ICP-MS法同時測定地耳草藥材中21種無機元素的含量Δ

馬麗娟，韓 樂，劉訓(xùn)紅#，吳啟南，傅興圣，許 虎（1.江蘇省中醫(yī)院，南京 1009；.南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，南京 1003）

ICP-MS法同時測定地耳草藥材中21種無機元素的含量Δ

馬麗娟1＊，韓 樂2，劉訓(xùn)紅2#，吳啟南2，傅興圣2，許 虎2（1.江蘇省中醫(yī)院，南京 210029；2.南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，南京 210023）

目的：建立同時測定地耳草藥材中21種無機元素含量的方法。方法：采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法。功率為1 300W，冷卻氣流量為1.5 L/m in，載氣流速為0.8 L/m in，輔助氣流量為0.2 L/m in，積分時間為10 s，延遲時間為1 s，重復(fù)1次，測量方式為標(biāo)準(zhǔn)曲線法。采用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行主成分分析和相關(guān)性分析。結(jié)果：鐵、鎂、鈣、鋁、鉀、鈉、鋅、鈷、鎳、鋇、錳、磷、硒、鈦、鍶、銅、砷、鎘、鉻、鉛、汞檢測質(zhì)量濃度線性范圍分別為50～250μg/m L（r＝0.997 2）、25～100μg/m L（r＝0.998 9）、25～100μg/ m L（r＝0.997 7）、2.5～15μg/m L（r＝0.999 6）、25～150μg/m L（r＝0.999 1）、2.5～15μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 8）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 6）、0.5～2μg/m L（r＝0.999 5）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、0.5～2μg/m L（r＝0.998 3）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 7）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、0.05～0.2μg/m L（r＝0.999 2）、0.05～0.2μg/m L（r＝0.999 7）；精密度、穩(wěn)定性、重復(fù)性試驗的RSD＜5.0%；加樣回收率為93.9%～106.9%（RSD為0.22%～2.94%，n均為6）。鉀、鎂、磷、鈣、鋁為藥材樣品中主要的無機元素成分；21種元素中部分元素間有一定的相關(guān)性。結(jié)論：該方法操作簡便，精密度、穩(wěn)定性、重復(fù)性好，可用于地耳草藥材中21種無機元素含量的同時測定。

地耳草；無機元素；電感耦合等離子體質(zhì)譜法

地耳草為較常用中藥，又名田基黃，系藤黃科植物地耳草Hypericum japonicum Thunb.的干燥全草，具清熱利濕、解毒消腫之功效，主治濕熱黃疸、泄瀉、痢疾、瘡痂癰腫、急性腎炎、血吸蟲病等，其注射液已廣泛用于臨床，治療急、慢性肝炎效果均較顯著[1]?，F(xiàn)代藥理研究表明，地耳草具有增強免疫、抗腫瘤[2-3]和抗痛風(fēng)[4]的作用，其主要活性成分為黃酮類化合物。目前，對地耳草藥材的質(zhì)量控制多用高效液相色譜法同時測定黃酮類成分的含量[5-7]，但近年來，中藥材中無機元素與其療效的關(guān)系日益受到關(guān)注，其所含元素的種類及含量是中藥質(zhì)量評價的非常重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[8]。本研究采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）對不同產(chǎn)地地耳草藥材中鐵（Fe）、鎂（Mg）、鈣（Ca）、鋁（A l）、鉀（K）、鈉（Na）、鋅（Zn）、鈷（Co）、鎳（Ni）、鋇（Ba）、錳（Mn）、磷（P）、硒（Se）、鈦（Ti）、鍶（Sr）、銅（Cu）、砷（As）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、汞（Hg）的含量進行分析和比較，以期為地耳草藥材的有效性及安全性評價提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1 材料

1.1 儀器

OptimaTM2100DV型ICP-MS儀（美國Perkin Elmer公司）；ETHOS型微波消解儀（意大利M ilestone公司）；DF110型電子分析天平（蘇州賽恩斯儀器有限公司）；DHG-9023A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實驗設(shè)備有限公司）。

1.2 試劑

27Al、75As、137Ba、34Se、209Bi、112Cd、59Co、52Cr、64Cu、24Mg、55Mn、59Ni、48Ti、31P、65Zn多元素混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液（批號 ： GSB04- 1766- 2004） 以及56Fe、27A l、24Mg、23Na、40Ca、39K、88Sr、200.5Hg、207Pb單元素標(biāo)準(zhǔn)品溶液（批號分別為GSB04-1726-2004、GSB04-1713-2004、GSB04-1735-2004、GSB04-1734-2004、GSB04-1720-2004、GSB04-1751-

2004、GSB04-1754-2004、GSB04-1729-2004、GSB04-1742-2004）均購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心，質(zhì)量濃度均為1 000mg/L；硝酸、鹽酸為色譜純，其余試劑均為分析純，水為去離子水。

1.3 藥材

地耳草藥材（見表1）經(jīng)南京中醫(yī)藥大學(xué)中藥鑒定教研室劉訓(xùn)紅教授鑒定為真品。留樣憑證存放于南京中醫(yī)藥大學(xué)中藥鑒定實驗室。

表1 地耳草藥材來源Tab 1 Sourcesof H.japonicum

2 方法與結(jié)果

2.1 儀器工作條件

2.1.1 ICP-MS參數(shù) 功率：1 300W；冷卻氣流量：1.5 L/m in；載氣流速：0.8 L/m in；輔助氣流量：0.2 L/m in。

2.1.2 測量條件 積分時間：10 s；延遲時間：1 s；測量方式：標(biāo)準(zhǔn)曲線法；重復(fù)1次。

2.2 溶液的制備

2.2.1 Sr、K混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液 精密量取Sr單元素標(biāo)準(zhǔn)品溶液0、5.0、10.0、15.0、20.0μL，分別置于10m L量瓶中；精密量取K單元素標(biāo)準(zhǔn)品溶液0、0.25、0.5、1.0、1.5 m L，分別置于上述10m L量瓶中，準(zhǔn)確加70%硝酸溶液1.8m L，加水定容，制成Sr質(zhì)量濃度分別為0、0.5、1.0、1.5、2.0μg/m L，K質(zhì)量濃度分別為0、25、50、100、150 μg/m L的系列Sr、K混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液。

2.2.2 Pb、Hg混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液 精密量取Pb、Hg單元素標(biāo)準(zhǔn)品溶液各20μL，置于10m L量瓶中，加水定容，制成Pb、Hg質(zhì)量濃度均為2μg/m L的混合標(biāo)準(zhǔn)品母液。精密量取上述Pb、Hg混合標(biāo)準(zhǔn)品母液0、0.25、0.5、0.75、1.0m L，分別置于10m L量瓶中，準(zhǔn)確加入70%硝酸溶液1.8m L，加水定容，制成Pb、Hg質(zhì)量濃度均分別為0、0.05、0.1、0.15、0.2μg/m L的系列Pb、Hg混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液。

考慮合成氣及合成氣中H2和CO收率及H2/CO比，選擇TFR為825℃。此時，合成氣中H2、CO和CO2含量分別為39.4%、47.6%和10.6%，合成氣總收率及合成氣中H2和CO收率為1.48 Nm3/kgbiomass和1.16 Nm3/kgbiomass。

2.2.3 Fe、Na、Mg、Ca、Al混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液 精密量取Fe單元素標(biāo)準(zhǔn)品溶液0、0.5、1.0、1.5、2.5m L，Na、Al單元素標(biāo)準(zhǔn)品溶液各0、0.025、0.05、0.10、0.15m L，Mg、Ca單元素標(biāo)準(zhǔn)品溶液各0、0.025、0.05、0.075、0.1m L，分別置于10m L量瓶中，準(zhǔn)確加70%硝酸溶液0.09m L，加水定容，制成Fe質(zhì)量濃度分別為0、50、100、150、250μg/m L，Na、Al質(zhì)量濃度均分別為0、2.5、5.0、10、15.0μg/m L，Mg、Ca質(zhì)量濃度均分別為0、25、50、75、100μg/m L的系列Fe、Na、Mg、Ca、A l混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液。

2.2.4 As、Ba、Se、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Ti、P、Zn混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液 精密量取多元素混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液0、0.25、0.5、0.75、1.0m L，分別置于10m L量瓶中，準(zhǔn)確加70%硝酸溶液1.8m L，加水定容，制成含As、Ba、Se、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Ti、P、Zn質(zhì)量濃度均分別為0、2.5、5、7.5、10μg/m L的系列As、Ba、Se、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Ti、P、Zn混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液。

2.2.5 供試品溶液 精密稱取藥材樣品粉末（過200目篩）0.2 g，置于100m L聚四氟乙烯消解罐中，加70%硝酸溶液5m L、鹽酸2m L、氫氟酸2m L，于通風(fēng)櫥中靜置15m in，待反應(yīng)不劇烈后加蓋密封，裝入微波消解儀消解，消解完畢后冷卻至室溫，取出消解罐，在通風(fēng)櫥中將酸揮盡，轉(zhuǎn)移至50m L量瓶中，加水定容，即得。

2.3 線性關(guān)系考察

分別精密量取“2.2”項下系列混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液各適量，按“2.1”項下儀器工作條件進樣測定，記錄離子信號相對強度。以待測元素質(zhì)量濃度（x，μg/m L）為橫坐標(biāo)、離子信號相對強度（y）為縱坐標(biāo)進行線性回歸，得回歸方程與線性范圍，詳見表2。

2.4 檢測限考察

分別精密量取“2.2”項下待測元素混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液（均取系列混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液的第2個質(zhì)量濃度，下同）各適量，倍比稀釋，并按“2.1”項下儀器工作條件進樣測定，當(dāng)信噪比為3∶1時，得檢測限，詳見表2。

取“2.2”項下待測元素混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液各適量，按“2.1”項下儀器工作條件連續(xù)進樣測定6次，記錄離子信號相對強度。結(jié)果，各待測元素離子信號相對強度的RSD＜5.0%（n＝6），表明儀器精密度良好。

表2 回歸方程、線性范圍與檢測限Tab 2 Regression equations，linear ranges and detection lim its

2.6 穩(wěn)定性試驗

取“2.2.5”項下供試品溶液（編號：S1）適量，分別于室溫下放置0、2、4、8、10、12 h時按“2.1”項下儀器工作條件進樣測定，記錄離子信號相對強度。結(jié)果，各待測元素離子信號相對強度的RSD＜5.0%（n＝6），表明供試品溶液室溫下放置12 h內(nèi)基本穩(wěn)定。

2.7 重復(fù)性試驗

精密稱取同一批樣品（編號：S1）適量，按“2.2.5”項下方法制備供試品溶液，共6份，再按“2.1”項下儀器工作條件進樣測定，記錄離子信號相對強度。結(jié)果，各待測元素離子信號相對強度的RSD＜5.0%（n＝6），表明本方法重復(fù)性良好。

2.8 加樣回收率試驗

取已知含量樣品（編號：S1）適量，共6份，分別加入一定量的待測元素標(biāo)準(zhǔn)品溶液，按“2.2.5”項下方法制備供試品溶液，再按“2.1”項下儀器工作條件進樣測定，記錄離子信號相對強度并計算加樣回收率，結(jié)果見表3。

表3 加樣回收率試驗結(jié)果（n＝6）Tab 3 Resultsof recovery tests（n＝6）

2.9 藥材樣品中無機元素含量測定

取11批藥材樣品各適量，分別按“2.2.5”項下方法制備供試品溶液，再按“2.1”項下儀器工作條件進樣測定，記錄離子信號相對強度并計算樣品含量，結(jié)果見表4（注：表中“ND”為未檢測到）。

表4 藥材樣品中無機元素含量測定結(jié)果（n＝3，μg/g）Tab 4 Contentsof inorganic elementsin samples（n＝3，μg/g）

由表4可知，A l、Ca、Fe、K、Mg、P這6種元素的平均含量明顯高于其他元素，其中K元素的平均含量最高；As、Cd的平均含量較低。11批不同產(chǎn)地藥材樣品中大多數(shù)無機元素的含量均有一定的差異。

2.10 主成分分析和相關(guān)性分析

2.1 0.1 主成分篩選及其貢獻率分析 選擇藥材樣品中共有的17種無機元素進行分析，應(yīng)用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件包中的因子分析程序?qū)υ紨?shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理（見表5）。主成分的特征值及貢獻率是選擇主成分的依據(jù)。從表5可知，前5種主成分（K、Mg、P、Ca、A l）的累積貢獻率達87.348%（＞85%），由此可代表地耳草藥材中無機元素100%的信息。

表5 特征值及貢獻率Tab 5 Characteristic value and contribution rate

KMO統(tǒng)計量與Bartlett’s球形檢驗結(jié)果：KMO統(tǒng)計量＝0.475，球形檢驗χ2＝22.616，P＝0.012＜0.05。故適于因子分析。

經(jīng)方差最大正交旋轉(zhuǎn)后得因子載荷矩陣，用以鑒別有實際意義的因子，詳見表6。由表6可知，第1個主因子與Al、Ti、Cr高度正相關(guān)；第2個主因子與Mg高度正相關(guān)，與Cu高度負(fù)相關(guān)。因為總方差60%以上的貢獻來自前2個主因子，綜合前2個主因子分析顯示，K、Mg、P、Ca、Al是地耳草藥材中的特征無機元素。

2.1 0.2 藥材樣品中無機元素含量間的相關(guān)性分析 藥材樣品中無機元素含量間的相關(guān)性分析結(jié)果見表7（注：表中“＊”為有顯著相關(guān)性；“＊＊”為有極顯著相關(guān)性）。由表7可知，藥材樣品中18對元素極顯著正相關(guān)（P＜0.01）：Al-Ba、Al-Co、Al-Fe、Al-Ni、Al-Ti、Al-Cr、Ba-Ni、Ba-Ti、Ba-Cr、Co-Fe、Co-Ni、Co-Ti、Fe-Ti、Fe-Cr、Ni-Ti、Ni-Cr、Ti-Cr、Zn-Se；藥材樣品中12對元素顯著正相關(guān)（P＜0.05）：A l-Ca、Ba-Co、Ba-Pb、Ca-Co、Ca-Fe、Ca-Ni、Ca-P、Co-Cr、Fe-Na、Fe-Ni、Mn-P、Na-Ti。表明藥材樣品中上述30對元素的吸收積累有很好的協(xié)同作用。藥材樣品中2對元素極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）：Mg-Zn、Mg-Se；藥材樣品中2對元素顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）：Pb-Hg、Hg-As。表明藥材樣品中上述4對元素的吸收沒有協(xié)同作用。

表6 旋轉(zhuǎn)變換后的因子載荷矩陣Tab 6 Factor loadingmatrix after rotation transformatial

表7 藥材樣品中無機元素含量間的相關(guān)性分析結(jié)果Tab 7 Correlation resultsof the contentsof inorganic elementsof Samples

3 討論

研究結(jié)果初步表明，該方法操作簡便，精密度、穩(wěn)定性、重復(fù)性好，可用于地耳草藥材中21種無機元素含量的同時測定。地耳草藥材中部分元素間存在一定的相關(guān)性（正相關(guān)或負(fù)相關(guān)）。不同產(chǎn)地地耳草藥材中大多數(shù)無機元素的含量均有一定差異。

地耳草藥材中含有豐富的無機元素，在所分析的數(shù)種人體必需微量元素中，以Fe、Cu、Zn、Mn等含量較高，試驗結(jié)果與文獻報道[9-10]基本一致。這些元素在地耳草藥效發(fā)揮過程中起協(xié)同促進作用；且在治病同時還可起到補充微量元素的作用。

重金屬As、Hg、Pb、Cd等是對人體有害的微量元素，當(dāng)其在體內(nèi)蓄積至一定量時可引起免疫系統(tǒng)障礙和多種功能損害。目前，我國僅制定了部分中藥材和中藥制劑中Pb、As、Hg的限量標(biāo)準(zhǔn)，本試驗結(jié)果既可為地耳草藥材的質(zhì)量評價提供依據(jù)，也可為制定其中重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)提供參考。依據(jù)《藥用植物及制劑進出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》（2001）對重金屬的限量指標(biāo)：Pb≤5.0mg/kg，Cd≤0.3mg/kg，Hg≤0.2mg/kg，As≤2.0mg/kg。綜合上述標(biāo)準(zhǔn)可知，地耳草藥材樣品中Hg超標(biāo)，其他重金屬均符合標(biāo)準(zhǔn)。

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SimultaneousDeterm ination of 21 Inorganic Elements in Hypericum japonicum by ICP-MS

MA Lijuan1，HAN Le2，LIU Xunhong2，WU Q inan2，F(xiàn)U Xingsheng2，XU Hu2（1.Jiangsu Provincial Hospital of TCM，Nanjing 210029，China；2.College of Pharmacy，Nanjing University of TCM，Nanjing 210023，China）

OBJECTIVE：To establish themethod for simultaneous determ ination of 21 inorganic elements in Hypericum japonicum.METHODS：ICP-MSmethod was adopted.The power was 1 300 W；flow rate of cooling gas was 1.5 L/m in；flow rate of carrier gas was 0.8 L/min；flow rate of auxiliary gaswas 0.2 L/m in；integration time was 10 s；delay time of 1 s；repetition times was one time；measurementmode was standard curvemethod.SPSS 16.0 statistical software was used for relationship analysis and main component analysis.RESULTS：The linear range of iron，magnesium，calcium，aluminum，potassium，sodium，zinc，cobalt，nickel，barium，manganese，phosphorus，selenium，titanium，strontium，copper，arsenic，cadmium，chrom ium，lead，mercury were 50-250μg/m L（r＝0.997 2），25-100μg/m L（r＝0.998 9），25-100μg/m L（r＝0.997 7），2.5-15μg/m L（r＝0.999 6），25-150μg/m L（r＝0.999 1），2.5-15μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 8），2.5-10μg/m L（r＝0.999 6），0.5-2μg/m L（r＝0.999 5），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），0.5-2μg/m L（r＝0.998 3），2.5-10μg/m L（r＝0.999 7），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），0.05-0.2μg/m L（r＝0.999 2），0.05-0.2μg/m L（r＝0.999 7），respectively.RSDs of precision，stability and reproducibility tests were all lower than 5.0%.The recoveries were 93.9%-106.9%（RSD were 0.22%-2.94%，n＝6）. CONCLUSIONS：Themethod is simple，precise，stable and reproducible，and can be used for simultaneous determination of 21 inorganic elements in H.japonicum.

Hypericum japonicum；Inorganic element；ICP-MS

R284.1；R927.2

A

1001-0408（2017）15-2115-05

2016-06-20

2016-07-08）

（編輯：張 靜）

南京中醫(yī)藥大學(xué)“藥用生物資源研究與利用”優(yōu)秀科技創(chuàng)新團隊支持計劃項目（No.nzy-cxtd-002）

＊主管中藥師。研究方向：中藥調(diào)配、檢驗、品質(zhì)評價。E-mail：39453403@qq.com

#通信作者：教授。研究方向：中藥調(diào)配、檢驗、品質(zhì)評價。E-mail：liuxunh1959@sohu.com

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2017.15.28