ICP⁃MS法测定羊胎盘中多种微量元素含量

Determination of multiple trace elements in sheep placenta by ICP-MS

摘要

目的 建立羊胎盘中多种微量元素电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）含量测定的方法。 方法 使用微波消解法对羊胎盘样品粉末进行前处理，以锗、铟、铋、钪作为内标物进行校正，采用标准曲线法对微量元素进行含量测定并进行方法学研究。 结果 锰元素线性方程为y=92 885.195 0x+11 045.774 3（n=5，r=0.999 5）；铝元素线性方程为y=38 950.504 8x+1 892.531 2（n=5，r=0.995 4）；铜元素线性方程为y=33 111.860 7x+3 165.130 6（n=5，r=0.999 5）；锌元素线性方程为y=10 273.228 4x+8 381.907 7（n=5，r=0.999 4）；硒元素线性方程为y=624.307 3x+342.218 7（n=5，r=0.997 8）；钴元素线性方程为y=67 175.235 8x+257.846 1（n=5，r=0.999 8）；钼元素线性方程为y=6 495.782 4x+65.225 9（n=5，r=0.997 5）；铅元素线性方程为y=196.925 5x+3.447 6（n=5，r=0.998 6）；砷元素线性方程为y=8 066.305 5x+119.404 7（n=5，r=0.999 7）；镉元素线性方程为y=22 460.203 8x+45.362 6（n=5，r=0.999 2）；汞元素线性方程为y=64.446 8x+1.885 5（n=5，r=0.996 9）。检测方法精密度的相对标准偏差（RSD）<3.0%；重复性的相对标准偏差（RSD）<4.0%；加标回收率为92.59%~108.33%。 结论 本法简单易行，可操作性强，可用于羊胎盘微量元素的含量测定。

Abstract

Objective To establish a method for determining the contents of multiple trace elements in sheep placenta by inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）. Methods Microwave digestion was used to prepare powders of sheep placenta samples. Ge，In，Bi and Sc were used as internal standards for calibration.The standard calibration curve method was used to determine the contents of trace elements and carry out methodological research. Results The linear equations were y=92 885.195 0x+11 045.774 3 for Mn（n=5，r=0.999 5）， y=38 950.504 8x+1 892.531 2 for Al（n=5，r=0.995 4）， y=33 111.860 7x+3 165.130 6 for Cu（n=5，r=0.999 5）， y=10 273.228 4x+8 381.907 7 for Zn（n=5，r=0.999 4）， y=624.307 3x+342.218 7 for Se（n=5，r=0.997 8）， y=67 175.235 8x+257.846 1 for Co（n=5，r=0.999 8）， y=6 495.782 4x+65.225 9 for Mo（n=5，r=0.997 5）， y=196.925 5x+3.447 6 for Pb（n=5，r=0.998 6）， y=8 066.305 5x+119.404 7 for As（n=5，r=0.999 7）， y=22 460.203 8x+45.362 6 for Cd（n=5，r=0.999 2）， y=64.446 8x+1.885 5 for Hg（n=5，r=0.996 9）. The RSD of precision was less than 3.0%， the RSD of repeatability was less than 4.0%， and the recoveries were 92.59%-108.33%. Conclusion The method is simple and feasible， and it can be used for the determination of trace elements in sheep placenta.

关键词

羊胎盘 / 微量元素 / 有害元素 / 电感耦合等离子体质谱法

Key words

sheep placenta / trace element / harmful elements / ICP-MS

羊胎盘是自然界中比较接近人类胎盘的组织，目前，作为紫河车的替代品已经在部分地区逐步使用^［1，2］。现代研究表明羊胎盘含有大量的表皮细胞生长因子、透明质酸刺激因子等生物活性因子，多种促进、改善组织新陈代谢的酶，17种氨基酸和14种矿物元素^［3］。其中微量元素对人的生命有至关重要的作用，现代科学研究表明，微量元素能直接补充和调节人体内必需的物质成分，从而参与机体各种生理生化过程，起到营养及防治疾病作用，具有抗氧化、抗衰老、参与人体代谢调控、免疫促进等作用^［4］，同时，重金属的污染水平对人体健康也会造成重大影响^［5，6］。因此研究羊胎盘重金属及微量元素含量非常有必要，本文采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS法），除检测常见重金属元素砷（As）、镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）、铜（Cu），也检测其他微量元素锰（Mn）、钴（Co）、锌（Zn）、硒（Se）、钼（Mo）等的含量，为羊胎盘质量标准制定提供参考。

1 仪器和材料

1.1 仪器

iCAP Q电感耦合等离子体质谱仪（美国）；Ethos up微波消解仪（意大利）；BS210S型电子天平（德国）。

1.2 样品与试剂

多元素标准品溶液［铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）、汞（Hg）、铜（Cu）、锰（Mn）、锌（Zn）、硒（Se）、铝（Al）、钴（Co）、钼（Mo），单元素标准溶液质量浓度均为1 000 μg/mL］、内标元素溶液［锗（Ge）、铟（In）、铋（Bi）、钪（Sc），保护液金（Au），单元素标准溶液质量浓度均为1 000 μg/mL］均购于坛墨质检科技有限公司；硝酸（优级纯，德国）；水为超纯水。本次收集的10批羊胎盘样品，经由蚌埠市食品药品检验中心张青云副主任中药师鉴定为正品，具体情况见表1。

2 方法和结果

2.1 溶液的制备

2.1.1 标准溶液的制备

分别精密吸取上述多元素对照品溶液适量，用2%硝酸溶液逐级稀释，分别稀释成每1 mL中含Mn、Al、Cu、Zn元素1，5，10，100，500 ng，含Se、Co、Mo、Pb、As、Cd、Hg元素0.1，0.5，1，5，10 ng的系列标准溶液。分别精密吸取1 μg/mL的内标元素Ge、In、Bi、Sc标准溶液，置于100 mL量瓶中，用2%硝酸溶液稀释至刻度，摇匀，作为内标溶液（50 ng/mL）。精密量取1 mg/mL的Au单元素标准溶液0.1 mL，置100 mL量瓶中，用2%硝酸溶液稀释至刻度，摇匀，即得金保护液（1 μg/mL）。

2.1.2 供试品溶液的制备

取本品，粉碎成粗粉，取约0.5 g，精密称定，置聚四氟乙烯消解罐内，加硝酸5 mL，混匀，浸泡过夜，盖好内盖，旋紧外套，进行消解。消解完全后，消解液冷却至室温，取出消解内罐置电热板上缓慢加热至红棕色蒸气挥尽，转入50 mL量瓶中，用少量水洗涤消解罐数次，洗液合并于量瓶中，加入金单元素标准溶液1 mL，用2%硝酸稀释至刻度，摇匀，即得。除不加金单元素标准溶液外，余同法制备试剂空白溶液。

2.2 电感耦合等离子体质谱法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）条件和测定方法

ICP-MS仪器的工作参数：调谐模式为氦气碰撞反应模式，用调谐液对仪器工作条件进行优化；冷却气流量14 L/min，射频功率1 550 W，辅助气流量0.8 L/min，雾化气流量1.06 L/min，采样深度为7.0 mm，蠕动泵转速50 r/min，样品冲洗30 s，延迟20 s，扫描次数：20次，重复测3次，测定时将Ge、In、Bi、Sc作为内标物进行校正。

测定法：待测元素测定时选取的同位素为⁶³Cu、⁷⁵As、¹¹⁴Cd、²⁰²Hg、²⁰⁸Pb、⁵⁵Mn、⁶⁶Zn、⁷⁷Se、⁵⁹Co、⁹⁵Mo、²⁷Al，其中⁶³Cu、⁷⁵As、⁶⁶Zn、⁵⁹Co、⁷⁷Se以⁷²Ge作为内标，¹¹⁴Cd、⁹⁵Mo以¹¹⁵In作为内标，²⁰²Hg、²⁰⁸Pb以²⁰⁹Bi作为内标，²⁷Al、⁵⁵Mn以⁴⁵Sc作为内标并根据仪器的要求选用校正方程对测定的元素进行校正，内标溶液通过三通在线加入，分别对标准曲线溶液、空白对照溶液及供试品溶液进行分析，采用内标校正的标准曲线法定量测定。

2.3 方法学考察

2.3.1 线性关系

取2.1.1项下的多元素混合系列标准品溶液，按照2.2项下的仪器工作条件进行测定，内标进样管插入质量浓度为50 ng/mL的内标溶液中，同时将进样管按照质量浓度从小到大的顺序插入各个混合系列对照品溶液中，每个样品测定3次，以3次信号值的平均值为纵坐标（y）、相对应的进样质量浓度作为横坐标（x），进行线性回归。结果显示，11种元素在其限度范围内的相关系数r均≥0.995（见表2），表明本方法各元素线性关系良好。

2.3.2 精密度试验

取2.1.1项下的多元素混合系列标准品溶液第3个浓度点标准品溶液，按照2.2项下的仪器工作条件进行连续进样6次，计算RSD值，结果显示，11种元素的精密度RSD均≤3.0％（见表3），表明本方法精密度良好。

2.3.3 重复性试验

选择羊胎盘Y5号样品，按2.1.2项下样品处理方法操作，平行6份，测得各元素含量，并分别计算各元素相对标准偏差RSD，结果显示，重复性RSD值均小于4.0%（见表4），表明该方法重复性良好。

2.3.4 加样回收率试验

精密称定Y1号样品6份，每份取样量约0.25 g，精密称定，分别加入适量混合标准品溶液，按照2.1.2项下供试品溶液的制备方法制备样品溶液并进行检测，计算各元素平均回收率，结果显示，回收率为92.59%~108.33%，各元素RSD为1.22%~6.57%（见表5），表明该方法准确度良好。

2.4 样品含量测定

按2.1.2项下方法制备供试品溶液，按2.2项下条件测定，计算含量。从检测结果可以看出，10批羊胎盘中Mn、Al、Cu、Zn、Se、Co、Mo、Pb、As、Cd均有检出，但不同元素在羊胎盘中含量差异很大，Zn、Mn、Se等微量元素含量相对较高，常见重金属及有害元素如Pb、Cd、As、Cu等在羊胎盘中也有检出（见表6）。

3 讨论

3.1 检测方法的选择和优化

微量元素含量测定常用的方法有原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体质谱法等。原子吸收分光光度法无法同时测量多元素含量，需要对不同元素分别优化实验条件，背景干扰处理复杂；电感耦合等离子体质谱法灵敏度高，分析速度快，可实现多元素同时测定^［7］。试验中选用电感耦合等离子体质谱法，参考文献^［8］，样品用微波消解法，在检测环节同步加入内标物，在待测溶液中添加金元素。针对汞元素的记忆效应，加入金元素的处理可以反应生成金汞齐，降低汞在管路中的吸附残留，比不加金元素的处理提升了检测的精密度与准确度^［9］，为检测结果的可靠性提供了保障。

3.2 样品测定结果与分析

本次测定的元素中，锌、锰、硒等含量较高，这3种微量元素是与人体健康和生命有关的必需微量元素，在体内主要通过形成结合蛋白、酶、激素和维生素等发挥极其重要的作用^［10］，其含量高说明羊胎盘具有较高的营养价值，为科学评估羊胎盘的营养价值及应用潜力提供参考^{［11，12］}。

镉、铅、砷、汞等是目前已确定的对人体危害较大的有毒重金属，很难被人体排出体外，经蓄积后对人体造成更大的危害。因此元素杂质指导原则ICH Q3D规定^［13］这4种元素为第一类元素即对人有毒，药品生产中不得使用或限制使用，同时规定了各元素日允许暴露量（PDE）值，镉、铅均为5 μg/d，砷为15 μg/d，汞为30 μg/d。以羊胎盘每日服用最大量15 g计算，4种元素中编号为Y1和Y8的铅PDE超标，其余3种元素均未超过PDE值。此外羊胎盘中铝的含量也较高，提示在服用羊胎盘时，应关注铅、铝的危害。铅、铝含量高可能是羊受到环境污染或在养殖过程中接触到了含有该元素的物质，它们可能会在羊胎盘中积累。

综上所述，本文通过微波消解法对样品进行前处理，并用 ICP-MS法对羊胎盘中多种元素进行检测，该方法操作简便，准确可靠，专属性强，为羊胎盘的标准制定提供参考，为羊胎盘在药品、食品等领域的开发利用提供科学依据。

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基金资助

安徽省药品监督管理局科技创新项目(AHYJ-KJ-202320)