張健，范寶磊

(1.貴州省地礦局103地質(zhì)大隊(duì)，貴州銅仁 554300； 2.湖北科技學(xué)院藥學(xué)院，湖北咸寧 437100)

ICP–AES法測(cè)定藥用植物中22種元素*

張健1，范寶磊2

(1.貴州省地礦局103地質(zhì)大隊(duì)，貴州銅仁 554300； 2.湖北科技學(xué)院藥學(xué)院，湖北咸寧 437100)

建立微波消解–電感耦合等離子發(fā)射光譜(ICP–AES)測(cè)定貴州梵凈山特色藥用植物中Ni，Cd，As，Co等22種元素含量的方法。以硝酸–過氧化氫(3∶1)為消解體系，樣品經(jīng)微波消解后，用ICP–AES法對(duì)厚樸皮與厚樸根、野生艾納香和人工種植艾納香中22種元素含量及其差異進(jìn)行分析。儀器工作條件：RF功率為1.25 kW，等離子體氣流量為15.1 L／min，輔助氣流量為1.0 L／min，霧化器氣體流量為0.6 L／min。各元素在檢測(cè)范圍內(nèi)有良好的線性，線性相關(guān)系數(shù)為0.986 7～0.999 6，檢出限在0.001 2～0.012 3μg／g之間；加標(biāo)回收率在95.55%～102.4%之間，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.8%～3.6%(n=5)。該方法快速、準(zhǔn)確、可靠，可用于藥用植物樣品中的微量元素分析。

藥用植物；微量元素；厚樸；艾納香

中藥具有療效顯著、毒副作用小的特點(diǎn)，在我國有著悠久的醫(yī)用歷史，并且在全世界得到了越來越廣泛的應(yīng)用［1］。我國的中藥資源極為豐富，全國范圍內(nèi)藥用資源共計(jì)12 807種，其中動(dòng)物1 500余種，植物11 146種，礦物80種，許多用量較大的藥材實(shí)現(xiàn)了人工栽培(或飼養(yǎng))，我國是世界上最大的藥材生產(chǎn)國［2］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，貴州全境有中藥資源4 290種，其中植物藥3 924種，梵凈山國家自然保護(hù)區(qū)是全國中藥(材)著名的道地產(chǎn)區(qū)之一，有全國出名的道地藥材10余種［3–5］。準(zhǔn)確了解和掌握中藥制劑中的有效和有毒、有害成分，進(jìn)行科學(xué)客觀的安全性評(píng)估，是我國新醫(yī)藥學(xué)工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容，而關(guān)于藥用植物中元素組成測(cè)定與評(píng)價(jià)的研究是其中的重點(diǎn)之一［6–7］。厚樸和艾納香是貴州梵凈山特色藥用植物，目前未見對(duì)其元素全面分析和研究的報(bào)道。

元素的分析方法有原子吸收法、原子熒光發(fā)、等離子發(fā)射光譜法(ICP–AES)以及等離子發(fā)射質(zhì)譜法［8–9］。ICP–AES分析技術(shù)因具有檢出限低、基體效應(yīng)小，精密度高，線性范圍寬及多元素同時(shí)分析等諸多優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用，因此ICP–AES分析技術(shù)已成為現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分［10］。筆者以微波消解–ICP–AES檢測(cè)技術(shù)，建立了厚樸和艾納香中22種元素的分析方法。同時(shí)對(duì)厚樸皮與厚樸根、野生艾納香和人工種植艾納香中元素組成的差異進(jìn)行了對(duì)比分析。為我國中藥材出口質(zhì)檢提供理論數(shù)據(jù)，并且有利于促進(jìn)新藥的研發(fā)及現(xiàn)有藥劑療效的提高。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

全譜直讀電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀：Thermo 6000型，配有CID(電荷注入檢測(cè)器)、高鹽霧化器、iTEVA操作軟件，美國熱電公司；

微波消解系統(tǒng)：MD6C–4H型，北京盈安美誠科學(xué)儀器有限公司；

超純水機(jī)：New Human POWERⅡ型，韓國Human 公司；

Ni,Cd,As等22種元素的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：質(zhì)量濃度均為1 000 μg／mL，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；

硫脲：50 g／L，分析純，長沙化學(xué)試劑有限公司；

抗壞血酸：50 g／L，分析純，長沙化學(xué)試劑有限公司；

硝酸：優(yōu)級(jí)純，南京化學(xué)試劑股份有限公司；

過氧化氫：分析純，上海國藥化學(xué)試劑公司。

1.2 樣品前處理方法

參考GB／T 5009–2003《 食品衛(wèi)生檢驗(yàn)方法 理化部分》［11］，野外采集樣品，稱重并分類，統(tǒng)一進(jìn)行編號(hào)(由江口苗藥科技有限公司提供)。然后在恒溫干燥箱中低溫干燥，溫度控制在70℃左右，烘干后的樣品稱重并計(jì)算與新鮮物的相關(guān)值后進(jìn)行粉碎磨細(xì)至75μm(200目)，隨即裝入聚乙烯袋，于干燥器中密封保存。針對(duì)不同植物性中藥樣品類型和不同消解方法的實(shí)際需要，按表1要求的量進(jìn)行取樣［11］。

表1 不同樣品的取樣量 g

1.3 儀器工作條件

ICP–AES測(cè)工作條件列于表2。

表2 ICP–AES工作參數(shù)

1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

所用玻璃器具均用1∶1王水浸泡12 h后洗凈晾干。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液進(jìn)行稀釋配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。溶液酸度與樣品溶液酸度保持一致。測(cè)定時(shí)與樣品同步，現(xiàn)配現(xiàn)用。同時(shí)配制標(biāo)準(zhǔn)空白溶液以及樣品空白溶液。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品消解體系選擇

微波消解用溶劑體系有王水、王水–過氧化氫、硝酸–過氧化氫等，均能得到較好的消解效果，經(jīng)試驗(yàn)比較確定本研究采用硝酸–過氧化氫體系。主要程序如下：準(zhǔn)確稱取0.500 0 g樣品于消化罐中，加入5～6 mL硝酸和1～2 mL過氧化氫，加蓋，過夜消解12 h后釋放罐體內(nèi)氣體，再進(jìn)行加壓消解，低溫消解5 min，靜置5 min，然后逐步升壓繼續(xù)消解10 min。冷卻后，打開消化罐，置于低溫電熱板上或水浴蒸至近干后，加入適量鹽酸提取，轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶中，并用超純水定容得試樣溶液，同時(shí)做試劑空白。

準(zhǔn)確吸取兩份10 mL試樣溶液于50 mL燒杯中，加入2.0 mL硝酸和0.6 mL高氯酸，蓋上表面皿于低溫電熱板上緩慢消解，直至白煙冒盡，溶液澄清。取下冷卻，分別加入高純水10 mL和6.0 mol／L鹽酸溶液5 mL，繼續(xù)消解至溶液冒白煙，冷卻。前者加入50 g／L硫脲和50 g／L抗壞血酸混合液(體積比1∶1) 2.0 mL，后者加入10 g／L鐵氰化鉀溶液1.0 mL提取至25 mL容量瓶中，用純水定容搖勻，得到的試液用以測(cè)定As和Se的含量。

2.2 儀器工作參數(shù)優(yōu)化和分析譜線選擇

以靈敏度高、檢出限低、譜圖峰形好、共存元素干擾少作為儀器參數(shù)優(yōu)化依據(jù)，從儀器譜線庫所提供的22種待測(cè)元素推薦波長、背景和強(qiáng)度等參數(shù)，選擇2～3條譜線。最終選擇的儀器參數(shù)列于表2，各元素的分析譜線見表3。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線及檢出限

準(zhǔn)確吸取各單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，用5%硝酸為溶劑配制各元素的質(zhì)量濃度均為0，0.02，0.1，1.0，2.0 mg／L的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液,在最佳實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行測(cè)定，以譜線強(qiáng)度(Y)為縱坐標(biāo)，待測(cè)元素的質(zhì)量濃度(X)為橫坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸。

在優(yōu)化的儀器測(cè)定條件下，重復(fù)測(cè)定空白溶液10次，計(jì)算測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差(s)，按國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)規(guī)定，按LOD=3s計(jì)算各待測(cè)元素的檢出限。各元素的工作曲線方程、檢出限及相關(guān)系數(shù)見表3。

表3 各元素的分析線、回歸方程、檢出限及相關(guān)系數(shù)

2.4 厚樸中微量元素分析結(jié)果

選取11個(gè)厚樸樣品，分取根、皮制樣，平行測(cè)定3次，測(cè)定結(jié)果見表4。厚樸皮和根中元素含量折線圖見圖1。

表4 厚樸樣品中22種微量元素的含量 μg／g

圖1 厚樸皮和根中元素含量折線圖

厚樸樣品中22種元素含量較高的依次是Ca，K，Mg，F(xiàn)e，Na；對(duì)厚樸皮和厚樸根中22種元素進(jìn)行對(duì)照分析，結(jié)果表明，厚樸的皮及根均未檢出重金屬Hg的含量，其它重金屬元素Pb，Cd的含量也很低［12］；厚樸皮中Ca和Mg兩種元素的含量高于根部的含量，皮的含鈣量接近根的兩倍，說明厚樸所吸收的鈣質(zhì)在皮中得到更好的富集，同樣鎂在皮部也有一定的富集。

2.5 艾納香中微量元素分析結(jié)果

對(duì)梵凈山野生艾納香和人工種植的艾納香樣品中微量元素的含量進(jìn)行了分析，結(jié)果見表5。

表5 艾納香中微量元素的含量 μg／g

由表5可知，艾納香中微量元素含量豐富［13］，22種元素中含量較高的依次是Ca，Mg，K，F(xiàn)e，Na，其它重金屬含量很低；艾納香中還含有一定的稀土元素。對(duì)野生艾納香和人工種植艾納香中22種元素進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，野生艾納香與人工種植艾納香相比，Ca，Mg元素的含量有明顯差異。野生艾納香中Ca，Mg元素的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工種植艾納香，說明野生環(huán)境生長條件有利于艾納香對(duì)Ca，Mg元素的吸收。因此在進(jìn)行人工種植時(shí)，應(yīng)模擬艾納香的野生環(huán)境條件，提高人工種植產(chǎn)品的質(zhì)量。

野生艾納香與人工種植艾納香微量元素含量對(duì)照，見圖2。

圖2 野生艾納香與人工種植艾納香中元素含量折線圖

由圖2可以看出，野生艾納香與人工種植艾納香存在微量元素上的明顯差異。野生艾納香中微量元素錳、鋅、鍶、鋁、鈦等元素的含量高于人工種植艾納香，說明野生環(huán)境生長條件利于多種微量元素的吸收。野生環(huán)境生長的艾納香，微量元素的吸收遠(yuǎn)高于人工種植環(huán)境，所以在進(jìn)行人工種植時(shí)，水、土壤、養(yǎng)分等人工種植的微量元素環(huán)境很重要。

2.6 精密度與回收試驗(yàn)

取樣品5份，按1.2方法進(jìn)行樣品處理后，分別進(jìn)行測(cè)定，進(jìn)行精密度試驗(yàn)；另取樣品加入各種元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別測(cè)定并計(jì)算回收率，精密度及回收率見表6。

表6 精密度與回收試驗(yàn)結(jié)果(n=5)

由表6可知，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.8%～3.6%之間，加標(biāo)回收率在95.55%～102.4%之間，可見所建方法精密度、準(zhǔn)確度較高，可用于分析藥用植物樣品中的微量元素。

3 結(jié)論

(1)建立的微波消解–ICP–AES法測(cè)定藥用植物中22種微量元素的方法，能夠一次進(jìn)樣，同時(shí)分析22種微量元素，樣品測(cè)試背景干擾較少，各元素分析線性范圍寬，檢測(cè)結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度良好。

(2)該方法測(cè)定結(jié)果與原子吸收光譜法(AAS)測(cè)定的部分相同元素的測(cè)定結(jié)果［14］相一致，證明本法結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

(3)采用所建方法對(duì)人工培植與天然生長的藥用植物艾納香及厚樸皮和根中微量元素含量的差異進(jìn)行進(jìn)行分析，為藥用植物的元素指紋圖譜建立、物質(zhì)特征的挖掘、藥性剖析及產(chǎn)地判斷提供依據(jù)。

［1］ 陳德昌，現(xiàn)代實(shí)用本草(上)［M］.北京：人民衛(wèi)生出版社，1997: 754–761.

［2］ 國家藥典委員會(huì).中華人民共和國藥典(第一部)［M］.北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2015.

［3］ 顏立紅，祁承經(jīng)，劉小雄.華中地區(qū)藤本種子植物區(qū)系的研究［J］.植物研究，2006，26(4): 1–6.

［4］ Xiong W，Li X，Hu J，et al. Study on Synchronous Extraction and Isolation of Bioactive Compounds from Ampelopsis Grossedentata［J］. Food Research and Development，2011，32(10): 183–186.

［5］ 張玉武，楊紅萍.貴州梵.凈山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)藤本植物的研究［J］.武漢植物學(xué)研究，2001，19(4): 269–298.

［6］ 周克瑜，許長照.必需微量元素與營養(yǎng)［J］.華西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，2(1): 20–22.

［7］ 秦俊法，陳磐華.中國的植物藥微量元素研究·微量元素：一切植物藥的基本成分［J］.廣東微量元素科學(xué)，2010(11): 1–18.

［8］ 崔莎莎，唐曉萍，王強(qiáng)，等. ICP–OES法測(cè)定綠茶中7種重金屬元素的溶出量［J］.化學(xué)分析計(jì)量，2015，24(5): 48–51.

［9］ 黃晶.智能石墨消解ICP–MS法測(cè)定空氣PM2.5中的Pb和Cd［J］.化學(xué)分析計(jì)量，2016，25(1): 41–43.

［10］ Gao Q H，Wu C S，Wang M. The jujube(Ziziphus Jujuba Mill.) fruit: A review of current knowledge of fruit composition and health benefts［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2013，61: 3 351–3 363.

［11］ 張孝芳，張卓勇，范國強(qiáng).現(xiàn)代分析技術(shù)在藥物分析和質(zhì)量控制中的應(yīng)用［J］.中國衛(wèi)生工程學(xué)，2005，4(3): 581–585.

［12］ GB 2672–2012 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量［S］.

［13］ JECFA. Summary report of the seventy-second meeting of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (summary and conclusions)[R]. Rome: 2010.

［14］ 范寶磊，張健，索有瑞.微波消解原子吸收和原子熒光法測(cè)定藤茶中的微量元素［J］.分析科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，26(5): 611–613.

DXRF獲批用于土壤和固體廢物元素分析新方法ASTM D8064–16

不久前最新發(fā)布的ASTM D8064–16標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試法已被批準(zhǔn)使用能量色散X射線熒光（簡稱EDXRF）光譜測(cè)定法，來進(jìn)行土壤和固體廢物中重金屬元素的量化分析。該測(cè)定法使用了多個(gè)單色光束，又稱為高精度X射線熒光(HDXRF)。

ASTM D8064適用于各種土壤基質(zhì)對(duì)于鉻、鎳、砷、鎘、汞和鉛的測(cè)定。由于這些元素被廣泛應(yīng)用于眾多工業(yè)流程，并且殘留在很多廢棄的工廠里，因此推動(dòng)了準(zhǔn)確、快速、簡易現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法的需求，這個(gè)方法就是HDXRF。

XOS先進(jìn)技術(shù)發(fā)展總監(jiān)陳澤武博士表示，該標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試法已被成功用于土壤和固體廢物中的重金屬的測(cè)定。XOS公司研發(fā)的HD Rocksand?采用了HDXRF技術(shù)，是一款用于現(xiàn)場(chǎng)分析土壤和水中超低含量重金屬的便攜式分析儀。HD Rocksand能做的遠(yuǎn)不止簡單的篩查，也提供了符合EPA 6200和ASTM D8064標(biāo)準(zhǔn)的量化檢測(cè)解決方案。

（李）

Determination of 22 Elements in Medicinal Plants By ICP–AES

Zhang Jian1， Fan Baolei2
(1. 103 Geological Party, Guizhou Bureau of Geology and Mineral Resources, Tongren 554300, China 2. Hubei University of Science and Technology，Xianning 437100, China)

A method for the determination of 22 elements content in medicinal plants of Fanjing Moutain in Guizhou province by inductively coupled plasma atomic emission spectrometer(ICP–AES) was developed. The samples were pretreated by using vacuum microwave digestion in HNO3–H2O2(3∶1) solution system，then 22 elements content in skin and root of magnolia，and the wild and artifcial Blumea balsamifera were analyzed. The ICP–AES instrument conditions were as follows: RF power was 1.25 kW，the gas fow rate of plasma gas was 15.1 L／min，auxiliary air fow rate was 1.0 L／min，and atomizing gas fow rate was 0.6 L／min. The good linearity was obtained for 22 elements in detection range with linear correlation coefficients of 0.986 7–0.999 6. The detection limits were 0.001 2–0.012 3 μg／g. The additon recoveries ranged from 95.55% to 102.4%，and the relative standard deviations were 0.8%–3.6%(n=5). The method is rapid and accurate，which can be used to analyze trace elements in medicinal plants.

medicinal plant; trace element; magnolia; blumea

O657.3

：A

：1008–6145(2017)01–0008–04

10.3969／j.issn.1008–6145.2017.01.002

*國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(D20142806)；湖北省心腦血管與糖尿病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)(2015CFC777)

聯(lián)系人：范寶磊；E-mail: fanb1_1211@sina.com

2016–10–12