三白草藥材不同部位中微量元素的差異研究Δ

陳宏降，劉佳楠，陳少軍，薛平（.浙江醫(yī)藥高等專科學(xué)校中藥學(xué)院，浙江寧波3500；2.常州市食品藥品監(jiān)督檢驗(yàn)中心，江蘇常州 2300）

三白草系三白草科植物三白草Saururus chinensis（Lour.）Baill.的干燥地上部分，具有利尿消腫、清熱解毒的功效[1]，臨床主要用于治療尿路感染、腎炎水腫、白帶過多、支氣管炎等炎癥相關(guān)疾病[2]。歷年來三白草藥用部位混亂，2000年版以前《中國藥典》中記載用全草或根莖，2005年版以后《中國藥典》記載僅用地上部分，而在《中藥大辭典》《中華本草》等專著中將三白草根單獨(dú)列為一味中藥，同時(shí)國外（韓國等）也多用根莖，且從根莖中分離得到多種木脂素類成分，具有抗炎[3]、抑制細(xì)胞黏附[4]、抑制轉(zhuǎn)錄因子NF-κB活性的作用[5]，多用于治療膿毒癥[6]和抗病毒[7-8]等。

微量元素是含量極低卻有著極為重要生理功能的一類元素，根據(jù)其在人和動物體內(nèi)的作用，可分為必需元素、非必需元素和有害元素。必需元素對維持人體健康平衡有重要支撐作用且與多種疾病的發(fā)生與發(fā)展密切相關(guān)[9-10]；有害元素，尤其是重金屬元素，可導(dǎo)致皮膚、神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)等損害，甚至具有致癌性，中藥重金屬超標(biāo)已成為國際關(guān)注的焦點(diǎn)之一[11]。電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多種元素的同時(shí)測定，已廣泛應(yīng)用于中藥中微量元素的測定[12]。

本研究采用微波消解-ICP-MS法建立測定三白草中25種微量元素含量的分析方法，對不同來源的三白草藥材地上部分和根莖樣品進(jìn)行分析，并通過主成分分析（PCA）和偏最小二乘判別分析（PLS-DA），找出差異顯著的微量元素及其變化規(guī)律，為其質(zhì)量控制及安全性評價(jià)提供依據(jù)。

1 材料

1.1 儀器

ICAP Q型ICP-MS儀（美國Thermo Fisher公司）；Ethos T型微波消解系統(tǒng)（意大利Milestone公司）；Sartorius BT125D型電子分析天平（德國Satorius公司）；Merck Milli-Q Direct 8型超純水系統(tǒng)（美國Millipore公司）。

1.2 試劑

鋰（Li，批號：13051）、鈹（Be，批號：157028）、鎂（Mg，批號：080126）、鋁（Al批號：16041）、鉻（Cr，批號：16042）、錳（Mn，批號：16071）、鐵（Fe，批號：16032）、鎳（Ni，批號：16041）、銅（Cu，批號：16061）、砷（As，批號：16041）、鎘（Cd，批號：16041382）、汞（Hg，批號：16032）、鉛（Pb，批號：15102）、鉍（Bi，批號：15061）、金（Au，批號：14091）標(biāo)準(zhǔn)溶液均購自中國計(jì)量科學(xué)研究院，質(zhì)量濃度均為1 000 μg/mL；硼（B，批號：17032488）、鈦（Ti，批號：17032488）、釩（V，批號：17032488）、鈷（Co，批號：17032488）、鋅（Zn，批號：17032488）、鉈（Ti，批號：17032488）、鎵（Ga，批號：17032488）、鈷（Sr，批號：17032488）、錫（Sn，批號：17032488）、銻（Sb，批號：17032488）、鋇（Ba，批號：17032488）標(biāo)準(zhǔn)溶液均購自國家鋼材測試中心，質(zhì)量濃度均為1 600 μg/mL；硫酸為優(yōu)級純，水為純化水。

1.3 藥材

三白草藥材購自各地藥材市場（見表1），經(jīng)南京中醫(yī)藥大學(xué)陳建偉教授鑒定為真品。

表1 三白草藥材來源Tab 1 Source of S.chinensis

2 方法與結(jié)果

2.1 試驗(yàn)條件

射頻功率：1 200 W；冷卻氣流量：14 L/min；輔助氣流量：1.0 L/min；霧化氣流量：0.9 L/min；碰撞氣體：氦；碰撞氣流速：4.8 mL/min；采樣錐孔徑：1.1 mm；截取錐孔徑：0.9 mm；超級截取錐孔徑：1.0 mm；積分時(shí)間：1 s；延遲時(shí)間40 s；掃描方式：單點(diǎn)跳峰；測定重復(fù)次數(shù)：3。

2.2 溶液的制備

2.2.1 混合對照品溶液 精密吸取各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液50 μL，置于50 mL量瓶中，加2%硝酸溶液定容，制成各元素質(zhì)量濃度均為1 μg/mL的混合對照品溶液。

2.2.2 供試品溶液 取藥材樣品于60℃干燥2 h，粉碎成粗粉，取0.5 g，精密稱定，置于四氟乙烯消解罐中，加硝酸5 mL，混勻，浸泡過夜，密閉并微波消解（消解條件見表2）。消解完全后，消解液冷卻至60℃以下，取出消解罐，放冷至室溫，將消解液轉(zhuǎn)入50 mL量瓶中，用水洗滌消解罐3次，洗液合并于量瓶中，加0.2 mLAu單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 μg/mL），加水定容，搖勻，即得。

2.2.3 空白溶液 缺藥材，按“2.2.2”項(xiàng)下方法制備空白溶液。

2.3 線性關(guān)系考察

表2 微波消解條件Tab 2 Microwave digestion conditions

精密量取“2.2.1”項(xiàng)下混合對照品溶液適量，加2%硝酸溶液制成各待測元素質(zhì)量濃度均為100、50、10、5、1、0.5、0.1、0.05 ng/mL的系列混合對照品溶液。精密量取上述系列混合對照品溶液適量，按“2.1”項(xiàng)下試驗(yàn)條件進(jìn)樣測定，記錄離子信號相對強(qiáng)度。以各待測元素質(zhì)量濃度（x，μg/L）為橫坐標(biāo)、離子信號相對強(qiáng)度（y）為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸?；貧w方程與線性范圍見表3。

表3 回歸方程、線性范圍與檢測限Tab 3 Regression equations，linear ranges and detection limits

2.4 檢測限考察

分別精密量取“1.2”項(xiàng)下待測元素標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，倍比稀釋，并按“2.1”項(xiàng)下試驗(yàn)條件進(jìn)樣測定，當(dāng)信噪比為3∶1時(shí)，得檢測限，詳見表3。

2.5 精密度試驗(yàn)

取“2.2”項(xiàng)下供試品溶液（編號：S9）適量，按“2.1”項(xiàng)下試驗(yàn)條件連續(xù)進(jìn)樣測定6次，記錄離子信號相對強(qiáng)度。結(jié)果，待測元素離子信號相對強(qiáng)度的RSD均≤4.79%（n＝6），表明方法精密度良好。

2.6 重復(fù)性試驗(yàn)

精密稱取同一批樣品（編號：S9）適量，按“2.2.2”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，共6份，再按“2.1”項(xiàng)下試驗(yàn)條件進(jìn)樣測定，記錄離子信號相對強(qiáng)度。結(jié)果，各待測元素離子信號相對強(qiáng)度的RSD均＜5.12%（n＝6），表明本方法重復(fù)性良好。

2.7 加樣回收率試驗(yàn)

取已知含量樣品（編號：S9）適量，共6份，分別加入一定質(zhì)量的待測元素對照品，按“2.2.2”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，再按“2.1”項(xiàng)下試驗(yàn)條件進(jìn)樣測定，記錄離子信號相對強(qiáng)度并計(jì)算加樣回收率，結(jié)果見表4。

表4 加樣回收率試驗(yàn)結(jié)果（n＝6，%）Tab 4Results of recovery tests（n＝6，%）

2.8 藥材樣品中微量元素含量測定

取25批藥材樣品各適量，分別按“2.2.2”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，再按“2.1”項(xiàng)下試驗(yàn)條件進(jìn)樣測定，記錄離子信號相對強(qiáng)度并計(jì)算樣品含量，結(jié)果見表5、表6（表中“-”為未檢出，S1～S13為地上部分，S14～S25為根莖）。

2.9 不同藥用部位微量元素差異分析

利用SIMCA-P 13.0統(tǒng)計(jì)軟件對表5數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA和PLS-DA。藥材樣品的PCA圖見圖1；藥材樣品中微量元素的PLS-DA載荷散點(diǎn)圖見圖2；各元素變量對分組的貢獻(xiàn)值見圖3。結(jié)果表明，三白草藥材地上部分（S1～S13）和根莖（S14～S25）中微量元素存在顯著性差異，25批三白草藥材可明顯地分為2組；組內(nèi)三白草藥材地上部分樣品分散度較大，表明地上部分微量元素含量變化較大，可能與產(chǎn)地、采收期等因素有關(guān)。利用PLS-DA，并結(jié)合t檢驗(yàn)（P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義）進(jìn)一步對三白草藥材地上部分和根莖樣品中微量元素差異進(jìn)行比較，按照變量對分組貢獻(xiàn)值（VIP）的大小進(jìn)行排列，其中Sb、Sn、Mn、Cd、Ti、Ba、Co、As、Be、Cr、Ga、Ni的VIP＞1，表明上述元素在三白草藥材樣品地上部分和根莖中的含量差異較大，其中Sb、Sn、Mn、Cd、Ti、Ba、Co、As、Be、Ga、Ni在地上部分含量較根莖中高，而Cr在根莖中含量較地上部分高。

表5 藥材樣品中微量元素含量測定結(jié)果（n＝3，μg/kg）Tab 5Content determination of inorganic elements in samples（n＝3，μg/kg）

表6 藥材樣品中微量元素含量測定結(jié)果（n＝3，μg/kg）Tab 6 Content determination of inorganic elements in samples（n＝3，μg/kg）

續(xù)表6Continued tab 6

圖1 藥材樣品的PCA圖Fig 1 PCAscore plot of samples

3 討論

微量元素是人體維持每日正常生理活動必須的營養(yǎng)成分，是體內(nèi)多種酶、激素、核酸的組成成分，參與細(xì)胞代謝過程，能夠調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝，與人體健康密切相關(guān)。研究表明，三白草藥材地上部分和根莖中均含有多種微量元素，普遍存在人體所必需的Fe、Cu、Zn、Mn、Mg、Cr、Co、V、Sn、Ni等微量元素，但含量均偏低（＜10 μg/g），其中Mg、Fe、Al的含量相對較為豐富[13]。研究表明，低血鎂與Ⅱ型糖尿病、代謝綜合征、高血壓、動脈粥樣硬化等發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)均有顯著相關(guān)性[14]；Fe是人體所必需微量元素，是血紅蛋白的重要組成部分，參與機(jī)體氧的運(yùn)輸和儲存，同時(shí)參與細(xì)胞色素氧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶等多種酶的合成，可有效清除體內(nèi)氧化過程中產(chǎn)生的過氧化氫、有機(jī)過氧化物等有害物質(zhì)，使機(jī)體組織細(xì)胞免受損傷破壞[10]，這些微量元素的生理生化作用是否與三白草藥材的降血壓、舒張血管、正性肌力作用[14]以及抗氧化、降血脂[15]等作用相關(guān)有待進(jìn)一步研究。

圖2 藥材樣品中微量元素的PLS-DA載荷散點(diǎn)圖Fig 2 PLS-DA loading scatter plot of trace element in S.chinensis

圖3 各元素變量對分組的貢獻(xiàn)值Fig 3 Contribution value of each element to subgroups

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