ICP-MS法檢測種植中藥材中的無機溴化物含量

武曉劍，姜 悅，馬艷寧，辛振強，殷 紅，錢 勇,*

（1.上海詩丹德標準技術服務有限公司，上海 201314；2.國家中藥現代化工程技術研究中心中藥標準分中心，上海 201314；3.寧波立華制藥有限公司，浙江 寧波 315174）

溴甲烷、二溴乙烷、1,2-二溴-3-氯丙烷等有機溴化物常作為殺蟲劑、殺菌劑、土壤和谷物熏蒸劑用于植物保護，其使用后在環境中的殘留物分解產生的含溴無機物被統稱為無機溴化物[1-2]。雖然土壤中的無機溴污染也可能來自于灌溉用水，但大量研究表明，經熏蒸劑熏蒸過的土壤中種植的農作物無機溴化物含量遠高于未經熏蒸土壤中的農作物[3]，因此可以認為農作物中高濃度的無機溴化物主要由熏蒸劑帶來的[1，4]。我國近幾年才開始禁用溴甲烷等熏蒸劑，但其殘留的無機溴化物卻可長時間存在于土壤中，半衰期達1.5～2年[5]。毒理學研究表明，動物體內的無機溴化物會影響甲狀腺激素的合成[6]，攝入溴化物的動物出現明顯的發育遲緩，體重、腦重、腦組織中蛋白質含量永久性缺損等現象[4]?？紤]到無機溴化合物的毒性，很多國家將其列入了農藥清單，并對最大使用量進行了限制規定。美國聯邦法規第40篇180節123段“溴甲烷熏蒸產生的無機溴殘留，殘留物的允許限值”[7]、歐盟農藥數據庫[8]、日本農業化學品肯定列表[9]中，均明確了各種食品中的無機溴化物的限量要求?！睹绹幍?021 通則<561>植物源類產品》[10]中規定，植物源類藥品中無機溴化物不得超過125 mg/kg。我國暫時沒有中藥材中無機溴化物的限量要求，也沒有相應的檢測方法。因此，建立一種簡便、準確、靈敏的檢測中藥材中無機溴化物的方法是迫切而有重要實踐意義的。

美國和日本學者曾開發過針對食品中無機溴化物的檢測方法，如環氧醇類衍生后的氣相色譜（電子捕獲器）法、非抑制性離子色譜法、X-射線衍射光譜儀[5，11-12]，這些方法均需對樣品進行衍生化等預處理，操作過程復雜且設備費用高，所以國外一些政府實驗室依然會采用低成本的溴酚紅分光光度法測試水和蘑菇產品中的無機溴化物[3]，但該方法需要先對樣品進行灰化，將溴離子氧化為溴，與苯酚反應后再用光譜法進行檢測。國內對于食品中無機溴污染物尚無完善的檢測研究[13]，現僅有利用離子色譜法對出口食品的商檢行業標準所涉及無機溴化物的檢測[13-14]。

本方法利用無機溴化物，如溴離子、溴酸根離子等溶于水的性質，先用水提取中藥樣品中溴元素的各種價態化合物，然后用電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）進行檢測，采用更加準確的內標法定量。ICP-MS 相對于氣相色譜、離子色譜、光譜等方法[5，11-14]具有速度快、靈敏度高、可大批量檢測等優點，且檢出限均低于上述方法或行業標準[15]。本研究建立了方便、靈敏、高通量的無機溴化物檢測方法，該方法可應用于中藥材產品市場篩查、風險評估等，大大填補了藥品安全控制領域的空白。同時，該方法還可用于中藥及其制品的海外注冊、出口檢測等，方法的低檢出限更能滿足美國和歐洲市場對于中藥材中無機溴化物的檢測要求，有效地提高了產品質量控制手段，為消除貿易壁壘提供重要的技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

溴（Br）標準溶液（質量濃度為1 000μg/mL），艾吉析科技（上海）有限公司；鍺（Ge）單元素標準溶液（質量濃度為1 000μg/mL），國家有色金屬及電子材料分析測試中心；蒸餾水，廣州屈臣氏食品飲料有限公司；硝酸（分析純），上海泰坦科技股份有限公司；氨水（分析純），上海泰坦科技股份有限公司；白芍飲片，寧波立華制藥有限公司；白芍藥材、赤芍飲片、甘草飲片、黃芪飲片、人參飲片、蒼術藥材、白術飲片、川貝母飲片、黃芩飲片、半夏藥材、柴胡藥材，均購于亳州中藥材交易市場。

1.1.2 儀器與設備

ICPMS 2030 型電感耦合等離子體質譜儀，日本島津公司；SB25-12DTD 型超聲儀，寧波新芝生物科技股份有限公司；L550型離心機，湖南長沙湘儀儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理

1.2.1.1 樣品中無機溴化物提取方式的篩選

以白芍飲片作為代表性中藥進行樣品處理方法的篩選。嘗試采用其他金屬元素測試常用的加酸后微波消解方式，即將飲片于60 ℃干燥2 h后粉碎，過3號篩后精密稱取粉末0.5 g，精確加入質量濃度為100μg/L的溴標準溶液0.5 mL，置于微波消解罐中，加硝酸5 mL，密閉進行消解。消解完全后，將消解液轉入50 mL量瓶中，加入鍺元素標準溶液（1μg/mL）200μL，用水稀釋至刻度，搖勻后用ICP-MS 進行檢測，考察常用微波消解方式是否適合中藥中無機溴的測定。

1.2.1.2 樣品中無機溴化物提取溶劑的篩選

將白芍飲片粉碎后，精密稱取0.5 g，置于50 mL容量瓶中，精確加入質量濃度為100μg/L的溴標準溶液0.1 mL；分別采用pH 為9.0 的氨水溶液（堿溶液）、體積分數為10%的硝酸溶液（酸溶液）及蒸餾水作為溶劑超聲提?。üβ?00 W，頻率40 kHz，下同）30 min，放冷至室溫后定容至刻度，搖勻，以4 000 r/min 離心5 min，收集上清液，采用ICP-MS進行檢測，考察樣品在酸、堿、蒸餾水不同體系中無機溴化物含量以進行提取溶劑的篩選。每種提取溶劑下平行制備6 份加標樣品。

1.2.1.3 樣品中無機溴化物提取時間的篩選

白芍飲片粉碎后，精密稱0.5 g置于50 mL量瓶中，精確加入質量濃度為100μg/L的溴標準溶液0.1 mL，蒸餾水定容至刻度，采用超聲方式對中藥樣品中的無機溴化物進行提取，考察超聲提取時間分別為30、45、60 min時樣品中無機溴含量。每種超聲提取時間條件下平行制備6份加標樣品。

1.2.2 標準曲線的建立

用蒸餾水稀釋溴標準溶液（1 000μg/mL），配制10μg/mL溴標準貯備液。精密量取一定量的標準貯備溶液，分別用蒸餾水稀釋配制成0、0.01、0.02、0.05、0.10、0.20μg/mL 的溴標準溶液。用蒸餾水將鍺單元素標準溶液稀釋并定容，配制成1μg/mL的鍺內標溶液。用ICP-MS對溴標準溶液分別進行測定，以溴元素質量濃度為橫坐標，以內標（Ge）校正過的溴元素信號強度為縱坐標，繪制標準曲線。

1.2.3 樣品中無機溴化物的測定

1.2.3.1 樣品前處理方法

取中藥適量，粉碎后過3 號篩，精密稱取粉末樣品0.5 g，置于50 mL 容量瓶中。加蒸餾水30 mL 左右，超聲提取30 min，冷卻至室溫后用蒸餾水定容至刻度，搖勻，以4 000 r/min 離心5 min，收集上清液作為待測樣品溶液。

1.2.3.2 ICP-MS參數

高頻功率1.20 kW；采樣深度5.0 mm；等離子體氣流量8 L/min；輔助氣流量1.10 L/min；載氣流量0.70 L/min；池氣體流量6.0 mL/min；池電壓-21 V；能量過濾器7.0 V；輪廓積分時間mid。

1.2.4 數據處理

采用Labsolutions ICPMS 軟件對數據進行采集和分析，內標法測定無機溴化物含量。

2 結果與分析

2.1 ICP-MS檢測條件的確定

由于氬的第一電離能為1 520 kJ/mol，溴的第一電離能為1 140 kJ/mol[16]，所以在氬形成的等離子體中，溴元素可以進行電離，然后用質譜進行捕獲和分析。因此，可以采用以氬氣為載氣的ICP-MS 檢測樣品中以不同價態存在的溴元素。

溴元素的同位素中含有質量數為35的質子和質量數為30～63 的中子，因此溴的同位素從65Br 到98Br均有存在，但大部分半衰期都很短，從納秒到小時不等[16]，除了79Br和81Br兩個同位素，其他均無法在自然界中長期、穩定的存在。79Br 和81Br 的豐度分別為50.69%和49.31%[16]，在以氬氣為碰撞氣體的條件下，81Br 由于受到40Ar40Ar1H 的干擾，其本底比79Br 高4～5倍，因此選擇79Br作為質譜測量的質量數[13]。

2.2 樣品處理方法的確定

2.2.1 樣品中無機溴化物提取方式的確定

采用其他金屬元素常用的加酸微波消解方式進行提取，平行制備6 份加標樣品，使用ICP-MS 檢測，內標法計算無機溴的含量、加標回收率及相對標準偏差，結果如表1所示。由表1可以看出，6份平行樣品無機溴含量的檢測結果差異較大。常用的加酸后微波消解法檢測溴元素的回收率和精密度不好的原因，推測可能是由于加入的酸在微波的高溫下可以將Br-氧化成溴單質，而溴在消解過程中由于壓力增大而揮發，產生隨機缺失。因此決定不采用微波處理，僅使用酸、堿、水作為溶劑超聲提取中藥中的無機溴化物。

表1 樣品中無機溴含量檢測結果（采用加酸微波消解方式處理）Table 1 Detection results of inorganic bromide content in samples(treated by acid solution combined with microwave digestion)

2.2.2 樣品中無機溴化物提取溶劑的確定

由表2 可見，酸、堿溶液提取的平行樣品間檢測結果差異較大，這可能是因為溴化物在酸、堿環境中都可發生反應，溴單質、溴化氫、溴酸根等的動態變化以及溴化氫和溴的揮發等都會使檢測結果產生較大波動，從而使檢測的精密度下降；而水可以相對較穩定地從藥材基質里提取溴離子和溴酸根離子等無機溴化物。因此，選擇蒸餾水作為中藥樣品中無機溴化物的提取溶劑。

表2 樣品中無機溴含量的檢測結果（采用不同溶劑提?。㏕able 2 Detection results of inorganic bromide content in samples(extracted by different solvents)

2.2.3 樣品中無機溴化物超聲提取時間的確定

由表3 可知，隨著提取時間的延長，無機溴含量略有下降。采用t檢驗分析法對不同超聲時間下提取效果進行顯著性分斬，結果見表4。由表4可知，超聲30 min 與45、60 min 相比，結果均呈現顯著性差異（P＜0.05），分析原因可能為超聲時間的延長使超聲儀中的水升溫，導致溴化物含量降低。因此，確定超聲提取時間的30 min。

表3 樣品中無機溴含量的檢測結果（不同超聲提取時間）Table 3 Detection results of inorganic bromide content in samples(different ultrasonic extraction time)

表4 不同超聲提取時間差異顯著性分析Table 4 Significance analysis of the difference between different ultrasonic extraction time

2.3 線性和范圍

按照“1.2.3.2”的ICP-MS 檢測方法，對溴標準溶液進行回歸分析以確定該方法中元素的線性。以溴元素質量濃度為橫坐標，以內標（Ge）校正過的溴元素信號強度為縱坐標，繪制標準曲線，結果見圖1。

圖1 溴元素標準曲線Fig.1 Calibration curve of bromide

溴元素標準曲線方程為y=44.826x+0.256 1，決定系數為0.999 7，說明該方法在溴元素質量濃度為0～0.20μg/mL范圍內具有良好的線性。

2.4 準確度和精密度

按照優化的方法對6份平行加標樣品進行測定，用溴元素加標回收率來評價方法的準確度；用回收率的相對標準偏差評價方法精密度的重復性，用ICH Q14 分析方法開發建議的F檢驗來評價方法中間精密度，結果見表5。

表5 回收率和精密度結果Table 5 Results of recoveries and precision

從表5可以看出，兩次之間重復試驗的加標回收率均在109.9%～121.3%，說明該方法回收率較好，準確度較高；單次試驗相對標準偏差為1.8%，方法的重復性較好。兩次重復試驗相對標準偏差為2.7%，統計兩次重復試驗的F值為1.02，遠小于臨界值F(0.05,5）=5.05，說明兩次重復試驗無顯著性差異，方法的重現性好，精密度較高。

2.5 檢出限和定量限

根據《中華人民共和國藥典》[17]中電感耦合等離子體質譜法檢出限和定量限的評價方法，測定不少于7 份的空白樣品溶液，分別以連續測定空白樣品溶液響應值的3 倍標準偏差（3SD）、10 倍標準偏差（10SD）所對應的待測元素濃度作為檢測限、定量限。用ICP-MS 對空白溶液分別檢測10 次，再分別用3 倍和10 倍的響應值換算得出：無機溴化物的檢出限為1μg/g，定量限為2μg/g。檢出限和定量限低于《美國藥典2021 通則<561>植物源類產品》[10]對于植物源類藥品中無機溴化物的要求，且均低于美國、歐盟、日本對于食品中無機溴化物的限值[7-9]。

2.6 中藥無機溴化物含量ICP-MS檢測法的運用示例

采用水超聲提取基質中的無機溴，然后用ICPMS對溴元素進行檢測，采用內標法定量方法，分別檢測了白芍、赤芍、甘草、黃芪、人參、蒼術、白術、川貝母、黃芩、半夏、柴胡等中藥，均未檢出無機溴化物，以上藥物加標回收率為103.2%～120.4%，表明用ICP-MS測試水提取藥材中的無機溴化物具有較好的準確度和重復性。

3 結論

本試驗建立了中藥無機溴化物含量的ICP-MS檢測方法。方法采用蒸餾水為溶劑，超聲提取中藥樣品中無機溴化物，并用ICP-MS進行檢測。經試驗表明，該方法線性良好、準確度高、精密度好、靈敏度高，可用于中藥基質中痕量無機溴化物的檢測，且由于其分析時間短，成本較低，提高了試驗效率。該方法也可應用于中藥中無機溴的高通量檢測工作。