原子吸收光譜法在中草藥微量元素及重金屬分析中的應(yīng)用

武國華, 陳艾亭, 李 龍

(江蘇科技大學(xué)蠶業(yè)研究所,農(nóng)業(yè)部蠶桑產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心, 江蘇 鎮(zhèn)江 212018)

原子吸收光譜法(AAS,atomic absorption spectrometry)亦稱原子吸收分光光度法,是基于基態(tài)待測原子蒸氣對光源中該元素特征譜線產(chǎn)生的吸收強度來定量被測元素的一種儀器分析方法．它始于上世紀(jì)50年代中期,主要適用于樣品中微量及痕量組分的定量分析,其原子化方法主要有火焰、石墨爐和氫化物法．

原子吸收光譜法在近幾十年得到了迅速發(fā)展,迄今為止在眾多領(lǐng)域都有著廣泛地應(yīng)用．其主要優(yōu)點有:① 選擇性好,因為不同元素的原子具有各自固有的能級,每個元素的氣態(tài)基態(tài)原子只對某些特定波長的光有吸收．而且,原子吸收帶寬很窄,共存元素對待測元素干擾小,所以,它的選擇性很高．在無機分析中,往往不需分離共存元素即可進行測定；② 靈敏度高,火焰原子吸收法的絕對靈敏度可達10-10g,而石墨爐原子吸收法的絕對靈敏度可達到10-10～10-14g,所以它適用于樣品中微量及痕量元素的定量分析；③ 分析范圍廣,目前原子吸收光譜法可測定的元素多達70多種,既可測定微量元素也可測定痕量甚至超痕量元素,既可測金屬元素、類金屬元素,又可間接測定某些非金屬元素,還可間接測定有機物等．此外,原子吸收光譜法還具有操作簡便、分析速度快、準(zhǔn)確度高(火焰法誤差<1%,石墨爐法誤差3%～5%)、精密度好(在日常低含量測定中,精密度為1%～3%)等優(yōu)點．

中醫(yī)藥在我國具有幾千年的歷史,是中華民族的瑰寶．我國擁有豐富的藥用植物資源,作為中草藥的植物中除含有鉀、磷、氮等宏量元素外,還含有鐵、硼 、砷 、錳、銅等多種微量元素．然而,長期以來由于人們對中藥有效化學(xué)成分的研究偏重于有機化合物,因而忽視了微量元素的作用．近年來,隨著中藥中微量元素研究的深入,不斷發(fā)現(xiàn)一些中藥的療效與其所含微量元素的種類以及某些微量元素含量的比值有一定的相關(guān)性．因此,近代中醫(yī)已認(rèn)識到中藥中微量元素是決定中藥四性的物質(zhì)基礎(chǔ)之一,也是中藥有效成分的核心組分[1]．所以,對中草藥中所含微量元素進行定量分析,探討中草藥中微量元素含量與療效的關(guān)系,對闡明中草藥的傳統(tǒng)藥理、探討中藥配制工藝以及鑒定中藥材的質(zhì)量都具有重要意義．

此外,隨著我國工業(yè)化進程的快速發(fā)展,由工業(yè)、交通和生活垃圾等途徑造成的重金屬污染越來越嚴(yán)重,它們通過廢渣、廢水、廢氣形式排入環(huán)境后被植物吸收而造成中草藥中重金屬含量的增加,使中藥材質(zhì)量下降,甚至給患者帶來重金屬中毒的隱患．中草藥中存在的重金屬一般包括鉛、汞、鎘、銅、銻、錫、鉻、鎳、鐵、鋅、鎢等,砷雖不屬于金屬,但來源及危害與重金屬相仿,故也常被列入其中．不同的重金屬作用于人體的系統(tǒng)或部位不同,表現(xiàn)的中毒癥狀也不同,而其中鉛、鎘、汞、砷等是目前公認(rèn)的對人體危害較嚴(yán)重的重金屬．鉛對神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和骨骼造血功能等都有危害;汞中毒嚴(yán)重影響人的中樞神經(jīng)系統(tǒng),可使聽力減弱、語言失控、四肢麻痹等[2]．雖然銅、鐵、鋅等重金屬也是人體必需的微量元素,但當(dāng)它們在體內(nèi)蓄積達到一定量或以某種特定價態(tài)存在時仍有可能產(chǎn)生很強的毒性,如較高濃度的銅具有溶血作用,能引起肝、腎良性壞死．所以,世界衛(wèi)生組織(WHO)明確規(guī)定了重金屬人體吸收基線值[3]．此外,許多國家對進口中藥材、中成藥中的重金屬含量均有明確的限定標(biāo)準(zhǔn)．因此,開展中藥材中重金屬的檢測方法研究,制定出我國中藥材中重金屬元素檢測的國家標(biāo)準(zhǔn)方法和限量控制標(biāo)準(zhǔn),對中藥材走出國門,參與國際醫(yī)藥市場的競爭具有重要的現(xiàn)實意義．

1 樣品處理方法

幾乎所有的中草藥都需要經(jīng)過預(yù)處理,破壞其中的有機組分,將待測組分轉(zhuǎn)化成無機化合物后制成適合于原子吸收光譜測定的供試液．對于原子吸收光譜法,樣品處理過程無疑是中草藥微量元素分析中的主要誤差來源,因此,選擇合適的樣品處理方法非常重要．

目前,常用的樣品處理方法有:干法灰化、濕法消化、酸溶解法,此外還有微波消解法等,而對于難消化的中草藥可采用兩種消化方法相結(jié)合以提高消化效果．例如,文獻[4]利用干法灰化與濕法相結(jié)合,測定了市售常用15種中成藥中重金屬鉛、鎘、銅的含量,減少了僅用干法灰化測定元素時造成的揮發(fā),而且空白值又小于濕法消解．干法灰化法是最為傳統(tǒng)的方法之一,它使用的設(shè)備易普及,無試劑污染,但存在步驟繁瑣、消耗時間長、分析人員勞動強度大等不足,另外,它對選擇的元素也有局限性．濕式消解法適用性廣,是普通實驗室較常采用的消化方法,但其空白值往往較高．而且,開放系統(tǒng)的加熱消解過程安全性差,有些酸(如高氯酸)在使用過程中有可能發(fā)生爆炸等危險．此外,消解過程中還有可能產(chǎn)生對人體健康帶來危害的有害氣體．為了克服這些缺點,微波消解技術(shù)應(yīng)運而生,并在近十多年中逐漸成為一種常規(guī)的樣品處理手段，其具有加熱速率快、效率高等優(yōu)點,由于使用的是密閉容器,所以可避免樣品中存在的或在樣品消解過程中形成的揮發(fā)性組分溢出而造成的損失．同時,它還能減少酸的使用量從而顯著降低空白值,保證測定結(jié)果的準(zhǔn)確性．例如,文獻[5]采用濃HNO3,H2O2微波消解,原子吸收光譜法測定了贛南烏藥中Fe，Cu，Zn，Mn，Mg和Ca,測定結(jié)果準(zhǔn)確,回收率在90.00%～101.33%之間．該方法既減少了溶樣時間,又避免了使用易爆的高氯酸,是一種快捷、準(zhǔn)確的金屬元素檢測方法．微波消解雖具有很多優(yōu)點,但較為昂貴的儀器和耗材以及清潔方面的困難,使其應(yīng)用也受到了限制．

此外,最近有人用納米材料作為吸附劑,采用固相萃取法預(yù)富集/分離了纈草和萵苣經(jīng)前處理后溶液中的Cd，Pb[6],以及草茴香、鷹嘴豆、丁香等消化液中的Cr和Fe[7]等,然后使用原子吸收法測定這些元素的含量,均獲得了滿意的富集效果和方法的精密度與準(zhǔn)確度．而為了省去前處理步驟,文獻[8]將固體熱解裝置與原子吸收光譜儀連接,建立了一種快速測定中藥(靈芝、葛根、天麻)中痕量汞的方法,它的優(yōu)點是樣品不需要經(jīng)過消解以固體進樣的方式直接進行分析測定．他們與標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)進行了對照分析,并與ICP-MS的分析結(jié)果進行比較,結(jié)果均令人滿意．

2 微量元素及重金屬的定量分析

2.1 單味中藥中微量元素的測定

目前,原子吸收光譜法已成為一種成熟的測定單味中藥中微量元素的儀器分析技術(shù)．文獻[9]采用HNO3—HClO4濕法消化,用原子吸收分光光度計測定了單味中藥柴胡中微量元素鐵、錳和鋅的含量．結(jié)果表明,用原子吸收分光光度法測定柴胡中金屬元素含量,方便迅速,結(jié)果準(zhǔn)確．同一種藥材不同部位其元素含量可能不同,例如文獻[10]發(fā)現(xiàn)當(dāng)歸不同藥用部位的微量元素含量差異較大,鐵在歸尾中含量較高,銅在歸身中含量較高,鋅在歸頭中含量較高,而鋇在歸身中含量較高,因此,這些數(shù)據(jù)為歸頭、歸身、歸尾3個部分分開入藥的臨床應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)．文獻[11]探討了抗衰老中草藥中重金屬的含量及微量元素的相關(guān)性,測定了淫羊藿、五味子等8種中藥中的鐵、鈣、鋅、鎂、銅、鉛、鉻、硒、砷,發(fā)現(xiàn)鉛與鎂之間有顯著的相關(guān)性．文獻[12]用石墨爐原子吸收分光光度法測定了葛根藥材中重金屬元素鉛、鎘的含量,并與丹參、西洋參、白芍、黃芪中重金屬的含量進行了比較．測定結(jié)果為葛根中Pb為4.633 mg/kg、Cd為0.225 mg/kg,與我國藥典中有重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)的丹參、西洋參、白芍、黃芪四味常用中藥材比較無差別．

由于每種元素具有不同的性質(zhì),應(yīng)根據(jù)待測元素選擇合適的原子化方法．火焰原子吸收法適用于大部分元素的測定,如鋅、鐵、銅、錳等,且重現(xiàn)性好,易于操作．但它的缺點是僅有約10%的試液被原子化,原子化效率低；石墨爐原子化裝置可提高原子化效率,使靈敏度提高10～200倍,它主要針對于易氧化難解離的堿金屬及一些過渡元素；氫化物原子化法針對某些易形成氫化物的元素,如汞、砷等．如文獻[13]根據(jù)元素特性的不同建立了太子參、山楂和山藥中銅、鉛、砷、汞、鎘含量的不同測定方法，用火焰法測定了銅的含量,石墨爐法測定鉛、鎘的含量,氫化物發(fā)生器法測定砷、汞的含量．近年來用原子吸收光譜法測定單味中草藥的相關(guān)報道見表1．

表1 原子吸收光譜法測定單味中藥中的微量元素及重金屬

2.2 中藥復(fù)方中微量元素/重金屬含量的測定

通常,中藥復(fù)方中的微量元素含量比例明顯不同于單味中藥,但現(xiàn)在還沒有從各種微量元素比例以及各種藥物化學(xué)成分相互作用的角度解釋清楚中藥復(fù)方的構(gòu)方原理．不過,有關(guān)中草藥復(fù)方中微量元素的研究會對闡明這些問題提供重要的實驗依據(jù)．

文獻[20]用火焰原子吸收分光光度計對10種中成藥溶液中的Cu，Cr，Mg，F(xiàn)e，Ba，Mn，Ca，Pb8種無機元素進行了定量測定,為臨床合理選藥提供了一定的依據(jù)．文獻[21]采用原子吸收光譜法測定了二花三草合劑中鉛的含量,結(jié)果顯示鉛的含量符合相關(guān)規(guī)定．該方法簡便、快捷,重現(xiàn)性好,專屬性強,靈敏度高．文獻[22]用濕法消化處理樣品,采用火焰原子吸收光譜法測定了雙黃連口服液中微量元素Fe，Mn，Zn，Cu，Cd，Pb的含量,其中Cu、Cd、Pb均未超標(biāo),可安全服用．表2列出了原子吸收光譜法測定中成藥中微量元素含量的應(yīng)用實例．

將同類中草藥中所含微量元素進行比較研究,有利于闡明中藥中微量元素與療效之間的關(guān)系．文獻[26]用原子吸收光譜法測定了用于治療糖尿病的消渴丸、玉泉丸、渴樂寧、降糖舒、降糖I—V號等9種中成藥消化液中的Fe，Mn，Cd，Pb等12種微量元素．結(jié)果表明,糖尿病類中成藥中除Cd,Pb外,其余10種元素的含量較為豐富,這為探討上述糖尿病類中成藥中微量元素的含量與藥效之間的關(guān)系提供了有價值的參考數(shù)據(jù)．文獻[14]采用灰化法處理樣品,HNO3溶解灰化殘渣,用火焰原子吸收光譜法測定了射干、白頭翁等20種清熱解毒中草藥中的Ca，Mg，Mn，Cu，Cd等11種微量元素．結(jié)果表明,這些清熱解毒中草藥中含有豐富的Ca，Mg，F(xiàn)e，Zn，Mn和Cu等對人體有益的微量元素．

表2 原子吸收光譜法測定中成藥中微量元素/重金屬含量

3 中草藥中微量元素的形態(tài)分析

近年來,人們在對中草藥中微量元素與療效之間關(guān)系研究中發(fā)現(xiàn),不同中藥中同一微量元素的活性有所不同,即中藥微量元素對人體的作用往往并不決定于其總量,而主要取決于它們所處的化學(xué)形態(tài),包括價態(tài)、絡(luò)合狀態(tài)等．這是由于微量元素的生物可利用度以及它們的生理、毒理等生化行為都與其化學(xué)形態(tài)密切相關(guān)．因此,在中草藥微量元素研究中,微量元素的化學(xué)形態(tài)分析具有更重要的意義,它可從分子水平上闡明中草藥活性成分,為中草藥中微量元素的藥理作用機制研究提供理論依據(jù)．然而,由于至今仍缺少成熟的樣品處理及形態(tài)分析方法,且目前中草藥元素化學(xué)形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)很少,這些都給成分復(fù)雜的中草藥中含量很低的元素化學(xué)形態(tài)分析帶來很大困難．因而,有關(guān)中草藥中微量元素形態(tài)分析的報道并不多[27],而且研究深度也不夠．目前,中草藥中微量元素的形態(tài)分析是先用適當(dāng)?shù)姆蛛x方法將其不同的形態(tài)分開,再根據(jù)不同元素及其形態(tài)選用合適的分析方法進行分析．由于中藥常用劑型為水煎劑和酊劑,所以至今報道較多的是水煎液中金屬元素溶出率等研究[28]．

在我國,關(guān)于中藥微量元素形態(tài)分析的研究始于20世紀(jì)90年代．文獻[29]首次總結(jié)并提出了中草藥水煎液中微量元素形態(tài)分析的層次模式,它包括了初級形態(tài)和次級形態(tài)：①初級形態(tài)分析，包括測定原生藥中微量元素的種類、含量,考察水煎液中微量元素的浸出情況以及用濾膜將顆粒與可溶態(tài)分開測定等;②次級形態(tài)分析，包括區(qū)分各種形態(tài),如顆粒態(tài)、膠體態(tài)和可溶態(tài)、有機態(tài)和無機態(tài)、穩(wěn)定態(tài)和不穩(wěn)定態(tài)等,還包括某些具有可變價態(tài)元素的氧化態(tài)等．而實際上,在分子水平上研究中草藥中微量元素的具體結(jié)構(gòu)(包括與蛋白質(zhì)、氨基酸、脂類、糖類以及生物堿等結(jié)合形成的金屬化合物和金屬配合物)與功能的高級形態(tài)分析更為重要,這是因為對中草藥中微量元素進行形態(tài)分析的最終目的就是為了通過查明微量元素的具體形態(tài)和結(jié)構(gòu),以揭示中藥的活性物質(zhì)基礎(chǔ)和藥理作用機制,從而為新藥的發(fā)現(xiàn)和生產(chǎn)提供理論依據(jù)．迄今為止,在藥用植物微量元素形態(tài)分析方面研究最多的元素是Zn，F(xiàn)e，Mn，Cu，Mg，Ca，As，Se，Hg等．

3.1 微量元素的初級形態(tài)分析

中草藥中微量元素初級形態(tài)分析的主要目的,是為了探明中草藥服用劑型中究竟哪些元素和形態(tài)在發(fā)揮作用．其方法主要是通過一定的分離和測試手段測定中草藥提取液中微量元素的種類和含量,從而獲得這些元素的提取率、殘留率、顆粒吸附率、浸留比等可定量表征中草藥中微量元素的某些形態(tài)分析參數(shù)．提取率與人體實際服用的中草藥成分直接相關(guān),是中草藥藥效或毒性成分的作用量,也是制定中藥劑量或考察其毒性的重要依據(jù)．而元素的浸留比是指浸泡液中該元素的含量與浸泡殘渣中該元素含量之比,它是某一元素發(fā)揮藥效的標(biāo)度,浸留比最大的元素,往往被認(rèn)為是該中草藥中起最大作用的元素．由于中草藥水煎液(即湯劑)是傳統(tǒng)常用劑型,水煎液中微量元素的成分通常才是實際服入人體的組分,因此研究中藥水煎液中微量元素的存在形態(tài)對探討中草藥真正的有效成分以及藥理作用具有重要的參考價值．

目前最常用的中草藥中微量元素初級形態(tài)分析流程是,首先用傳統(tǒng)煎煮法對中草藥中微量元素進行提取,用紗布等過濾獲得殘渣和湯劑,再用微孔濾膜分離湯劑中的可溶態(tài)與懸浮態(tài),然后用原子吸收等方法測定不同組分中元素的含量．例如文獻[30]采用正辛醇-水分配體系模擬中藥水煎液在人體腸胃中的分配情況,應(yīng)用火焰原子吸收光譜法測定了當(dāng)歸、黃芪及當(dāng)歸補血湯中Zn，F(xiàn)e，Mn，Cu，Mg，Ca，Ni 7種金屬元素在藥材中的總含量,以及水煎液中各金屬元素的水溶態(tài)、醇溶態(tài)含量,探討了配伍和酸度對水煎液中金屬元素含量的影響．實驗結(jié)果表明,中藥中金屬元素的形態(tài)與中藥成分、配伍情況及作用靶位(腸胃)的酸度有關(guān),配伍及酸度對中藥中金屬元素的溶出率及水煎液中金屬元素的形態(tài)影響較大．

文獻[31-34]用原子吸收分光光度法對產(chǎn)于青藏高原的多種藏草藥進行了研究,測定了毛瓣綠絨蒿[31]、川木香[32]、兔耳草[33]、水母雪兔子和多刺綠絨蒿[34]等藏草藥的全藥材、水提液、醇提液中Cu，F(xiàn)e，Mn，Ni，Se等十余種元素的含量,以及水提液中各元素可溶態(tài)、水溶態(tài)的含量．同樣,也用正辛醇-水分配體系模擬藏藥水提液中各微量元素在人體胃與腸中的分配情況,對藏藥中微量元素的初級形態(tài)進行了分析,探討了人體胃腸酸度變化可能對微量元素吸收的影響,并結(jié)合藏藥藥效進行了相關(guān)性討論．這對于進一步研究微量元素與藏藥藥性、藥效的關(guān)系有很大的幫助．

此外,文獻[35]采用不同孔徑濾膜分離茯苓中的Mn，Mg，K,并對它們進行初級形態(tài)的研究．他們首先是用0.45 μm的濾膜過濾獲得可溶態(tài),然后再分別使用0.22，0.15，6.6，3.8 nm的濾膜進行逐級分離,隨后用火焰原子吸收法測定了各級濾液中元素含量,并結(jié)合茯苓中主要有機成分的情況,從分子量的角度探討了金屬與不同有機物結(jié)合后的化合物可能存在形態(tài)．實驗發(fā)現(xiàn):茯苓水煎液中Mg，K結(jié)合的主要絡(luò)合物粒徑大于0.22 μm或小于3.8 nm;茯苓中Mn，Mg，K元素可能大部分與茯苓聚糖結(jié)合成絡(luò)合物,另一部分則可能以離子狀態(tài)存在或者與分子量小的組分相結(jié)合．

3.2 微量元素的次級形態(tài)分析

次級形態(tài)分析實質(zhì)就是對中草藥提取液的可溶態(tài)組分作進一步分析研究,常用的分析流程是先將中藥提取液用0.45 μm濾膜過濾,獲得提取液中的可溶態(tài),再分別用陽離子交換樹脂、大孔吸附樹脂和螯合樹脂等將可溶態(tài)分為游離態(tài)和非游離態(tài)、有機態(tài)和無機態(tài)、穩(wěn)定態(tài)和不穩(wěn)定態(tài),然后采用適當(dāng)?shù)臋z測方法對不同態(tài)組分進行分析．例如,文獻[30]按傳統(tǒng)煎煮法提取黃芪中的微量元素,用微孔濾膜分離提取液中的可溶態(tài)與懸浮態(tài),大孔吸附樹脂柱分離可溶態(tài)中的有機態(tài)與無機態(tài),用火焰原子吸收法測定了各種形態(tài)中Cu，Zn，F(xiàn)e，Mg，Ca和Cr等6種元素．結(jié)果顯示,可溶態(tài)中Cr有機態(tài)與無機態(tài)的比例相差不大,而Cu，Zn，F(xiàn)e，Mg，Ca主要以無機態(tài)存在,其有機態(tài)僅占無機態(tài)的3%～4%．文獻[36]用類似的方法將香青蘭水煎液中Cu，Zn，Mn，F(xiàn)e，Mg，Ni分為懸浮態(tài)和可溶態(tài)、有機態(tài)和無機態(tài),并采用正辛醇-水分配體系模擬水煎液中這6種金屬在人胃腸中的分配情況,用火焰原子吸收光譜法測定它們的含量、分布及其在不同溶劑中的溶出特性和化學(xué)形態(tài),從而建立了上述6種金屬的四種形態(tài)分離分析方法．文獻[37]采用火焰原子吸收光譜法對復(fù)方丹參片水煎液及人工胃酸提取液中具有生物活性的微量元素Fe,Cu,Mn,Zn的形態(tài)分布進行了研究，用Oasis MHLB固相提取小柱分離兩種提取液中上述四種元素的無機態(tài)和有機態(tài);用D401螯合樹脂分離四種元素的穩(wěn)定態(tài)和不穩(wěn)定態(tài);用Amberlite XAD-7大孔吸附樹脂分離得到與丹酚酸有機結(jié)合態(tài)．結(jié)果表明:Zn、Cu的蛋白質(zhì)結(jié)合態(tài)分布較高,多糖結(jié)合態(tài)中以銅元素為主,丹酚酸有機結(jié)合態(tài)中鐵元素的含量最高．

3.3 金屬配合物分析

某些微量元素或有機化合物本身具有一定的生理活性,但人們也常見到金屬與有機化合物有協(xié)同作用．進一步的研究發(fā)現(xiàn),某些金屬離子與天然產(chǎn)物形成配合物后可改變它們的原有活性,有些在形成配合物后療效有所增強,有的甚至產(chǎn)生了新的療效．在傳統(tǒng)中草藥制劑過程中,金屬離子往往經(jīng)煎煮進入湯劑中,它們可與中草藥中的有機成分如生物堿、黃酮、香豆素、蒽醌、有機酸甚至蛋白質(zhì)等形成配合物．人們已注意到,中草藥的某些有機成分進入人體后,對靶細(xì)胞的選擇性較差,所以療效不好,甚至有較強的毒副作用．但當(dāng)它們與某些微量元素形成配合物后,由于改變了其分子大小、立體構(gòu)型、電荷分布以及脂溶性等,使其與一定的載體易于結(jié)合,從而改變了在體內(nèi)的吸收、運轉(zhuǎn)和分布,增加了它們對靶細(xì)胞和受體的選擇性,因而提高了療效、降低了毒副作用．例如,實驗發(fā)現(xiàn)黃芩苷與Cu2+、Zn2+等金屬離子形成配合物后在清除超氧自由基、抑制脂加氧酶作用和抗炎、抗菌、抗病毒、抗變態(tài)反應(yīng)等方面均產(chǎn)生了顯著的效果[38]．

實際上,中草藥中某些有效化學(xué)成分不僅以配合物的形態(tài)存在于中草藥及其制劑中,而且還可能以配合物的形態(tài)在人體內(nèi)發(fā)揮作用．因此,有人認(rèn)為中藥有效化學(xué)成分主要是有機分子與微量元素組成的配位物,它較純有機分子或純微量元素更能全面反映中藥的物質(zhì)基礎(chǔ),它才是整體意義上的中藥有效化學(xué)成分,也代表著中藥的活性作用核心[39]．近十多年中,天然藥物有效成分的金屬配合物研究已取得了一定的理論和實際應(yīng)用成果,并有一些綜述性的報道[40]．特別是,在人們發(fā)現(xiàn)一些中藥活性成分的金屬配合物具有很強的抗腫瘤活性后,近年來基于中藥活性成分的金屬基抗腫瘤藥物研究領(lǐng)域已成為熱點．但總體來說,中藥金屬配合物的研究還不夠深入和系統(tǒng),對機理的探討很少,而原子吸收法在這一領(lǐng)域的應(yīng)用實例更少．

目前,中草藥有效成分的金屬配合物研究多集中在黃酮類化合物[41],如黃芩苷[42]、槲皮素、蘆丁等,這與黃酮類化合物的母核結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系．另外,對生物堿、香豆素和醌類化合物的研究也有一些報道．而研究的金屬元素主要集中在銅、鋅、鐵、鋁及稀土等元素．例如,文獻[43]采用化學(xué)萃取法提取了黃芪中有機成分,然后用石墨爐原子吸收法測定了相應(yīng)提取物中元素銅,結(jié)果發(fā)現(xiàn)銅在不同有機成分中均有分布,但尤其在黃酮(TFA)和多糖(TPA)中含量較多,且銅與TFA及TPA的相關(guān)性較強．這一結(jié)果表明銅可能與TFA及TPA形成一定的金屬配合物或化合物,這對中草藥中金屬配合物的進一步發(fā)現(xiàn)提供了重要線索．另外,文獻[44]對某些天然產(chǎn)物中銅與內(nèi)酯、醌、黃酮、多酚、生物堿形成的各種類型配合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性進行了綜述．結(jié)論為銅離子能與內(nèi)酯類、醌類、黃酮類、生物堿等多種類型的天然產(chǎn)物形成配合物,而且生成的大多數(shù)配合物具有比原天然產(chǎn)物更強的抗腫瘤、抗菌或抗氧化等生物活性．

另外,文獻[45]曾對密蒙花、白鮮皮、肉豆蔻、合歡、旋覆花等五種中草藥中的金屬配合物進行了研究．實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),在被測中草藥中Zn、Cu、Mo主要是以金屬蛋白的形態(tài)存在,在不溶相中含量最高;其次是以水溶性離子形態(tài)存在,分布在水溶相中,而脂溶相中的元素含量測定表明這些元素很少以有機配合物形態(tài)存在．同時,他們也對這五種中草藥中的有毒重金屬的存在形態(tài)做了分析,結(jié)果表明,Cd主要以有機配合物形態(tài)存在,而毒性較大的離子形態(tài)Cd比例很小,所以以煎服形式用藥一般不會引起鎘中毒．而被測中草藥中的Cr主要以無機離子形態(tài)存在,而且Cr的總含量較高,所以用藥時必須引起注意,因為成人每人每天不能超過20-50μg的Cr安全攝入量．同時發(fā)現(xiàn),Pb在這些被測中草藥中多以有機配合物形態(tài)存在,毒性較高,但總鉛濃度相對較低．此外,他們還對這五種中草藥中的14種稀土元素的存在形態(tài)進行了研究,發(fā)現(xiàn)大部分稀土元素可能以金屬蛋白的形態(tài)存在．

中藥配位化學(xué)的發(fā)展歷史雖不長,但已初步顯示了它在中草藥研究中的重要作用,是中藥現(xiàn)代化的一個重要的研究領(lǐng)域和發(fā)展方向,隨著新型分離技術(shù)以及檢測手段的發(fā)展,必將不斷有新的、具有重要活性的中藥配合物被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用．

4 結(jié)論

原子吸收光譜法是分析化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最廣的定量分析方法之一,它在中草藥微量元素分析研究中已獲得廣泛的應(yīng)用．僅國內(nèi)每年就至少有幾十篇相關(guān)報道,這表明原子吸收光譜法仍然是中草藥微量元素分析的主要手段之一．當(dāng)然,它也存在一些不足,通常不能同時分析多種元素,必須更換光源燈以測定不同的元素,這給分析工作帶來不便,影響了分析速度和通量．此外,對于某些基體復(fù)雜的樣品分析,尚存在某些干擾問題需解決；對于難溶元素的測定靈敏度也不能令人滿意,標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍不夠?qū)挼龋贿^,經(jīng)過科研人員近年來的不斷探索研究,原子吸收光譜技術(shù)繼續(xù)得以迅速發(fā)展和完善．例如,連續(xù)光源原子吸收光譜儀就是其中的典型代表,德國耶拿公司于2004年研制出全球第一臺商品化連續(xù)光源原子吸收光譜儀,2006年,該公司又推出了高分辨火焰/石墨爐一體連續(xù)光源原子吸收光譜儀．它用一個高能量氙燈,即可測量元素周期表中67個金屬元素．2011年9月,又推出石墨爐連續(xù)光源原子吸收光譜儀contrAA 600,它采用高聚焦短弧氙燈連續(xù)光源,可快速分析多種元素,具有獨特的同時背景校正,測定時間真實,無靈敏度損失,完全校正結(jié)構(gòu)背景,可直接進樣分析固體等優(yōu)點．就原子吸收光譜法本身而言,繼續(xù)開發(fā)新型光源實現(xiàn)多元素同時測定仍具有很好的發(fā)展前景,此外,多波導(dǎo)等技術(shù)也有望實現(xiàn)多元素的同時測定大大提高原子吸收方法的分析效率．

由于中草藥中的某些有效成分并不是游離態(tài)的微量金屬離子而是某些特定的金屬化合物,所以只測定元素總量已不能滿足中藥研究發(fā)展的新要求.了解金屬元素在中藥原藥尤其在實際使用劑型中的存在形態(tài)和價態(tài)等信息更為重要,它能為闡明中草藥的有效成分及其藥理作用提供直接的實驗證據(jù)．然而,由于原子吸收光譜法只能用于樣品中元素總量的測定,若要用于形態(tài)分析則必須與其它分離技術(shù)相結(jié)合,目前常用的分離方法有色譜法、化學(xué)萃取法、超濾法等．除此之外,高靈敏度的檢測儀器與現(xiàn)代高效的分離技術(shù)聯(lián)用,也將在中草藥微量元素的高級形態(tài)分析(如金屬配合物分析等)中具有很大的發(fā)展?jié)摿Γ?將具有高分離效率的液相色譜(包括反相色譜、離子交換色譜、體積排阻色譜等)或毛細(xì)管電泳與電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)或電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)等檢測手段相結(jié)合,既具有分離效果好、耗樣量少、速度快等特點,又具備靈敏度高、線性范圍寬等優(yōu)勢．我們相信,這些聯(lián)用技術(shù)一定能夠在中草藥微量元素形態(tài)分析中發(fā)揮重要的作用．

[1] 胡育筑,郭環(huán)娟,王志群,等. 中藥四性和微量元素含量關(guān)系的初步研究[J]. 中國藥科大學(xué)學(xué)報,1992,23:348-353.

Hu Yuzhu, Guo Huanjuan, Wang Zhiqun, et al. Exploratory studies on four characteristics and the amount of trace elements in Chinese medicinal herbs[J].JournalofChinaPharmaceuticalUniversity, 1992, 23: 348-353. (in Chinese)

[2] 王冬,關(guān)宏峰,劉曉秋. 中藥中重金屬和殘留農(nóng)藥去除方法研究進展[J]. 沈陽藥科大學(xué)學(xué)報,2009,26(2):152-156.

Wang Dong, Guan Hongfeng, Liu Xiaoqiu. Research progress on techniques of removing heavy metals and pesticides from traditional Chinese medicine[J].JournalofShenyangPharmaceuticalUniversity, 2009, 26(2): 152-156. (in Chinese)

[3] 郭偉. 中藥中的重金屬及其檢測和去除方法[J]. 天津中醫(yī)藥,2010,27:351-352.

[4] 郭石,許啟泰,陳東升. 15種中成藥中有害重金屬鉛、鎘、銅含量的測定[J]. 廣東微量元素科學(xué),2011,18(5):59-62.

Guo Shi, Xu Qitai, Chen Dongsheng. Detemination of the content of harmful heavy metals in 15 kinds of Chinese medicine[J].GuangDongWeiLiangYuanSuKeXue, 2011, 18(5): 59-62. (in Chinese)

[5] 張劍,李銀保,彭金年,等. 原子吸收光譜法對贛南產(chǎn)烏藥中六種金屬元素的測定[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,49(9):2228-2229.

Zhang Jian, Li Yinbao, Peng Jinnian, et al. Determination of six metals in lindera aggregate (Sims) Kosterm by atomic absorption spectrometry[J].HubeiAgriculturalSciences, 2010, 49(9): 2228-2229. (in Chinese)

[6] Ezoddina M, Shemirania F, Abdi Kh, et al. Application of modified nano-alumina as a solid phase extraction sorbent for the preconcentration of Cd and Pb in water and herbal samples prior to flame atomic absorption spectrometry determination[J].JournalofHazardousMaterials, 2010, 178: 900-905.

[7] Soylak M, Unsal Y E. Chromium and iron determinations in food and herbal plant samples by atomic absorption spectrometry after solid phase extraction on single-walled carbon nanotubes disk [J].FoodandChemicalToxicology, 2010, 48:1511-1515.

[8] Chen Bin, Wang Xiaoru, Lee F S C. Pyrolysis coupled with atomic absorption spectrometry for the determination of mercury in Chinese medicinal materials [J].AnalyticaChimicaActa, 2001, 447:161-169.

[9] 鐘越,董順福,雷鈞濤,等. 柴胡中微量元素和總黃酮測定與清除自由基構(gòu)效關(guān)系分析[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(19):8137-8138.

Zhong Yue, Dong Shunfu, Lei Juntao, et al. Analysis on structure-activity relationship between content determination of elements and total flavonoids and free radical scavenging[J].JournalofAnhuiAgricultureScience, 2008, 36(19): 8137-8138. (in Chinese)

[10] 王桂艷,魏懷春,劉娟. 中藥當(dāng)歸不同藥用部位微量元素含量測定[J]. 黑龍江醫(yī)藥科學(xué),2003,26(1):30.

Wang Guiyan, Wei Huaichun, Liu Juan. Study on contents of metal elements in different pharmaceutical part of radix angelica sinensis[J].HeilongjiangMedicineandPharmacy, 2003, 26(1): 30. (in Chinese)

[11] 王章敬. 中藥中重金屬含量及微量元素間的相關(guān)性分析[J]. 微量元素與健康研究,2005,22(6):33-34.

[12] 張凌艷. 葛根與4種常用中藥材中重金屬元素含量的比較研究[J]. 中醫(yī)藥信息,2011,28(3):54-55.

[13] 熊賢紅,陳小榮,陳華. 太子參等3種中藥材中銅、鉛、砷、汞、鎘含量的分析研究[J].中國醫(yī)藥導(dǎo)報,2010,7(10):78-79.

Xiong Xianhong, Chen Xiaorong, Chen Hua. Study on content determination of Cu, Pb, As, Hg and Cd in taizishen and the other two kinds of Chinese herbal medicine[J].ChinaMedicalHerald, 2010, 7(10): 78-79. (in Chinese)

[14] 韓金土,劉彥明,王輝. 原子吸收光譜法測定清熱解毒類中草藥中的11種微量元素[J].光譜學(xué)與光譜分析,2006,26(10):1931-1934.

Han Jintu, Liu Yanming, Wang Hui. Determination of eleven trace elements in Chinese traditional and herbal drugs for relieving heat and toxic by FAAS[J].SpectroscopyandSpectralAnalysis, 2006, 26(10): 1931-1934. (in Chinese)

[15] 彭金年,曾靖,李銀保,等. 火焰原子吸收光譜法對中藥拳參中六種無機元素含量的測定[J]. 廣東微量元素科學(xué),2010,17(6):54-57.

Peng Jinnian, Zeng Jing, Li Yinbao, et al. Determination of six inorganic elements in rhizoma bistortae by FAAS[J].GuagDongWeiLiangYuanSuKeXue, 2010, 17(6): 54-57. (in Chinese)

[16] 李春麗,周國英,胡鳳祖,等. 原子吸收光譜法測定不同采收時間栽培與野生姜活藥材中微量元素的含量[J]. 光譜學(xué)與光譜分析,2011,31(4):1122-1125.

Li Chunli, Zhou Guoyin, Hu Fengzu, et al. Determination of trace determination of elements in medicinal materials of cultivated and wild rhizoma et radix notopterygii vegetated in different months by flame atomic absorption spectrometry[J].SpectroscopyandSpectralAnalysis, 2011, 31(4): 1122-1125. (in Chinese)

[17] Gomez M R, Cerutti S, Sombra L L, Silva M F, Martínez L D. Determination of heavy metals for the quality control in argentinian herbal medicines by ETAAS and ICP-OES [J].FoodandChemicalToxicology, 2007, 45:1060-1064.

[18] Okatch H, Ngwenya B, Raletamo K M, Andrae-Marobela K. Determination of potentially toxic heavy metals in traditionally used medicinal plants for HIV/AIDS opportunistic infections in Ngamiland District in Northern Botswana [J].AnalyticaChimicaActa, 2012, 730:42-48.

[19] Kalny P, Fijaek Z, Daszczuk A, Ostapczuk P. Determination of selected microelements in polish herbs and their infusions [J].ScienceoftheTotalEnvironment, 2007, 381:99-104.

[20] 欒芳,王楠,張晶. 原子吸收光譜法測定10種中成藥的8種無機元素[J]. 黑龍江醫(yī)藥科學(xué),2004,27(6):32-33.

Luan Fang, Wang Nan, Zhang Jing. Determination of 8 inorganic elements in 10 sorts of Chinese traditional medicine by AAs[J].HeilongjiangMedicineandPharmacy, 2004, 27(6): 32-33. (in Chinese)

[21] 伍曉群,李健和,徐幸民. 原子吸收分光光度法測定二花三草合劑中重金屬鉛的含量[J].中國醫(yī)藥導(dǎo)報,2011,8(20):105-106.

Wu Xiaoqun, Li Jianhe, Xu Xingmin. Determination of Pb in erhuasancao mixture atomic absorption spectrometry[J].ChinaMedicalHerald, 2011, 8(20): 105-106. (in Chinese)

[22] 呂璐,石向群,梅竹蓮,等. 原子吸收法測定雙黃連口服液中微量元素[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(5):2658-2659,2670.

Lv lu, Shi Xiangqun, Mei Zhulian, et al. Determination of the trace elements in shuanghuanglian oral liquid by AA S[J].JournalofAnhuiAgricultureScience,2011, 39(5): 2658-2659, 2670. (in Chinese)

[23] 劉彥明. 原子吸收光譜法測定中成藥中微量元素[J]. 光譜學(xué)與光譜分析,2000,20(3):373-375.

Liu Yanming. Determination of ten trace elements in Chinese traditional medicines by atomic absorption spectrometry[J].SpectroscopyandSpectralAnalysis, 2000, 20(3): 373-375. (in Chinese)

[24] 盧業(yè)玉,張新明,陳之雋,等. 冷蒸汽原子吸收光譜法測定中成藥中汞含量[J]. 廣東微量元素科學(xué),1999,6(5):1-5.

Lu Yeyu, Zhang Xinming, Chen Zhijuan, et al. Determination of mercury in four sorts of traditional Chinese medicine by cold vapour atomic absorption spectrometry[J].GuangDongWeiLiangYuanSuKeXue, 1999, 6(5): 1-5. (in Chinese)

[25] 張奇風(fēng),彭珊珊,宋寧,等. 原子吸收光譜法測定12種中成藥的10種無機元素[J]. 光譜學(xué)與光譜分析,2001,21(2):237-239.

Zhang Qifeng, Peng Shanshan, Zhu Ning, et al. Determination of 10 elements in the 12 kinds of Chinese traditional medicines by AAs[J].SpectroscopyandSpectralAnalysis, 2001, 21(2): 237-239. (in Chinese)

[26] 孫瑞霞,周玲妹,薛萬剛,等. 原子吸收光譜法測定中成藥中微量元素[J]. 光譜學(xué)與光譜分析,2002,22(5):853-855.

Sun Ruixia, Zhou Lingmei, Xue Wanggang, et al. Determination of trace elements in Chinese traditional medicines by atomic absorption spectrometry[J].SpectroscopyandSpectralAnalysis, 2002, 22(5): 853-855. (in Chinese)

[27] 沈曉芳,張勇,楊成,等. 黃芪中微量元素的形態(tài)分析[J]. 分析化學(xué),2006,34(3):396-398.

Shen Xiaofang, Zhang Yong, Yang Cheng, et al. Speciation analysis of trace elements in radix astragali by flame atomic adsorption sepctrophotometry[J].ChineseJournalofAnalyticalChemistry, 2006, 34(3): 396-398. (in Chinese)

[28] 盧忠,許旋. 溪黃草微量元素含量及其溶出量分析[J]. 廣東微量元素科學(xué),2000,7(5):65-67.

Lu Zhong, Xu Xuan, Luo Yifan. Analysis of the content and extraction solubility of trace elements in xihuang herb[J].GuangDongWeiLiangYuanSuKeXue, 2000, 7(5): 65-67. (in Chinese)

[29] 周天澤. 中草藥微量元素形態(tài)分析的幾個問題[J]. 中草藥,1990,21(10):37-42.

[30] 武榮蘭,封順,徐世美,等. FAAS法分析當(dāng)歸、黃芪及當(dāng)歸補血湯中金屬元素的形態(tài)[J]. 分析測試學(xué)報,2004,23(5):51-55.

Wu Ronglan, Feng Shun, Xu Shimei, et al. Speciation Analysis of metallic elements in Chinese angelica, astragalus root and dangguibuxuetang by flame atomic absorption spectrometry[J].JournalofInstrumentalAnalysis, 2004, 23(5): 51-55. (in Chinese)

[31] 楊若明,張經(jīng)華,藍葉芬. 原子吸收法對藏草藥毛瓣綠絨蒿中10種元素的初級形態(tài)分析[J]. 現(xiàn)代科學(xué)儀器,2010(6):119-122.

Yang Ruoming, Zhang Jinghua, Lan Yefen. Analysis on primary speciation of 10 elements in Tibetan medicines such as meconopsis torquata by atomic absorption spectrometry[J].ModernScientificInstruments, 2010(6): 119-122.(in Chinese)

[32] 楊若明,崔箭,張經(jīng)華,等. 原子吸收法對藏草藥川木香中12種元素的初級形態(tài)分析[J].分析試驗室,2008,27:110-114.

Yang Ruoming, Cui jian, Zhang Jinghua, et al. Analysis on primary speciation of 12 elements in radix vladimiriae of Tibetan medicines by atomic absorption spectrometry[J].ChineseJournalofAnalysisLaboratory, 2008, 27: 110-114.(in Chinese)

[33] 楊若明,張經(jīng)華,藍葉芬. 原子吸收法對藏草藥兔耳草中12種元素的初級形態(tài)分析[J].中央民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2011,20(1):5-10.

Yang Ruoming, Zhang Jinghua, Lan Yefen. Analysis on primary speciation of 12 elements in Tibetan medicines such as lagotis brevituba maxim[J].JournalofMUC(NaturalSciencesEdition), 2011, 20(1): 5-10.(in Chinese)

[34] 楊若明,張經(jīng)華,歐惠超. 原子吸收法對藏草藥水母雪兔子和多刺綠絨蒿中12種元素的初步形態(tài)分析[J]. 分析試驗室,2007,26:72-75.

Yang Ruoming, Zhang Jinghua, Ou Huichao. Analysis on primary speciation of 12 elements in Tibetan medicines such as saussurea and meconopsis horridula[J].ChineseJournalofAnalysisLaboratory, 2007, 26: 72-75.(in Chinese)

[35] 于麗青,孫建民,孫漢文. 超濾分離分析中草藥茯苓中錳鎂鉀的初級形態(tài)[J]. 微量元素與健康研究,2003,20(5):25-26.

Yu liqing, Sun Jianmin, Sun Hanwen. The primary speciation analysis of Mn, Mg and K in Chinese herbals by ultrafiltration[J].StudiesofTraceElementsandHealth, 2003, 20(5): 25-26. (in Chinese)

[36] 郭春梅,武榮蘭,封順,等. 火焰原子吸收光譜法分析香青蘭中微量元素的溶出特性及化學(xué)形態(tài)[J]. 分析測試學(xué)報,2005,24(6):42-46.

Guo Chunmei, Wu Ronglan, Feng shun, et al. Study on the leaching characteristics and speciation of trace elements in dracocephlum moldavica L. by FAAS[J].JournalofInstrumentalAnalysis, 2005, 24(6): 42-46. (in Chinese)

[37] 吳冬梅,王愛霞. 火焰原子吸收光譜法測定復(fù)方丹參片中微量元素各形態(tài)含量[J]. 理化檢驗:化學(xué)分冊,2010(8):931-934.

Wu Dongmei, Wang Aixia. Speciation analysis for trace elements in compound tablets of root of salvia miltiorrhiza by FAAS [J].PTCA(PARTB:CHEM.ANAL.), 2010(8): 931-934. (in Chinese)

[38] 王樂,孟慶剛,徐珊,等. 黃芩苷金屬離子配合物藥效學(xué)作用概述[J]. 中華中醫(yī)藥學(xué)刊,2007,25(4):709-711.

Wang Le, Meng Qinggang, Xu Shan, et al. The pharmacodynamics of baicalin-metal ion chelation[J].ChineseArchivesofTraditionalChineseMedicine, 2007, 25(4): 709-711. (in Chinese)

[39] 曹治權(quán),王秀萍,曹廣智,等. 中藥中微量元素的存在狀態(tài)與生物活性關(guān)系的研究[J].廣東微量元素科學(xué),1995,2(10):18-26.

Cao Zhiquan, Wang Xiuping, Cao Guangzhi, et al. Studies on relation between biological activity and speciation of trace elements in traditional Chinese medicine[J].GuangDongWeiLiangYuanSuKeXue, 1995, 2(10):18-26. (in Chinese)

[40] 朱旭祥,茅涵斌. 中藥研究前沿：中藥配位化學(xué)[J]. 中草藥,1997,28(6):373-375.

[41] 張振學(xué),劉珂,王守愚,等. 黃酮金屬絡(luò)合物作為潛在藥物的研制與開發(fā)[J]. 中草藥,1996,27(3):179-182.

[42] 李延峰,梁紹蓉,耿暉. 黃岑苷金屬配合物研究進展[J]. 時珍國醫(yī)國藥,1999,10(2):152-153.

Li Yanfeng, Liang Shaorong, Geng Hui. Study progress of metallic complexes of baicalin[J].LishizhenMedicineandMateriaMedicaResearch, 1999, 10(2): 152-153.

[43] 李書蘭,顧萱,馬丹,等. 黃芪中元素銅與有機物含量的相關(guān)性研究[J]. 中國中藥雜志,2006,31(15):1249-1253.

Li Shulan, Gu Xuan, Ma Dan, et al. Correlation studies of contents of copper and organic components in astragalus roots [J].ChinaJournalofChineseMateriaMedica, 2006, 31(15): 1249-1253. (in Chinese)

[44] 蔡放,江仁望. 天然產(chǎn)物的金屬銅配合物研究進展[J]. 亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥,2011,7(6):163-168.

Cai Fang, Jiang Renwang. Research progress of the copper complexes of natural products[J].Asia-PacificTraditionalMedicine, 2011, 7(6): 163-168. (in Chinese)

[45] 王京宇,歐陽荔,劉雅瓊,等. 若干中草藥中25種元素在不同浸取液中的分布[J]. 中國中藥雜志,2004,29(8):753-759.

Wang Jingyu, Ouyang Li, Liu Yaqiong, et al. Preliminary attempt at the speciation of 25-elements in the Chinese medicinal herbs[J].ChinaJournalofChineseMateriaMedica, 2004, 29(8): 753-759. (in Chinese)