倪明龍，邱志超，薛雪

（1.廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心，廣東廣州 510520）（2.廣州檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證集團(tuán)有限公司，廣東廣州 511447）

砂仁是姜科豆蔻多年生草本植物，至今已有一千三百多年的食用歷史，藥典規(guī)定正品砂仁主要為陽春砂（Amomum villosumLour）、綠殼砂（Amomum villosumLour.var.xanthioidesT.L.Wu et Senjen）或海南砂（Amomum longiligulareT.L.Wu）的干燥成熟果實(shí)[1]，同時(shí)具有“藥用”和“食用”功能，尤其是廣東一帶居民，煲湯文化盛行，砂仁成為最受歡迎的材料之一。以廣東陽春市產(chǎn)陽春砂最著名，稱為地道南藥。砂仁，其性辛、溫，歸脾胃經(jīng)，具有化濕開胃、溫脾止瀉、理氣安胎等功效[2,3]。

超級(jí)微波消解技術(shù)是近幾年迅猛發(fā)展的先進(jìn)微波消解技術(shù)[4,5]，與傳統(tǒng)的普通微波消解相比，一是溫度和壓力耐受性高，且不需人工為樣品逐一裝卸消解管的步驟，對(duì)于高通量檢測(cè)來講，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度；二是消解效果更加徹底，尤其是針對(duì)一些難以消解的樣品，比如茶葉等；三是消解液用酸量少，降低環(huán)境污染；越來越受檢測(cè)機(jī)構(gòu)的歡迎，逐漸應(yīng)用于食品、化妝品等行業(yè)檢測(cè)。ICP-MS是成熟運(yùn)用的國標(biāo)規(guī)定的一種快速元素分析測(cè)定方法[6-10]。ICP-MS以高靈敏度、同時(shí)測(cè)定多種且含量差異較大的元素、配合質(zhì)譜，抗干擾性強(qiáng)、可以實(shí)現(xiàn)高通量快速分析，頗受檢測(cè)結(jié)構(gòu)的喜愛。

食品藥品中無機(jī)元素的分析，報(bào)道較多[11-16]，但是關(guān)于砂仁的元素分析，報(bào)道較少，熬慧等[17]采用石墨爐-原子吸收分光光度法測(cè)定了不同產(chǎn)地砂仁的銅、鉛、鎘含量；荀合等[18]采用ICP-AES測(cè)定了砂仁中8種重金屬元素的含量，并進(jìn)行了煎煮后重金屬形態(tài)分析。查閱文獻(xiàn)，用超級(jí)微波消解-ICP-MS進(jìn)行砂仁中重金屬檢測(cè)的不多見，而且對(duì)目前市場(chǎng)上流通的砂仁重金屬污染情況未見全面報(bào)道。中藥重金屬超標(biāo)問題頻繁報(bào)道的背景下，砂仁作為藥食同源食材，非常有必要建立科學(xué)的砂仁中多元素分析方法以及對(duì)不同產(chǎn)區(qū)砂仁質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。本文通過大量實(shí)驗(yàn)，建立了超級(jí)微波消解-ICP-MS同時(shí)測(cè)定砂仁中8種元素（包括有害元素、微量元素）的方法，樣品前處理效果好，消化后直接進(jìn)樣檢測(cè)，測(cè)定方法準(zhǔn)確性高，為砂仁元素分析提供了可操作性強(qiáng)的檢測(cè)方法，并且針對(duì)不同產(chǎn)地的砂仁進(jìn)行分析比較，為居民日常選購砂仁、政府相關(guān)部門質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)提供參考意見。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

砂仁，2020年8月購買于廣州清平中藥材專業(yè)市場(chǎng)，采購回來的樣品經(jīng)鑒定均符合2020年版《中華人民共和國藥典》[1]相關(guān)項(xiàng)下要求，不同產(chǎn)地云南、廣東、海南、廣西各一批次，常溫保存以備使用。

1.2 儀器與試劑

Ultra CLAVE超級(jí)微波化學(xué)平臺(tái)，北京萊伯泰科儀器股份有限公司；Agilent7900電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，美國安捷倫公司；Milli-Q去離子水發(fā)生器，美國密理博公司；Mettler MS204S電子分析天平，瑞士梅特勒公司；大龍 DRAGON 移液槍 10~100 μL和100~1000 μL各一支及槍頭若干[20]，北京大龍興創(chuàng)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；容量瓶50 mL及量筒若干。

生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)大米GBW10010，中國地質(zhì)科學(xué)院物理地球化學(xué)勘查研究所；丹參中重金屬及微量元素成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）090066，上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院；超純水，電阻率≥18.2 Μ?.cm；Sc、Ge、In、Bi內(nèi)標(biāo)溶液（各50 μg/L），由各元素單標(biāo)儲(chǔ)備液配制；Al單標(biāo)儲(chǔ)備溶液，國家鋼鐵材料測(cè)試中心；Sc、Ge、In、Bi、Cr、Ni、Cd、Sn、Hg、Pb、As單標(biāo)儲(chǔ)備溶液（濃度為1000 mg/L），國家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；硝酸（BV-Ⅲ級(jí)），北京化學(xué)試劑研究所；Ce、Co、Li、Mg、Ti、Y調(diào)諧液（1 μg/L），美國Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 儀器的條件

超級(jí)微波化學(xué)平臺(tái)升溫程序：步驟 1，溫度從室溫到110 ℃，升溫10 min，壓力為80.0 bar；步驟2，溫度從110 ℃到200 ℃，升溫16 min，壓力120.0 bar；步驟3，溫度從200 ℃到220 ℃，升溫5 min，壓力150.0 bar；步驟4，溫度220 ℃，保持10 min，壓力150.0 bar。

ICP-MS儀器參數(shù)[19]：射頻功率：1550 W；測(cè)試模式為He模式，等離子體氣流速：15.0 L/min；載氣流速：氬氣，1.0 L/min，輔助氣流量0.5 L/min；霧化室溫度：2 ℃；采樣深度8.0 mm，采樣錐孔徑1.0 mm，截取錐孔徑0.4 mm，采集模式為跳峰Spectrum；進(jìn)液速度0.30 r/s，進(jìn)液時(shí)間20 s，穩(wěn)定時(shí)間20 s，重復(fù)次數(shù)3次。

1.3.2 樣品前處理

用剪刀將砂仁從中軸線剪開，殼和果仁分開，分別取殼和果仁測(cè)試，測(cè)試前60 ℃干燥2 h，均勻打碎。石英消解管做容器，稱取樣品0.3 g左右，精確至小數(shù)點(diǎn)后0.0001 g，加入硝酸水溶液（1:1.25，V:V）4.5 mL，蓋上蓋子，注入反應(yīng)釜水浴盆500 mL蒸餾水和5 mL硝酸溶液。將樣品杯放到樣品盤上并將整個(gè)樣品盤掛到反應(yīng)容器中，上升工作平臺(tái)，關(guān)閉鉗子，關(guān)閉泄壓閥門，充進(jìn)高純氮?dú)忾_始微波消解，樣品消解完后取出消解管，轉(zhuǎn)移到容量瓶中，用超純水定容至50 mL，待分析，每批次樣品做5次平行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)做試劑消解空白實(shí)驗(yàn)。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制

按照下表1中8種元素標(biāo)準(zhǔn)溶液線性范圍配制，將不同元素的單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液以 2%（體積分?jǐn)?shù)）的HNO3溶液進(jìn)行定容，制備成混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，最后配制成含有 Al、Cr、Ni、As、Cd、Hg、Sn、Pb 標(biāo)準(zhǔn)系列工作曲線待用。

2 結(jié)果與分析

2.1 干擾及消除方法的選擇

ICP-MS的干擾分為質(zhì)譜干擾和非質(zhì)譜干擾（基體效應(yīng)）。非質(zhì)譜干擾-基體效應(yīng)主要有空間電荷效應(yīng)、信號(hào)的抑制或增強(qiáng)效應(yīng)、由高含量總?cè)芙夤腆w引起的物理效應(yīng)。非質(zhì)譜干擾消除方法有稀釋樣品、內(nèi)標(biāo)法、標(biāo)準(zhǔn)加入法、去除基體等。質(zhì)譜干擾主要有同量異位素重疊、多原子或加合物離子、難熔氧化物離子、雙電荷離子。解決辦法主要通過優(yōu)化儀器條件參數(shù)、選擇無干擾同位素（如78 Se代替80 Se），干擾校正方程，冷等離子體技術(shù)，碰撞/反應(yīng)池技術(shù)等[20]。本實(shí)驗(yàn)通過惰性氣體氦氣碰撞反應(yīng)、最佳化RF（射頻功率）工作功率和霧化氣流速、選擇合適的同位素來避免多原子離子干擾。為減少儀器信號(hào)漂移和基體干擾的影響程度，本實(shí)驗(yàn)選用加入混合內(nèi)標(biāo)元素Sc（45）、Ge(72)、In(115)、Bi(209)（濃度50 ppb）進(jìn)行定量，校正補(bǔ)償樣品的基體效益和信號(hào)漂移來改善各待測(cè)元素的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性（見表1）[19]。

2.2 方法線性相關(guān)參數(shù)及檢出限

各元素的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限、定量限見表1，可見，8種元素線性參數(shù)均在0.9996以上（Hg為0.9935），標(biāo)準(zhǔn)曲線線性良好。重復(fù)測(cè)定樣品空白溶液20次，測(cè)得各元素信號(hào)的響應(yīng)值，以3倍測(cè)量值標(biāo)準(zhǔn)偏差（δ）所對(duì)應(yīng)的濃度值為檢出限，10倍所對(duì)應(yīng)的濃度值為定量限[19,21]，因此該實(shí)驗(yàn)方法的檢出限范圍0.00025~0.25 μg/kg，定量限范圍0.0008~0.83 μg/kg，符合國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求。

表1 各元素內(nèi)標(biāo)元素、線性參數(shù)、檢出限和定量限Table 1 Internal standard elements, linearity parameters, detection limits and quantitation limits

2.3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的方法驗(yàn)證

為驗(yàn)證本實(shí)驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性和可靠性，選擇相同的實(shí)驗(yàn)方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10010（大米）、GBW（E）090066（丹參）進(jìn)行了測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)定值和證書值見表2。使用萬分之一天平稱量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)大米、丹參均0.3 g，按照前面方法，做3個(gè)平行樣品，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差來表示。結(jié)果表明標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)定值均在證書要求范圍內(nèi)，說明該實(shí)驗(yàn)方法準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性較好，可以滿足日常樣品，包括大米、丹參文中所測(cè)元素含量測(cè)定的要求（n=3）。

表2 大米、丹參的標(biāo)準(zhǔn)值與測(cè)定值Table 2 Analytical results of rice and salvia (n=3)

2.4 樣品的加標(biāo)回收率和精密度

按照1.3.2樣品前處理方法，稱取廣東產(chǎn)地砂仁殼0.3 g，將超級(jí)微波消解后的樣品定容，采用前述方法進(jìn)行元素含量的測(cè)定，然后進(jìn)行加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)。參考GB/T 27404-2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測(cè)》[22]的要求，未制定最高殘留限量（MRL）的元素，選擇在方法測(cè)定低限、常見限量指標(biāo)，選一合適點(diǎn)進(jìn)行三水平實(shí)驗(yàn)；對(duì)已經(jīng)制定MRL的，選擇方法測(cè)定低限、MRL、選一合適點(diǎn)進(jìn)行三水平實(shí)驗(yàn)。按照表3設(shè)計(jì)的三個(gè)水平加標(biāo)，平行制備樣品5份，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。本實(shí)驗(yàn)加標(biāo)回收率范圍為 85.71%~109.09%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為 1.93%~8.17%，表明此檢測(cè)方法具有較好的精密度和準(zhǔn)確度，符合 GB/T 27404-2008的要求。

表3 加標(biāo)回收率與精密度Table 3 Results of the recovery and precision (n=5)

2.5 不同產(chǎn)地砂仁樣品的測(cè)定

為驗(yàn)證方法的可行性，利用同樣的實(shí)驗(yàn)方法檢測(cè)從廣州清平中藥材專業(yè)批發(fā)市場(chǎng)購買的4種不同產(chǎn)地砂仁，分別是云南、廣東、海南、廣西，并且將果殼和果仁分開檢測(cè)，每批樣品測(cè)定5個(gè)平行樣。按照1.3.2所述方法進(jìn)行超級(jí)微波消解，消解結(jié)束后定容進(jìn)行測(cè)定，數(shù)據(jù)結(jié)果見表4。

表4 4種砂仁樣品各元素含量Table 4 Contents of elements in 4 Amomum villosum samples (n=5)

通過測(cè)定結(jié)果表4可以看出，檢測(cè)的7種元素，Al、Cr、As、Cd、Sn、Hg、Pb均主要分布在砂仁殼中，果仁中含量較少。根據(jù)GB 2762-2017《食品中污染物限量》[23]規(guī)定，Pb有害元素的限量標(biāo)準(zhǔn)為3 mg/kg，藥典[1]中針對(duì)砂仁沒有明確規(guī)定各種元素的限量值，參考其它物質(zhì)（丹參、黃芪等）的限量標(biāo)準(zhǔn)As≤2 mg/kg、Cd≤0.3 mg/kg、Hg≤0.2 mg/kg、Pb≤5 mg/kg，如果作為食品原料用，其中云南、海南產(chǎn)地砂仁殼Pb含量分別是4.56 mg/kg、4.51 mg/kg，砂仁果仁Pb含量分別是0.08 mg/kg、0.31 mg/kg，超出國家標(biāo)準(zhǔn)，如果作為中藥材用，則四種砂仁均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，受檢樣品殼中Pb含量范圍1.10~4.56 mg/kg，與敖慧等報(bào)道的[17]0.64~0.88 mg/kg，廣東產(chǎn)地?zé)o明顯差異，其他產(chǎn)地明顯差異。Cd屬于有害元素，四種產(chǎn)地的砂仁殼和果仁中最高含量為0.04 mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)限量值，說明污染性較低；其中Cr是人體必需的微量元素，攝入不足可引起糖、脂代謝紊亂等，本次檢測(cè)的4種砂仁殼含量范圍為0.53~1.05 mg/kg，從高到低是云南>海南>廣西>廣東，云南產(chǎn)地最高含量為1.05 mg/kg，與敖慧等報(bào)道[17]的含量范圍0.71~1.76 mg/kg比較接近。Ni是人體可能必需的微量元素，在砂仁殼和果仁中分布相當(dāng)，分別0.42~2.06 mg/kg、0.22~2.29 mg/kg，GB 2762-2017對(duì)油脂及其制品的Ni進(jìn)行限量規(guī)定（1.0 mg/kg），受檢的4種砂仁，其中云南產(chǎn)地砂仁殼、果仁的含量分別達(dá)到了2.06 mg/kg、2.29 mg/kg，因此砂仁中Ni元素可以作為風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)指標(biāo)。Hg在四種受檢樣品中，果仁均未檢出，殼中含量無差異，均為0.01 mg/kg，遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限量，風(fēng)險(xiǎn)較低；Al、As、Sn具有潛在毒性，但在低劑量時(shí)候，對(duì)人體有可能是有益的微量元素[19]。長(zhǎng)期攝入含有較高濃度Al的食品會(huì)使人體形成積累性中毒，導(dǎo)致老年性癡呆、骨病、腎病和非缺鐵性貧血等危害性疾病，該實(shí)驗(yàn)所檢四種砂仁含量高低順序?yàn)閺V西>廣東>海南>云南，最低含量為437.32 mg/kg，現(xiàn)行有效的GB 2760-2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》[24]中硫酸鋁鉀（又名鉀明礬）和硫酸鋁銨（又名銨明礬）屬于允許使用的食品添加劑，其中規(guī)定豆類制品等干制品Al的殘留量≤100 mg/kg，表6可以看出，砂仁的Al含量較高，應(yīng)該引起相關(guān)政府部門的重視。As在4種砂仁樣品中，均低于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，符合質(zhì)檢要求，與王奎等[25]報(bào)道的貴州產(chǎn)地砂仁1.48 mg/kg都符合藥典要求。Sn只存在殼中，果仁中均未檢出，GB 2762-2017只針對(duì)采用鍍錫薄板容器包裝的食品，嬰幼兒食品≤50 mg/kg，海南產(chǎn)地砂仁總量最高為0.10 mg/kg，該元素風(fēng)險(xiǎn)極低。表中可以看出，Hg、Sn只分布在果殼中，且風(fēng)險(xiǎn)都較低。

3 結(jié)論

砂仁作為深受居民喜愛的藥食同源食材之一，中藥重金屬超標(biāo)問題頻繁報(bào)道的背景下，砂仁作為藥食同源中藥材，非常有必要建立科學(xué)的砂仁元素分析方法以及對(duì)不同產(chǎn)區(qū)砂仁質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。本文建立了超級(jí)微波消解-ICP-MS法測(cè)定4種不同產(chǎn)地（云南、廣東、海南、廣西）砂仁中 Al、Cr、Ni、As、Cd、Sn、Hg、Pb共8種元素的含量測(cè)定方法，進(jìn)行了方法的檢出限、準(zhǔn)確度、精密度、加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：本方法線性關(guān)系良好，檢出限均符合國家要求，檢測(cè)方法靈敏度高；采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證，檢測(cè)結(jié)果均在不確定度范圍內(nèi)，加標(biāo)回收率為 85.71%~109.09%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為 1.93%~8.17%，說明本方法具有較好的準(zhǔn)確度和精密度，該方法適合砂仁中多元素含量的測(cè)定，為質(zhì)量控制提供必要的技術(shù)支持。Hg元素的測(cè)定線性系數(shù)r為0.9935，說明ICP-MS針對(duì)復(fù)雜基質(zhì)中Hg元素檢測(cè)效果不是很理想，后續(xù)針對(duì)Hg的測(cè)定進(jìn)一步優(yōu)化研究。檢測(cè)了4個(gè)產(chǎn)地的砂仁，除了Ni元素，其他元素均主要分布在砂仁殼中，Ni在果殼和果仁中分布相當(dāng)；目前藥典中并沒有針對(duì)砂仁有害元素進(jìn)行限量規(guī)定，參考其它中藥材的規(guī)定，Cd、Hg、Sn、As低于藥典限量值，Pb、Ni、Al建議納入風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)指標(biāo)。其他元素本文沒有進(jìn)行檢測(cè)分析，有必要納入后續(xù)研究工作，實(shí)現(xiàn)更多元素的同時(shí)測(cè)定，為提高砂仁質(zhì)量、保證食品藥品安全，以及開拓砂仁的國際市場(chǎng)均具有重要的意義。