電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位及其土壤中11種無(wú)機(jī)元素

王妍妍，施曉艷，陳衛(wèi)東，彭代銀，俞年軍，彭　慧

(1.安徽中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，安徽 合肥　230012；2.安徽省中醫(yī)藥科學(xué)院，安徽 合肥　230012；3.安徽中醫(yī)藥大學(xué)藥物代謝研究所，安徽 合肥　230012)

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·方藥研究·

電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位及其土壤中11種無(wú)機(jī)元素

王妍妍1,2,3，施曉艷1,2,3，陳衛(wèi)東1,2,3，彭代銀1,2，俞年軍1,2，彭慧1,2,3

(1.安徽中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，安徽 合肥230012；2.安徽省中醫(yī)藥科學(xué)院，安徽 合肥230012；3.安徽中醫(yī)藥大學(xué)藥物代謝研究所，安徽 合肥230012)

目的探究無(wú)機(jī)元素在金寨地區(qū)仿野生茯苓不同用藥部位中的分布及在土壤中的富集特點(diǎn)。方法采用微波消解法處理茯苓皮、白茯苓、赤茯苓及其菌核生長(zhǎng)附近土壤，應(yīng)用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定茯苓不同部位及其土壤中K、Na、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、Se等11種無(wú)機(jī)元素含量。結(jié)果金寨地區(qū)仿野生茯苓各部位元素分布有一定差異，大多數(shù)元素在茯苓皮中含量較高，茯苓不同部位總的無(wú)機(jī)元素含量從高至低順序?yàn)檐蜍咂?、赤茯苓、白茯苓；茯苓不同部位?duì)無(wú)機(jī)元素的吸收有選擇性，但均以K、Fe、Mg、Na含量較高；茯苓不同部位對(duì)11種元素的富集系數(shù)存在差異，變化范圍為0.005 2～0.782 3。結(jié)論所建立的電感耦合等離子體質(zhì)譜法簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確，適用于金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位及土壤中11種無(wú)機(jī)元素的含量測(cè)定。

茯苓；微波消解；無(wú)機(jī)元素；電感耦合等離子體質(zhì)譜法

茯苓為多孔菌科真菌茯苓Poriacocos(Schw.)Wolf的干燥菌核[1]。茯苓為大宗常用中藥材，主產(chǎn)區(qū)為鄂豫皖交界的大別山及云貴地區(qū)，尤以皖產(chǎn)量最大，為安徽四大名藥之一，習(xí)稱“安苓”。目前，野生茯苓資源稀少，市場(chǎng)上茯苓主要來(lái)源為栽培茯苓，茯苓栽培主要有兩種形式，樹蔸栽培和椴木栽培[2-3]；仿野生茯苓主要是利用野生松樹林下松樹基根進(jìn)行茯苓的仿野生撫育栽培，即樹蔸栽培，另外一種茯苓栽培方式則采用椴木栽培法。茯苓可入藥部位有白茯苓、赤茯苓、茯苓皮等，加工時(shí)菌核內(nèi)部的白色苓肉為白茯苓，皮部下面的赤色部分為赤茯苓，菌核的外皮為茯苓皮。臨床上，白茯苓健脾和胃、利水滲濕，赤茯苓利竅行水、清利濕熱，茯苓皮專于利尿而無(wú)補(bǔ)性[4-5]?，F(xiàn)代研究表明，茯苓不同部位化學(xué)成分分布存在一定的差異[6]。

中草藥是中國(guó)的瑰寶，其富含的無(wú)機(jī)元素種類和含量與中草藥的功效有著密切的關(guān)系[7]。中草藥所含的無(wú)機(jī)元素是中藥療效的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，分子生物學(xué)研究表明，微量元素能與蛋白質(zhì)和其他有機(jī)基團(tuán)結(jié)合，形成激素、酶、維生素等生物大分子，“以微見著”，發(fā)揮著重要的生物學(xué)功能[8]。近年來(lái)，對(duì)茯苓無(wú)機(jī)元素研究的也有報(bào)道[9]，但同時(shí)測(cè)定11種無(wú)機(jī)元素在其常用部位茯苓皮、赤茯苓、白茯苓及其土壤中含量的研究尚未見報(bào)道。因此，基于茯苓不同部位的不同側(cè)重功效，本研究選用安徽省金寨地區(qū)仿野生栽培茯苓為研究對(duì)象，采用HNO3-HF-H2O2消解體系，通過(guò)微波消解法對(duì)樣品進(jìn)行處理，用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS)測(cè)定茯苓不同部位的11種元素含量，探討茯苓不同用藥部位白茯苓、赤茯苓、茯苓皮中11種無(wú)機(jī)元素的分布及在其土壤中的富集特點(diǎn)，為后期研究茯苓不同用藥部位活性成分、無(wú)機(jī)元素的含量及其不同部位的主治功效的關(guān)系提供依據(jù)。

1　儀器與材料

1.1儀器ICAP Q電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：美國(guó)賽默飛世爾科技公司；AB135-S 型十萬(wàn)分之一天平：德國(guó)METTLER TOLEDO公司；ECH-Ⅱ微機(jī)控溫加熱板：上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；MDS-8G微波消解儀：上海新儀微波化學(xué)科技有限公司。

1.2試劑氫氟酸(優(yōu)級(jí)純)：上海申博化工有限公司；30%過(guò)氧化氫：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；硝酸(分析純/優(yōu)級(jí)純)：上海蘇懿化學(xué)試劑有限公司；高氯酸：湖南省長(zhǎng)沙晶康新材料科技有限公司；鍺(Ge)、鈧(Sc)、銦(In)、鉍(Bi)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鉀(K)、鈉(Na)、鎂(Mg)、鋅(Zn)、銅(Cu)、硒(Se)、鎘(Cd)、鉛(Pb)標(biāo)準(zhǔn)溶液(106μg/L)：國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。

1.3樣品仿野生栽培茯苓樣品采自安徽省金寨縣，經(jīng)安徽中醫(yī)藥大學(xué)俞年軍教授鑒定，符合《中華人民共和國(guó)藥典》2015年版一部各項(xiàng)規(guī)定，為茯苓Poriacocos(Schw.)Wolf的干燥菌核，本實(shí)驗(yàn)中所用白茯苓、赤茯苓、茯苓皮均由實(shí)驗(yàn)室加工制得。

2　方法

2.1ICP-MS主要工作參數(shù)ICAP Q電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的射頻功率為1 600 W，冷卻氣(氬氣)流速為13.7 mL/min，輔助氣(氦氣)流速為0.80 mL/min，霧化氣流速為1.026 mL/min，樣品重復(fù)次數(shù)為3次，采樣深度為5.00 mm，進(jìn)樣泵轉(zhuǎn)速為40 r/min，數(shù)據(jù)采集方式為跳峰，駐留時(shí)間為0.01～0.05 s。

2.2樣品處理仿野生茯苓菌核用蒸餾水洗去表面雜物，再用去離子水淋洗3遍，置于60 ℃烘箱烘干至恒質(zhì)量。然后剝下茯苓皮，取赤茯苓、白茯苓，將茯苓不同部位及其土壤在陶瓷研缽中粉碎，過(guò)60目篩，密封備用。制備供試品溶液前，樣品粉末于60 ℃烘4 h，即可。

2.3供試品溶液制備取樣品粉末0.1 g各6份，分別置于聚四氟乙烯消解罐中，加入6 mL優(yōu)級(jí)純硝酸浸泡樣品1 h，再加入3 mL氫氟酸和2 mL 30%過(guò)氧化氫，封罐，置于微波消解儀內(nèi)消解。消解程序：溫度130 ℃保持20 min，150 ℃保持15 min，180 ℃保持20 min，功率均為6 W。消解結(jié)束后，按課題組前期方法[10]進(jìn)行趕酸，制備對(duì)應(yīng)的供試品溶液，土壤樣品在趕酸過(guò)程中，加入2 mL優(yōu)級(jí)純高氯酸(分2次)，同法制備土壤樣品對(duì)應(yīng)的供試品溶液。

2.4標(biāo)準(zhǔn)品溶液的制備

2.4.1標(biāo)準(zhǔn)品儲(chǔ)備液精密移取Na、K、Mg、Fe、Mn系列標(biāo)準(zhǔn)原液各100 μL，用1%硝酸稀釋成10-4μg/L的常量元素混合標(biāo)準(zhǔn)品儲(chǔ)備液；按此法稀釋Cu、Se、Pb、Cr、Zn、Cd的微量元素混合標(biāo)儲(chǔ)備液(104μg/L)及內(nèi)標(biāo)元素儲(chǔ)備液(104μg/L)。

2.4.2標(biāo)準(zhǔn)品待測(cè)溶液精密移取“2.4.1”項(xiàng)下制備的無(wú)機(jī)元素標(biāo)準(zhǔn)品儲(chǔ)備液，用1%硝酸梯度稀釋，配制成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)品待測(cè)溶液。常量元素混合標(biāo)準(zhǔn)品濃度依次為1、5、10、50、100、200、400、500 μg/L；微量元素混合標(biāo)準(zhǔn)品濃度依次為0.01、0.1、0.5、1、5、30、50 μg/L。精密移取“2.4.1”項(xiàng)下內(nèi)標(biāo)元素儲(chǔ)備液，用1%硝酸將常量元素內(nèi)標(biāo)Sc稀釋成濃度為50 μg/L溶液，微量元素混合內(nèi)標(biāo)(Sc、Ge、In、Bi)稀釋成濃度為5 μg/L的溶液。

2.5方法學(xué)考察

2.5.1線性關(guān)系考察將“2.4.2”項(xiàng)下制備的各濃度標(biāo)準(zhǔn)品溶液依次經(jīng)ICP-MS測(cè)定，依據(jù)各元素測(cè)定的吸光度值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果表明其線性關(guān)系均良好，具體數(shù)據(jù)見表1。

2.5.2儀器檢出限用1%優(yōu)級(jí)純硝酸溶液連續(xù)進(jìn)樣12次，取測(cè)定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍，即為儀器檢出限，結(jié)果見表2。

表2　儀器檢出限

2.5.3精密度試驗(yàn)精密稱取待測(cè)樣品粉末各0.1 g，按“2.3”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，在“2.1”項(xiàng)下ICP-MS工作參數(shù)下進(jìn)行測(cè)定，連續(xù)測(cè)定6次，11種元素的RSD值在1.24%～4.74%范圍內(nèi)，儀器測(cè)得精密度良好。

2.5.4重復(fù)性試驗(yàn)精密稱取同一批待測(cè)樣品粉末6份，每份0.1 g，按“2.3”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，在“2.1”項(xiàng)下ICP-MS工作參數(shù)下進(jìn)行測(cè)定，記錄各元素含量。檢測(cè)結(jié)果表明，11種元素含量的RSD值均小于5.00%，說(shuō)明該試驗(yàn)方法的重復(fù)性良好。

2.5.5空白加標(biāo)回收率試驗(yàn)精密吸取標(biāo)準(zhǔn)品儲(chǔ)備液，常量元素在空白基質(zhì)1%優(yōu)級(jí)純硝酸中配制成濃度為100、200、500 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)品溶液，每個(gè)濃度2份；微量元素在空白基質(zhì)1%優(yōu)級(jí)純硝酸中配制成濃度為0.50、5.00、50.00 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)品溶液，每個(gè)濃度2份。在“2.1”項(xiàng)下ICP-MS工作條件下進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算各元素的回收率，平均值為94.03%～114.54%且RSD值為2.48%～7.21%。結(jié)果表明，所建立的分析方法回收率較為良好，結(jié)果見表3。

3　結(jié)果

3.1測(cè)定元素含量金寨地區(qū)仿野生茯苓不同用藥部位中所含無(wú)機(jī)元素總含量從高至低順序?yàn)檐蜍咂?、赤茯苓、白茯苓。其中，K、Fe、Na、Mg、Mn等元素在茯苓不同部位含量較高，Zn、Cu、Cr、Se、Pb、Cu等元素含量較低。有益元素在茯苓皮含量從高至低依次是K、Fe、Mg、Na、Mn、Zn、Cr、Se，在赤茯苓中含量從高至低依次是K、Na、Fe、Mg、Mn、Zn、Cr、Se，在白茯苓中含量從高至低依次是K、Na、Fe、Mg、Zn、Mn、Cr、Se。2015年版《中華人民共和國(guó)藥典》未對(duì)所有中藥材及飲片規(guī)定統(tǒng)一的重金屬限度，本研究參考需進(jìn)行重金屬檢查的藥材包括西洋參、甘草、山楂、枸杞子及薄荷腦等，重金屬的限制分別是Pb不得超過(guò)5 mg/kg，Cd不得超過(guò)0.3 mg/kg，Cu不得超過(guò)20 mg/kg。本研究結(jié)果表明，Pb、Cu、Cd 3種重金屬元素均未超標(biāo)。單因素方差分析結(jié)果表明，土壤中11種無(wú)機(jī)元素含量相對(duì)茯苓皮、赤茯苓、白茯苓均明顯偏高。見表4。

表3　加標(biāo)回收率試驗(yàn)考察(n=6)

3.2測(cè)定元素的富集系數(shù)分析元素的富集系數(shù)=植物體內(nèi)元素含量/土壤中元素含量，表示植物對(duì)無(wú)機(jī)元素的需求程度。金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位對(duì)11種元素的富集系數(shù)存在差異，變化范圍為0.005 2～0.782 3。茯苓皮對(duì)Cd、Mn、Zn、Cu、Pb的富集作用相對(duì)較強(qiáng)，其中以Cd、Mn尤為顯著；赤茯苓對(duì)Zn、Cd、Mn的富集作用相對(duì)較強(qiáng)；白茯苓對(duì)Zn的富集作用較為顯著。見表5。

4　討論

4.1金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位11種元素分布特征金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位對(duì)無(wú)機(jī)元素的吸收有選擇性，Zn在白茯苓中的含量高于茯苓皮和赤茯苓，推測(cè)Zn可能是白茯苓發(fā)揮健脾和胃的主要無(wú)機(jī)元素之一，與文獻(xiàn)報(bào)道[11]的健脾和胃中藥中Zn含量較高且為健脾和胃主要元素結(jié)論一致，且Zn在人體中具有一定的抗菌和抗病毒作用，與白茯苓健脾和胃、預(yù)防胃潰瘍等作用相一致[12]。有研究表明，K、Mg、Na在利尿類中藥中含量均較高且利尿作用可能與這3種元素有關(guān)[13-14]；茯苓皮中K、Mg、Na含量均較高且遠(yuǎn)大于赤茯苓、白茯苓，推測(cè)K、Mg、Na是茯苓皮側(cè)重利尿功效的無(wú)機(jī)元素。

表4　金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位及土壤中11種元素含量

注：同列含有不同右上標(biāo)字母的微量元素含量比較，P<0.05。

表5　金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位對(duì)11種元素的富集系數(shù)

金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位對(duì)11種元素的富集系數(shù)存在差異，其中，對(duì)Mn和Zn的富集系數(shù)較高，而Mn和Zn參與多種植物體生理反應(yīng)，因此這兩種元素在植物體內(nèi)含量偏高或者維持較高的富集系數(shù)用以保證植物生命活動(dòng)順利進(jìn)行。茯苓不同部位對(duì)Na、Zn的富集系數(shù)相近，表明茯苓不同部位對(duì)Na和Zn的需求程度相同。茯苓不同部位對(duì)土壤中的重金屬Cd具有較強(qiáng)的富集性，故在栽培茯苓時(shí)要對(duì)栽培環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)，不能選擇Cd含量高的土壤。

4.2樣品處理方法的考察與選擇本研究對(duì)樣品的處理方法進(jìn)行優(yōu)選。比較了濕法消解和微波消解兩種方法，因微波消解方法處理白茯苓、赤茯苓、茯苓皮、土壤后消解液均澄清，未見顆粒，且效率高、消解完全、安全便捷，故實(shí)驗(yàn)采用微波消解法處理樣品。此外，本研究也對(duì)消解溶劑進(jìn)行優(yōu)選，在不使用氫氟酸的情況下，加H2O22 mL，調(diào)節(jié)HNO3和H2O2的比例，發(fā)現(xiàn)兩者比例為6∶2時(shí)，赤茯苓和白茯苓消解較完全，但茯苓皮和土壤樣品并未消解完全；而加入氫氟酸后，白茯苓、赤茯苓、茯苓皮和土壤充分消解，最終確定的消解溶劑組合為：6 mL HNO3+3 mL HF +2 mL H2O2，針對(duì)土壤樣品，在趕酸中加入高氯酸可以促進(jìn)HF的揮發(fā)，至消解完全。

4.3干擾校正ICP-MS的測(cè)定干擾包括質(zhì)譜干擾和非質(zhì)譜干擾，前者多來(lái)源于同量異位素、多原子、多電荷離子；后者主要來(lái)源于樣品基體，包括樣品的溶解量、同位素干擾等。本研究采用動(dòng)能歧視(kinetic energy discrimination，KED)模式來(lái)消除多原子離子的干擾來(lái)校正質(zhì)譜干擾。測(cè)量常量元素時(shí)，對(duì)茯苓皮、赤茯苓和白茯苓樣品溶液稀釋500倍，對(duì)土壤樣品溶液稀釋10 000倍；測(cè)量微量元素時(shí)，對(duì)茯苓皮、赤茯苓、白茯苓樣品溶液稀釋50倍，對(duì)土壤樣品溶液稀釋500倍。采用內(nèi)標(biāo)元素消除基體效應(yīng)，以校正非質(zhì)譜干擾。

4.4內(nèi)標(biāo)元素的選擇內(nèi)標(biāo)元素選擇的依據(jù)是接近待測(cè)元素的特性。本研究選取4種內(nèi)標(biāo)元素：39K、23Na、24Mg、52Cr、55Mn和57Fe的內(nèi)標(biāo)元素為45Sc，63Cu、82Se和66Zn的內(nèi)標(biāo)元素為72Ge，111Cd的內(nèi)標(biāo)元素為115In，208Pb的內(nèi)標(biāo)元素為209Bi。此外，還考察了樣液中加內(nèi)標(biāo)和在線加內(nèi)標(biāo)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，發(fā)現(xiàn)在線加內(nèi)標(biāo)更加穩(wěn)定，并且排除了人為操作誤差，測(cè)量結(jié)果更精確，最終確定了在線加內(nèi)標(biāo)的內(nèi)標(biāo)加入方法。

4.5金寨地區(qū)仿野生茯苓栽培環(huán)境的選擇重金屬Pb、Cd、Cu均為有害元素，一旦被人體吸收，可引起蓄積性毒性反應(yīng)，在本研究中3種重元素含量雖然均未超標(biāo)，但在茯苓不同部位中具有較高的富集系數(shù)，因此，對(duì)仿野生茯苓栽培環(huán)境的選擇尤為重要。茯苓栽培場(chǎng)地應(yīng)選擇在遠(yuǎn)離污染源的地區(qū)開發(fā)種植基地以保證藥材質(zhì)量，同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)茯苓種植地重金屬污染的監(jiān)測(cè)力度，嚴(yán)格控制工業(yè)“三廢”的排放，禁止工業(yè)廢水以及含有害物質(zhì)的固體廢棄物農(nóng)用。

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Determination of Eleven Inorganic Elements in Different Parts of Wild-simulated CultivatedPoriacocosand Soil in Jinzhai, China by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

WANGYan-yan1,2,3,SHIXiao-yan1,2,3,CHENWei-dong1,2,3,PENGDai-yin1,2,YUNian-jun1,2,PENGHui1,2,3

(1.SchoolofPharmacy,AnhuiUniversityofChineseMedicine,AnhuiHefei230012,China; 2.AnhuiAcademyofChineseMedicine,AnhuiHefei230012,China; 3.InstituteofDrugMetabolism,AnhuiUniversityofChineseMedicine,AnhuiHefei230012,China)

ObjectiveTo investigate the distribution of inorganic elements in different medicinal parts of wild-simulated cultivatedPoriacocosand their enrichment characteristics in soil in Jinzhai, China. MethodsMicrowave digestion was used for the treatment of Cortex Poriae Cocos, whitePoriacocos, Rubra Poria, and the soil near the growth of the sclerotia, and inductively coupled plasma mass spectrometry was used to determine the content of 11 inorganic elements (K, Na, Mg, Fe, Mn, Zn, Cu, Se, Pb, Cr, and Cd) in different parts ofPoriacocosand the soil. ResultsThere were certain differences in the content of these inorganic elements between the different parts of wild-simulated cultivatedPoriacocosin Jinzhai. Most elements were rich in Cortex Poriae Cocos, and Cortex Poriae Cocos had the highest total content of inorganic elements, followed by Rubra Poria and whitePoriacocos. Different parts of Poria cocos had selective absorption of inorganic elements, but they had relatively high content of K, Fe, Mg, and Na. The enrichment coefficients of 11 elements varied between different parts ofPoriacocos, ranging from 0.0052 to 0.7823. ConclusionInductively coupled plasma mass spectrometry established in this study is simple and accurate and is applicable to the determination of 11 inorganic elements in different parts of wild-simulated cultivatedPoriacocosand soil in Jinzhai.

Poriacocos; Microwave digestion; Inorganic element; Inductively coupled plasma mass spectrometry

安徽省科技廳公益性技術(shù)應(yīng)用研究聯(lián)動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目(1501ld04004)；安徽省教育廳高?？蒲袆?chuàng)新平臺(tái)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(皖教秘科〔2015〕49號(hào))；安徽道地中藥材品質(zhì)提升協(xié)同創(chuàng)新中心項(xiàng)目(皖教科〔2013〕2號(hào))

王妍妍(1991-)，女，碩士研究生

陳衛(wèi)東，anzhongdong@126.com

R282.7[DOI]10.3969/j.issn.2095-7246.2016.05.022

2016-07-09；編輯：姚實(shí)林)