西藏產(chǎn)瑪咖中微量元素及重金屬的含量測(cè)定

潘 燕，李珂珂*，普布多吉，向舒晴，蔣思平，弓曉杰*

（1.大連大學(xué)醫(yī)學(xué)院，大連116622；2.大連民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，大連 116600；3.西藏自治區(qū)高原生物研究所，拉薩850001）

瑪咖Lepdium meyenii(Maca)是十字花科Cruciferae獨(dú)行菜屬Lepidium L.一年生或兩年生草本植物，又名“秘魯人參”[1]?，斂гa(chǎn)于南美安第斯山脈海拔3500～4500米的高原地區(qū)，該植物根據(jù)下胚軸顏色的不同，有黑、紫、黃、白瑪咖等品種[2]，多倍體是適應(yīng)高海拔的重要因素，瑪咖種植的不同海拔地理位置對(duì)其下胚軸代謝物有顯著影響[3]。作為一年生或兩年生的草本植物，地下膨大的貯藏根是瑪咖的主要食用和藥用部分[4]。瑪咖營(yíng)養(yǎng)成分豐富，具有高蛋白、高果糖，含有多種必須氨基酸、不飽和脂肪酸、瑪咖多糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[5～6]。瑪咖中的生物活性物質(zhì)主要是瑪咖酰胺、瑪咖烯、黃酮、皂苷、生物堿等[7]。瑪咖中還含有許多微量元素，如鋅、銅、錳等[8]。傳統(tǒng)上南美當(dāng)?shù)厝税熏斂Ц鳛槭澄锖筒菟帲糜谠鰪?qiáng)精力，提高生育力，改善性功能[9]。近年研究表明，瑪咖具有抗疲勞和增強(qiáng)免疫力的作用[10]，黑瑪咖還可提高記憶力和學(xué)習(xí)能力[11]。

基于瑪咖良好的醫(yī)療保健作用及廣泛的藥理活性，日益受到學(xué)術(shù)界和醫(yī)藥界的普遍關(guān)注，瑪咖根的干粉、提取物及復(fù)方保健品在國(guó)際市場(chǎng)上廣受歡迎[12]，瑪咖的需求量增大，但原藥材的質(zhì)量良莠不齊，品質(zhì)差異較大。自我國(guó)開始對(duì)瑪咖引種栽培以來，希望可以將這種藥食兼用的植物進(jìn)行推廣應(yīng)用，目前已經(jīng)在云南、西藏等地成功引種。

本文以西藏不同地區(qū)瑪咖種植基地為研究對(duì)象，對(duì)不同栽培地區(qū)提供的瑪咖樣品中的微量元素及重金屬進(jìn)行含量測(cè)定，從而有助于了解藥材品質(zhì)，控制藥材質(zhì)量，以便為西藏栽培瑪咖的進(jìn)一步開發(fā)利用提供參考。

1 儀器和材料

1.1 儀器

AA6100原子吸收分光光度計(jì) （天美科學(xué)儀器有限公司）；AA7000原子吸收分光光度計(jì) （日本島津）；WHG-630A全自動(dòng)流動(dòng)注射氫化物發(fā)生器 （北京瀚時(shí)儀器有限公司）；WOS-20無油空氣壓縮機(jī)（天津天偉宏業(yè)儀器設(shè)備有限公司）。

1.2 試劑與試藥

Mn、Ca、Cu、Fe、Na、K、Zn、Mg、Hg、As、Pb、Cd 單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液 （國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)黃芪GBW10028(GSB-19)（中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院）；硝酸、高氯酸（優(yōu)級(jí)純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）。

1.3 藥材

20個(gè)瑪咖藥材樣品均由西藏自治區(qū)高原生物研究所提供。樣品1~5是黑色瑪咖表型，6~16是黃色瑪咖表型，17~20是紫色瑪咖表型。其中樣品 1、9、16、18產(chǎn)地位于西藏中部； 樣品 2、5、10、12、13、15、19 產(chǎn)地位于西藏東北部；樣品 3、4、6、7、8、11、14、17、20 產(chǎn)地位于西藏東南部。詳見表1。

表1 瑪咖樣品的種類及產(chǎn)地

2 方法

2.1 藥材處理

將20種瑪咖樣品粉碎后過40目篩，干燥至恒重，裝于密封袋中貯存于干燥器中備用。

2.2 供試品溶液的制備

2.2.1 火焰原子吸收法樣品溶液制備：精密稱取瑪咖樣品各0.5 g，倒入250 mL縮口燒杯中，再分別加入HNO3溶液8 mL和HClO4溶液2 mL，靜置過夜。將混合液低溫加熱消解至棕色煙冒盡，繼續(xù)升溫加熱，有白煙冒出后加入H2O2溶液2 mL，加熱至溶液澄清透亮近干為止。若消化液中還有雜質(zhì)則再加入5 mL純凈水繼續(xù)加熱。待消化液冷卻后，將其轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用0.5%的稀硝酸定容，得瑪咖待測(cè)樣品液（用于測(cè)定 Mn、Ca、Cu、Fe、Na、K、Zn、Mg 元素）。

2.2.2 氫化物發(fā)生-原子吸收法測(cè)定As元素供試品溶液的制備：分別精密吸?。?）中所得20種瑪咖待測(cè)樣品液10 mL，置于20個(gè)25 mL容量瓶中，加25%碘化鉀溶液1 mL，搖勻，加10%抗壞血酸溶液1 mL，搖勻，用10%鹽酸溶液稀釋至刻度，搖勻，密塞，置80°C水浴中加熱3分鐘，取出，放冷，得待測(cè)樣品溶液。

2.2.3 氫化物發(fā)生-原子吸收法測(cè)定Hg元素供試品溶液的制備：分別精密吸取（1）中所得20種瑪咖待測(cè)樣品液5 mL，置于20個(gè)25 mL容量瓶中，加20%硫酸溶液5 mL、5%高錳酸鉀溶液0.5 mL，搖勻，滴加5%鹽酸羥胺溶液至紫紅色恰好消失，用去離子水稀釋至刻度，得待測(cè)樣品溶液。

2.2.4 石墨爐-原子吸收法測(cè)定Pb、Cd元素供試品溶液的制備：依照中國(guó)藥典2015年版 四部通則2321測(cè)定法進(jìn)行[13]。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的配制

2.3.1 Mn、Ca、Cu、Fe、Na、K、Zn、Mg 標(biāo)準(zhǔn)系列的配制

分別移取 5 mL Mg、Fe、Zn、K、Na、Ca 元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液于100 mL容量瓶中，用0.5%硝酸溶液定容，制成質(zhì)量濃度均為50 μg/mL的元素儲(chǔ)備液；分別移取1 mL Cu、Mn元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液于100 mL容量瓶中，用0.5%硝酸溶液定容，制成質(zhì)量濃度均為10 μg/mL的元素儲(chǔ)備液。標(biāo)準(zhǔn)曲線方法：準(zhǔn)確吸取標(biāo)準(zhǔn)使用液（Mg、Fe、Zn 50 μg/mL）各 1、2、3、4、5 mL，去離子水定容至50 mL容量瓶中。準(zhǔn)確吸取標(biāo)準(zhǔn)使用液（K、Na、Ca 50 μg/mL）各 2、4、6、8、10 mL，去離子水定容至 50 mL容量瓶中。準(zhǔn)確吸取標(biāo)準(zhǔn)使用液 （Cu、Mn 10 μg/mL）各1、2、3、4、5 mL，去離子水定容至 50 mL 容量瓶中。各元素標(biāo)準(zhǔn)系列設(shè)置見表2。

2.3.2 As標(biāo)準(zhǔn)系列的配制

取1 mL 1000 μg/mL As標(biāo)準(zhǔn)液于10 mL容量瓶中，用去離子水定容，濃度為100 μg/mL，取該溶液1 mL于100 mL燒杯中，加入20 mL純水和10 mL濃鹽酸。加入0.8 g碘化鉀，放置電爐上加熱至微沸，放涼，加入0.3 g抗壞血酸，溶液由黃色變?yōu)闊o色，將之轉(zhuǎn)移至100 mL棕色容量瓶中定容，得1 μg/mL As3+標(biāo)準(zhǔn)母液。在100 mL的4個(gè)容量瓶中分別加入0.2、0.4、0.6、0.8 mL的標(biāo)準(zhǔn)母液，用已配制好的10%的鹽酸定容至 100 mL，得到濃度分別為 2、4、6、8 μg/mL的系列As標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.3.3 Hg標(biāo)準(zhǔn)系列的配制

取1 mL 1000 μg/mL Hg標(biāo)準(zhǔn)液于1000 mL容量瓶中，去離子水稀釋定容為1 μg/mL。取4個(gè)50 mL容量瓶， 分別加入 0.5、1、1.5、2 mL 的 1 μg/mL 的 Hg溶液，用 4%硫酸溶液定容，得到分別為 10、20、30、40 μg/mL的系列Hg標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.3.4 Pb、Cd標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

依照中國(guó)藥典2015年版四部通則2321測(cè)定法進(jìn)行[13]。

2.4 氫化物發(fā)生法載液及還原劑溶液的配制

2.4.1 1%HCl載液的配制

精密量取10 mL優(yōu)級(jí)純濃鹽酸，去離子水定容于1000 mL容量瓶中，制得1%鹽酸載液。

2.4.2 As還原劑溶液的配制

稱量2 g硼氫化鉀放入容量瓶中，加入0.4 g氫氧化鈉，加去離子水定容至200 mL，密封保存。

2.4.3 Hg還原劑溶液的配制

稱量2 g硼氫化鉀放入容量瓶中，加入0.2 g氫氧化鈉，加去離子水定容至200 mL，密封保存。

表2 8種微量元素標(biāo)準(zhǔn)系列設(shè)置（μg/mL）

2.5 測(cè)試條件

儀器工作條件見表3、表4、表5。

表3 火焰法原子吸收測(cè)定儀器工作條件

表4 氫化物發(fā)生法原子吸收測(cè)定儀器工作條件

表5 石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)定Pb和Cd的條件

2.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線

按照上述工作條件對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，以吸光度為縱坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果見表6。

表6 各元素的線性方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限

2.7 方法學(xué)考察

為了考察方法的可靠性，作了精密度實(shí)驗(yàn)、重復(fù)性實(shí)驗(yàn)、加樣回收率實(shí)驗(yàn)。結(jié)果見表7(測(cè)定次數(shù)n=5)。各元素的加樣回收率在95.11%~106.13%之間，精密度RSD在0.88%~2.43%，重復(fù)性RSD在1.08%~3.23%，說明該方法符合檢測(cè)要求。

表7 各元素的精密度、重復(fù)性和加樣回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.8 準(zhǔn)確度

為了評(píng)價(jià)該方法的準(zhǔn)確度，測(cè)定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)黃芪中的元素含量，測(cè)定結(jié)果見表8。測(cè)定值與參考標(biāo)準(zhǔn)值基本一致，說明該方法準(zhǔn)確可靠。

表8 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)黃芪中的元素含量測(cè)定

3 結(jié)果與分析

3.1 測(cè)定結(jié)果

分別對(duì)20個(gè)瑪咖樣品進(jìn)行微量元素及重金屬測(cè)定，樣品序號(hào)同表1，結(jié)果見表9、表10。3.2從表9可知，黃色瑪咖中Ca含量明顯高于紫色、黑色兩種瑪咖，黑色瑪咖中Mn、Cu、Zn、Na含量較其他兩種高，三種瑪咖K、Fe、Mg含量相差不大，紫色瑪咖中Zn含量極低。西藏中部種植的瑪咖樣品Na含量明顯高于東北部和東南部，Mn含量則稍低于其他兩個(gè)地區(qū)，東北部種植的瑪咖樣品Ca含量明顯高于中部和東南部，東南部種植的瑪咖樣品中Cu、Zn含量稍高于其他兩個(gè)地區(qū)，三個(gè)地區(qū)瑪咖樣品Fe、Mn、K含量相差不大。

表9 瑪咖藥材中8種微量元素的含量（mg/Kg）

表10 瑪咖藥材中4種重金屬元素測(cè)定結(jié)果（mg/Kg）

3.3 從表10可知，西藏產(chǎn)瑪咖20個(gè)樣品中重金屬元素Pb的含量均低于5 mg/kg，Hg含量均大于0.2 mg/kg；樣品 2、4、12、19 的 As含量大于 2 mg/kg；樣品 1、9、18的Cd含量大于0.3 mg/kg。因此，西藏產(chǎn)20個(gè)瑪咖樣品中重金屬Hg均超標(biāo)，As及Cd部分產(chǎn)區(qū)超標(biāo)，Pb含量均不超標(biāo)。

4 討論

西藏產(chǎn)瑪咖中有益于人體健康的微量元素含量豐富，而這些元素與瑪咖提高生育力、抗疲勞、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌等功效有著密切關(guān)系。不同顏色瑪咖樣品中的某些微量元素含量存在差異。國(guó)外學(xué)者在對(duì)秘魯瑪咖進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，由下胚軸顏色“黃色”，“黑色”和“紫色”確定的不同瑪咖表型，在下胚軸產(chǎn)量、尺寸和重量，以及主要生理活性成分硫代葡萄糖苷的含量方面存在實(shí)質(zhì)性差異[14，15]。因此，不同顏色瑪咖樣品中的某些微量元素的含量差異，可能與不同顏色瑪咖表型的遺傳差異有關(guān)。不同產(chǎn)地瑪咖中某些微量元素的含量存在差異，則與產(chǎn)地土壤條件相關(guān)。

現(xiàn)行《中國(guó)藥典》2015版中尚未收錄瑪咖，但參照西洋參項(xiàng)下的重金屬含量指標(biāo)，西藏產(chǎn)瑪咖中重金屬的含量普遍較高，這可能與西藏地區(qū)特殊的地理環(huán)境和土壤條件有關(guān)，今后在西藏栽培瑪咖藥材質(zhì)量管理時(shí)，需高度重視藥材重金屬含量是否超標(biāo)的問題。

因此，有必要對(duì)瑪咖藥材中的微量元素進(jìn)行測(cè)定，從而為瑪咖的栽培地選擇、規(guī)范化種植、質(zhì)量控制及進(jìn)一步的研究開發(fā)提供參考。