gt;花; 砷: 叶gt;花gt;茎; 镉和汞均为: 花gt;叶gt;茎 。
2.2.2矿物类
矿物类中药材重金属污染的来源较多，比如药材产地的环境、开采和加工的过程、储存和运输的条件等对矿物类药材中的重金属的含量以及重金属成分之间的比例都有着直接的影响。矿物药是中药类的一大特色，被我国 2015 年版收入的含重金属的矿物类中药有朱砂、雄黄等，以及 53 个含重金属的成方制剂，成分复杂，有独特的加工炮制过程，其药效都早已被临床应用所证实，其作用是不可取代的，所以矿物药有毒金属含量检测应与重金属残留区别对待。
2.2.3动物类
现阶段动物类中药材的品种不多，但是临床中应用较多，在实际的中药材行业中占有重要的地位。环境污染等是造成动物类中药材重金属严重超标的直接因素。李红霞等［9］采用ICP-MS测水蛭药材中重金属的含量，其结果显示样品中重金属含量超标情况严重，对安全用药造成较大威胁，建议在人工养殖过程中注意可能影响水蛭体内重金属累积的因素；建议今后在制定中药材质量标准时将类似水蛭类等动物药的安全限量单独明确列出。
3.电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS ）
3.1ICP-MS 的工作原理及特点
ICP-MS 是一种将 ICP 技术和质谱技术相结合的分析仪器，ICP 起到离子源的作用，质谱是质量筛选和分析器。ICP 利用在电感线圈上施加强大功率的高频射频信号在线圈内部形成高温等离子体，并通过气体的推动，保证了等离子体的平衡和持续电离，高温的等离子体使大多数样品中的元素都电离出一个电子而形成了一价正离子。质谱作为检测器，通过选择不用质荷比(m/z)的离子检测到某个离子的强度，从而分析计算出该元素的含量。和大多数质谱仪器相似，ICP-MS 主要由进样系统、ICP 离子源、接口部分、离子传输系统、质量分析器、离子检测系统、真空系统以及相应的计算机控制组成[10]。该技术的特点：灵敏度高；速度快，可在几分钟内完成几十个元素的定量测定；谱线简单，干扰相对于光谱技术要少；线性范围可达7～9个数量级；样品的制备和引入相对于其他质谱技术简单；既可用于元素分析，还可进行同位素组成的快速测定；测定精密度(RSD)可到0.1%。
3.2 ICP-MS技术在中药重金属分析领域的应用
罗志冬等［11］采用ICP-MS 测出苦杏仁中的镁、钾、钙、铁、锌等含量较高（均大于34.58mu;ｇｇ－１），初步寻找其抗癌机制。蒋宏霖等［12］将金银花经微波消解，建立微波消解-ICP-MS法测定金银花中5种重金属（铜、砷、镉、汞、铅）含量的方法。严华等［13］采用微波消解-ICP-MS技术测定各地铁皮石斛中铅、镉、砷、汞和铜５种元素的含量，评价栽培铁皮石斛的用药安全。陈佳等［14］对 ICP-MS 测定中药马钱子中 铅、镉、砷、汞含量的不确定度进行了评定。实验结果显示用 ICP-MS 法测定 铅、镉、砷、汞的扩展不确定度分别为0.15 mgkg-1，0.039 mgkg-1，0.17 mgkg-1，0.029 mgkg-1。谢等[15］使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS），建立川芎和天麻中铜、砷、铅、镉、汞共5种重金属元素的测定方法，该方法准确、简便、快速、灵敏，适用于川芎和天麻药材中重金属的含量测定。李等［16]建立植物类中药材及饮片中铅、镉、总砷、总汞、铜、锑、锡、铬、镍、钡、锰、铊、银、铍、镝、铝、硒、钼共 18 种重金属及有害元素含量的检测方法和限量，样品经微波消解处理后，采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）对100批植物类中药材中的重金属及有害元素进行测定和方法研究，结果准确，可为植物类中药材中重金属及有害元素的检测与控制提供方法参考。何等［17]采用微波消解-ICP-MS 法，以锗，铟，铋为内标，对丹参及三七药材中钒，铬，锰，铁，镍，铜等18 种重金属元素进行了测定，结果各元素线性关系良好，元素控制种类更加全面，其中部分元素的检测填补了我国药典所规定中药药材重金属元素检测项目的数据空白。陈等[18]采用仿生提取技术,结合高效液相色谱-电感耦合等离子质谱联用技术(HPLC-ICP-MS),建立了用于含雄黄中药制剂中可溶性砷含量测定方法，该方法简便、灵敏、准确、重现性好,可用于含雄黄中药制剂中可溶性砷形态的分析测定。综上所述，ICP-MS技术在中药重金属分析领域的应用日趋广泛，前景较好。
4.结语
近年来，中药中的重金属形态分析已经受到人们的关注，但系统的理论研究还十分有限，应分别建立符合植物药、动物药、矿物药特点的重金属限量检测标准。随着广大科研工作者对中药重金属形态分析的深入研究，ICP-MS法中药重金属分析领域得到不断发展。目前，ICP-MS技术以灵敏度高、检出限低、多元素同时测定、线性范围宽、可进行同位素分析，应用范围广等优势被公认为最强有力的痕量、超痕量元素与同位素分析技术之一，有望成为中药重金属分析领域强有力的工具，为保证中药质量安全以及解决中药贸易壁垒问题提供帮助。
参考文献
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[18]陈秋生,程奕,孟兆芳,等.仿生提取-HPLC-ICP-MS测定含雄黄中成药中可溶性砷含量[J].药物分析杂志,2010,30(10):1829-1835
资料编号：[191934]
文献综述
电感耦合等离子质谱技术在中药重金属元素分析中的研究及进展
摘要：电感耦合等离子体(inductively coupled plasma，ICP)是20世纪80年代发展起来的无机元素分析技术，具有检出限低、准确度高、动态线性范围宽且多种元素同时测定等优点，在药物分析领域的应用中发挥着重要作用。ICP与质谱(mass spectrometry, MS)联用极大地促进了无机多元素分析技术的发展。本文综述了 ICP-MS在中药重金属分析中的应用现状，为深入研究中药重金属限量标准作为参考。
关键词：电感耦合等离子体质谱技术；重金属元素；中药
中药是世界传统医学的重要组成部分，也是中华民族的瑰宝。随着绿色中药日益深入人心,人们对中药中重金属问题越来越重视,中药中重金属含量超标已成为当前中药材生产中亟待解决的重要问题，已经成为影响其质量和信誉的关键问题，同时也是阻碍我国中药走出国门的瓶颈问题。ICP-MS是将电感耦合等离子体与质谱联用，利用电感耦合等离子体使样品汽化，将待测金属分离出来，从而进入质谱测定，根据金属离子的荷质比测定同位素及除汞以外绝大多数的重金属元素，具有比原子吸收法更低的检测限，是痕量元素分析领域中最先进的方法。本文将对近年 ICP-MS 技术在中药重金属分析中的应用进展情况作一简要综述,为深入研究中药重金属限量标准作为参考。
1、微量金属元素在人体的作用及过量危害
微量元素作为人体生命和生活中不可缺少的部分，是指在人的体重中含量在万分之一以下的元素。根据微量元素对人体健康的重要性,可以将微量元素进行如下的分类,见表1。
表1 人体内微量元素的分类
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