液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用测定中药中砷形态

（1. 钢铁研究总院，北京 100081； 2. 钢研纳克检测技术股份有限公司，北京100081） 

摘 要：实验建立了一种能够快速准确分离、测定中药中不同形态砷的方法。使用高效液相色谱（HPLC）与电感耦 合等离子体质谱（ICP-MS）联用的方法，使用磷酸二氢铵和磷酸氢二钠作为色谱流动相，分离了砷酸盐（As（Ⅴ））、亚 砷酸盐（As（Ⅲ））、砷胆碱（AsC）、一甲基砷（MMA）和二甲基砷（DMA）5种不同的砷形态，测定了陈皮、艾草、白果、 半夏、五加皮和细辛等6种中药中不同化学形态砷的含量。使用优化过的色谱条件，能够在7 min内完全分离砷的 5 种形态，不同形态砷的检出限分别为 0.74 ng/mL As（Ⅲ）），2.20 ng/mL（As（Ⅴ）），6.56 ng/mL（AsC），2.60 ng/mL （DMA）和0.34 ng/mL（MMA）；半夏中不同形态砷的加标回收率为94.3%～113.5%。该方法能够快速分离5种不同 形态砷，对中药中不同化学形态砷含量实现准确测定。 

关键词：中药；砷形态；高效液相色谱；电感耦合等离子体质谱 

中图分类号：O657.63 文献标志码：A 文章编号：1000-7571（2018）增-0173-05

传统药材在我国使用已经有数千年历史，现在 中药的应用范围也越发广泛。然而，有研究表明， 砷在人体内有蓄积倾向，是致癌、致畸和致突变的 因子[1] ，《中国药典》规定中药中砷总量不得超过 5 mg/kg。然而，使用砷的总量来表示中药中砷的毒 性大小是不准确的。根据毒理学研究表明，砷的毒 性跟其化学形态具有密切关系。总的来说，含有有 机基团的砷形态毒性较小，无机砷酸盐毒性较大， 例如亚砷酸（As Ⅲ）和砷酸（AsⅤ）的毒性远远大于 一甲基砷（MMA）和二甲基砷（DMA），而砷甜菜碱 （AsB）、砷胆碱（AsC）、砷糖（AsS）和砷脂（AsL）则几 乎没有毒性[2-3] 。因此为了更为准确的表示中药中 砷的毒性，准确测定不同化学形态的砷是必要的。 目前测定砷形态的方法在多种领域有应用，例如食 品[4-5] 、大气[6] 、海产品[7] 和花粉[8] 等。 

本文测定中药中砷总量的时，采用了微波消解 方法进行前处理，使用 ICP-MS 对中药中砷的总量 进行测定。分析砷的不同化学形态时，使用了 HPLC与ICP-MS联用技术，对HPLC的分离条件进 行了优化，加快了分离速度，降低流动相盐度，实现 了对砷酸（As Ⅴ）、亚砷 酸（As Ⅲ ）、一 甲 基 砷（MMA）、二 甲 基 砷 （DMA）和砷胆碱（AsC）快速分离测定。本方法比 2015版《中国药典》中砷形态分析分离时间缩短了 8 min，比食品安全国家标准[9] 中砷形态分离测定时 间缩短了4 min。

1 实验部分 

1.1 仪器与试剂

 PlasmaMS 300电感耦合等离子质谱（钢研纳克 检测技术股份有限公司）；LC 3000高效液相色谱仪 （北京创新通恒）；Excel微波化学工作平台（上海屹 尧仪器科技发展有限公司）；LD-3离心机（江苏荣华 仪器制造有限公司）。 

陈皮、艾草、白果、半夏、细辛和五加皮（北京市 购）。 

砷形态标准储备液（GBW08666，GBW08667， GBW08668，GBW08669，GBW08671，中国计量科 学研究院）。总砷标准溶液（1000 μg/mL，钢研纳克 检测技术有限公司）。 

磷酸二氢铵（GR，国药集团化学试剂有限公 司），磷酸氢二钠（GR，天津市光复科技发展有限公 司）。 

实验用水为超纯水。 

1.2 样品处理 

1.2.1 测砷总量 

称取 0.500 0 g 样品于聚四氟乙烯微波消解罐 中，加入 7 mLHNO3和 1.5 mLH2O2，室温静置 1.5 h， 将消解罐置于微波消解仪中，按表1中程序设定进 行消解。消解完成后，将样品转移至50 mL聚四氟 乙烯烧杯中，置于电热板上于100 ℃下将溶液浓缩 至近干，取下，冷却至室温，加入1 mLHNO3和适量超纯水，重新放置于电热板上，加热至微沸，取下冷 却至室温后转移至50 mL塑料容量瓶内，用超纯水 定容至刻度。同时，做样品空白。

 表1 砷总量测定微波消解程序 

Table 1 Microwave digestion program for the determination of total As

1.2.2 测形态砷 

为了得到更好的提取效果，使用了3种方法： 

（1）酸热提取法：称取1.0000 g样品，置于50 mL 聚丙烯离心管内，加入15 mL 0.2 mol/L HNO3，密闭 后于100 ℃下提取2.5 h，每0.5 h振摇1 min。提取完 毕后，将溶液冷却至室温，置于离心机上以6 000 r/min 离心15 min，取上层清液 3 mL 通过 0.45 μm 有机系微孔滤膜，待测。同时做样品空白。 

（2）超声提取法：称取1.0000 g样品置于50 mL 聚丙烯离心管中，加入1 mL甲醇和9 mL超纯水，超 声萃取30 min，冷却至室温后，于6 000 r/min离心机 离心15 min。取5 mL上清液于烧杯中，置于100 ℃ 电热板上，微热后取下，转移至10 mL容量瓶内，冷 却至室温后用超纯水定容至刻度，取3 mL定容后溶 液通过 0.45 μm 微孔滤膜后，待测。同时做样品空 白。

 （3）水热提取法：称取1.0000 g样品，置于50 mL 聚丙烯离心管内，加入 15 mL 超纯水，密闭后于 100 ℃下水浴提取2.5 h，每0.5 h振摇1 min。提取完 毕后，将溶液冷却至室温，置于离心机上以6 000 r/min 离心15 min，取上层清液3 mL通过0.45 μm有机系 微孔滤膜，待测。同时做样品空白。 

1.3 仪器工作参数 

使用 PlasmaMS 300 测定 As 选用 m/z=75 处数 据，使用He作为碰撞池气体，排除Ar-Cl干扰；色谱 柱选用 Hamilton PRP-X100 阴离子交换柱，具体仪 器工作参数如表2所示。

2 结果与讨论 

2.1 砷总量的测定 

中药的主要成分为有机物，选择 HNO3和 H2O2 混合为消解酸，在放入酸的初始阶段，会产生大量 气体，需静置待消解罐内样品不再产生气体时方可进行微波消解程序。 

2.2 提取方法 

食品中砷形态分析的国家标准方法提取砷使 用酸热提取法3，水热和超声辅助萃取法是环境、食 品等样品砷形态分析常用的方法 4。在本次实验 中，经过对比发现，水热法和超声辅助萃取法未能达到提取砷形态的目的，不能准确反应砷各种形态 在中药中的准确含量。因此本实验选择酸热法进 行砷的提取。 

2.3 分离性能 

目前对于 As 形态分离，主要采用磷酸二氢钾 （KH2PO4）与磷酸氢二钠（Na2HPO4）混合溶液作为流 动相分离四种As的形态。本实验中对比了上述方 法 与 磷 酸 二 氢 铵（NH4H2PO4）和 磷 酸 氢 二 钠 （Na2HPO4）混合溶液作为流动相的分离时间与分离 效果。使用KH2PO4-Na2HPO4体系作为流动相，分离 五种形态 As 所用时间为 420 s；使用 NH4H2PO4-Na2HPO4体系作为流动相，分离五种形态As所用的 时间为400 s；两种体系分离时间大致相同，然而使 用KH2PO4-Na2HPO4体系时，基线的强度（CPS）大于 30 000，结果导致空白测定值过高，检出限高，盐浓 度（ 质 量/体 积 ）为 0.8% 左 右 ；使 用 NH4H2PO4- Na2HPO4体系时，基线 CPS 为 6000 左右，盐浓度为 0.67%左右；综合考虑，降低基线强度，提高检出限， 降低盐浓度，防止锥堵塞，选择NH4H2PO4- Na2HPO4 体 系 作 为 流 动 相 。 最 终 流 动 相 为 44 mmol/L NH4H2PO4与 13 mmol/LNa2HPO4，能够在 400 s 内完 全分离As的5种形态，分离效果如图1所示。

2.4 校准曲线和检出限 

分别配制浓度为1、5、8、10、20 ng/mL和50 ng/mL 含有5种形态砷的混合标准溶液。得到5种形态砷的校 准曲线线性相关系数 R2 ＞0.999。不同形态砷的检出限 是以2倍信噪比（S/N=2）计算，得到结果分别为：0.74 ng/ mL（As Ⅲ），2.20 ng/mL（As Ⅴ），6.56 ng/mL（AsC），2.60 ng/mL（DMA）和0.34 ng/mL（MMA）。 

2.4 加标回收结果 

选取半夏样品，进行加标回收率实验，分别做 砷总量加标回收实验和5种形态砷加标回收实验。 在样品进行处理前分别加入不同的标准溶液，进行 测定。其结果如表3所示。

2.5 样品分析 

对陈皮、艾草、白果位、半夏、细辛和老鹤草 等 6 种市售中药材中 5 种砷形态及砷总量进行 了分析，其结果如表 4 所示。结果表明：所做几 种中药中砷主要以 As（Ⅲ）形式存在，有机砷含量较低。 

3 结语 

通过对比酸热提取，超声辅助萃取和水热提取 法，最 终选择酸热提取法作为砷形态分析的样品前处理方法，此方法提取效率相对于其余两种方法较 高。通过优化流动相的选择，降低了流动相的盐 度，加快了分离不同形态砷的速度，使之更适合于 HPLC与ICP-MS的联合使用。对陈皮、艾草、白果位、半夏、细辛和五加皮等6种常见中药材总砷含量 及5种不同形态砷进行了分析。结果说明：HPLC与 ICP-MS联用能够对中药中砷的5种不同形态进行 快速分离和准确测定。

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