ICP-MS法測(cè)定干姜中10種人體必需微量元素的含量

吳福林，董慶海，王涵，譚靜，林紅強(qiáng)，劉慧，李平亞，李艷嬌

（1.吉林大學(xué)藥學(xué)院，長(zhǎng)春 130021；2.吉林四長(zhǎng)制藥有限公司，吉林 梅河口 135000；3.吉林大學(xué)第一醫(yī)院藥劑科 長(zhǎng)春 130021）

人體必需微量元素對(duì)維持正常生理功能具有重要作用，可參與體內(nèi)多種功能性蛋白質(zhì)、酶及激素等的合成，對(duì)調(diào)節(jié)機(jī)體代謝具有重要作用[1-5]。如Fe(Ⅱ)和卟啉能夠組成血液中的血紅蛋白和肌肉中的肌紅蛋白，含鐵的蛋白質(zhì)是生物氧化還原反應(yīng)中的主要電子載體，是所有生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)換反應(yīng)中不可缺少的物質(zhì)。銅是多種酶的主要成分，參與它們的合成，銅過(guò)多或過(guò)少對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生不良影響[6]。雖然微量元素在人體內(nèi)含量極少，但卻是人體不可缺少的成分。

姜為姜科植物姜（Zingiber officinale Rose）的干燥根莖，又名白姜、均姜，是藥、食兩用常用中藥。干姜性熱、味辛，歸脾、胃、腎、心、肺經(jīng)，具有溫中散寒、回陽(yáng)通脈、溫肺化飲的功效[7]。干姜主要含有揮發(fā)油、姜酚類、多糖及微量元素等化學(xué)成分[8]?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，干姜具有解熱、抗炎殺菌[9]、抗氧化[10]、抗心律失常[11]、抗心肌缺血[12]及抗腫瘤[13]等藥理活性，臨床上可用于消炎、鎮(zhèn)痛及止嘔等。目前，干姜的研究主要集中在化學(xué)成分及藥理作用等方面，對(duì)于干姜微量元素的研究較少。蔣云福等[14]用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定干姜、炮姜及高良姜中銅（Cu）、錳（Mn）、鈣（Ca）、鐵（Fe）、鋅（Zn）、鎘（Cd）、鉛（Pb）等7種無(wú)機(jī)元素的含量，并分析不同姜之間微量元素的差異。本研究首次采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）同時(shí)測(cè)定了干姜中 Cu、Zn、鈷（Co）、Mn、鉻（Cr）、硒（Se）、鎳（Ni）、鉬（Mo）、釩（V）、錫（Sn）等10種人體必需微量元素的含量，為干姜藥材的質(zhì)量控制及進(jìn)一步合理補(bǔ)充人體內(nèi)必需微量元素提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料

1.1 試驗(yàn)材料

干姜藥材（編號(hào)為G20180720）由吉林金寶藥業(yè)股份有限公司提供，經(jīng)吉林大學(xué)藥學(xué)院李平亞教授鑒定為姜科植物姜（Z.officinaleRose）的干燥根莖。藥材切斷，用高速萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎成細(xì)粉，過(guò)200目篩，備用。

1.2 儀器與試劑

7500a型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國(guó)Agilent公司）；AL104型電子天平（瑞士Mettler Toledo公司）；FW177型高速萬(wàn)能粉碎機(jī)（北京市永光明醫(yī)療儀器廠）；Milli-Q超純水機(jī)（美國(guó)Millipore公司）。

Cu、Zn、Co、Mn、Cr、Se、Ni、Mo、V、Sn 標(biāo)準(zhǔn)溶液（10.0 mg/L），銦（In）、銠（Rh）單元素內(nèi)標(biāo)溶液（50.0 mg/L），鋰（Li）、釔（Y）、Co、鉍（Bi）質(zhì)譜調(diào)諧液（10.0mg/L）（美國(guó)安捷倫公司）；超純水（美國(guó)Millipore公司）；硝酸（ =1.4 g/mL，賽默飛世爾公司）；氫氟酸（色譜純，美國(guó)Fisher公司）。

試驗(yàn)用器皿均用10%硝酸浸泡過(guò)夜，用超純水沖洗后備用。

2 方法與結(jié)果

2.1 儀器工作參數(shù)

用Li、Y、Co、Bi調(diào)諧液對(duì)儀器進(jìn)行最佳工作條件的選擇，使各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)測(cè)量指標(biāo)。等離子體氣流速：15.0 L/min；調(diào)頻（RF）發(fā)射功率：1 350 W；載氣流速：1.1 L/min；高鹽霧化器，霧化室溫度：2℃；采樣深度：7.0mm；蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速：6r/min；雙電荷指標(biāo)（Ba2+/Ba+）：＜1%；氧化物指標(biāo)（CeO+/Ce）：＜0.5%。

2.2 供試品溶液的制備

精密稱取干姜細(xì)粉0.1 g，加5.0 mL聚四氟乙烯溶解，置于溶樣彈中，加入硝酸1.0mL、雙氧水0.5mL，置于電熱板（120℃）上預(yù)處理，待液體蒸至濕鹽狀，加入氫氟酸1.4mL、硝酸1.6mL。將溶樣彈加蓋及鋼套密閉，190℃保持48 h，自然冷卻至室溫后，再于120℃的電熱板上蒸至濕鹽狀，冷卻后，加50%硝酸3.0mL，將溶樣彈加蓋及鋼套密閉，150℃保持12h。冷卻后，用高純水將消解液移至聚氯乙烯樣品瓶中，定容至50.0 mL，搖勻備用，并隨行制備空白對(duì)照溶液。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

精密吸取 Cu、Zn、Co、Mn、Cr、Se、Ni、Mo、V、Sn標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別用3%HNO3溶液逐級(jí)稀釋成各系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.4 內(nèi)標(biāo)溶液的制備

精密吸取In、Rh標(biāo)準(zhǔn)溶液，用3%HNO3溶液稀釋制成1.0 g/L的內(nèi)標(biāo)溶液。

2.5 方法學(xué)驗(yàn)證

2.5.1 線性關(guān)系 取“2.3”項(xiàng)下各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，在“2.1”項(xiàng)下工作條件下測(cè)定，以各元素質(zhì)量濃度（g/L）為橫坐標(biāo)（X）、各元素與內(nèi)標(biāo)溶液響應(yīng)值比值為縱坐標(biāo)（Y）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得各元素的線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)（r），結(jié)果見(jiàn)表1。精密吸取“2.2”項(xiàng)下空白對(duì)照溶液，以連續(xù)測(cè)定空白對(duì)照溶液儀器響應(yīng)值的10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差（10SD）對(duì)應(yīng)的各待測(cè)元素質(zhì)量濃度為定量限，以連續(xù)測(cè)定空白對(duì)照溶液儀器響應(yīng)值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差（3SD）對(duì)應(yīng)的各待測(cè)元素質(zhì)量濃度為檢測(cè)限，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 各元素的線性關(guān)系及檢出限Table 1 Linear relationship and detection limit of each element

2.5.2 精密度試驗(yàn) 取干姜（編號(hào)G20180720）供試品溶液，連續(xù)測(cè)定6次。測(cè)得的各元素含量的RSD為1.25%～2.56%，表明精密度良好。

2.5.3 重復(fù)性試驗(yàn) 取干姜（編號(hào)G20180720）粉末，平行制備6份供試品溶液，分別測(cè)定。10種元素含量的RSD為1.74%～2.75%，表明該方法重復(fù)性良好。

2.5.4 穩(wěn)定性試驗(yàn) 取干姜樣品（編號(hào)G20180720）供試品溶液，分別于 0、2、4、8、12、24 h 測(cè)定各元素的含量，并計(jì)算RSD。各元素含量的RSD為1.54%～2.11%，表明該方法的穩(wěn)定性良好。

2.5.5 加樣回收試驗(yàn) 取已知含量的干姜藥材樣品細(xì)粉（編號(hào)G20180720）共9份，每份0.05g，分別加入各待測(cè)元素低、中、高質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)品溶液適量，按“2.2”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，再按“2.1”項(xiàng)下ICP-MS條件進(jìn)樣測(cè)定，記錄儀器響應(yīng)值，并計(jì)算加樣回收率，結(jié)果見(jiàn)表 2。由表2可知，各元素平均加樣回收率為99.63%～101.46%，RSD為0.10%～2.80%，表明該方法準(zhǔn)確、可靠，可用于干姜中10種人體必需微量元素的含量測(cè)定。

表2 加樣回收率標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sample recovery test results

續(xù)表2

2.5.6 樣品測(cè)定結(jié)果 按照“2.2”項(xiàng)下方法分別平行制備干姜（編號(hào)為G20180720）供試品溶液3份，再按“2.1”項(xiàng)下ICP-MS條件進(jìn)樣測(cè)定，記錄儀器響應(yīng)值，計(jì)算10種人體必須微量元素的含量，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 干姜藥材中10種人體必需微量元素的含量Table 3 The content of trace elements in 10 kindsof human body in dried ginger medicine （g/g）

3 結(jié)論

該研究建立了 ICP-MS法快速測(cè)定干姜中 Cu、Zn、Co、Mn、Cr、Se、Ni、Mo、V、Sn 等 10 種人體必需微量元素的含量，結(jié)果表明，干姜中Mn、Cu、Zn含量分別為 328.2049、57.4596、20.2833g/g，Sn、Ni、Cr、Se、V、Co、Mo含量分別為 9.0956、4.5861、3.2654、1.6022、1.036 4、0.499 2、0.117 5g/g。各元素回歸方程系數(shù)≥0.999 8，10種元素在0～500g/L線性關(guān)系良好，各元素檢出限均小于 0.146 0g/L，定量限均小于0.486 7g/L，加樣回收率為99.63%～101.46%。該方法簡(jiǎn)單、快速，準(zhǔn)確，具有良好的精密度、重復(fù)性及穩(wěn)定性。干姜作為藥、食兩用的常用藥材，本研究從元素角度進(jìn)一步為干姜藥材的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)提供科學(xué)依據(jù)。