ICP-MS法測定三棱中的人體必需微量元素

王亞茹，李雅萌，楊娜，周柏松，鄭炳真，劉金平，李平亞

（吉林大學藥學院天然藥物研究中心，長春 130021）

三棱為黑三棱科植物黑三棱（Sparganium stoloniferumBuch.-Ham.）的干燥塊莖，味辛、苦，歸肝、脾經，具有破血行氣、消積止痛之功效，主要用于癥瘕痞塊、痛經、瘀血經閉、胸痹心痛、食積脹痛的治療[1]。三棱中主要含有黃酮類、皂苷類、苯丙素類化合物及揮發(fā)油和微量元素等?，F代藥理學研究發(fā)現，中藥三棱具有抗腫瘤、保肝、抗血酸、鎮(zhèn)痛抗炎等活性[2]。中藥藥效物質基礎為中藥中所含的復雜化學成分，中藥中的定向藥效成分[3]可能是微量元素與有機成分配合反應所形成的配合物，從而改變了微量元素的存在狀態(tài)，使其維持原有成分的生物活性或降低某一成分的毒副作用或提高某一成分的生物活性或產生出原有成分所不具有的新的生物活性[4]。如微量元素Mn極易與母體結構黃酮中電負性強的氧原子成配價 Mn而形成配位絡合物，金屬配合物與配體均具有抑菌活性，且大多數配合物的抑菌活性均高于配體[5]。

目前，對于中藥三棱化學成分的研究主要集中在有機化學成分方面，而在微量元素方面研究極少。已發(fā)表文獻主要采用原子吸收法測定中藥三棱中微量元素的含量[6]，具有快速、簡單的優(yōu)點。本試驗首次采用電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）法同時測定中藥三棱中錳（Mn）、鉻（Cr）、鍶（Sr）、鋅（Zn）、銣（Rb）、硼（B）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鉬（Mo）、硒（Se）10種人體必需微量元素的含量，該法具有極高的響應靈敏度、較低的檢出限、較寬的線性范圍、能同時精密測定多種元素的特點，補充其微量元素的研究，為其質量控制及進一步研究提供科學依據。

1 材料

1.1 試驗材料

三棱藥材（編號分別為S20170910、S20170915、S20170920）由吉林金寶藥業(yè)股份有限公司提供，經吉林大學藥學院李平亞教授鑒定為三棱（S.stoloniferum Buch.-Ham.）的干燥全草。藥材切段，高速萬能粉碎機粉碎成細粉，過200目篩，備用。

1.2 儀器與試劑

7500a型電感耦合等離子體質譜儀（美國Agilent公司）；FW177型高速萬能粉碎機（北京市永光明醫(yī)療儀器廠）；AL104型電子天平（瑞士MettlerToledo公司）；Milli-Q超純水機（美國Millipore公司）。

Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、Cu、Mo、Se標準溶液（10.0mg/L），In、Rh 單元素內標溶液（50.0mg/L），Li、Y、Co、Bi質譜調諧液（10.0mg/L）（美國安捷倫公司）；超純水（美國Millipore公司，電阻率18.2M/cm）；硝酸（ =1.4g/mL）、氫氟酸（色譜純）（賽默飛世爾科技）；試驗用器皿均用10%硝酸浸泡過夜，用超純水沖洗后備用。

2 方法

2.1 儀器工作參數

用Li、Y、Co、Bi調諧液對儀器進行最佳工作條件的選擇，使各項參數均達測量指標。調頻（RF）發(fā)射功率：1 350W；等離子體氣流速：15.0L/min；載氣流速：1.1L/min；高鹽霧化器，霧化室溫度：2℃；采樣深度：7.0mm；蠕動泵轉速：6r/min；氧化物指標（CeO+/Ce）：＜ 0.5%；雙電荷指標（Ba2+/Ba+）：＜ 1%。

2.2 供試品溶液的制備

精密稱取三棱細粉（200目）0.1g，置5.0mL聚四氟乙烯溶樣彈中，加入硝酸1.0mL、雙氧水0.5mL，電熱板（120℃）上預處理，待液體蒸至濕鹽狀，加入氫氟酸1.4mL、硝酸1.6mL。將溶樣彈加蓋及鋼套密閉，190℃保持48h，自然冷卻至室溫后，再于120℃的電熱板上蒸至濕鹽狀，冷卻，加50%硝酸3.0mL，將溶樣彈加蓋及鋼套密閉，150℃保持12h。冷卻后，用高純水將消解液移至聚氯乙烯樣品瓶中，定容至50.0mL，搖勻備用。并隨行空白對照。

2.3 標準溶液的制備

精密吸取 Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、Cu、Mo、Se標準溶液，分別用3%HNO3溶液逐級稀釋成各系列濃度的標準溶液。

2.4 內標溶液的制備

精密吸取In、Rh標準溶液，用3%HNO3溶液稀釋制成1.0g/L的內標溶液。

3 方法學驗證

3.1 線性關系

取“2.3”項下的各元素標準溶液，在“2.1”項下的工作條件下測定，以各元素的質量濃度（X，g/L）為橫坐標、各元素與內標溶液響應值的比值（Y）為縱坐標繪制標準曲線，得各個元素的線性回歸方程和相關系數（r）。結果見表 1。

表1 線性關系考察結果Tab.1 Results of linearity

3.2 儀器檢出限

精密吸取3%HNO3作為空白溶液，連續(xù)測定11次，并測定各元素的信號響應值，以測定結果3倍標準偏差（3）的比值（S/N）所對應各元素的濃度值為各元素的儀器檢出限。見表2。

表2 各元素的儀器檢出限Tab.2 Detection limits of10 kinds oftrace elements

3.3 精密度試驗

取三棱（編號S20170910）供試品溶液，連續(xù)測定6次。結果表明，測得的各元素質量濃度的RSD在1.09%～2.89%范圍內。表明精密度良好。

3.4 重復性試驗

取三棱（編號S20170910）粉末，平行制備6份供試品溶液，分別測定，結果10種元素含量的RSD值分別為2.70%、2.14%、1.58%、1.21%、1.68%、2.51%、2.98%、2.62%、1.52%、1.73%、，均小于3，表明本法重復性良好。

3.5 穩(wěn)定性試驗

取三棱（編號S20170910）供試品溶液，分別于0h、2h、4h、8h、12h、24h測定各元素的含量，并計算RSD，分別為1.53%、1.77%、2.30%、2.22%、2.62%、2.77%、1.62%、1.94%、2.01%、1.95%，結果顯示各元素含量的RSD值均小于3，表明本方法的穩(wěn)定性良好。

3.6 加樣回收試驗

精密稱取已知含量的三棱樣品（編號S20170910）粉末0.05g，按“2.2”項下的方法制備高、中、低3個濃度的供試品溶液，每個濃度平行制備3份，分別加入適量的標準溶液，測定各元素含量，計算回收率。見表3。

表3 加樣回收率結果Tab.3 Recovery rates of 10 kinds oftrace elements

4 樣品測定

按照“2.2”項下的方法分別制備三棱（編號S20170910、S20170915、S20170920）供試品溶液，測定10種人體必需微量元素的含量。結果見表4。

表4 中藥三棱中10種人體必需微量元素的含量Tab.4 The contents of 10 kinds of trace elements in Buch.-Ham. （g/g）

表4 中藥三棱中10種人體必需微量元素的含量Tab.4 The contents of 10 kinds of trace elements in Buch.-Ham. （g/g）

Element S20170910 S20170915 S20170920 平均值Average value元素Mn 681.47 681.48 681.55 681.50 Cr 6.49 6.51 6.38 6.46 Sr 6.44 6.42 6.46 6.44 Zn 36.78 37.59 37.62 37.33 Rb 8.95 8.92 8.89 8.92 B 15.78 15.85 15.83 15.82 Ni 17.80 18.45 18.50 18.25 Cu 13.27 13.37 13.41 13.35 Mo 1.48 1.52 1.50 1.50 Se 1.09 1.12 1.15 1.12

5 結果與討論

Mn參與許多酶的合成與激活，參與人體糖、脂肪的代謝，加快蛋白質、維生素C、維生素B的合成，催化造血機能，調節(jié)內分泌，提高機體免疫功能，Mn還是維持正常骨結構、生殖中樞系統(tǒng)的必需元素[7]。研究發(fā)現，荷瘤小鼠肝臟瘤組織Mn含量與脂質過氧化水平的升高呈負相關，提示腫瘤宿主組織的脂質過氧化增高與組織Mn的含量降低有關，低Mn或低Zn可能是腫瘤宿主脂質過氧化水平增高的原因之一[8]。微量元素Zn直接參與胞內核酸和蛋白質的合成，參與能量代謝和氧化還原反應；惡性腫瘤組織的癌細胞代謝旺盛，腫瘤生長繁殖迅速，使體內鋅消耗明顯增加[9]。張濤等研究發(fā)現，給糖尿病大鼠適量補Zn可使Cu/Zn比值下降，有效降低糖尿病大鼠血糖、防治糖尿病腎病[10]。微量元素Cu參與30多種酶的組成和活化，構成體內許多含Cu的酶，如酪氨酸氧化酶等，以及含Cu的生物活性蛋白，如銅藍蛋白、肝銅蛋白等[11]。微量元素Ni具有促進心肌細胞修復與生長、維持血管正常結構、抗凝及對抗自由基的作用，此外，Ni還有刺激生血機能的作用，能促進紅細胞再生[12]。微量元素B能促進組織對葡萄糖的攝取、肝糖的合成及葡萄糖向脂肪的轉化，使血糖降低；B可預防骨質疏松癥的發(fā)生；B和B類似物有抗炎癥、止痛和促進免疫器官發(fā)育等作用；B還是人和動物氟中毒的重要解毒劑[13]。

本研究建立了 ICP-MS法同時快速測定3批三棱（編號 S20170910、S20170915、S20170920）中 Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、Cu、Mo、Se10 種人體必需微量元素的分析方法，該法簡單、快速、準確，是一種測定中藥三棱中人體必需微量元素科學有效的分析方法。中藥三棱中各元素回歸方程相關系數均≥0.999 8，檢出限為 0.0019g/L～0.1644g/L，加樣回收率為96.33%～113.33%。測定數據顯示，三棱中Mn元素含量最高（681.50g/g），其次為 Zn（37.33g/g）、Ni（18.25g/g）、B15.82（g/g）、Cu（13.35g/g）。本試驗結果為中藥三棱化學成分的進一步研究及其質量標準的制定提供實驗數據支持。

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