周利，康利平，郝慶秀，郭蘭萍，康傳志，王升，楊健

中國中醫(yī)科學院 中藥資源中心 道地藥材國家重點實驗室培育基地，北京 100700

近年來研究發(fā)現(xiàn)，某些無機元素對中藥材的生長、藥效物質(zhì)的積累及功效的發(fā)揮具有重要的作用。如硼、鉬、銅、鋅等元素是植物體內(nèi)酶或輔酶的重要組成部分，在植物生長發(fā)育過程中起著不可缺少的作用[1]。李璇[2]研究發(fā)現(xiàn)，高濃度的鎘處理對丹參有效成分的積累有一定的促進作用。武志菲[3]通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，相同功效類型的中藥材在元素的富集特征上具有一定的相似性，如活血類中藥材中鉀元素含量中位數(shù)最高，鈣元素次之；止血類中藥中鈣、鉀、鈉的含量高于其他元素。許磊等[4]研究發(fā)現(xiàn)，鉀元素在常用的跌打損傷類中藥治療運動損傷中具有重要意義。鐵元素含量較高的藥材多具有滋陰補血的功效，銅元素含量較高的藥材多能增強新陳代謝，硒元素則可增強機體免疫力[5]；鐵、鋅、鉬等元素的適當補充對預防肝硬化和肝癌的發(fā)生具有重要意義[6]。

黃連作為我國傳統(tǒng)中藥，為毛茛科植物黃連CoptischinensisFranch.(習稱味連)、三角葉黃連C.deltoideaC.Y.Chenget Hsiao(習稱雅連)或云連C.teetaWall.的干燥根莖[7]，具有清熱燥濕、瀉火解毒、抗病毒、降糖、降壓等功效，具有廣闊的應用前景[8-10]。本研究以目前市場主流商品味連為研究對象，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)，對其主產(chǎn)區(qū)重慶石柱及湖北利川采集的67批樣品中的39種無機元素進行含量分析，為黃連后續(xù)的相關研究提供參考。

1 材料

1.1 試藥

黃連樣品采集于2018、2019年，均已達到種植年限，滿足入藥需求。樣品主要來源于重慶石柱和湖北利川兩大黃連主產(chǎn)區(qū)的各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，共計67個批次，具體樣品信息見表1。樣品經(jīng)中國中醫(yī)科學院中藥資源中心楊健副研究員鑒定為毛茛科植物黃連CoptischinensisFranch.。樣品采集、干燥后用小刷刷凈土壤和須根，經(jīng)球磨儀打粉后過60目篩備用。

39種元素標準溶液由Muti-element Solution 1和Muti-element Solution 2(SPEX CertiPerp公司，批號：XPNCN-17-100)混合標準溶液配制而成；硝酸(分析級，默克公司，由酸純化器二次純化)；過氧化氫溶液(分析純，天津市大茂化學試劑廠)；水為經(jīng)Millipore Milli-Q型水處理系統(tǒng)處理后的去離子水。

1.2 儀器

ICAP-Q型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(賽默飛世爾科技有限公司)；Mars 6型微波消解儀(美國CEM公司)；MM 400型混合球磨儀(Retsch公司)；AUW120D型電子天平(日本島津公司)；Mill-Q型超純水機(美國Millipore 公司)；DST-1000型酸純化器(美國Savillex公司)。

表1 黃連樣品信息

2 方法

2.1 混合對照品儲備溶液的配制

精密量取混合對照品溶液適量，用2%硝酸溶液稀釋，制成各元素質(zhì)量濃度均為10 μg·mL-1的對照品儲備液，4 ℃貯存?zhèn)溆谩?/p>

2.2 ICP-MS工作條件

射頻功率：15 500 W；采樣深度：5.0 mm；采樣錐孔徑：1.0 mm；截取錐孔徑：0.4 mm；輔助氣和載氣(均為氬氣)流速分別為0.8、1.1 L·mL-1；冷卻氣流速為14.0 L·mL-1；霧化器類型：同心霧化器；霧化室溫度：2 ℃；掃描方式：STD模式；采集點數(shù)：3；重復次數(shù)：3次。

2.3 供試品溶液的制備

精密稱取藥材粉末0.1 g置于聚四氟乙烯微波消解罐中，依次加入過氧化氫溶液1 mL和硝酸5 mL，密閉消解罐，置于微波消解儀中消解，消解程序見表2。消解完全后，自然冷卻，取消解內(nèi)罐置于電熱板上180 ℃趕酸至剩余1 mL，放冷，用超純水定容至10 mL，搖勻，過0.45 μm濾膜，即得無機元素供試品溶液。分別精密量取以上供試品溶液1 mL至10 mL和50 mL量瓶中，以超純水定容，搖勻，過0.45 μm濾膜，即得Fe、Zn、Mn元素和Mg、K元素供試品溶液。按相同方法制備空白對照溶液。

表2 微波消解程序

2.4 線性關系考察

分別精密量取混合對照品儲備液適量，加2%硝酸溶液稀釋，分別配成含Mg、K質(zhì)量濃度為20、50、100、200、500、1000、2000 ng·mL-1；含Cu、Mn、Fe、Ni、Zn、Rb、Sr、Ba質(zhì)量濃度為1、2、5、10、50、100、200、500 ng·mL-1；含Ag、Pb、As、Cd、Cr、Li、Be、V、Co、Ga、Se、Y、Cs、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Tl、Th質(zhì)量濃度為0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、50.0 ng·mL-1的系列對照品混合溶液，以計數(shù)比率為縱坐標，質(zhì)量濃度為橫坐標，繪制標準曲線(表3)。結(jié)果顯示，各元素的標準曲線線性關系良好，r均大于0.99。將對照品溶液逐步稀釋，直至各元素信號值為空白溶液信號值的3倍左右(S/N≈3)，此時各元素的質(zhì)量濃度即為該元素的檢出限(LOD)。

2.5 精密度考察

精密吸取同一混合對照品溶液，按照2.2項下方法分別連續(xù)進樣6次，計算各元素響應信號的RSD，結(jié)果顯示各元素響應信號的RSD均小于3%，表明儀器精密度良好。

2.6 穩(wěn)定性考察

取同一份供試品溶液(編號：LC1)，按2.2項下方法分別于0、2、4、8、12、18、24 h進樣測定，記錄各元素響應信號值，計算不同時間點間各元素響應信號值的RSD均小于3.5%，表明供試品溶液在24 h內(nèi)穩(wěn)定性良好。

2.7 重復性考察

分別精密稱取藥材粉末(編號：LC1)共6份，每份約0.1 g，按2.3項下供試品溶液的制備方法操作，按2.2項下條件進行測定，計算各元素含量。結(jié)果表明，各元素含量的RSD在2.25%～7.97%，在痕量分析的要求下，重復性良好，可以滿足檢測要求。

3 結(jié)果

3.1 黃連樣品元素分析結(jié)果

67批黃連樣品中39種無機元素的含量分析結(jié)果見表4～6。結(jié)果顯示，黃連中所含元素的種類較為豐富，在絕大多數(shù)樣品中39種無機元素均有檢出，其中含量水平最高的為K，平均質(zhì)量分數(shù)為3 552.75 mg·kg-1，其次依次為Mg(1 441.53 mg·kg-1)、Mn(253.49 mg·kg-1)、Fe(219.62 mg·kg-1)和Zn(177.39 mg·kg-1)。此5種元素均為植物生長發(fā)育過程中必不可少的營養(yǎng)元素，直接參與植物的新陳代謝。其余無機元素的質(zhì)量分數(shù)均在50 mg·kg-1以下。在所檢出的14種稀土元素中，Ce含量最高，平均質(zhì)量分數(shù)達到0.86 mg·kg-1；其次為La和Nd，平均質(zhì)量分數(shù)分別為0.53、0.33 mg·kg-1。其余11種稀土元素的質(zhì)量分數(shù)均在0.1 mg·kg-1以下，含量水平普遍較低。

樣品所含重金屬元素中Cu的平均含量最高，其次依次為Cr、Pb、Cd、As。Cu的質(zhì)量分數(shù)為6.10～30.74 mg·kg-1，平均值為16.28 mg·kg-1，其在ISO國際標準下[11]不存在超標情況(ISO國際標準未對Cu進行限量規(guī)定)，但其在《中華人民共和國藥典》(以下簡稱《中國藥典》)2020年版標準(Cu≤20 mg·kg-1)下共計有17批次超標，超標率為25.37%；Cr的質(zhì)量分數(shù)為0.07～2.67 mg·kg-1，平均值為1.65 mg·kg-1，《中國藥典》2020年版還未制定中藥材中Cr的限量標準；Pb的質(zhì)量分數(shù)為0.02～16.05 mg·kg-1，平均值為1.62 mg·kg-1，總體含量水平較低，僅有4個批次超過了《中國藥典》2020年版標準，在ISO國際標準下不超標；Cd的質(zhì)量分數(shù)為0.12～1.14 mg·kg-1，平均值為0.43 mg·kg-1。在《中國藥典》2020年版標準下僅有2批次不符合要求，在國際標準下(Cd≤2 mg·kg-1)，黃連中Cd不超標；As的質(zhì)量分數(shù)為0～0.83 mg·kg-1，平均值為0.16 mg·kg-1?？傮w而言As在黃連樣品中的含量較低，在《中國藥典》2020年版標準(As≤2 mg·kg-1)及ISO國際標準(As≤5 mg·kg-1)下均不存在超標情況。

續(xù)表5

續(xù)表5

表6 黃連樣品中Ce等13種元素質(zhì)量分數(shù)(n=3) mg·kg-1

續(xù)表6

將利川和石柱2個產(chǎn)地黃連樣品中重金屬的含量進行比較，利川產(chǎn)黃連樣品中Cr、Cu、As、Cd、Pb的平均質(zhì)量分數(shù)分別為1.51、16.09、0.15、0.29、2.11 mg·kg-1，石柱產(chǎn)黃連樣品中Cr、Cu、As、Cd、Pb的平均質(zhì)量分數(shù)分別為1.79、16.48、0.17、0.57、1.10 mg·kg-1。Cr、Cu、As的含量在2個產(chǎn)地樣品中差異無統(tǒng)計學意義，但石柱所產(chǎn)黃連中Cd的含量總體高于利川產(chǎn)黃連，而利川產(chǎn)黃連樣品中Pb的含量總體高于石柱產(chǎn)黃連。除此以外，其余無機元素的含量相對較低。

3.2 黃連樣品中無機元素含量的聚類分析

應用SPSS 19.0軟件，以各無機元素含量進行系統(tǒng)聚類分析，樹形圖見圖1。在較短的遺傳距離內(nèi)，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)樣品表現(xiàn)出一定的聚集趨勢。在遺傳距離為10時，各產(chǎn)地樣品表現(xiàn)出了較好的聚集性。對于兩大產(chǎn)區(qū)而言，雖然某些產(chǎn)地的樣品有較好的聚集趨勢，但總體來說無法通過聚類分析的手段將兩大產(chǎn)區(qū)的樣品徹底分開。

圖1 黃連樣品中無機元素含量聚類分析

4 討論

元素分析結(jié)果表明，黃連中的無機元素種類豐富，本研究分析的39種無機元素在絕大多數(shù)樣品中均有檢出，但不同產(chǎn)地樣品間元素含量的差異較大。在所有元素中，以K、Mg、Mn、Zn、Fe含量最高，其為植物生長所必需的元素，同時也具有較強的生理活性。其次，本研究測定了樣品中當前最受關注的5種重金屬元素，其中Cd因為在《中國藥典》2015年版標準下(≤0.3 mg·kg-1)在黃連中的超標率總體較高，故而其在黃連中的含量一直備受關注，以本研究結(jié)果為例，67批樣品中Cd質(zhì)量分數(shù)大于0.3 mg·kg-1的有44批。針對此情況，此前筆者研究小組針對黃連傳統(tǒng)以煎煮入藥的情況，對黃連煎煮后留下的藥湯中Cd的含量進行分析發(fā)現(xiàn)，Cd在水煎液中的溶出率僅約為黃連中Cd總含量的20.86%，且風險評估結(jié)果顯示，黃連中重金屬對人體沒有顯著危害[12]。當前，《中國藥典》2020年版將Cd的限量標準提高到了≤1 mg·kg-1，在新標準下，本研究樣品中僅有2個批次不符合要求。說明新標準中Cd的限量要求更加符合黃連的實際情況，新標準的頒布也大大減少了黃連中Cd的不合格率，有利于黃連產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

此外，Cr元素的含量也同樣值得關注。首先，Cr元素在當前的工業(yè)生產(chǎn)過程中應用十分廣泛，而廣泛的應用必然會導致環(huán)境的污染，并加劇動植物對其的吸收，因此必須加強對藥材中Cr元素的關注。其次，該元素又是一種形態(tài)毒性差異較大的元素。Cr最主要的存在形態(tài)為Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)，其中Cr(Ⅲ)為人體必需的營養(yǎng)元素，參與人體的糖、脂代謝；而Cr(Ⅵ)則被國際癌癥機構(gòu)列為一級致癌物質(zhì)，可誘導細胞凋亡、DNA損傷和線粒體損傷，具有顯著的基因毒性和致癌作用[13]。因此，針對此類較為特殊的元素，應該進一步做好元素的形態(tài)分析，確定藥材中該元素毒性較高形態(tài)存在的含量及比例，科學評價藥材中重金屬對人體的健康風險。