微波萃取-CE-ICP-AES聯(lián)用分析艾納香中鈣的形態(tài)

李險(xiǎn)峰，鄧必陽(yáng)

(1.惠州學(xué)院化學(xué)工程系，廣東 惠州 516007；2.廣西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西 桂林 541004)

中草藥艾納香(blumea balsamifera)富含鈣鎂等金屬元素，藥用性味溫辛，具有清熱利尿祛風(fēng)消腫、溫中活血、消炎鎮(zhèn)痛、補(bǔ)虛壯陽(yáng)之功效.可用于治療寒濕瀉痢、腹痛腸鳴、跌打刀傷和高血壓等癥[1].中藥中金屬元素存在形態(tài)不同，其呈現(xiàn)的藥理作用也不同.研究中藥中金屬元素的存在狀態(tài)，對(duì)于更好地揭示中藥金屬元素的作用本質(zhì)尤為重要[2].在中藥形態(tài)分析方面，孫漢文等[3-4]對(duì)中藥中微量元素的形態(tài)進(jìn)行了研究；曾楚杰等[5-7]在中藥銀杏和田七形態(tài)分析方面作了相關(guān)研究.目前，聯(lián)用技術(shù)已逐步用于中藥中微量元素的形態(tài)分析[8-13].

鈣在維持細(xì)胞功能，神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)過(guò)程中起著重要的作用[14].鈣離子能降低毛細(xì)血管及細(xì)胞膜的通透性和神經(jīng)組織的興奮性，并參與肌肉收縮、細(xì)胞分泌及凝血過(guò)程.心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)的動(dòng)作電位，心肌的興奮收縮偶聯(lián)過(guò)程，血管平滑肌的收縮過(guò)程均與鈣離子有關(guān)[15].但目前鈣在這些生理過(guò)程中所起的作用機(jī)理尚不明確，有關(guān)中藥艾納香中鈣元素的溶出特性及相關(guān)形態(tài)研究少未見(jiàn)報(bào)道.本文中采用微波萃取-毛細(xì)管電泳-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(簡(jiǎn)稱微波萃取-CE-ICP-AES)對(duì)艾納香中鈣元素的形態(tài)進(jìn)行了研究，同時(shí)對(duì)游離態(tài)的鈣進(jìn)行了表征和定量.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑Optima 2000DV 全譜直讀電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(美國(guó)PerkinElmer公司)；熔融硅石英毛細(xì)管(內(nèi)徑100 μm、外徑375 μm，河北永年銳灃色譜公司)；ACS2000高壓電源(北京彩陸科學(xué)儀器公司)；自組裝毛細(xì)管電泳儀和毛細(xì)管電泳進(jìn)樣裝置；超聲波清洗器(上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司)；WR-3AT微波樣品處理系統(tǒng)(北京盈安美誠(chéng)科學(xué)儀器有限公司)；SYZ-550石英亞沸高純水蒸餾器(江蘇勤華玻璃儀器廠)；PHSJ-4A實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司)；TGL-16G-A臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)(上海儀器廠). Ca標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液濃度為1 000 mg·L-1(使用時(shí)逐級(jí)稀釋至所需濃度)；醋酸(廣東汕頭市西隴化學(xué)廠)；醋酸鈉(廣東汕頭市光華化學(xué)廠)；37%鹽酸(廣州化學(xué)試劑二廠)；50 mmol·L-1NaAc-HAc pH=5.5緩沖溶液.其他所用試劑都為分析純或優(yōu)級(jí)純，水為亞沸蒸餾水.

CE-ICP接口按Deng等[16]的方法制作.該接口外觀類似玻璃同心霧化器，霧化器中心管被毛細(xì)管所代替，毛細(xì)管出口端處以環(huán)氧樹(shù)脂膠合鉑絲作為電極，接口外端口長(zhǎng)0.5 cm，內(nèi)徑0.5 mm，樣品出口端為負(fù)極.ICP-AES工作氣體為氬氣，軸向觀測(cè).元素分析線：Ca 393.366 nm.毛細(xì)管電泳和ICP-AES工作條件如表1所示.

表1 毛細(xì)管電泳及等離子體工作條件

1.2試樣的采集制備將艾納香(取于廣西植物園)先用自來(lái)水沖洗干凈，再用蒸餾水反復(fù)清洗，后用高純亞沸蒸餾水沖洗數(shù)次，室溫下晾干.放在烘箱中烘干(110～120 ℃，6～8 h)直至恒重，將其研成粉狀，用研缽研細(xì)200目篩分，粉碎制得的粉末置于廣口瓶中備用.

1.3微波萃取稱取艾納香粉末0.254 0 g，置于聚四氟乙烯消解罐中，加入10 mL亞沸水.樣品微波萃取條件為：工步為1步，萃取溫度為100 ℃，微波功率為800 W，亞沸水提取20 min.然后將消解罐冷卻至室溫，用定量濾紙過(guò)濾，將濾液置在高速離心機(jī)中離心10 min(1 600 r·min-1)，移取上層清液，用0.45 μm濾膜過(guò)濾，該濾液供毛細(xì)管電泳檢測(cè)中藥中鈣元素形態(tài).

1.4樣品的電泳分析新毛細(xì)管用0.1 mol·L-1NaOH沖洗20 min，后用緩沖溶液沖洗30 min.為保證遷移時(shí)間的重復(fù)性，每次實(shí)驗(yàn)進(jìn)樣前，用0.1 mol·L-1NaOH，亞沸水和緩沖溶液依次各沖洗3 min.所有樣品及溶液均利用超聲波振蕩10 min以除去氣泡防止電泳過(guò)程中出現(xiàn)電流斷流現(xiàn)象.實(shí)驗(yàn)時(shí)先在毛細(xì)管中充滿緩沖溶液再以0.04 Mpa的氮?dú)鈮毫悠啡芤簤喝隒E毛細(xì)管中，進(jìn)樣完畢后換為緩沖溶液加高壓電源20 kV在293 K溫度下進(jìn)行電泳分離，然后利用ICP-AES來(lái)檢測(cè)形態(tài)分離峰.

2 結(jié)果與討論

圖1 中藥艾納香中鈣的形態(tài)分析

2.1艾納香中Ca的形態(tài)分析及游離鈣的表征艾納香微波萃取液采用CE分離，利用ICP-AES檢測(cè)形態(tài)分離峰.按表1條件進(jìn)行分析，得到艾納香樣品的分析圖1.從圖1可看出，Ca在艾納香微波萃取液中主要以4種化學(xué)形態(tài)存在，分別用Ca1至Ca4表示在圖上.為表征游離態(tài)的鈣形態(tài)，在樣品中加入5 mg·L-1標(biāo)準(zhǔn)游離鈣后在相同電泳條件下進(jìn)行分析，結(jié)果如圖2所示.在圖2中同樣存在鈣的4個(gè)形態(tài)峰，加入標(biāo)準(zhǔn)游離鈣溶液后Ca4遷移時(shí)間為357 s，其峰高明顯增大，而其它位置的形態(tài)峰的強(qiáng)度和遷移時(shí)間幾乎無(wú)變化.圖3中測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)游離態(tài)Ca0(Ca2+)的遷移時(shí)間為354 s，從圖1中可以看出，艾納香中Ca4形態(tài)的遷移時(shí)間為355 s，在圖2中Ca4遷移時(shí)間為357 s，三者遷移時(shí)間非常吻合，依次判斷艾納香中有游離態(tài)鈣存在，而其余峰則以其它的結(jié)合形態(tài)存在.中藥艾納香中Ca的各種形態(tài)遷移時(shí)間如表2所示，其中Ca4為游離態(tài)的鈣.

圖2 中藥艾納香中加標(biāo)后鈣的形態(tài)分析

圖3 標(biāo)準(zhǔn)游離態(tài)鈣的形態(tài)分析(5 mg·L-1)

2.2艾納香中游離鈣及其他形態(tài)鈣的定量利用CE-ICP-AES聯(lián)用技術(shù)對(duì)艾納香中鈣的形態(tài)進(jìn)行分析，艾納香中鈣主要以4種形態(tài)存在，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)游離鈣的形態(tài)分析峰面積計(jì)算出游離鈣含量.由于缺少其他形態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，故用游離鈣含量估算其他形態(tài)鈣含量，同時(shí)在最佳試驗(yàn)條件下，對(duì)樣品電泳測(cè)定10次，求得各種形態(tài)峰的遷移時(shí)間及峰面積相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(表2).從表2可知，艾納香樣品中游離鈣含量為6.86 mg·L-1.

在最佳試驗(yàn)條件下，對(duì)空白溶液連續(xù)測(cè)定10次，以3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差所對(duì)應(yīng)的含量計(jì)算出鈣的檢出限為0.027 mg·L-1.在4份樣品中分別加入5 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)游離鈣進(jìn)行加標(biāo)回收檢測(cè)，回收率為97%～102.2%，RSD為2.8%～4.2%(表3)，表明該試驗(yàn)方法可靠，試驗(yàn)結(jié)果較準(zhǔn)確.

表2 艾納香樣品中Ca的形態(tài)分析及定量(n=10)

表3 艾納香樣品中游離Ca的加標(biāo)回收(n=5)

3 結(jié)論

本文中利用微波萃取-毛細(xì)管電泳-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)中草藥艾納香中鈣元素的形態(tài)進(jìn)行了分析.由于ICP-AES元素分析線的選擇性，在相同的電泳條件下，艾納香中游離鈣與標(biāo)準(zhǔn)鈣具有相同的遷移時(shí)間.因此，通過(guò)一些標(biāo)準(zhǔn)微量元素的形態(tài)分析電泳實(shí)驗(yàn)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及加標(biāo)后電泳遷移時(shí)間的區(qū)別，可以判斷中藥中是否存在某一元素并可判別該元素的形態(tài).由于缺少其他鈣形態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)及聯(lián)用技術(shù)CE-ICP-AES方法本身的局限性，對(duì)另外3種形態(tài)的鈣進(jìn)一步分析可借助其他分析手段或聯(lián)用技術(shù)(如有機(jī)質(zhì)譜等)，以提供形態(tài)分析的詳細(xì)信息.對(duì)中藥中微量元素形態(tài)及其含量進(jìn)行分析研究，有利于研究中藥的藥理和功能的影響因素，探明微量元素的具體結(jié)合形式，可為新藥的發(fā)現(xiàn)、合成及現(xiàn)有藥劑療效的提高提供依據(jù)，為中藥的開(kāi)發(fā)利用創(chuàng)造條件.

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