ICP-MS同時(shí)測(cè)定苣荬菜中多種微量元素的含量

王涵，董慶海，吳福林，譚靜，李平亞，劉金平，林紅強(qiáng)

（吉林大學(xué)天然藥物研究中心，長(zhǎng)春 130021）

中藥材中所含有的微量元素是劃分中藥歸經(jīng)、藥性的化學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)，在人體內(nèi)起著調(diào)控生物分子的作用，此外，微量元素含量也可作為藥物的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。

每種微量元素都有其特殊的生理功能，盡管在人體內(nèi)含量極少，但對(duì)維持人體新陳代謝具有重要意義。當(dāng)人體患有某些疾病時(shí)，可能會(huì)伴隨微量元素代謝的改變，如唐氏綜合征患者毛發(fā)中鎂、磷、碘、鉻、硅、鋅、鉛的水平偏高，而汞的含量則低2 倍以上[1]。研究表明，微量元素硒在新生兒和危重患者的抗氧化和免疫反應(yīng)中起著重要作用，可顯著促進(jìn)硫氧還蛋白（Trx）、還原酶-1（TXNRD-1）和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GPx）等硒酶的合成，并提高其酶活性；還可通過(guò)減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)，降低細(xì)胞凋亡水平、拮抗化療藥物順鉑的細(xì)胞毒性[2-3]。不飽和脂肪酸是磷脂的重要組成部分，細(xì)胞膜主要是由磷脂構(gòu)成，而不飽和脂肪酸的生物合成依賴于鐵元素，所以，缺鐵會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜損傷[4]。另有報(bào)道，微量元素鉻、銅、鐵、鎂、硒、錳、鋅缺乏與心血管疾病的發(fā)生密切相關(guān)，以上元素在足夠的藥理學(xué)濃度下具有重要的心臟保護(hù)作用，機(jī)制涉及抗氧化、抗炎和免疫功能調(diào)節(jié)作用[5]。

重金屬離子不可被降解，通過(guò)食物鏈直接危害人體健康，還會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境。重金屬離子被人體吸收后，一部分以離子形態(tài)存在，一部分可與生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)、脂肪酸或氨基酸等發(fā)生結(jié)合反應(yīng)，形成對(duì)人體有害的有機(jī)酸鹽和螯合物；重金屬離子具有蓄積性，當(dāng)其蓄積量達(dá)到一定時(shí)會(huì)給機(jī)體帶來(lái)不良后果。研究表明，當(dāng)環(huán)境中鎘（Cd）、鉛（Pb）、鎳（Ni）和釩（V）含量增加時(shí)，人的肝臟、腎臟、肺、皮膚和毛發(fā)中Cd、Pb、Ni 和V的水平顯著升高，血清轉(zhuǎn)氨酶、肌酐和丙二醛（MDA）水平顯著升高，谷胱甘肽（GSH）水平降低，說(shuō)明重金屬Cd、Pb、Ni 和 V 對(duì)生物體的肝臟、腎臟、肺和血象都有不良影響[6]。鉛是一種神經(jīng)毒性重金屬，主要影響發(fā)育中的神經(jīng)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)證明，將圍產(chǎn)期大鼠暴露于醋酸鉛環(huán)境中，其子代的腦部神經(jīng)元發(fā)育出現(xiàn)了發(fā)育遲緩的現(xiàn)象，說(shuō)明兒童認(rèn)知障礙可能與過(guò)量接觸鉛有關(guān)[7]。

苣荬菜又稱裂葉苣荬菜、苣菜、苦菜、天香菜、苦麻菜，是菊科植物苣荬菜（Sonchus arvensis L.）的干燥全草，屬于藥、食兩用植物，主產(chǎn)于北京、河北、甘肅、陜西、內(nèi)蒙、吉林、遼寧等省、市、自治區(qū)。苣荬菜氣微，味微苦，性寒，歸胃、脾、大腸、肝經(jīng)，具有清熱解毒、涼血利濕、補(bǔ)虛止咳、消腫排膿祛瘀之功效，可用于治療咽炎、急性闌尾炎、腸炎、痢疾、瘡癰、痔瘡等癥，還具有抗腫瘤、降血壓、降膽固醇、抗心律失常、防治肝炎等藥效，苣荬菜用于食療，可消暑、改善貧血。闌尾炎治療藥大黃牡丹皮湯和婦科藥物止痛化癥膠囊中就包含苣荬菜[8-9]。苣荬菜含槲皮素、異鼠李素、芹菜素等多種黃酮類成分，其中的綠原酸具有抗菌、抗病毒、消炎等作用，因此，可將綠原酸作為含量測(cè)定指標(biāo)用于苣荬菜的質(zhì)量控制[10]。苣荬菜的乙醇提取物對(duì)金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、枯草芽孢桿菌等常見(jiàn)感染性致病菌有一定的抑制作用[11]。

本實(shí)驗(yàn)為避免實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的偶然性，增加準(zhǔn)確度，測(cè)定了 3 批吉林產(chǎn)苣荬菜的錳（Mn）、鉻（Cr）、鍶（Sr）、鋅（Zn）、銣（Rb）、硼（B）、鎳、釩、錫（Sn)、鉬（Mo）、硒（Se）、鈷（Co）、銅（Cu）、砷（As）、鉛、鎘、汞（Hg）的含量，為其質(zhì)量控制和臨床標(biāo)準(zhǔn)用藥提供參考依據(jù)。

1 材料

1.1 試驗(yàn)材料

苣荬菜（樣品編號(hào)為SA1、SA2、SA3）均由吉林金寶藥業(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菊科植物苣荬菜（S.arvensis L.）的干燥全草。將以上3 批藥材粉碎成細(xì)粉后過(guò)200 目篩備用。

1.2 儀器與試劑

7500a 型 ICP-MS 儀（美國(guó) Agilent 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）；AL104 型電子天平（瑞士Mettler Toledo 公司）；Milli-Q超純水機(jī)（美國(guó)Millipore 公司）。

17 種所測(cè)微量元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液（10 mg/L），銦（In）、銠（Rh）單元素內(nèi)標(biāo)溶液（50 mg/L），鋰（Li）、釔（Y）、鈷（Co）、鉍（Bi）質(zhì)譜調(diào)諧液（10 mg/L）（美國(guó)安捷倫公司）；優(yōu)級(jí)純硝酸（ =1.42 g/mL）、氫氟酸（色譜純）（美國(guó)費(fèi)歇爾公司）。

2 方法

2.1 儀器工作參數(shù)

射頻功率：1 350 W；等離子體氣流速：15.0 L/min；載氣流速：1.12 L/min；高鹽霧化器霧化室溫度：2 ℃；采樣深度：7.0 mm；蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速：0.1 r/min；氧化物指標(biāo)（CeO+/Ce）：＜0.5%；雙電荷指標(biāo)（Ba2+/Ba+）：＜1%。

2.2 溶液的制備

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備 精密吸取Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、V、Sn、Mo、Se、Co、Cu、As、Pb、Cd、Hg 多元素混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液，用3%HNO3溶液逐級(jí)稀釋，得到系列質(zhì)量濃度為 0.05、0.1、0.5、1、5、10、20、40、60、100、150ug/L 的多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.2.2 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1ug/L 的內(nèi)標(biāo)溶液，搖勻，作為內(nèi)標(biāo)溶液。

2.2.3 供試品溶液的制備 將0.2 g苣荬菜藥材細(xì)粉、1.0 mL 硝酸、0.5 mL 雙氧水加入到5 mL 聚四氟乙烯溶樣彈中，將樣品在120 ℃的電熱板上進(jìn)行預(yù)處理，待樣品狀態(tài)呈現(xiàn)濕鹽狀后加入1.4 mL 氫氟酸和1.6 mL硝酸，鋼套密封溶樣彈，190 ℃加熱48 h，自然冷卻至室溫，120 ℃的電熱板加熱至濕鹽狀，冷卻，加入50%的硝酸溶液3.0 mL，鋼套密封溶樣彈，150 ℃保持12 h。冷卻后將消解液轉(zhuǎn)移至聚氯乙烯（PVC）樣品瓶中，并用超純水少量多次溶解殘留樣品，所得溶液與消解液合并，盡量將樣品全部轉(zhuǎn)移至樣品瓶中，用超純水定容至50 mL，搖勻備用。

3 方法學(xué)驗(yàn)證

3.1 線性關(guān)系

取“2.2.1”項(xiàng)下的系列多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，在“2.1”項(xiàng)下的條件進(jìn)行測(cè)定，以3%HNO3溶液為空白，依次測(cè)定各個(gè)濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，以待測(cè)元素的質(zhì)量濃度（Xug/L）為橫坐標(biāo)、待測(cè)元素與內(nèi)標(biāo)溶液檢測(cè)器響應(yīng)值的比值（Y）為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 回歸方程與線性范圍Tab.1 Standard curve equations,correlation coefficients and linearity ranges of 17 kinds of trace elements

3.2 儀器檢出限

精密吸取3%HNO3空白溶液，在相同條件下連續(xù)測(cè)定11 次，以測(cè)定結(jié)果的3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差（3σ）所對(duì)應(yīng)的濃度值為各個(gè)元素的儀器檢出限，見(jiàn)表2。

表2 檢測(cè)限結(jié)果Tab.2 Detection limits of 17 kinds of trace elements （ g/L）

3.3 精密度、重復(fù)性及穩(wěn)定性試驗(yàn)

精密稱取一份苣荬菜樣品（編號(hào)為SA2）粉末0.2g，按“2.2”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，在“2.1”項(xiàng)下條件下進(jìn)行測(cè)定，重復(fù)操作6 次，測(cè)得各元素質(zhì)量濃度的RSD（表3），各RSD 均小于4%，表明測(cè)定的精密度良好。

取苣荬菜樣品（編號(hào)為SA2）粉末，按照“2.2”項(xiàng)下方法平行制備6 份供試品溶液，分別測(cè)定，統(tǒng)計(jì)6 次重復(fù)進(jìn)樣的測(cè)定結(jié)果，17 種元素含量的RSD 值見(jiàn)表3，各RSD 均小于3%，表明本法重復(fù)性良好。

取“2.2.3”項(xiàng)下苣荬菜樣品（編號(hào)為SA2）供試品溶液，分別于 0、2、4、8、12、24 h 依次測(cè)定各元素的含量，并計(jì)算RSD。結(jié)果見(jiàn)表3，各RSD 均小于3%，表明本方法的穩(wěn)定性良好。

表3 重復(fù)性及穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Results of precision repeatability and stability tests

3.4 加樣回收試驗(yàn)

精密稱取已測(cè)得含量的苣荬菜樣品（編號(hào)為SA2）粉末0.2 g，按“2.2”項(xiàng)下方法制備高、中、低3 個(gè)濃度的供試品溶液，每個(gè)濃度平行制備3 份，分別加入適量的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)定各元素含量，計(jì)算回收率，見(jiàn)表4。

表4 苣荬菜中12 種人體必需微量元素和5 種重金屬元素的回收率Tab.4 Recovery rates of 12 kinds of essential trace elements and 5 heavy metals in S.arvensis L.

4 樣品測(cè)定結(jié)果

按照“2.2”項(xiàng)下方法處理苣荬菜全草，得到編號(hào)為SA1、SA2、SA3 的樣品，用于測(cè)定 12 種人體必需微量元素和5 種重金屬元素的含量，結(jié)果見(jiàn)表4。

表5 苣荬菜中12 種人體必需微量元素和5 種重金屬元素的含量Tab.5 The contents of 12 kinds of essential trace elements and 5 heavy metals inL.（ g/g）

表5 苣荬菜中12 種人體必需微量元素和5 種重金屬元素的含量Tab.5 The contents of 12 kinds of essential trace elements and 5 heavy metals inL.（ g/g）

元素Element含量（ g/g）Content 平均值A(chǔ)verage value SA1 SA2 SA3 SA1 SA2 SA3含量（ g/g）Content 平均值A(chǔ)verage value元素Element Mn 108.130 108.100 108.020 108.080 Se 1.210 1.290 1.320 1.270 Cr 26.670 26.710 26.800 26.730 Co 1.050 0.930 0.890 0.960 Sr 169.170 169.200 169.310 169.230 Cu 18.590 18.560 18.620 18.590 Zn 46.410 46.370 46.350 46.380 As 0.860 0.900 0.930 0.900 Rb 9.180 9.220 9.340 9.250 Pb 3.020 2.990 2.870 2.960 B 70.190 70.270 70.320 70.260 Cd 0.192 0.198 0.195 0.195 Ni 15.770 15.620 15.590 15.660 Hg 0.138 0.140 0.147 0.142 V 5.410 5.490 5.380 5.430 Mo 2.260 2.280 2.310 2.280 Sn 4.760 4.830 4.790 4.790

5 結(jié)論

3 批藥材的測(cè)定結(jié)果表明，苣荬菜中微量元素Sr、Mn、B、Zn、Cr 的含量相對(duì)較高，分別為169.230、108.080、70.260、46.380、26.730ug/g。國(guó)家規(guī)定，中草藥中 Pb≤5.0ug/g、Cd≤0.3ug/g、Hg≤0.2ug/g、Cu≤20.0ug/g、As≤2.0ug/g[12]，所測(cè)苣荬菜中重金屬Cu、As、Pb、Cd、Hg的含量分別為18.590、0.900、2.960、0.195、0.142ug/g，均未超過(guò)限定值。

微量元素Sr可提高堿性磷酸酶、骨鈣素、I型膠原蛋白和骨保護(hù)素的活性，從而增強(qiáng)成骨細(xì)胞分化能力，促進(jìn)破骨細(xì)胞凋亡，通過(guò)雙重作用維持骨的形態(tài)，Sr可作為一種優(yōu)越的抗骨質(zhì)疏松藥物，還可將Sr與生物材料結(jié)合用于骨組織修復(fù)[13-14]。據(jù)報(bào)道，Sr 可有效降低I 型糖尿病大鼠血清中甘油三酯、游離脂肪酸、膽固醇的含量[15]，延緩?fù)脛?dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成進(jìn)程[16]，降低非酒精性脂肪肝大鼠肝組織中三酰甘油和總膽固醇水平[17]，以上藥理作用均與Sr具有改善生物體內(nèi)脂質(zhì)代謝的功能有關(guān)。Mn 在人和動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育與功能維持過(guò)程中發(fā)揮重要作用，參與核酸、蛋白質(zhì)的代謝及神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞，是生物體內(nèi)超氧化物歧化酶、草酸氧化酶、脂氧合酶、過(guò)氧化氫酶的重要輔助因子，在生化反應(yīng)中Mn可作為給電子體參與機(jī)體氧化還原反應(yīng)，形成 Mn2+、Mn3+和 Mn4+的 Mn 離子[18]。若機(jī)體在生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期缺乏錳元素，則會(huì)直接影響腦部發(fā)育；成年時(shí)期缺乏，則會(huì)降低記憶功能與學(xué)習(xí)能力，嚴(yán)重缺乏時(shí)可引發(fā)癲癇[19]。B 可與磷酸肌醇、糖蛋白和糖脂形成復(fù)合物，維持細(xì)胞膜的完整性和正常生理功能還可促進(jìn)骨骼生長(zhǎng)、增強(qiáng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能、減輕關(guān)節(jié)炎癥狀、增強(qiáng)免疫功能[20-21]。Zn 是生化反應(yīng)中重要的催化劑，不僅可調(diào)節(jié)細(xì)胞介導(dǎo)的免疫力，而且還是抗氧化劑和抗炎劑，缺Zn 會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)遲緩、細(xì)胞免疫功能紊亂及認(rèn)知障礙。鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)和活性異常是某些慢性疾病如動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病、抑郁癥神經(jīng)系統(tǒng)疾病、自身免疫疾病、與年齡相關(guān)的退行性疾病及威爾森氏病的發(fā)病機(jī)制之一[22-23]。Cr 可促進(jìn)胰島素信號(hào)傳導(dǎo)，提高胰島素受體敏感性，是維持人體內(nèi)碳水化合物正常代謝所必需的營(yíng)養(yǎng)素，通過(guò)降低血漿中葡萄糖水平，改善糖尿病患者的血糖狀態(tài)[24]。研究表明，Cr還可調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，降低血清中甘油三酯及膽固醇水平，從而降低心血管疾病發(fā)病率，改善代謝綜合征患者的代謝紊亂狀況[25]。

本實(shí)驗(yàn)采用 ICP-MS 同時(shí)測(cè)定苣荬菜中17 種微量元素的含量，測(cè)定方法簡(jiǎn)便、快捷，并且具有良好的精密度、重復(fù)性和穩(wěn)定性，為苣荬菜的質(zhì)量控制及藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的研究提供了參考依據(jù)。