《中國藥品標準雜志》     2021年第4期  第22巻

 

劉菁，吳燕

 

(天津市藥品檢驗研究院，天津 300070)

 

摘要  目的：提升《中國藥典》2020年版收載藥用輔料黑氧化鐵的質量標準。方法：參考USP43/NF38和相關文獻，對藥典標準已有項目進行修訂，補充必要的檢驗項目，建立合適的方法，并進行方法驗證。結果：對原標準中鉛的檢測方法進行了修訂，建立了石墨爐原子吸收(GFAAS)測定黑氧化鐵中鎳的方法以及等離子體發射光譜(ICP-AES)同時測定黑氧化鐵中鎘、鉻的方法。經驗證，所建方法各方法學參數良好，滿足測定要求。結論：制定的標準在完善原標準的同時，充分考慮了全國不同發展地區的實驗室水平，使方法更具可行性，為提高產品質量提供了依據，為進一步完善同類藥用輔料質量標準提供了參考。

 

關鍵詞：黑氧化鐵；標準提高；石墨爐原子吸收法；電感耦合等離子體發射光譜法

 

Discussion and improvement on specification of pharmaceutical

 

excipient of black ferric oxide*

 

LIU Jing, WU Yan

 

(Tianjin Institute for Drug Control, Tianjin 300070, China)

 

Abstract  Objective:To improve the specification of black ferric oxide in Chinese Pharmacopoeia 2020. Methods:  Referring to the USP43/NF38 and related literature,the existent test method was revised, the necessary test items were supplemented,and the appropriate method was established and verified. Results: The test method of lead was revised, and the test method of nickel in black iron oxide by graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS) and the simultaneous determination of cadmium and chromium in black iron oxide by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer (ICP-AES) were established.The methodology verification results showed that  the parameters of each method were good and met the requirements of determination. Conclusion:The developed specification improves the original specification,  and the laboratory levels of different development areas in China are fully considered. That make the established method is feasible, provide the basis for improving the product quality, and provide the reference for further improving the specifications of similar pharmaceutical excipients.

 

Key words: black ferric oxide; specification improvement; GFAAS; ICP-AES

 

黑氧化鐵(分子式Fe3O4)是一種常用的藥用輔料和食品添加劑[1]。在制藥領域，黑氧化鐵主要用作著色劑和包衣材料等，用于糖衣片劑、薄膜包衣片劑、丸劑、膠囊的著色，也可用于中藥粉末的調色[2]。它是由空氣中水蒸汽或二氧化碳與鐵粉作用而制得，或由硫酸亞鐵與黃氧化鐵按一定比例混合后，加入氫氧化鈉溶液沉淀而制得[3]。通過國家藥品監督管理局數據庫查詢，共檢索到國內兩家生產企業[4]。

 

  該品種在《中華人民共和國藥典》(簡稱《中國藥典》)2020年版四部[5]和USP43/NF38[6]中均有收載。通過對比發現，兩國藥典在檢查項下涉及的檢驗項目差異較大，《中國藥典》現行標準中金屬元素檢查項缺失較為嚴重。所含金屬元素的種類和含量直接關系到黑氧化鐵作為藥用輔料使用的安全性，在本次標準提高研究中，以兩家生產企業提供的6批樣品的實驗數據為基礎，修訂了檢查項下鉛元素的測定方法，并在檢查項下增訂了鎳、鉻、鎘等檢驗項目，為進一步完善藥用輔料黑氧化鐵標準打下基礎。目前所形成的質量標準草案已通過國家藥典委員會專家審議并準備進行公示。

 

1  儀器與試劑

 

1.1 儀器

 

Varian AA240石墨爐原子吸收儀，Thermo電感耦合等離子體發光光譜儀 iCAP7400。

 

1.2 試劑

 

鉛單元素標準溶液(中國計量科學研究院，GBW08619，15074，1000μg·mL-1)；鎳單元素標準溶液(中國計量科學研究院，GBW08618，17102，1000μg·mL-1)；鎘單元素標準溶液(中國計量科學研究院，GBW08612，19042，1000μg·mL-1)；鉻單元素標準溶液(壇墨質檢，BW30005-1000-C-50，162981，1000 μg·mL-1)；硝酸鈀(Strem Chemicals，99.9%)；磷酸二氫銨(Macklin，HPLC，99.0%)；鹽酸(天津市風船化學試劑科技有限公司，優級純)；硝酸(Merck)；超純水；6批黑氧化鐵樣品(A廠家，批號：20180211、20180322、20180408；B廠家，批號：20181109、20181207、20181225)。

 

2  實驗方法及方法學驗證

 

2.1 鉛

 

參考USP43/NF38，對鉛的測定方法做如下修訂：將樣品的前處理方法由用0.1 mol·L-1鹽酸浸提，改為以鹽酸和硝酸將樣品全溶后進行測定，以便更真實地反映樣品中的鉛含量；將檢測波長由217.0 nm變為283.3 nm，避免了在元素最靈敏線處測定，由于背景吸收過大導致測定結果不穩定的問題，同時在測定過程中加入基體改進劑，進一步降低背景干擾。

 

2.1.1 儀器條件

 

石墨爐原子化器，鉛空心陰極燈(Agilent Technologies，15T3049)，檢測波長：283.3 nm，狹縫寬度：0.5 nm，燈電流：8.0 mA，基體改進劑加入方式：與待測溶液共進。原子化溫度為400 ℃，灰化溫度為2100 ℃。

 

2.1.2  溶液配制

 

稱取0.02 g硝酸鈀，用少量10%硝酸溶液溶解后，再加入2g磷酸二氫銨，溶解后用5%硝酸溶液定容至100 mL，混勻，作為基體改進劑。量取適量鹽酸和硝酸，用水配制為鹽酸濃度為4%(V/V)、硝酸濃度為8%(V/V)的混合溶液作為空白溶液。精密量取鉛單元素標準溶液適量，用空白溶液配制濃度為1 000 ng·mL-1的鉛標準儲備液。精密量取上述鉛標準儲備液3.0 mL置100 mL量瓶中，用空白溶液稀釋并定容至刻度，得濃度為30 ng·mL-1的鉛標準溶液。稱取樣品1.0 g，置于100mL容量瓶中，加入4 mL鹽酸和8 mL硝酸，加熱使溶解后(必要時過濾)，加水稀釋并定容至刻度，搖勻，精密量取上述溶液適量，用空白溶液稀釋10倍，得濃度為1mg·mL-1的樣品溶液。

 

2.1.3 方法學驗證

 

2.1.3.1 線性范圍  以濃度為30ng·mL-1的鉛標準溶液為母液，由儀器自動配置濃度為0.0、3.0、6.0、9.0、15.0、30.0 ng·mL-1的標準曲線系列溶液，依次進樣，記錄吸光度值，得標準曲線。經多次實驗，標準曲線在0.0～30.0 ng·mL-1濃度范圍內線性關系良好，相關系數r均在0.999以上。

 

2.1.3.2 檢出限及檢出濃度  取空白溶液依次進樣11次，記錄吸光度值，計算其標準差SD。通過公式3SD/K(其中K為標準曲線斜率)計算其檢出限。檢出限為0.66 ng·mL-1，檢出濃度為0.66 μg·g-1。

 

2.1.3.3 回收率  取黑氧化鐵樣品(批號：20180322)1.0 g，9份，分別置于100mL量瓶中，按三水平加入濃度為10 μg·mL-1的鉛標準溶液0.8、1.0、1.2 mL(每水平三份)，照“3.1.2”項下方法制備加標樣品溶液，得加標濃度為8.0、10.0、12.0ng·mL-1的三水平回收率測定溶液。低、中、高三水平回收率分別為102.3%、105.0%、103.2%，三水平平均回收率為103.5%(RSD為2.2%)，回收率良好。

 

2.1.3.4  重復性  照“3.1.3.3”項下方法制備加標濃度為10.0 ng·mL-1加標樣品溶液6份，作為重復性測定溶液進樣測定，測定結果平均值為9.72 ng·mL-1(RSD為2.9%)，表明，重復性良好。

 

2.1.4 樣品測定結果及限值設定

 

6批樣品鉛含量的測定結果均在檢出限附近，因此在制定標準時采用原標準中標準加入法進行限值測定，限值設定為0.001%，與原標準保持一致。

 

2.2 鎳

 

參考USP43/NF38，采用原子吸收法建立鎳的測定方法。USP43/NF38中采用的原子化器為火焰原子化器，實驗中發現，標準中規定限值對應的濃度，火焰原子吸收無響應，靈敏度不夠，遂采用石墨爐原子化器建立了測定黑氧化鐵中鎳含量測定方法。

 

2.2.1 儀器條件

 

石墨爐原子化器，鎳空心陰極燈(北京有色金屬研究總院，AS-1)，檢測波長：232.0 nm，狹縫寬度：0.2 nm，燈電流：8.0 mA，原子化溫度為800 ℃，灰化溫度為2 400 ℃。

 

2.2.2 溶液配制

 

精密量取鎳單元素標準溶液適量，以10%(V/V)鹽酸為空白溶液進行稀釋，得濃度為1 000 ng·mL-1的鎳標準儲備溶液。精密量取上述溶液10 mL置于100 mL量瓶中，加空白溶液稀釋并定容至刻度，得濃度為100 ng·mL-1的鎳標準溶液。稱取樣品1.0 g，置于100mL量瓶中，加入10 mL鹽酸，加熱使溶解后(必要時過濾)，加水稀釋并定容至刻度，搖勻，精密量取上述溶液適量，用空白溶液稀釋10倍，得濃度為1 mg·mL-1的樣品溶液。

 

2.2.3 方法學驗證

 

2.2.3.1 線性范圍  以濃度為100ng·mL-1的鎳標準溶液為母液，由儀器自動配置濃度為0、10、20、40、80、100 ng·mL-1的標準曲線系列溶液，依次進樣，記錄吸光度值，以吸光度值對濃度作圖，得標準曲線。經多次實驗，標準曲線在0.0～100.0 ng·mL-1濃度范圍內線性關系良好，相關系數r均在0.995以上。

 

2.2.3.2 檢出限及檢出濃度  取空白溶液依次進樣11次，記錄吸光度值，計算其標準差SD。通過公式3SD/K(其中K為標準曲線斜率)計算其檢出限，檢出限為0.70 ng·mL-1，檢出濃度為0.70 μg·g-1。

 

2.2.3.3 回收率  取黑氧化鐵樣品(批號：20180322)1.0 g，置于100 mL量瓶中，加入濃度為1000 μg·mL-1的鎳單元素標準溶液0.02 mL，照“3.2.2”項下方法制備加標樣品溶液，同法制備6份，得加標濃度為20 ng·mL-1的回收率測定溶液。進樣測定，回收率測定結果為103.7%(RSD為2.8%)，回收率良好。

 

2.2.3.4 重復性  取黑氧化鐵樣品(批號：20180322)1.0 g，置于100 mL量瓶中，照“3.2.2”項下方法制備樣品溶液，同法制備6份，得重復性測定溶液。進樣測定，樣品中鎳含量平均值為23.2 μg·g-1，RSD%為3.2%，重復性良好。

 

2.2.4 樣品測定結果及限值設定

 

 6批樣品鎳含量的測定結果分別為24.73、25.69、26.04、39.23、42.45、41.47μg·g-1。參考USP43/NF38，將該項目的限值設定為0.02%。

 

2.3 鉻、鎘

 

參考USP43/NF38，采用電感耦合等離子體發射光譜法(ICP-AES)建立同時測定鎘、鉻含量的方法。

 

2.3.1 儀器條件

 

RF功率：1150 W；泵速：50 r·min-1；輔助氣：1.5 L·min-1；霧化氣流量：0.5 L·min-1；冷卻氣：12 L·min-1；光室溫度：38 ℃；檢測波長：Cd：228.8nm；Cr：267.7 nm。

 

2.3.2 溶液配制

 

精密量取鎘、鉻單元素標準溶液各1.0 mL，置于同一100 mL量瓶中，以10%(V/V)鹽酸作為空白溶液稀釋并定容至刻度，搖勻，得鎘、鉻濃度均為10 μg·mL-1的混合標準溶液。精密吸取上述溶液1.0 mL置于100 mL量瓶中，加空白溶液稀釋并定容至刻度，搖勻，即得濃度為100 ng·mL-1鎘、鉻混合標準儲備液。量取鎘、鉻混合標準溶液及鎘、鉻混合標準儲備液適量，用空白溶液稀釋制得鎘、鉻濃度為0、0.5、1.0、5.0、10、25、50、100、200ng·mL-1的混合標準曲線溶液。稱取樣品1.0 g，置于100 mL量瓶中，加入10 mL鹽酸，加熱使溶解后(必要時過濾)，加水稀釋并定容至刻度，搖勻，精密量取上述溶液適量，用空白溶液稀釋10倍，得濃度為1ng·mL-1的樣品溶液。

 

2.3.3 方法學驗證

 

2.3.3.1 線性范圍  取各混合標準曲線溶液進樣測定，由儀器給出標準曲線并計算出相關系數。鎘、鉻元素標準曲線在0.0～200 ng·mL-1濃度范圍內線性關系良好，相關系數r均為0.999 9。

 

2.3.3.2 檢出限及檢出濃度  取空白溶液依次進樣11次，由儀器直接給出空白濃度的標準偏差(SD)，檢出限為3SD。鎘、鉻兩元素檢出限均為0.3 ng·mL-1，檢出濃度為0.3 μg·g-1。

 

2.3.3.3 回收率及重復性  取黑氧化鐵樣品(批號：20181109)1.0 g，置于100 mL容量瓶中，加入濃度為1 000 μg·mL-1的鉻、鎘單元素標準溶液各0.05 mL，照“3.3.2”項下方法制備加標樣品溶液，同法制備6份，即得加標濃度為50 ng·mL-1的回收率測定溶液，同時作為重復性考察溶液。元素鎘的回收率為76.7%，RSD為0.8%；元素鉻的回收率為88.0%，RSD為1.3%。測定方法的回收率及重復性均良好。

 

2.3.4 樣品測定結果及限值設定

 

6批樣品中均未檢出鎘；A廠家的三批樣品中鉻含量分別為50.14、50.94、50.96 μg·g-1，B廠家的三批樣品均未檢出鉻。參考USP43/NF38，將鎘、鉻的限值分別設定為0.0001%、0.01%。

 

3  討論

 

3.1 基體改進劑的加入

 

在鉛的測定實驗過程中發現，因有大量氯化鐵鹽存在，基體干擾嚴重，導致加標樣品無測定值。參考國標GB5009.12-2017[7]，采用加入基體改進劑(磷酸二氫銨-硝酸鈀溶液)與樣品共進的方法，提高了鉛的原子化溫度，同時消除了基體干擾使實驗順利進行，回收率良好。在鎳、鎘、鉻的測定過程中未出現此現象，考慮到高濃度的鹽溶液一方面會造成背景偏高，另一方面也會造成儀器的損壞，同時兼顧靈敏度要求，標準草案中的樣品溶液濃度均為1 mg·mL-1。

 

3.2 測定法的確定

 

原子吸收光譜法[8-9]及電感耦合等離子體發射光譜法[10]中收載的測定法包括標準曲線法和標準加入法，同時也特別提到用于限度檢查時，可采用向等量供試品中加入限度量的待測元素溶液制成對照品溶液的標準加入法。在建立方法的實驗過程中，在樣品濃度為1mg·mL-1水平下，對標準曲線法和標準加入法的測定結果進行了比較，發現6批樣品中鉛、鎳、鎘、鉻元素的測定結果均基本一致?？紤]到采用標準加入法，實驗操作較為繁瑣，除樣品中含量甚微的鉛的測定采用用于限度檢查的標準加入法外，鎳、鎘、鉻元素的測定均采用標準曲線法。

 

3.3 限值的設定

 

參考USP43/NF38，同時查詢了ICH-Q3D[11]中各元素的PDE值，綜合黑氧化鐵作為著色劑在制劑中的使用量，將鉛、鎳、鎘、鉻的限值分別設定為0.001%、0.02%、0.0001%、0.01%。根據樣品測定結果，限值較合理。樣品來源于國內生產藥用輔料黑氧化鐵兩個主要廠家，雖具有一定的代表性，但由于樣本量偏少，限值的設定仍有一定的局限性，在今后的研究工作中還需進一步完善。

 

3.4 小結

 

本次標準提高工作，著重關注黑氧化鐵作為藥用輔料應用的安全性，兼顧方法的普適性，分別建立了石墨爐原子吸收法和電感耦合等離子體發射光譜法對樣品中的鉛、鎳、鎘、鉻的含量分別進行測定。未來將探索采用ICP-AES 或ICP-MS法同時測定黑氧化鐵中的多種金屬元素雜質，使方法進一步得到簡化和優化。同時將進行影響黑氧化鐵作為著色劑的功能性相關指標的考察，如粒徑及粒徑分布。為進一步完善《中國藥典》中氧化鐵系列的質量標準打下良好基礎。

 

參考文獻

 

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