关键词：电感耦合等离子体质谱；中药；元素分析；综述中图分类号：R28 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2013）01-0106-04电感耦合等离子体质谱（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）是一种新型的元素和同位素分析技术，具有检出限低、动态线性范围宽、干扰少、分析精密度高和分析速度快等优点，可同时完成多元素的测定，具有极高的检测效率，是痕量、超痕量元素分析领域中最先进的方法。近年来，ICP-MS在地质科学、生物与医学、食品安全、农业生产、材料科学、冶金工业、环境分析等领域得到广泛应用。笔者现就ICP-MS在中药及其制剂的元素分析及形态分析中的应用作一概述。

　　1 关于电感耦合等离子体质谱ICP-MS是20世纪80年代发展起来的元素分析测试技术，以独特的接口技术将电感耦合等离子体（ICP）的高温电离特性与四极杆质谱仪（MS）灵敏快速扫描特性结合起来，形成了一种新型的元素和同位素分析技术。ICP-MS分析元素的原理为：样品溶液中的大多数金属元素，在ICP的高温环境下离子化形成一价正离子，离子被ICP-MS的接口提取到高真空的质谱仪中，经过四极杆质量筛选器的筛选，具有特定质荷比的离子可以被传输和检测。由于不同元素的离子具有不同的质荷比，所以，ICP-MS可以分析元素周期表中的80多个元素。

　　在分析能力上，与传统无机分析技术如电感耦合等离子体光谱技术（ICP-AES）、石墨炉原子吸收（GF-AAs）、火焰原子吸收光谱法（F-AAs）等相比，ICP-MS技术具备更低的检出限、更宽的动态线性范围（7～8个数量级）、更少的干扰、较高的分析精密度和分析速度等优点，可同时完成多元素的测定，具有极高的检测效率，并可提供精确的同位素信息，是痕量、超痕量元素分析领域中最先进的方法。

　　ICP-MS技术不仅可通过离子的质荷比进行无机元素的定性、定量分析，还能与高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）、离子色谱（IC）等分离技术进行联用。如HPLC与ICP-MS联用，就是利用HPLC的分离能力和ICP-MS的高灵敏度，在使用ICP-MS获得元素总量信息后，还可以获得更丰富的元素形态信息。不同形态的元素具有不同的毒性、生物利用度、迁移性，因而元素形态分析对环境科学与生命科学的研究具有重要的意义。

　　中药是我国传统医学的宝库，因其不良反应相对较小、疗效较可靠、使用相对安全等特点而越来越受到社会的关注。随着对中药成分的深入研究，无机成分尤其是微量元素作为中药药性物质基础的重要组成部分，与中药的药性、药效乃至毒副作用密切相关，日益受到重视。在中药微量元素研究中，微量元素的准确测定对微量元素的药效研究、微量元素的摄入安全性问题以及有害元素的限量标准制定等均有着十分重要的意义。但在中药的元素分析中，由于中药的成分复杂，干扰因素多，一些微量元素含量很低且存在形态复杂，使中药的微量元素测定方法的灵敏度和选择性显得尤为重要。

　　2 电感耦合等离子体质谱在中药及其制剂中的应用2.1 微量元素分析铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）、钴（Co）、锰（Mn）、铬（Cr）、硒（Se）、碘（I）、镍（Ni）、氟（F）、钼（Mo）、钒（V）、锡（Sn）、硅（Si）、锶（Sr）、硼（B）、铷（Rb）、砷（As）等微量元素对人的生命起着至关重要的作用，摄入过量、不足、不平衡或缺乏都会不同程度引起人体生理的异常。因此，中药微量元素的种类和含量与其功效存在着必然的联系，中药微量元素对药效的影响以及微量元素在中药方面的应用前景是中药科学研究的新领域。由于各种微量元素在中药中的种类和含量范围差异较大，ICP-MS较宽的动态线性范围使含量差别较大的多种元素同时测定得以实现，可满足中药中各微量元素灵敏、准确的测定要求，并具有操作简便、分析速度快的特点。

　　王氏等[1]以微波消解-ICP-MS同时测定了15批党参中铍（Be）、铝（Al）、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、镉（Cd）、钡（Ba）、汞（Hg）、铊（Tl）、铅（Pb）共16种元素，各元素的回收率达到93.4%～108.3%。庞氏等[2]同时测定了枸杞子中钠（Na）、镁（Mg）、Al、钾（K）、钙（Ca）、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、银（Ag）、Cd、Hg、Pb共19种元素，测定方法均能满足痕量分析的要求。张氏等[3]采用ICP-MS同时测定了蛇床子中的32种微量元素，其中常量元素中K含量最高，其次是Ca、磷（P）、Mg、A1、Na。必须微量元素中Fe含量最高，其次为Mn、Zn、Cr、Cu和Ni等元素。

　　陈氏[4]采用ICP-MS测定了心可舒片中21种微量元素的含量，蒋氏等[5]测定了注射用丹参（冻干）中As、B、Ba、Be、Mn、Pb、Zn、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ni、V、Hg等15种微量金属元素的含量，方法快速、准确、灵敏度高，可用于中药制剂中微量元素含量的测定。

　　张氏[6]采用微波消解-ICP-MS测定了不同产地的当归中Be、B、Al、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Cd、Ba、Hg和Pb等17种微量金属元素的含量。结果不同产地的当归其所含微量元素有很大不同。马氏等[7]在研究鳖甲中无机元素的分布规律及其与药材产地之间的关系时，采用ICP-MS测定了10批鳖甲样本中Na、Mg、K、Ca、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Se等10种无机元素含量，根据元素含量的高低分布状态建立了鳖甲药材相关的无机元素指纹图谱，运用“总体特征分布分析-主成分与系统聚类分析结合-因子分析”的三级分析方法，对选取的特征元素进行了分析。结果表明，无机元素分布特征与鳖甲的产地关系显著；通过因子分析方法，初步揭示了无机元素与鳖甲药理作用之间的相关性。 　　邵氏等[8]则从微量元素角度探讨了川贝母、生地黄、熟地黄、桑叶、太子参等13种糖尿病药膳常用中药Cr、Mn、Cu、Zn、Se和V的微量元素含量。样品经微波消解，使用ICP-MS同时测定上述6种中药微量元素的含量。结果显示，被测的元素含量因不同药材而存在较大差异，且与糖尿病药膳治疗功效之间具有一定的关系。

　　英氏等[9]建立了ICP-MS测定不同采收期山楂叶中微量元素的半定量分析模式。结果表明，不同采收期山楂叶可测定的28种微量元素中，Mg、Si、K、Ca、Na、Al、Mn、Fe、Sr和Ba为主要元素。Zn、Rb、钪（Sc）、锂（Li）、Ge、铟（In）和铋（Bi）的含量随叶的生长逐渐下降，而锆（Zr）、Sn、Sb、钍（Th）与之相反，其他元素基本没有变化。方法适用于不同采收期山楂叶中微量元素测定，为全面控制山楂叶质量提供了依据，也为合理开发和利用山楂叶提供了借鉴。

　　曹氏等[10]采用ICP-AES/ICP-MS技术对7种土壤种植下的4种柴胡种质药材中21种常量及微量元素含量进行了分析测定。综合考虑种质和土壤对柴胡药材中常量和微量元素含量的影响，K、Ca、Mg、Na 4种常量元素含量受种质影响较大，Fe、Cu、Ni、钛（Ti）、Cr、V、Zr、Se、Sn、铯（Cs）、Cd、Hg、Pb 13种微量元素含量则受土壤影响较大。对了解各自药材中药效成分的含量及其疗效差异起着重要的作用，也为选择种质和土壤及栽培出高产优质的柴胡提供了重要依据。

　　王氏等[11]采用湿法消解对不同品质的怀地黄样品进行处理，利用ICP-MS测定不同品质生（干）怀地黄与相应水蒸法炮制熟地黄中多种金属元素含量。结果表明，不同品质地黄及其炮制加工的熟地黄之间金属元素含量无明显差异。熟地黄中含有Zn、Cu、Cr、Fe、Mn、Sn、Ni、Mo、Co等人体必需的多种微量元素，其中Ca、Fe、Al、Zn、Cu含量较高；不同品质生地黄中对人体健康有利的金属元素含量相对低于其相应品质炮制产物熟地黄。

　　袁氏等[12]用ICP-MS同时测定了厚朴、延胡索、山茱萸3种浙江产特色药材炮制前后Mn、Fe、Cu、Zn、Cr、As、Cd、Pb共7种微量元素的含量。结果显示，3种药材炮制前后对人体有益的微量元素Mn、Fe、Zn的含量均较高；而有害重金属元素Cu、Cd、Cr、Pb、As的含量均低于《中华人民共和国药典》（以下简称“《中国药典》”）的限量标准，炮制加工均使其中的微量元素及重金属含量有所变化，不同的炮制方法在个别元素含量上存在差异。炮制后除Pb的含量明显下降，Cu、As、Cd基本不变外，其他元素的含量均有不同程度的增加。该测定结果为进一步探讨浙产特色药材的炮制方法与其功效的相关性提供了科学依据。李氏等[13]对自然铜、赤石脂、代赭石、磁石、石膏等常用矿物类药材采用传统煅法炮制前后微量元素的变化进行了探讨，采用ICP-MS测定炮制前后微量元素的含量，结果炮制后药材中所含As、Cd、Hg、Pb等有害元素的量均有不同程度的减少，而Fe、Mn、Zn有益元素含量则有不同程度的增加。

　　赵氏等[14]采用微波消解-ICP-MS，对全国不同厂家六味地黄丸（胶囊）中15种元素的含量进行测定，通过对5种重金属元素和10种人体必需元素与微量元素日摄入量进行聚类分析，将不同剂型分成2类，即水蜜丸、大蜜丸为一类，胶囊和浓缩丸为一类。结果剂型之间元素含量存在差异，水蜜丸和大蜜丸的元素日摄入量高于胶囊和浓缩丸，意味着其重金属的摄入量也较高。因此，对传统方剂进行剂型改变时，应充分考虑有机物、无机物转移率二个层面，同时应考虑重金属摄入情况，以保证药物疗效与安全。

　　2.2 重金属及有害元素检测中药存在的重金属一般包括Pb、Hg、Cd、Cu、Sb、Sn、Cr、Ni、Fe、Zn、钨（W）等。As虽不属于重金属，但来源及危害与重金属相似，故通常列入此行列。中药重金属的主要来源有：环境包括土壤、大气、水的污染；植（动）物类药材生长过程的主动吸收和富集特性；种植（养殖）、采收、加工、辅料、包装、贮存、运输等生产过程中的污染；以及以治疗为目的，在处方中加入了重金属含量较高的如朱砂、雄黄等矿物药的处方性来源。

　　目前对重金属残留最为关注的是Pb、As、Hg、Cd、Cu等，国际上进口中药材和中成药的国家对以上5种元素的含量均提出了严格的要求，2010年版《中国药典》就增加了对重金属限量有控制要求的中药或提取物品种数量。ICP-MS的高灵敏度和多元素同时测定的特性使ICP-MS方法成为一种简便、准确、快速的重金属及有害元素检测方法。

　　温氏等[15]建立了ICP-MS测定党参、莪术、桔梗和龙胆4种中药材共计58批样品中Pb、As、Hg、Cd含量的方法。样品经微波消解，以In作为内标，补偿基体效应，采用ICP-MS同时测定上述4种元素。方法具有简便、快速、准确、灵敏度高的优点，可用于质量控制，并为不同产地不同种类的中药材中重金属含量测定提供了方法。同时发现现有中药材样品中存在重金属超标现象，同种类中药材中有害元素含量差异较大，反映出我国土壤和水质环境等因素的巨大地区差异。

　　李氏等[16]建立了微波消解-ICP-MS法测定莪术、茯苓、红花、丹参、黄芪等40种中药材中Pb、As、Hg、Cd、Cu 5种有毒元素的方法，采用In为内标，利用其回收率对以上5种元素的测定结果进行校正，提出中药材有毒元素超标问题相当严重。

　　包氏等[17]对甘露消渴胶囊、降糖宁胶囊等9种临床常用治疗糖尿病的中成药Pb、Cd、Hg、As、铀（U）、Th、Tl共7种有害元素的含量进行了分析，采用微波消解处理中成药样品，ICP-MS对样品进行测定，结果显示，7种有害元素在中成药样本中均有检出，其中Pb、Cd、Hg、As的含量与国内外食品及药品相关标准进行对比存在一定的超标。 　　王氏等[18]采用微波消解法处理药材样品，ICP-MS检测不同品种、不同产地、不同栽培方法的17批罗汉果中Cu、Pb、Cd、Hg、Cr、As共6种有害元素的含量。结果显示，不同产地的罗汉果样品重金属的含量差异较大，部分批次Pb的含量超过了绿色行业标准。

　　2.3 微量元素形态分析中药及其制剂中微量元素的生物学活性、毒理和生物利用率与其存在形态密切相关，如通过对淫羊藿、大青叶等中药中的微量元素Mn的药效研究，以及对Cu、Fe、Zn、Mn、锗（Ge）的有机结合态配位药物的研究，显示有机结合态微量元素较无机态具有更大的活性[19]。因此，对元素作用的研究，不但要对元素的总量进行分析，更重要的是对元素的存在形态进行研究。

　　研究中药微量元素与药效的关系，应考虑不同溶剂中元素溶出量和溶出率。罗氏等[20]分析了巴戟天中微量元素初级形态，采用ICP-MS测定了巴戟天Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Mo、Cd、Sn、Pb共13种元素含量及水煮溶出率，并分析了水煎液中9种元素的可溶态与悬浮态、正辛醇-水萃取体系中醇溶态与水溶态。结果巴戟天含量较多元素依次为Mn、Fe、Zn、Pb、Cu。元素溶出率大小不取决于药材中元素总量。在水煎液9种元素中，Se、Mn、Co以可溶态为主，其余以悬浮态为主；Se、Fe、Pb以及肠液酸度下的Cu、Cd的醇溶态含量较高，其余醇溶态含量较低。表明巴戟天中微量元素的溶出率主要取决于它在药材中存在形态；而在水煎液中，元素可溶态与悬浮态分布可能与其存在形态及煎出物特性有关；元素醇溶态与水溶态分布与元素所结合成分及结合的稳定性有关。

　　杨氏等[21]对蜂胶中Pb的存在形态进行了分析测定，采用溶剂提取法获得水溶态Pb、脂溶态Pb和不溶态Pb，3种形态的Pb分别进行消化处理后，采用ICP-MS测定Pb的含量。结果样品中Pb的形态含量分布为不溶态>脂溶态>水溶态，且大部分为不溶态Pb。

　　HPLC与ICP-MS联用，可以获得更丰富的元素形态信息。陈氏等[22]采用RP-HPLC与ICP-MS联用的技术对西洋参水提取液中多种元素（P、Mg、Al、Ca、Mn、Fe、Zn、Ni、Cu、Sr）的形态进行了分析。结果表明，P元素以6种不同的形态存在于西洋参水提取液中，其中5种为不同形式的结合态离子，其他元素的无机态和有机态均得到良好分离，且主要以有机态形式存在。

　　目前，采用HPLC与ICP-MS联用的技术对中药及其制剂中As元素的形态分析较为深入。As的毒性与其存在的化学形态密切相关，由各主要砷化物的LD50可知：亚砷酸As（Ⅲ）和砷酸As（Ⅴ）的毒性远远大于一甲基砷酸（MMA）和二甲基砷酸（DMA），而砷甜菜碱（AsB）、砷胆碱（AsC）、砷糖（AsS）和砷脂（AsL）则毒性很小[23]。所以，As的形态分析比其总量分析更有意义。

　　郝氏等[24]采用甲醇-水（1∶1）为溶剂，以超声法提取蟾酥、红花、龙胆、白前、当归、莪术、合欢花、厚朴、金银花、仙茅、桑螵蛸、蜈蚣、五味子、全蝎等15种中药材中的As形态，利用HPLC与ICP-MS联用技术对AsB、AsC、As（Ⅲ）、As（Ⅴ）、MMA、DMA共6种形态进行了分析，方法检出限为0.2 μg/L。结果表明，15种中药材存在的主要As形态是有毒的无机砷As（Ⅴ），另外还有少量的AsB和AsC，且动物用药中的有机砷含量明显高于植物用药，这可能与动物体的复杂代谢有关。而王氏等[25]采用1.2 mol/L的盐酸溶液浸提蟾酥中As的化学形态，处理后直接进行HPLC-ICP-MS测定，同样获得蟾酥中As的主要存在形态是有毒的As（Ⅴ）的结论。

　　方氏等[26]采用甲醇-水（1∶1）为溶剂，以超声法对牛黄解毒片、补肾片、十二太保丸、保婴丹、明眼丸、正心丹、鼻敏清9种中药制剂样品的As形态进行提取，采用阴离子交换柱，以含0.2 mmol/L EDTA和2 mmol/L NaH2PO4的水溶液为流动相，HPLC-ICP-MS成功分离测定了As（Ⅲ）、As（Ⅴ）、MMA、DMA共4种As形态，结果所测样品中As的形态主要是有毒的无机砷，有机砷的量较低。

　　传统中药中的有毒元素有时是作为有效成分而专门加入的，如六神丸由牛黄、麝香、珍珠、雄黄、蟾酥、冰片组成，其中雄黄的主要成分就是As2S2，也含有少量As2O3及微量元素，As2O3则易被氧化为As2O5。这类中药As的总量要远远大于其作为有害污染物的限额，因此，As的化学形态分析对这类中药尤其重要。吴氏等[27]对六神丸和雄黄中可溶性As的形态进行了研究，建立了同时分析中药中As（Ⅲ）、As（Ⅴ）、MMA、DMA的HPLC-ICP-MS方法，并对六神丸中几种药材对单味雄黄中As溶出量的影响进行了考察，结果六神丸中几种药材与单味雄黄混合后，测得的可溶性As含量均低于单味雄黄中的可溶性As含量。蟾酥、牛黄、麝香、冰片、珍珠与雄黄混合后，As溶出量比单味雄黄的砷溶出量依次减少93.6%、86.4%、71.3%、27.6%、14.7%。可见，六神丸复方中的几种单味药均有抑制雄黄中砷溶出的作用。

　　3 小结ICP-MS的高灵敏度、高分辨率的特性，具有多元素测定的功能，特别适用于涉及大量样品测定的多元素分析研究工作，可以更好地发挥其简便、快速、准确的特点。而ICP-MS与多种分析技术联用的，特别是与HPLC联用，可获得元素不同存在形态的信息。另外，激光剥蚀技术与ICP-MS联用技术（LA-ICP-MS）在植物样品元素分析方面的应用也有所进展[28]，其原位、实时、微区分析的优势，大大减少了样品前处理步骤与时间，以及由此引起的测试污染与误差，成为ICP-MS联用技术的一个重要发展方向，在测定中药材不同药用部位中的微量元素方面有着广阔的发展前景。总之，ICP-MS技术今后将在中药及其制剂的微量元素分析、重金属及有害元素监测及元素形态分析方面发挥越来越重要的作用。 　　参考文献：

　　[1] 王瑾，尹利辉。ICP-MS法测定党参中微量元素含量[J].药物分析杂志， 2008，28（10）：1689-1691.

　　[2] 庞靖，刘峰，仲娜。微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定枸杞中19种元素[J].中国卫生检验杂志，2008，18（5）：837-838.

　　[3] 张琦红，李忠瑞，王斌。ICP-MS测定蛇床子中32种元素[J].内蒙古中医药，2010，29（12）：41-42.

　　[4] 陈伟光。ICP-MS法测定心可舒片中的微量元素[J].广东微量元素科学， 2006，13（7）：41-43.

　　[5] 蒋受军，王瑾，朱斌。ICP-MS法测定注射用丹参（冻干）中15种微量元素[J].药物分析杂志，2008，28（8）：1297-1301.

　　[6] 张宇。不同产地当归中金属微量元素的比较研究[J].天津药学，2010， 22（15）：16-19.

　　[7] 马丽，康廷国，孟宪生，等。基于无机元素特征的不同产地鳖甲药材质量分析[J].广东微量元素科学，2011，18（7）：24-31.

　　[8] 邵幼岩，蔡碧双，林纪昀，等。ICP-MS测定13种糖尿病药膳常用中药中的微量元素[J].中国中药杂志，2007，32（19）：2011-2015.

　　[9] 英锡相，张文洁，包永睿，等。ICP-MS法测定不同采收期山楂叶中微量元素[J].广东微量元素科学，2010，17（1）：23-27.

　　[10] 曹海禄，魏建和，何春娥，等。不同土壤种植下四种柴胡种质药材中常量及微量元素含量的比较研究[J].光谱学与光谱分析，2010，30（4）：1105-1108.

　　[11] 王国庆，魏丽芳，董春红，等。不同品质怀地黄中金属元素含量的ICP-MS测定及其比较[J].光谱学与光谱分析，2009，29（12）：3392-3394.

　　[12] 袁珂，王麟，孙素琴，等。三种浙产特色药材炮制前后微量元素与重金属的含量研究[J].光谱学与光谱分析，2010，30（5）：1400-1403.

　　[13] 李萍，顾兴平，黄涛，等。矿物类药材炮制前后微量元素的变化研究[J].中国药业，2010，19（15）：13-14.

　　[14] 赵洪芝，孟宪生，陈秋生，等。用ICP-MS对不同厂家六味地黄丸（胶囊）进行元素分析[J].药物分析杂志，2008，28（11）：1804-1809.

　　[15] 温慧敏，陈晓辉，董婷霞，等。ICP-MS法测定4种中药材中重金属含量[J].中国中药杂志，2006，31（16）：1314-1317.

　　[16] 李文龙，荆淼，陈军辉，等。微波消解-ICP-MS测定40种中药材中的5种有毒元素[J].分析实验室，2008，27（2）：6-9.

　　[17] 包丽丽，于昆，薛大方，等。九种治疗糖尿病中成药中七种有害元素含量测定[J].药学实践杂志，2010，28（5）：342-344.

　　[18] 王梦月，李晓波，周兢，等。电感耦合等离子体质谱法检测罗汉果中6种有害元素的含量[J].药物分析杂志，2007，27（7）：954-957.

　　[19] 庞志功，汪宝琪，曹治权。中药中微量元素存在状态与活性关系的探讨[J].西北药学杂志，1994，9（5）：233-235.

　　[20] 罗盛旭，李金英，胡广林，等。巴戟天中微量元素的形态分析[J].时珍国医国药，2008，19（12）：3016-3019.

　　[21] 杨旭日，陆锡锋，戴骐，等。ICP-MS法测定蜂胶中铅的形态[J].分析化学，2009，37（增刊）：A021.

　　[22] 陈军辉，谢明勇，王凤美，等。RP-HPLC-ICP-MS技术用于西洋参中多元素溶出特性及形态分析[J].高等学校化学学报，2006，27（10）：1844-1848.

　　[23] 张普敦，许国旺，魏复盛。砷形态分析方法进展[J].分析化学，2001， 29（8）：971-977.

　　[24] 郝春莉，王庚，余晶晶，等。15种中药材中砷的形态分析[J].分析测试学报，2009，28（8）：918-921.

　　[25] 王庚，荆淼，曹煊，等。高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱测定蟾酥中铜、砷、镉、汞、铅含量及砷化学形态[J].分析化学，2008，36（9）：1182-1186.

　　[26] 方军，舒永红，滕久委，等。HPLC-ICP-MS测定中药中砷的形态[J].分析试验室，2006，25（12）：95-98.

　　[27] 吴倩，梁琼麟，罗国安，等。六神丸可溶性砷形态的HPLC-ICP-MS研究[J].中国药科大学学报，2007，38（4）：332-335.

　　[28] 汪奇，张文，王立云，等。激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱测定植物样品中的元素[J].光谱学与光谱分析，2011，31（12）：3379-3383.

　　（收稿日期：2012-07-03，编辑：梅智胜）