ICP-MS同時測定當歸中12種人體必需微量元素及5種重金屬元素的含量

王涵，董慶海，吳福林，譚靜，李平亞，劉金平，林紅強

（吉林大學藥學院天然藥物研究中心，長春 130021）

當歸是傘形科植物當歸〔Angelicas in en sis（Oliv.）Diels〕的根，別名乾歸、山蘄、白蘄、文無，多年生草本植物，主產(chǎn)甘肅省、云南省、四川省，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，古有“十方九歸”之說，可見其臨床應用之廣泛，其味甘、辛、微苦，性溫，入心、肝、脾經(jīng)。臨床常用生當歸片及酒當歸入藥，具有補血活血、調經(jīng)止痛、潤腸通便之功效，可用于治療血虛萎黃、癥瘕積聚、眩暈心悸、月經(jīng)不調、閉經(jīng)痛經(jīng)、虛寒腹痛、腸燥便秘、風濕痹痛、跌撲損傷、癰疽瘡瘍等[1]。袁子文等[2]研究發(fā)現(xiàn)，當歸可通過調節(jié)D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代謝、甘油磷脂代謝及鞘脂代謝路徑，使磷脂酰膽堿、花生四烯酸、鞘磷脂等含量上升，甘油酸、L-谷氨酸、L-纈氨酸等含量下降，從而有效預防血瘀的發(fā)生。杜麗東等[3]研究表明，當歸多糖和當歸油可有效升高血虛便秘大鼠糞便結腸含水量，縮短其排便時間。龐曉軍等[4]試驗證明，當歸水溶性部分中低相對分子質量成分可有效改善敗血癥模型大鼠的血流動力學和血液流變學。

當歸化學成分豐富，含有揮發(fā)性成分30多種，以阿魏酸為代表的水溶性成分具有抗炎、補血、活血的作用[5]，當歸中的多糖可抗腫瘤、抗氧化[6]，此外還含有不飽和脂肪酸及維生素A、E、B12等[7]。藥典中規(guī)定，當歸中揮發(fā)油含量不得少于藥材總量的0.4%，以當歸干燥品計算，阿魏酸含量不得少于0.05%，對于微量元素的含量及種類未作規(guī)定，但是微量元素是人體進行多種生化反應必不可少的物質，是生物體內多種酶的激活劑及組成部分，還會影響核酸代謝、細胞分裂以及參與組成多種維生素[8]，因此，對中草藥中微量元素的研究非要必要。

電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）法是以目前最為高效的電感耦合等離子體作為離子源，靈敏度高的質譜檢測器作為檢測系統(tǒng)進行分析的一種檢測手段，具有檢出限低、動態(tài)線性范圍寬、高度自動化、可同時對多種元素進行檢測等分析性能，其應用范圍涵蓋了食品安全、環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)藥、地質科學等領域，是痕量和超痕量分析最為有效的檢測手段之一[9]。

本試驗采用ICP-MS法測定了3批當歸中17種微量元素的含量，包括12種人體必需微量元素（錳Mn、鉻 Cr、鍶 Sr、鋅 Zn、銣 Rb、硼 B、鎳 Ni、釩 V、錫Sn、鉬Mo、硒Se、鈷Co）以及 5 種重金屬元素（銅Cu、砷As、鉛Pb、鎘Cd、汞Hg），為當歸的質量控制增加了測定指標。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試料 當歸（樣品編號為D1、D2和D3）由吉林金寶藥業(yè)股份有限公司提供，經(jīng)吉林大學藥學院李平亞教授鑒定為傘形科植物當歸〔A.sinensis(Oliv.)Diels〕的根。以上3批藥材粉碎成細粉，備用。

1.1.2 儀器 7500 a型電感耦合等離子體質譜儀（ICPMS，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Mettler Toledo公司）；高壓釜（威海環(huán)宇化工機械有限公司）；Milli-Q超純水機（美國Millipore公司）。

1.1.3 試劑 Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、V、Sn、Mo、Se、Co、Cu、As、Pb、Cd、Hg標準溶液（質量濃度為10 mg/L），銦（In）、銠（Rh）單元素內標溶液（質量濃度為50mg/L），鋰（Li）、釔（Y）、Co、鉍（Bi）質譜調諧液（質量濃度為10 mg/L）（美國Agilent公司）；硝酸（優(yōu)級純=1.42g/mL，賽默飛世爾科技公司）；氫氟酸（色譜純，美國Fisher試劑公司）。超純水（電阻率18.2M/cm），試驗用器皿均用10%硝酸浸泡過夜，用超純水沖洗后備用。

1.2 方法

1.2.1 儀器工作參數(shù) 用質量濃度為10 mg/L的Li、Y、Co、Bi調諧液選擇儀器的最佳工作條件，使儀器的各項參數(shù)均達到測量指標，即射頻功率1 350 W、等離子體氣流速15.0 L/min、載氣流速1.12 L/min、高鹽霧化器霧化室溫度2℃、采樣深度7.0 mm、氧化物指標（CeO+/Ce）＜0.5%、雙電荷指標（Ba2+/Ba+）＜1%、蠕動泵轉速0.1 r/s。

1.2.2 標準溶液的制備 精密吸取Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、V、Sn、Mo、Se、Co、Cu、As、Pb、Cd、Hg 多元素混合標準品溶液,用3%HNO3溶液逐級稀釋，得到系列質量濃度為0.05g/L、0.10g/L、0.50g/L、1.00g/L、5.00g/L、10.00g/L、20.00g/L、40.00g/L、60.00g/L、100.00g/L、150.00g/L的多元素混合標準溶液。

1.2.3 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1g/L的內標溶液，搖勻，作為內標溶液。

1.2.4 供試品溶液制備 精密稱取當歸藥材（過200目篩）細粉0.2 g，于5 mL聚四氟乙烯溶樣彈中加入1.0 mL硝酸、0.5 mL雙氧水，在120℃的電熱板上對樣品進行預處理，待液體蒸至濕鹽狀，加入1.4 mL氫氟酸、1.6 mL硝酸，將溶樣彈加蓋及鋼套密閉，190℃保持48h。冷卻至室溫后在120℃的電熱板上蒸至溶液剩余呈濕鹽狀，冷卻后加50%硝酸3.0 mL，將溶樣彈加蓋及鋼套密閉，150℃保持12 h。冷卻后用高純水將消解液移至聚氯乙烯樣品瓶中，定容至50mL，搖勻備用。相同方法制備空白對照溶液。

2 結果與分析

2.1 方法學驗證

2.1.1 線性關系 取“1.2.2”項下系列多元素混合標準溶液，在“1.2.1”工作條件下進行測定，以3%HNO3溶液為空白，依次測定各個濃度的標準溶液，以待測元素質量濃度（X，g/L）為橫坐標、待測元素與內標溶液檢測器響應值比值（Y）為縱坐標繪制標準曲線，結果見表1。由表1可見，所測定的當歸中17種微量元素質量濃度在0.05～150.00g/L范圍內線性關系良好，相關系數(shù)r均大于0.999。

表1 17種微量元素的回歸方程、相關系數(shù)與線性范圍Table 1 Regression equations,correlation coefficients and linear ranges of 17 kinds of trace element

2.1.2 儀器檢出限 精密吸取3%HNO3空白溶液，在相同條件下連續(xù)測定11次，以測定結果的3倍標準偏差（3）所對應的濃度值為各個元素的儀器檢出限，具體結果見表2。由表2可見，各元素的檢出限為0.001 8～0.120 3g/g。

表2 17種微量元素的檢出限結果Table 2 Detection limits of 17 kinds of trace elements

2.1.3 精密度試驗 精密稱取一份當歸樣品（編號為D3）粉末0.2g，按照“1.2.4”項下方法制備供試品溶液，在“1.2.1”項下儀器工作參數(shù)下測定，連續(xù)測定6次，測得各元素質量濃度的RSD值分別為Mn（0.38%）、Cr（2.68%）、Sr（1.84%）、Zn（2.97%）、Rb（0.28%）、B（1.95%）、Ni（0.81%）、V（1.94%）、Sn（2.83%）、Mo（3.95%）、Se（1.87%）、Co（2.75%）、Cu（0.89%）、As（3.79%）、Pb（1.67%）、Cd（1.49%）、Hg（0.26%），RSD均不大于3.95%，表明該方法精密度良好。

2.1.4 重復性及穩(wěn)定性試驗 取當歸樣品（編號為D3）粉末，按照“1.2.4”方法平行制備6份供試品溶液，分別測定，統(tǒng)計6次重復進樣的測定結果，計算RSD以檢測該方法的重復性。取當歸樣品（編號為D3）供試品溶液，分別于 0 h、2 h、4 h、8 h、12 h、24 h 依次測定各元素的含量，并計算RSD以檢測所測樣品的穩(wěn)定性。

由表3可知，重復性試驗 6次測定結果的RSD≤2.93%，表明該方法重復性良好；穩(wěn)定性試驗的RSD≤3.42%，說明所測樣品在24 h內微量元素濃度穩(wěn)定。

2.1.5 加樣回收試驗 精密稱取已測得含量的當歸樣品（編號為D3）粉末0.2 g，按照“1.2.4”項下方法制備高、中、低3個濃度的供試品溶液，每個濃度平行制備3份，分別加入適量的混合標準溶液，測定各元素含量，計算回收率，結果見表4。由表4可知，所測定的當歸中17種微量元素的加樣回收率為96.67%～100.48%，RSD為0.05%～1.73%。

表3 重復性及穩(wěn)定性試驗結果Table 3 Results of repeatability and stability tests （%）

表4 當歸中12種人體必需微量元素和5種重金屬元素的回收率Table 4 Recovery rates of 12 kinds of essential trace elementsand 5 heavy metals in A.sinensis

2.2 樣品測定結果

按照“1.2.4”項下方法分別制備當歸樣品（編號為D1、D2、D3），測定其樣品中12種人體必需微量元素和5種重金屬元素的含量，結果見表5。

表5 當歸中12種人體必需微量元素和5種重金屬元素的含量Table 5 Contentsof 12 kinds of essential trace elements and 5 heavy metals in A.sinensis （g/g）

3 結論與討論

本試驗所測定的當歸中17種微量元素質量濃度在 0.05～150.00g/L線性關系良好，相關系數(shù)r均大于0.999，各元素的檢出限為0.001 8～0.1203g/g，精密度、重復性、穩(wěn)定性試驗的RSD分別不大于3.95%、2.93%、3.42%，加樣回收率為96.67%～100.48%；測得Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、V、Sn、Mo、Se、Co、Cu、As、Pb、Cd、Hg各元素質量分數(shù)分別為35.55g/g、15.93g/g、20.10g/g、25.70g/g、11.17g/g、32.60g/g、6.14g/g、3.292g/g、1.173g/g、0.414g/g、1.452g/g、0.456g/g、13.17g/g、0.696g/g、0.621g/g、0.034g/g、0.091g/g，可見當歸中含有較豐富的Mn、B、Zn、Sr、Cr、Rb等人體必需微量元素?！端幱弥参锛爸苿┩饨?jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標準》規(guī)定，藥用植物原料及制劑中重金屬總量Pb≤5.0 mg/kg、Cd≤0.3 mg/kg、Hg≤0.2 mg/kg、Cu≤20.0 mg/kg、As≤2.0 mg/kg，3個批次當歸中5種重金屬元素Cu、As、Pb、Cd、Hg 的含量均未超標。

微量元素在人體內的含量微小，卻對維持機體正常生理狀態(tài)起著重要作用，可通過改變酶的活性進而影響人體內源性生化反應，參與蛋白質合成并維持其功能的穩(wěn)定，還與神經(jīng)傳導、肌肉運動及營養(yǎng)物質的代謝密切相關，在糖耐量因子形成、胰島素儲存、紅細胞生成、免疫反應等諸多生理活動中作為酶輔助因子和金屬酶而存在[10]。微量元素也是中藥有效成分中重要的一類，決定著中藥的性味歸經(jīng)，研究表明，補血藥中的 Fe、Mn、Zn、Cu 含量較高[11]，補腎藥中富含 Fe、Mn、Cu[12]，明目藥中 Mn、Zn、Cu 的含量較高[13]。入肝經(jīng)的藥物Fe所占的比例相對較高，入脾經(jīng)的藥物Mn含量較高，高Fe低Mn是寒涼類中藥的特征之一，低Fe高Mn則是溫熱類中藥的重要屬性[14]。

本試驗采用ICP-MS同時測定當歸中多種微量元素的含量，該方法精密度高、重復性良好、測定結果穩(wěn)定，可作為一種準確、便捷的技術手段用于中草藥的質量控制及藥效基礎物質研究。