基于微量元素分析技術(shù)的中藥板藍(lán)根和大青葉營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)模式研究

閆 峻，祝溪明，謝勝凱，劉瑞萍，曾 遠(yuǎn)，馮 碩，崔建勇，郭冬發(fā)，李曉光

(1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029；2.沈陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110045；3.湖南中核勘探有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410001)

板藍(lán)根(IsatidisRadix)為十字花科植物菘藍(lán)(IsatisindigoticaFort.)的干燥根，具有清熱解毒、涼血利咽之功效，用于治療溫毒發(fā)斑、舌絳紫暗、痄腮、喉痹、爛喉丹痧、大頭瘟疫、丹毒和癰腫等癥狀[1-2]；大青葉(IsatidisFolium)是十字花科植物菘藍(lán)的干燥葉，具有清熱解毒、涼血消斑之功效，用于治療溫邪入營(yíng)、高熱神昏、發(fā)斑發(fā)疹、黃疸熱痢、痄腮、喉痹、丹毒和癰腫等癥狀[1,3]。

目前，對(duì)板藍(lán)根和大青葉的研究主要集中在有機(jī)化學(xué)成分和藥理學(xué)活性，以及基于指紋圖譜、譜效關(guān)系等相關(guān)研究[4-6]，而對(duì)微量元素的研究則較少。雖然微量元素在人體內(nèi)的含量較低，但卻是生命活動(dòng)中不可缺少的一部分[7]。研究表明，中藥中的部分金屬元素可以直接進(jìn)入機(jī)體發(fā)揮藥效作用，如鐵、鋅等元素是影響免疫功能的重要因素；鐵、錳、鋅、銅等元素與中藥的抗病毒作用有關(guān)[8]。也有研究表明，部分金屬元素可與中藥中的有機(jī)成分絡(luò)合為配位絡(luò)合物，從而增強(qiáng)藥效。如，錳可與中藥中的黃酮類成分配位形成絡(luò)合物，增強(qiáng)中藥的抑菌活性[9]。隨著中藥質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的不斷改進(jìn)，中藥中的微量元素逐漸成為質(zhì)量控制的指標(biāo)之一[10]。因此，中藥的多元素分析對(duì)于研究藥效物質(zhì)基礎(chǔ)和質(zhì)量控制起到重要作用。

測(cè)定微量元素常用的方法有原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)等[11-13]。其中，ICP-MS法和ICP-OES法具有操作簡(jiǎn)單、檢出限低、測(cè)定范圍寬、靈敏度高，以及可完成多元素同時(shí)分析等優(yōu)點(diǎn)[14-15]。

本研究擬采用ICP-MS法和ICP-OES法分析不同生長(zhǎng)時(shí)間的板藍(lán)根和大青葉的微量元素，探討微量元素在植物不同部位的分布情況，并確定板藍(lán)根和大青葉的最佳采收時(shí)間。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與裝置

NexION 300D電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、5300DV電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：美國(guó)鉑金埃爾默公司產(chǎn)品。

1.2 主要藥材與試劑

不同生長(zhǎng)時(shí)間的板藍(lán)根和大青葉藥材：種植地為河北省辛集市，2018年4月開(kāi)始種植，分別于2018年5月、6月、7月、8月、9月、10月、11月采樣，樣品經(jīng)北京中醫(yī)藥大學(xué)劉永剛教授鑒定為十字花科植物菘藍(lán)的根和葉；硝酸、鹽酸、氫氟酸：MOS級(jí)，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司產(chǎn)品；多元素溶液標(biāo)準(zhǔn)溶液：美國(guó)Inorganic Ventures公司產(chǎn)品；ICP分析用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心產(chǎn)品；國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：地礦部物化探所、測(cè)試所產(chǎn)品；水為18.2 MΩ·cm超純水；其他試劑均為分析純。

1.3 實(shí)驗(yàn)條件

1.3.1ICP-MS條件 板藍(lán)根和大青葉中Cr、Co、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Li、Be、V、Ga、U、Nb、Zr、Bi、Th、Er、Yb、Y、Sc元素采用ICP-MS法測(cè)量，冷卻氣流速17 L/min，輔助氣流速1.2 L/min，樣品氣流速0.92 L/min，駐留時(shí)間30 ms，泵轉(zhuǎn)速20 r/min，測(cè)量時(shí)間16 s，檢測(cè)室為雙模模式。

1.3.2ICP-OES條件 板藍(lán)根和大青葉中Fe、Al元素采用ICP-OES法測(cè)量，射頻功率1 300 W，等離子體氣流量15 L/min，輔助氣流量0.2 L/min，霧化氣流量0.8 L/min。

1.4 樣品及標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

1.4.1多元素分析標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備 采用多元素混合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，母液濃度均為10.0 mg/L，將標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋至5、10、50、100 μg/L。以10 μg/L Rh溶液作為在線內(nèi)標(biāo)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試，在線內(nèi)標(biāo)溶液與樣品溶液通過(guò)1個(gè)三通混合后進(jìn)入霧化器。將ICP分析所用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別配制成1、5、10、20 mg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，同時(shí)用去離子水作為空白溶液，待測(cè)。

1.4.2板藍(lán)根和大青葉樣品的制備 將不同生長(zhǎng)時(shí)間的板藍(lán)根和大青葉藥材干燥、粉碎、過(guò)100目篩，密封保存。測(cè)量前將植物樣品粉末置于80 ℃烘箱中干燥4 h，準(zhǔn)確稱取0.2 g樣品于聚四氟乙烯坩堝中，加入3 mL HNO3，蓋上蓋子，將坩堝放在50 ℃電熱板上加熱48 h，坩堝冷卻后，打開(kāi)蓋子，放在100 ℃電熱板上加熱，蒸至近干，再加入0.5 mL硝酸蒸至近干，然后加入1 mL硝酸和1 mL去離子水，蓋上蓋子后置于130 ℃電熱板上加熱3 h，將溶液轉(zhuǎn)入聚四氟乙稀塑料瓶中，并用去離子水定容至20 mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 線性關(guān)系

將1.4.1節(jié)制備的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液按1.3節(jié)方法進(jìn)行測(cè)試，得到各元素的線性回歸方程，列于表1。結(jié)果表明，各元素的線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)(r2)在0.999 0～1.000 0之間。

2.2 精密度和準(zhǔn)確性

采用國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW07312)和10 mg/L的ICP分析用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按照1.4.2節(jié)方法制備標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液并進(jìn)行測(cè)試，平行測(cè)定6次，結(jié)果列于表2。可知，24種金屬元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.82%～9.76%之間，且測(cè)定值均在國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，表明該方法的精密度和準(zhǔn)確性良好。

表1 各元素的線性回歸方程Table 1 Linear regression equations of each elements

2.3 樣品測(cè)量結(jié)果

按照1.4.2節(jié)方法制備板藍(lán)根和大青葉樣品溶液并進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試中插入國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW07104)和10 mg/L的ICP分析用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為質(zhì)控樣品，結(jié)果列于表3。

由表3可知，板藍(lán)根和大青葉中24種元素的測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性較好，質(zhì)控樣品測(cè)量值均在標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度范圍內(nèi)。不同生長(zhǎng)時(shí)間的板藍(lán)根和大青葉中微量元素含量變化趨勢(shì)示于圖1?？梢?jiàn)，24種微量元素的變化趨勢(shì)具有一定的相似性，其中板藍(lán)根中微量元素均在8月達(dá)到最低值，之后逐漸增加，11月達(dá)到最高值；大青葉中微量元素均在8月和11月達(dá)到最高值。

表2 精密度和準(zhǔn)確性考察結(jié)果Table 2 Data of precision and accuracy

表3 板藍(lán)根和大青葉樣品微量元素測(cè)量結(jié)果Table 3 Data of trace elements in Isatidis Radix and Folium Isatidis

續(xù)表3

圖1 不同生長(zhǎng)時(shí)間的板藍(lán)根和大青葉中微量元素變化趨勢(shì)Fig.1 Change trend of trance elements in Isatidis Radix and Isatidis Folium at different growth times

3 結(jié)論

本研究采用ICP-MS法和ICP-OES法測(cè)定不同生長(zhǎng)時(shí)間的板藍(lán)根和大青葉中24種微量元素含量。結(jié)果表明，板藍(lán)根和大青葉中微量元素的含量變化趨勢(shì)存在一定的相似性。

在植物生長(zhǎng)過(guò)程中，土壤中的元素首先被植物根部吸收，一部分在根部累積，另一部分輸送到植物體的地上部分并富集，從而形成了微量元素在植物體根、莖、葉、花、果實(shí)等器官分布的差異[16]。在8月左右，即種植后的4個(gè)月左右，植物菘藍(lán)中地下部分(板藍(lán)根)在吸收了土壤中微量元素后，運(yùn)送到菘藍(lán)的地上部分(大青葉)，在種植后的7個(gè)月左右，板藍(lán)根和大青葉中微量元素達(dá)到了最高值。因此，建議大青葉的最佳采收時(shí)間為8月和11月，板藍(lán)根的最佳采收時(shí)間為11月，可與大青葉同時(shí)采收。