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【摘 要】 目的：建立电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）同时测定蝉花中钾、钠、钙、铅、镉、汞、砷、铜元素含量的方法。方法：通过微波消解法处理样品， 以锗、铟、铋元素为内标， 采用ICP-MS法同时测定上述8种元素的含量。结果：各元素标准曲线的相关系数均为0.9990～0.9999， 加标回收率为95.25%～103.73%， RSD值均小于4%。结论：该方法快速、准确、线性关系良好且检出限低，可用于蝉花中金属元素含量的分析测定，测定结果可为蝉花的质量控制提供参考。
【关键词】 电感耦合等离子体质谱;蝉花;微波消解;金属元素
【中图分类号】K284.1 【文献标志码】 A 【文章编号】1007-8517（2020）15-0025-04
Abstract：Objective A determination method for the elements of K，Na，Ca，Pb，Cd，Hg，As，and Cu in Cordyceps cicadae was established by ICP-MS.Methods These samples were processed by microwave digestion，and then the above eight elements were determined by ICP-MS with Ge，In，Bi as internal standards.Results The correlative coefficients of standard curves were 0.9990 ～0.9999 with the recovery rates in the range of 95.25%～103.73% and RSD values were less than 4%.Conclusion The method is rapid，sensitive，with fine linear relationship and low detection limit.It can be used to determine the content of metal elements in Cordyceps cicadae，and the results can provide reference for the quality control of Cordyceps cicadae.
Keywords：ICP-MS;Cordyceps cicadae;Microwave Digestion;Metal Elements
蝉花（Cordyceps cicadae）又名“金蝉花”，属虫生性药真菌，是指麦角菌科真菌寄生在山蝉（俗称“知了”）上所形成的一種虫菌复合物[1-3]。蝉花是我国的一种传统中药材，其主要化学成分包括多糖类、核苷类化合物、麦角固醇及其过氧化物、环肽化合物、多球壳菌素、虫草酸等[4-6]，具有提高机体免疫力、抗肿瘤、改善肾功能、调节脂类代谢、抗疲劳、降血糖和改善睡眠等功效[7-8]。江苏句容的蝉花产自茅山山脉一带，成片的山林给蝉花的生长提供得天独厚的生长环境，使其含有较丰富的矿物质元素，具有一定的药用价值[9]。但是中药材中的重金属残留一直是人们关注的问题，随着蝉花被逐步开发应用，其从生长到炮制的过程中也都有可能引入对人体健康有害的重金属元素[10]。
为了更好地保护地理性地方药材，更加全面地评价句容地区蝉花药材质量，建立方便准确的金属元素定量分析方法，本课题采用了电感耦合等离子体质谱法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，简称ICP-MS）同时测定句容地产蝉花中8种金属元素的含量，这8种金属元素包括对人体有益的微量元素钾（K）、钠（Na）、钙（Ca），及对人体健康有害的重金属元素铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铜（Cu）。
1 仪器与试药
1.1 仪器 NexIon350电感耦合等离子体质谱仪（美国PerkinElmer公司）;XS-205电子天平（德国Mettler Toledo公司）;Mulitiwave PRO微波消解仪（奥地利Anton Paar公司）。
1.2 试药 钾、钠、钙单元素标准溶液均购置于国家有色金属及电子材料分析测试中心，元素含量均为1000mg/L;铅、镉、汞、砷、铜、金、锗、铟、铋单元素标准溶液均购置于美国o2si smart solutions公司，元素含量均为1000mg/L;调谐液由美国铂金埃尔默公司提供;硝酸为Merck优级纯;水为超纯水;蝉花药材均购置于句容药材市场。
2 方法与结果
2.1 仪器条件及溶液制备
2.1.1 仪器条件 采用调谐液将ICP-MS仪调至最佳工作条件。载气流量为0.8L/min;射频功率为1100w;等离子体气流量为15L/min;辅助气流量为1.2L/min;分析模式为碰撞反应池模式（Ked模式）。
2.1.2 标准品溶液的制备 分别精密量取K、Na、Ca、Pb、Cd、As、Cu各单元素标准品溶液适量， 用2%硝酸溶液逐级稀释制成各元素的系列浓度混合标准溶液，K、Na、Ca 浓度为0、1、5、10、20μg·mL-1，Pb、As、Cd浓度为 0、1、5、10、20ng·mL-1，Cu浓度为 0、25、125、250、500ng·mL-1。另精密量取Hg单元素标准品溶液适量， 用2%硝酸溶液逐级稀释制成Hg元素的系列浓度标准溶液，浓度为0、0.2、0.5、1、2、5ng，将金元素标准溶液适量稀释，然后加入到Hg标准溶液中，使各浓度的Hg标准溶液中金元素浓度为4ng·mL-1（此标准液需临用新制）。 2.1.3 内标溶液的制备 分别精密量取锗（Ge）、铟（In）、铋（Bi）各单元素标准溶液适量， 用水逐级稀释成浓度为1μg·mL-1的混合内标溶液。
2.1.4 供试品溶液的制备 取蝉花药材适量，粉碎过四号筛，精密称取药材粉末约0.5g，置微波消解罐中， 加硝酸5mL浸泡过夜，然后放入微波消解仪中进行消解，消解程序为：120℃消解10min，150℃消解20min，180℃消解10min，消解结束后，将消解罐放置赶酸板上赶酸至近干，用水将其转移至50mL量瓶中，加入金元素标准溶液适量使金元素的浓度为4ng·mL-1，再用水稀释至刻度，离心取上清液即得。如果供试品溶液中某元素的浓度超出标准曲线范围， 则将供试品溶液用水稀释至浓度落在标准曲线范围内。
2.1.5 空白溶液的制备 除不加样品和金元素标准溶液外，其余同2.1.4项下制备空白溶液。
[JP+1]2.1.6 样品测定 将39K、23Na、43Ca、75As、65Cu设定以72Ge为内标，114Cd设定以115In为内标， 208Pb、202Hg设定以209Bi为内标，先测定标准品溶液，浓度由低向高进行测定，以浓度为横坐标，响应值为纵坐标，得出标准曲线，然后测定样品，扣除空白后根据标准曲线得出相应的样品浓度。
[JP]2.2 方法学考察
2.2.1 线性关系的考察 分别取2.1.2项下钾、钠、钙、铅、砷、镉、铜元素的各系列浓度标准品混合溶液及汞元素的系列浓度标准品溶液进样，以浓度（ng·mL-1）为横坐标，响应值（cps）为纵坐标进行线性回归，线性关系见表1，由表1可见K、Na、Ca在1～20μg·mL-1浓度范围内，Pb、Cd、As在1～20ng·mL-1浓度范围内，Hg在0.2～5ng·mL-1浓度范围内，Cu在25～500ng·mL-1浓度范围内均有良好的线性关系。
2.2.2 方法检出限的考察 取2.1.5项下的空白溶液重复进样11次，计算各元素的标准偏差，以3倍标准偏差除以标准曲线的斜率，即可计算出各元素的方法检出限，结果见表1，各元素的检出限较低。
2.2.3 重复性的考察 对同一批号的蝉花粉末进行含量测定，按2.1.4项下平行制备6份供试品溶液，再按2.1.6项下进行样品测定，计算各元素含量的相对标准偏差（Relative Standard Deviation，RSD），结果见表2，各元素的RSD均小于4%，说明本法重复性较好。
2.2.4 精密度的考察 分别取同一份的钾、钠、钙、铅、砷、镉、铜元素标准品混合溶液及同一份的汞元素标准品溶液，按2.1.6项下分别进行样品测定，重复进样6次，计算RSD值得出各元素的精密度。结果见表2，各元素的RSD均小于3%，说明该仪器精密度良好。
2.2.5 稳定性的考察 取同一供试品溶液，分别于0、4、8、12、24h时按2.1.6项下进行样品测定，计算各元素含量的RSD值。结果见表2，各元素的RSD均小于4%，说明24h内供试品溶液稳定性良好。
2.2.6 加标回收率的考察 精密称定已知各元素含量的蝉花粉末6份，每份取约0.25g，分别精密加入各元素标准品溶液适量，使加入的标准元素浓度约为供试液中各元素浓度的80%、100%、120%，各平行三份，按照2.1.4项下供试品溶液的制备方法操作，照2.1.6项下进行测定，计算出平均回收率及RSD值。结果见表2，各元素的回收率均在95.25%～103.73%之间，且RSD值均小于4%，证明此方法准确可靠。
2.3 蝉花中8种金属元素的含量测定 将6批蝉花药材按2.1.4项下进行供试品溶液的制备，照2.1.6项进行元素的含量测定，结果见表3。由表3可见，对人体有益的微量元素钾、钙的含量較丰富，其余有害元素参照《中国药典》2015版一部中部分药材的限量值，该6批蝉花中镉含量均超标，铅、汞、砷、铜的含量均在限量范围内。
3 讨论
本研究采用ICP-MS法同时测定了蝉花药材中8种金属元素的含量，具有良好的准确度与重现性，且检测限低、线性关系良好，是一种快速、准确和有效的金属元素分析方法。
本研究一方面对蝉花药材中的微量元素钾、钠、钙的含量进行考察，结果表明钾及钙元素的含量较高，证明食用该药材对人体有益处。另一方面对蝉花药材中可能存在的有害金属元素进行考察，参照《中国药典》2015年版、《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》[11]及GB-14882-94《食品中放射性物质限制浓度标准》[12]，有害金属元素的限量值均为：铅≤5.0mg·kg-1，镉≤0.3mg·kg-1，汞≤0.2mg·kg-1，砷≤2.0mg·kg-1，铜≤20.0mg·kg-1。本研究结果显示铅、汞、砷、铜的含量均在限量值范围内，但是镉元素却严重超标，如果服用重金属超标的中药，重金属会在人体内蓄积，且不易分解，长此以往会对人体健康产生一定的危害。重金属可能会从生长环境中引入，也可能会从运输及加工环节中引入[13]，因此，应对蝉花药材的来源就开始监管，杜绝会引入有害重金属污染的可能性，同时还应该对中药材的有害金属元素含量进行更加严格的控制，尽快完善蝉花的质量标准，增加重金属及有害元素检查项，全面确保用药的安全性。
参考文献
[1]昆都孜·斯坎达尔，热娜古丽·木沙，孙长胜，等.蝉花菌质的营养及脂质成分分析[J].现代食品科技，2019，35（4）：258-263.
[2]王琼，王春雷，何福根，等.地方药材金蝉花的研究进展[J].肿瘤学杂志，2013，19（3）：227-230.
[3]万永红，蔡开明，韦曙.蝉花的本草考证与生物学研究[J].江苏林业科技，2013，40（3）：50-53.
[4]于士军，柴新义，樊美珍.蝉花菌质主要营养成分和活性成分分析[J].食品与机械，2015，31（1）：155-158.
[5]俞滢，顾蕾，陈启琪，等.蝉花的化学成分分析[J].杭州师范大学学报（自然科学版），1997（6）：63-65.
[6]MIYAKE Y，KOZUTSUMI Y，NAKAMURA S，et al.Serine palmitoyl transferase is the primary target of a sphingosine-like immunosuppressant，ISP-1/myriocin[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications，1995，211（2）：396-403.
[7]蒋宁，高大伟，林金盛，等.蝉花的研究进展[J].江苏农业科学，2017，45（8）：11-14.
[8]刘爱英.中国蝉花资源研究应用[M].贵阳：贵州科技出版社，2012：17.
[9]葛飞，夏成润，李春如，等.蝉拟青霉菌丝体与天然蝉花中化学成分的比较分析[J].菌物学报，2007，26（1）：68-75.
[10]张俊清，刘明生，符乃光，等.中药材微量元素及重金属研究的意义与方法[J].中国野生植物资源，2002，21（3）：48-49.
[11]中华人民共和国对外贸易经济合作部.中华人民共和国外经贸行业标准 （WM2-2001）：药用植物及制剂进口绿色行为标准[S].北京：中国标准出版社，2001.
[12]赵连华，杨银慧，胡一晨，等.我国中药材中重金属污染现状分析及对策研究[J].中草药，2014，45（9）：1199-1206.
[13]邹耀华，吴加伦.“浙八味”中药材及其土壤中有害重金属污染调查分析[J].中成药，2011，33（10）：1826 -1828.
（收稿日期：2020-04-01 编辑：刘斌）
【关键词】 电感耦合等离子体质谱;蝉花;微波消解;金属元素
【中图分类号】K284.1 【文献标志码】 A 【文章编号】1007-8517（2020）15-0025-04
Abstract：Objective A determination method for the elements of K，Na，Ca，Pb，Cd，Hg，As，and Cu in Cordyceps cicadae was established by ICP-MS.Methods These samples were processed by microwave digestion，and then the above eight elements were determined by ICP-MS with Ge，In，Bi as internal standards.Results The correlative coefficients of standard curves were 0.9990 ～0.9999 with the recovery rates in the range of 95.25%～103.73% and RSD values were less than 4%.Conclusion The method is rapid，sensitive，with fine linear relationship and low detection limit.It can be used to determine the content of metal elements in Cordyceps cicadae，and the results can provide reference for the quality control of Cordyceps cicadae.
Keywords：ICP-MS;Cordyceps cicadae;Microwave Digestion;Metal Elements
蝉花（Cordyceps cicadae）又名“金蝉花”，属虫生性药真菌，是指麦角菌科真菌寄生在山蝉（俗称“知了”）上所形成的一種虫菌复合物[1-3]。蝉花是我国的一种传统中药材，其主要化学成分包括多糖类、核苷类化合物、麦角固醇及其过氧化物、环肽化合物、多球壳菌素、虫草酸等[4-6]，具有提高机体免疫力、抗肿瘤、改善肾功能、调节脂类代谢、抗疲劳、降血糖和改善睡眠等功效[7-8]。江苏句容的蝉花产自茅山山脉一带，成片的山林给蝉花的生长提供得天独厚的生长环境，使其含有较丰富的矿物质元素，具有一定的药用价值[9]。但是中药材中的重金属残留一直是人们关注的问题，随着蝉花被逐步开发应用，其从生长到炮制的过程中也都有可能引入对人体健康有害的重金属元素[10]。
为了更好地保护地理性地方药材，更加全面地评价句容地区蝉花药材质量，建立方便准确的金属元素定量分析方法，本课题采用了电感耦合等离子体质谱法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，简称ICP-MS）同时测定句容地产蝉花中8种金属元素的含量，这8种金属元素包括对人体有益的微量元素钾（K）、钠（Na）、钙（Ca），及对人体健康有害的重金属元素铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铜（Cu）。
1 仪器与试药
1.1 仪器 NexIon350电感耦合等离子体质谱仪（美国PerkinElmer公司）;XS-205电子天平（德国Mettler Toledo公司）;Mulitiwave PRO微波消解仪（奥地利Anton Paar公司）。
1.2 试药 钾、钠、钙单元素标准溶液均购置于国家有色金属及电子材料分析测试中心，元素含量均为1000mg/L;铅、镉、汞、砷、铜、金、锗、铟、铋单元素标准溶液均购置于美国o2si smart solutions公司，元素含量均为1000mg/L;调谐液由美国铂金埃尔默公司提供;硝酸为Merck优级纯;水为超纯水;蝉花药材均购置于句容药材市场。
2 方法与结果
2.1 仪器条件及溶液制备
2.1.1 仪器条件 采用调谐液将ICP-MS仪调至最佳工作条件。载气流量为0.8L/min;射频功率为1100w;等离子体气流量为15L/min;辅助气流量为1.2L/min;分析模式为碰撞反应池模式（Ked模式）。
2.1.2 标准品溶液的制备 分别精密量取K、Na、Ca、Pb、Cd、As、Cu各单元素标准品溶液适量， 用2%硝酸溶液逐级稀释制成各元素的系列浓度混合标准溶液，K、Na、Ca 浓度为0、1、5、10、20μg·mL-1，Pb、As、Cd浓度为 0、1、5、10、20ng·mL-1，Cu浓度为 0、25、125、250、500ng·mL-1。另精密量取Hg单元素标准品溶液适量， 用2%硝酸溶液逐级稀释制成Hg元素的系列浓度标准溶液，浓度为0、0.2、0.5、1、2、5ng，将金元素标准溶液适量稀释，然后加入到Hg标准溶液中，使各浓度的Hg标准溶液中金元素浓度为4ng·mL-1（此标准液需临用新制）。 2.1.3 内标溶液的制备 分别精密量取锗（Ge）、铟（In）、铋（Bi）各单元素标准溶液适量， 用水逐级稀释成浓度为1μg·mL-1的混合内标溶液。
2.1.4 供试品溶液的制备 取蝉花药材适量，粉碎过四号筛，精密称取药材粉末约0.5g，置微波消解罐中， 加硝酸5mL浸泡过夜，然后放入微波消解仪中进行消解，消解程序为：120℃消解10min，150℃消解20min，180℃消解10min，消解结束后，将消解罐放置赶酸板上赶酸至近干，用水将其转移至50mL量瓶中，加入金元素标准溶液适量使金元素的浓度为4ng·mL-1，再用水稀释至刻度，离心取上清液即得。如果供试品溶液中某元素的浓度超出标准曲线范围， 则将供试品溶液用水稀释至浓度落在标准曲线范围内。
2.1.5 空白溶液的制备 除不加样品和金元素标准溶液外，其余同2.1.4项下制备空白溶液。
[JP+1]2.1.6 样品测定 将39K、23Na、43Ca、75As、65Cu设定以72Ge为内标，114Cd设定以115In为内标， 208Pb、202Hg设定以209Bi为内标，先测定标准品溶液，浓度由低向高进行测定，以浓度为横坐标，响应值为纵坐标，得出标准曲线，然后测定样品，扣除空白后根据标准曲线得出相应的样品浓度。
[JP]2.2 方法学考察
2.2.1 线性关系的考察 分别取2.1.2项下钾、钠、钙、铅、砷、镉、铜元素的各系列浓度标准品混合溶液及汞元素的系列浓度标准品溶液进样，以浓度（ng·mL-1）为横坐标，响应值（cps）为纵坐标进行线性回归，线性关系见表1，由表1可见K、Na、Ca在1～20μg·mL-1浓度范围内，Pb、Cd、As在1～20ng·mL-1浓度范围内，Hg在0.2～5ng·mL-1浓度范围内，Cu在25～500ng·mL-1浓度范围内均有良好的线性关系。
2.2.2 方法检出限的考察 取2.1.5项下的空白溶液重复进样11次，计算各元素的标准偏差，以3倍标准偏差除以标准曲线的斜率，即可计算出各元素的方法检出限，结果见表1，各元素的检出限较低。
2.2.3 重复性的考察 对同一批号的蝉花粉末进行含量测定，按2.1.4项下平行制备6份供试品溶液，再按2.1.6项下进行样品测定，计算各元素含量的相对标准偏差（Relative Standard Deviation，RSD），结果见表2，各元素的RSD均小于4%，说明本法重复性较好。
2.2.4 精密度的考察 分别取同一份的钾、钠、钙、铅、砷、镉、铜元素标准品混合溶液及同一份的汞元素标准品溶液，按2.1.6项下分别进行样品测定，重复进样6次，计算RSD值得出各元素的精密度。结果见表2，各元素的RSD均小于3%，说明该仪器精密度良好。
2.2.5 稳定性的考察 取同一供试品溶液，分别于0、4、8、12、24h时按2.1.6项下进行样品测定，计算各元素含量的RSD值。结果见表2，各元素的RSD均小于4%，说明24h内供试品溶液稳定性良好。
2.2.6 加标回收率的考察 精密称定已知各元素含量的蝉花粉末6份，每份取约0.25g，分别精密加入各元素标准品溶液适量，使加入的标准元素浓度约为供试液中各元素浓度的80%、100%、120%，各平行三份，按照2.1.4项下供试品溶液的制备方法操作，照2.1.6项下进行测定，计算出平均回收率及RSD值。结果见表2，各元素的回收率均在95.25%～103.73%之间，且RSD值均小于4%，证明此方法准确可靠。
2.3 蝉花中8种金属元素的含量测定 将6批蝉花药材按2.1.4项下进行供试品溶液的制备，照2.1.6项进行元素的含量测定，结果见表3。由表3可见，对人体有益的微量元素钾、钙的含量較丰富，其余有害元素参照《中国药典》2015版一部中部分药材的限量值，该6批蝉花中镉含量均超标，铅、汞、砷、铜的含量均在限量范围内。
3 讨论
本研究采用ICP-MS法同时测定了蝉花药材中8种金属元素的含量，具有良好的准确度与重现性，且检测限低、线性关系良好，是一种快速、准确和有效的金属元素分析方法。
本研究一方面对蝉花药材中的微量元素钾、钠、钙的含量进行考察，结果表明钾及钙元素的含量较高，证明食用该药材对人体有益处。另一方面对蝉花药材中可能存在的有害金属元素进行考察，参照《中国药典》2015年版、《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》[11]及GB-14882-94《食品中放射性物质限制浓度标准》[12]，有害金属元素的限量值均为：铅≤5.0mg·kg-1，镉≤0.3mg·kg-1，汞≤0.2mg·kg-1，砷≤2.0mg·kg-1，铜≤20.0mg·kg-1。本研究结果显示铅、汞、砷、铜的含量均在限量值范围内，但是镉元素却严重超标，如果服用重金属超标的中药，重金属会在人体内蓄积，且不易分解，长此以往会对人体健康产生一定的危害。重金属可能会从生长环境中引入，也可能会从运输及加工环节中引入[13]，因此，应对蝉花药材的来源就开始监管，杜绝会引入有害重金属污染的可能性，同时还应该对中药材的有害金属元素含量进行更加严格的控制，尽快完善蝉花的质量标准，增加重金属及有害元素检查项，全面确保用药的安全性。
参考文献
[1]昆都孜·斯坎达尔，热娜古丽·木沙，孙长胜，等.蝉花菌质的营养及脂质成分分析[J].现代食品科技，2019，35（4）：258-263.
[2]王琼，王春雷，何福根，等.地方药材金蝉花的研究进展[J].肿瘤学杂志，2013，19（3）：227-230.
[3]万永红，蔡开明，韦曙.蝉花的本草考证与生物学研究[J].江苏林业科技，2013，40（3）：50-53.
[4]于士军，柴新义，樊美珍.蝉花菌质主要营养成分和活性成分分析[J].食品与机械，2015，31（1）：155-158.
[5]俞滢，顾蕾，陈启琪，等.蝉花的化学成分分析[J].杭州师范大学学报（自然科学版），1997（6）：63-65.
[6]MIYAKE Y，KOZUTSUMI Y，NAKAMURA S，et al.Serine palmitoyl transferase is the primary target of a sphingosine-like immunosuppressant，ISP-1/myriocin[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications，1995，211（2）：396-403.
[7]蒋宁，高大伟，林金盛，等.蝉花的研究进展[J].江苏农业科学，2017，45（8）：11-14.
[8]刘爱英.中国蝉花资源研究应用[M].贵阳：贵州科技出版社，2012：17.
[9]葛飞，夏成润，李春如，等.蝉拟青霉菌丝体与天然蝉花中化学成分的比较分析[J].菌物学报，2007，26（1）：68-75.
[10]张俊清，刘明生，符乃光，等.中药材微量元素及重金属研究的意义与方法[J].中国野生植物资源，2002，21（3）：48-49.
[11]中华人民共和国对外贸易经济合作部.中华人民共和国外经贸行业标准 （WM2-2001）：药用植物及制剂进口绿色行为标准[S].北京：中国标准出版社，2001.
[12]赵连华，杨银慧，胡一晨，等.我国中药材中重金属污染现状分析及对策研究[J].中草药，2014，45（9）：1199-1206.
[13]邹耀华，吴加伦.“浙八味”中药材及其土壤中有害重金属污染调查分析[J].中成药，2011，33（10）：1826 -1828.
（收稿日期：2020-04-01 编辑：刘斌）