ICP-OES法測定兩種肋柱花21種礦質(zhì)元素

袁園園，孫菁，王延花，周玉碧，葉潤蓉，鄧娟，彭敏，盧學(xué)峰

(1.中國科學(xué)院西北高原生物研究所，青海省青藏高原特色生物資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧　810008；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京　100049；3.青海省環(huán)境監(jiān)測中心站，青海 西寧　810008)

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ICP-OES法測定兩種肋柱花21種礦質(zhì)元素

袁園園1,2，孫菁1，王延花3，周玉碧1，葉潤蓉1，鄧娟1,2，彭敏1，盧學(xué)峰1

(1.中國科學(xué)院西北高原生物研究所，青海省青藏高原特色生物資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧810008；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049；3.青海省環(huán)境監(jiān)測中心站，青海 西寧810008)

摘要：【目的】 用ICP-OES方法測定肋柱花的礦質(zhì)元素,分析比較兩種肋柱花中礦質(zhì)元素含量差異，為肋柱花資源的深入開發(fā)提供科學(xué)依據(jù).【方法】 采用硝酸-微波消解樣品，結(jié)合電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法對大花肋柱花和肋柱花中21種礦質(zhì)元素進(jìn)行測定.【結(jié)果】 大花肋柱花中檢出21種礦質(zhì)元素，肋柱花中檢出18種礦質(zhì)元素，Se、Mo、Cd未檢出.此外，兩者均具有較高的Ca、Mg、Fe元素含量，Co在兩種肋柱花的含量差異最大，Tl相差最小.線性相關(guān)系數(shù)r在0.999 0～1.000 0之間，檢出限低于0.0040 mg/kg，加標(biāo)回收率在88%～106%之間,RSD在0.20%～4.31%.【結(jié)論】 ICP-OES法線性關(guān)系良好，檢出限低，靈敏度高，可適用于兩種肋柱花礦質(zhì)元素的測定；兩種肋柱花的礦物質(zhì)含量存在差異.

關(guān)鍵詞：大花肋柱花；肋柱花；礦質(zhì)元素；ICP-OES

大花肋柱花(Lomatogoniummacranthum)和肋柱花(Lomatogoniumcarinthiacum)均為龍膽科肋柱花屬植物[1].大花肋柱花具有清肝利膽，清熱解毒和祛濕功效，可治急性黃膽型肝炎、急性腎盂腎炎、流行性感冒、膽病引起的發(fā)燒及瘡癤癰毒[2].肋柱花具有清熱、健胃愈傷等功效，可用于傷寒、中暑頭痛、咽喉腫痛、口渴煩躁等病癥[3-4].

中藥材中含有大量人體必不可少的礦質(zhì)元素，這些元素與人類的健康有著密切的聯(lián)系，如鈣元素對于維持細(xì)胞正常功能、肌肉收縮、信息傳遞、神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)及骨髓的形成等起著十分重要的作用[5-7]，因此測定其礦質(zhì)元素對中藥藥理藥效的研究具有十分重要的意義[8-9].目前關(guān)于肋柱花的研究主要側(cè)重地理分布、定性鑒別和化學(xué)分析等方面[10-14]，尚未有關(guān)大花肋柱花和肋柱花礦質(zhì)元素測定的比較研究報(bào)道，為了區(qū)分兩種肋柱花的作用機(jī)制，本文采用ICP-OES法測定大花肋柱花和肋柱花全草中21種礦質(zhì)元素，以期了解大花肋柱花和肋柱花的礦質(zhì)元素含量差異，為大花肋柱花和肋柱花資源的深入開發(fā)和相關(guān)藥理藥效的研究提供一定的科學(xué)依據(jù).

1材料與方法

1.1儀器及試劑

1.1.1儀器 Optima 7000DV電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(美國Perkin Elmer公司)；CEM微波消解儀(美國CEM公司)；VB20型趕酸裝置(美國LabTech公司).

1.1.2試劑和標(biāo)準(zhǔn)溶液鹽酸、高氯酸、硝酸、氫氟酸均為優(yōu)級純；實(shí)驗(yàn)用水為超純水.混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：21種元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液質(zhì)量濃度均為100 mg/L(國家環(huán)?？偩謽?biāo)準(zhǔn)樣品研究中心).

1.2樣品采集

試驗(yàn)材料于2013年8月采自青海省祁連縣扎麻什鄉(xiāng)河西村.采集整個(gè)植株，株間采集距離為15～20 m，帶回實(shí)驗(yàn)室后，用超純水淋洗，陰干后置45 ℃恒溫烘箱中烘干至恒重，粉碎，過100目篩，備用.原植物標(biāo)本經(jīng)中國科學(xué)院西北高原生物研究所盧學(xué)峰副研究員鑒定為龍膽科肋柱花屬植物大花肋柱花(Lomatogoniummacranthum(Diels et Gilg) Fern)和肋柱花(Lomatogoniumcarinthiacum(Wulf.) Reichb.).

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1儀器工作條件ICP-OES工作條件：載氣流量15 L/min，輔助氣流量0.2 L/min，冷卻氣流量0.8 L/min，射頻功率1300 W.各元素分析測定波長見表1.

表1　ICP工作條件

1.3.2樣品溶液的制備準(zhǔn)確稱取樣品0.4 g，置于微波消解罐中，依次加入2 mL HCl，6 mL HNO3、2 mL HF，加蓋密封，放入微波消解爐中，微波消解程序見表2.消解完畢，冷卻至室溫后，將消解罐放入趕酸裝置趕酸，待酸趕盡，轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，定容.同時(shí)制備空白溶液和加標(biāo)樣品.

1.3.3標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制精密吸取濃度為100.0 mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，用1%硝酸稀釋，配制成濃度為0，0.25，0.50，1.00，1.50，2.00，2.50 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液.

1.3.4加標(biāo)回收率的測定在肋柱花樣品中加入As、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Li、Mg、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Sr、Ti、Tl、V、Zn標(biāo)準(zhǔn)溶液各2.5 μg，消解、定容，按ICP-OES法測定各元素含量，計(jì)算加標(biāo)回收率.

2結(jié)果與討論

2.1各元素回歸方程

以分析的響應(yīng)值(y)為縱坐標(biāo)，濃度(x)為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出回歸方程.各元素回歸方程、相關(guān)系數(shù)結(jié)果見表3.試驗(yàn)表明，21種元素在相應(yīng)的質(zhì)量濃度(0～2.5 mg/mL)范圍內(nèi)，相關(guān)系數(shù)r在0.999 0～1.000，質(zhì)量濃度與其發(fā)射強(qiáng)度呈良好的線性關(guān)系.

表3　21種元素線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)

2.2檢出限的測定

在前述條件下，取樣品空白溶液連續(xù)測定11次，以3倍空白溶液的標(biāo)準(zhǔn)偏差所對應(yīng)的濃度作為儀器檢出限，經(jīng)計(jì)算各元素的檢出限如表4所示.可以看出，本方法中各待測元素的檢出限均低于0.004 0 mg/kg，靈敏度較高，符合分析要求.

表4　各元素的檢出限

2.3加標(biāo)回收率試驗(yàn)

按1.3.4的方法，對兩種肋柱花中的礦質(zhì)元素進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，平行測定3次，取平均值計(jì)算回收率,結(jié)果見表5.可見各元素加標(biāo)回收率在88%～106%，其中12種元素在95%～104%，表明該方法具有良好的準(zhǔn)確性，適于大花肋柱花和肋柱花各個(gè)礦質(zhì)元素的同時(shí)測定.

表5　加標(biāo)回收率試驗(yàn)結(jié)果

2.4樣品測定

對同一份樣品進(jìn)行3次重復(fù)測定，計(jì)算出相對標(biāo)準(zhǔn)偏差值(RSD)，用其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差確定本實(shí)驗(yàn)方法條件下各元素測定的精密度，測定結(jié)果見表6.大花肋柱花元素含量的RSD在0.20～3.96%，肋柱花RSD在0.24～4.31%，該結(jié)果表明ICP-OES法具有良好的精密度.

由表6可知，在所分析測定的21種礦質(zhì)元素中，大花肋柱花全部檢出，肋柱花3種元素未檢出.兩種肋柱花的礦質(zhì)元素表現(xiàn)為基本一致的含量變化趨勢，僅有個(gè)別元素含量稍有變化，大花肋柱花含量順序?yàn)镃a>Mg>Fe>Zn>Ti>Mn>Sr>Cr>Li>Cu>Pb>V>Sb>As>Be>Mo>Ni>Co>Cd>Se>Tl，肋柱花含量由高到低排序?yàn)镃a>Mg>Fe>Ti>Zn>Mn>Sr>Cr>Li>Cu>Tl>Pb>V>As>Be>Sb>Ni>Co.

兩種肋柱花中均以Ca、Mg和Fe的含量較高，大花肋柱花含量較少的是Cd、Se和Tl，肋柱花含量較少的是Sb、Ni和Co.

表6　樣品含量測定結(jié)果

“-”代表該元素未檢出或在檢出限以下.

2.5元素含量趨勢分析

為進(jìn)一步分析大花肋柱花和肋柱花礦質(zhì)元素的分布情況，將各元素按常量元素、微量元素、重金屬元素進(jìn)行分類比較，趨勢結(jié)果見圖1.

由圖1可知，常量元素Ca和Mg在大花肋柱花中的含量均低于肋柱花.微量元素Be、Co、Cu、Li、Mn、Sr、V和Zn在大花肋柱花中含量高于肋柱花，而Fe和Ti反之.重金屬元素As、Cr、Ni、Pb和Sb在大花肋柱花中含量高于肋柱花，而Tl反之.因此，在共同檢出的18種元素中，Ca、Mg和Cu等15種元素在大花肋柱花的含量高于肋柱花，F(xiàn)e、Ti和Tl 3種元素則相反.

A：常量元素(Fe除外)； B：微量元素(包含F(xiàn)e)；C：重金屬元素.圖1　大花肋柱花和肋柱花元素含量圖Fig.1　Elements content in L.macranthum and L.carinthiacum

對兩種肋柱花中同種元素含量進(jìn)行比較得出，Co和Ni含量相差最大，其在大花肋柱花的含量分別是肋柱花的41.46倍、13.20倍.元素Sb、Be、As、V、Pb和Li含量相差較大，其在大花肋柱花的含量是肋柱花的2.0～5.2倍.元素Cu、Zn、Sr、Mn和Cr在大花肋柱花的含量是肋柱花的1.1～1.9倍，F(xiàn)e、Ti、Mg、Ca和Tl在大花肋柱花的含量是肋柱花的0.2～0.5倍.植物對元素的獲取主要來源于土壤，土壤元素含量的高低直接影響中藥材元素的積累[15-16].因此，生境不同的兩種肋柱花礦質(zhì)元素含量的不同，可能與土壤元素含量的高低有關(guān).

根據(jù)《中國藥典》[17]和《藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》[18]規(guī)定，礦質(zhì)元素Cd、As、Pb和Cu的含量不得超過0.3、2.0、5.0、20.0 mg/kg.本試驗(yàn)大花肋柱花、肋柱花中Cu元素含量低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，符合國家規(guī)定；Cd、As、Pb含量均高于國家標(biāo)準(zhǔn)，究其原因，可能與采集地土壤生態(tài)環(huán)境影響有關(guān).

3結(jié)論

1)本文利用微波消解，結(jié)合ICP-OES法同時(shí)測定了兩種肋柱花中21種礦質(zhì)元素，所建立的方法檢出限均低于0.004 0 mg/kg，加標(biāo)回收率在88%～106%之間，RSD在0.20%～4.31%之間，表明本實(shí)驗(yàn)方法的檢出限低，精密度高，重復(fù)性好.

2)兩種肋柱花中Ca、Mg和Fe含量均較高，大花肋柱花中Se和Tl含量較低，而肋柱花Ni和Co含量較低.元素含量差異表現(xiàn)較大的是Co，Tl的差異表現(xiàn)較小，其在大花肋柱花的含量分別是肋柱花的41.46倍和0.2倍.兩種肋柱花中Cu含量均低于國家標(biāo)準(zhǔn)；Cd、As和Pb含量均高于國家標(biāo)準(zhǔn).造成兩種肋柱花元素含量差異之大的原因，可能與土壤中礦質(zhì)元素含量有關(guān).

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(責(zé)任編輯胡文忠)

Measurement of 21 mineral elements in twoLomatogoniumby ICP-OES

YUAN Yuan-yuan1,2,SUN Jing1,WANG Yan-hua3,ZHOU Yu-bi1,YE Run-rong1,DENG Juan1,2,PENG Min1,LU Xue-feng1

(1.Key Laboratory of Qinghai Tibet Plateau Biological Resources,Northwest Institute of Plateau Biology,Chinese Academy of Sciences,Xining 810008,China；2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049，China;3.Qinghai Environmental Monitoring Center Station,Xining 810008,China)

Abstract：【Objective】 Measuring the mineral elements in two Lomatogonium species by coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES),the difference between the two species was compared to provide scientific basis for further development of Lomatogonium resources.【Method】 21 mineral elements in two Lomalogonium species were measured by ICP-OES using samples digested by nitric acid microwave.【Result】 21 mineral elements were detected in L.macranthum,while 18 elements in L.carinthiacum and Se,Mo and Cd cannot be detected.Content of Ca,Mg and Fe in the two species showed higher.The difference in the content of Co was maximum and Tl was minimum.The correlation coefficient of the linear equation was between 0.999 0 and 1.0000.The detection limit was less than 0.004 0 mg/kg.The recoveries rate was between 88%～106% with RSD ranging from 0.20% to 4.31%.【Conclusion】 ICP-RSD method showed good linear relationship,low detection limit,high sensitivity and can be used to measure mineral elements in two Lomalogonium species.The two species differed in mineral elements.

Key words：Lomatogonium macranthum；Lomatogonium rotatum；mineral elements；ICP-OES

通信作者：盧學(xué)峰，男，碩士生導(dǎo)師，主要從事植物資源分類學(xué)研究.E-mail：LXF@nwipb.cas.cn

基金項(xiàng)目：國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAC08B06)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81102744，81403051).

收稿日期：2015-03-23；修回日期：2015-04-28

中圖分類號：O 657.31

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1003-4315(2016)02-0079-05

第一作者：袁園園(1989-)，女，在讀碩士，研究方向?yàn)樗幱弥参镔Y源.E-mail：gzr1206@163.com