微量元素分析技術(shù)在中醫(yī)藥研究中應(yīng)用概況

劉先華，周 安

(安徽中醫(yī)藥大學(xué)科研實驗中心，安徽 合肥 230038)

微量元素是指每日需求量小于100 mg，但在人體生命活動和新陳代謝過程中發(fā)揮巨大作用的一類元素。微量元素可分為3類：一類是發(fā)揮生理作用，人體不可缺少的必需微量元素，如Fe、Zn、Cu、Se、Mn、I、Co、Mo、F、V、Cr、Ni、Sn、Si，共14種；一類是非必需微量元素，無毒性，無特殊功能，亦非人體所必需；另一類是毒性元素，超過一定量就會引起毒性反應(yīng)[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微量元素分析技術(shù)——原子吸收光譜法(atomic absorption spectroscopy，AAS)、原子熒光光譜法(atomic fluorescence spectrometry，AFS)、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry，ICP-AES)、電感耦合等離子體質(zhì)譜法(inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS)等得到了越來越廣泛的應(yīng)用，利用這些分析技術(shù)可以對中醫(yī)用藥理論、藥效關(guān)系以及藥材質(zhì)量評價等方面進行探索性研究。筆者對微量元素分析技術(shù)特點及近年來該技術(shù)在中醫(yī)藥研究中應(yīng)用概況進行了總結(jié)，現(xiàn)綜述如下。

1 微量元素分析技術(shù)的特點

1.1 AAS 在原子吸收光譜分析中，試樣中被測元素的原子化是整個分析過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，根據(jù)原子化器的不同，火焰原子化器的AAS稱為火焰法(flame-atomic absorption spectroscopy，F(xiàn)L-AAS)、石墨爐原子化器的AAS稱為石墨爐法(graphite furnace-atomic absorption spectroscopy，GF-ASS)。

AAS具有選擇性強、靈敏度高、精密度高的優(yōu)點，但是其也有一些不足，不能多元素同時分析，標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的線性范圍窄。

1.2 AFS 這是一種高效率、低成本的分析方法，具有快速、簡便、靈敏度高、干擾小的優(yōu)點，可用于中藥材、中成藥以及保健品中Se、As、Hg、Sb、Pb、Cd、Bi、Ge、Sr、Te重金屬含量的檢測。

1.3 ICP-AES 這是以電感耦合等離子體為激發(fā)光源的光譜分析方法，具有準(zhǔn)確度高和精密度高、檢出限低、線性范圍寬以及可同時測定多元素的特點。其最突出的優(yōu)點是抗鹽分能力強，可測定的濃度高達百分含量。

1.4 ICP-MS 這是以電感耦合等離子體為離子源的一種質(zhì)譜型元素分析方法，主要用于多種元素同時測定，與其他色譜分離技術(shù)聯(lián)用還能進行元素價態(tài)分析。其具有很高的靈敏度，最適宜痕量或超痕量元素分析。不足之處是干擾因素多，抗鹽分能力弱。

1.5 微量元素分析技術(shù)比較 AAS、AFS、ICP-AES、ICP-MS在微量元素檢測中的技術(shù)性能比較見表1。

2 應(yīng)用實例

2.1 中醫(yī)臨床研究 中醫(yī)臨床的診斷與治療是以中醫(yī)理論為基礎(chǔ)，著眼局部、縱觀全局。近年來，中醫(yī)臨床在治療某些疾病過程中密切關(guān)注患者體內(nèi)微量元素的變化，如小兒脾胃虛弱型厭食癥、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、兒童多動癥、妊娠并發(fā)癥、兒童慢性唇炎、兒童斑禿、肝腎陰虛型女性脫發(fā)、脾胃濕熱型脂溢性脫發(fā)，通過對患者治療前后血清樣品中Fe、Zn、Mg、Cu、Ca、Mn、Pb、Cd元素含量檢測分析，結(jié)果顯示體內(nèi)微量元素水平與中醫(yī)臨床病證相關(guān)，明確指出補充或穩(wěn)定體內(nèi)微量元素水平可作為中醫(yī)臨床治療中的一種輔助治療方法[2-9]。

表1 微量元素分析技術(shù)性能比較

2.2 中藥藥效研究 中藥藥性是指中藥的四氣五味、歸經(jīng)、功效等。中藥一般是按照中藥藥效分類，如溫陽藥、滋陰藥、補氣藥、活血化瘀藥、瀉下藥。研究表明，中藥之所以能夠發(fā)揮藥效是源于其含有的有機物(生物堿類、黃酮類、皂苷類、多糖類等)和無機物(微量元素)。微量元素是中藥的基本成分，也是中藥藥效量化的物質(zhì)基礎(chǔ)[10]。中藥有效成分由有機物成分和無機物成分組成，兩者共生共存。有研究通過AAS對多味中藥微量元素進行檢測，結(jié)果顯示補血類中藥補血作用與Fe、Cu、Mn、Zn元素相關(guān)；補中益氣湯的中醫(yī)組方及中藥功效與Zn、Cu、Mn、Fe元素相關(guān)；黨參調(diào)節(jié)血糖、增強機體免疫力及抗?jié)兊茸饔每赡芘cZn、Mn含量高有關(guān)；山藥健脾養(yǎng)胃、補肺益腎的功效可能與Fe含量高有關(guān)[11-14]。劉長利等[15]通過ICP-MS分析甘草中Cu、Zn、Mn、Pb、Se、Cd、Ni、La、Na、Cr、Mg、Fe、Ca、Al、K、Sr元素，結(jié)果顯示甘草中有效成分與微量元素之間存在密切相關(guān)性。

2.3 中藥質(zhì)量研究

2.3.1 道地藥材研究 道地藥材是指來自特定產(chǎn)區(qū)、生產(chǎn)歷史悠久、栽培加工精細(xì)、質(zhì)量優(yōu)良、療效顯著的藥材。道地藥材由于其特定的生態(tài)適應(yīng)性使得人體必需的和有治療作用的微量元素明顯優(yōu)于其他產(chǎn)區(qū)藥材，因此，中藥中微量元素的含量也可作為評價藥材質(zhì)量的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。劉先華等[16]采用AAS分析不同產(chǎn)區(qū)藥材，結(jié)果表明在內(nèi)蒙古、甘肅、山西3個道地產(chǎn)區(qū)黃芪中，人體必需微量元素含量以內(nèi)蒙古黃芪最優(yōu)，甘肅黃芪次之，山西黃芪再次之；吳亞麗等[17]采用AAS法和AFS法測定了不同產(chǎn)地的道地藥材吳茱萸中Pb、Cd、Cu、Hg、Se、As 6種微量元素，結(jié)果表明除了福建壽寧吳茱萸藥材Hg超標(biāo)外，其他各產(chǎn)地的吳茱萸6種微量元素均未超標(biāo)。河南省桐柏的地理位置、土壤條件和氣候特點適合中藥材的生長，桐柏盛產(chǎn)中藥材的歷史悠久，其道地中藥材桔梗品質(zhì)優(yōu)良。查道成[18]研究證明桐柏桔梗中對人體有益的微量元素含量高，有害微量元素含量低，無論野生還是家種,其有效成分桔梗皂苷含量均遠高于國家藥品標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.2 中藥炮制研究 中藥炮制是指依據(jù)中醫(yī)藥理論及辨證論治用藥需求對中藥材進行炮制處理。中藥經(jīng)過炮制后藥性發(fā)生了改變，其中微量元素含量也有所改變。有研究應(yīng)用ICP-AES檢測龍膽草、大薊、附子不同炮制品中B、Ba、Ca、Co、Cr、Cu、Li、K、Na、Ni、Sr、Zn、Mn、Mg、Fe、Zn、Pb、Cd元素的含量，結(jié)果顯示龍膽草炮制后微量元素與有機成分含量都發(fā)生了變化，兩者具有一定相關(guān)性；大薊炒炭后止血藥效增強，這可能與微量元素含量變化有關(guān)[19-21]。王一碩等[22]應(yīng)用AAS檢測斑蝥不同炮制品中Cu、Zn、Mn、Fe、Ca、K、Pb、Cd、As、Hg含量，結(jié)果顯示Hg、Pb的含量斑蝥頭、足、翅中最高，米炒斑蝥中最低；As的含量斑蝥翅中最高，這佐證了傳統(tǒng)“去頭足翅、米炒”炮制方法的科學(xué)性。

2.3.3 重金屬及有害元素檢測的限量要求 重金屬及有害元素對人體有明顯的傷害作用，而且體內(nèi)重金屬過量會導(dǎo)致各種疾病發(fā)生。為此，2015年版《中華人民共和國藥典》規(guī)定：除礦物、動物、海洋類以外的中藥材，Pb不得超過10 mg/kg，Cd不得超過1 mg/kg，As不得超過5 mg/kg，Hg不得超過1 mg，Cu不得超過20 mg/kg。山藥等傳統(tǒng)習(xí)用硫磺熏蒸的中藥材及飲片，二氧化硫殘留量不得超過400 mg/kg，其他中藥材及其飲片的二氧化硫殘留量不得超過150 mg/kg。為此，應(yīng)用微量元素分析檢測技術(shù)能夠很好地監(jiān)控中藥材及飲片中重金屬及有害元素含量。黃世瓊等[23]、劉先華等[24]采用AAS法測定牡丹皮、驢皮中Pb和Cd元素含量。有學(xué)者[25-28]采用AFS法分別測定人參海狗丸、燈盞細(xì)辛注射液、云木香、三七和麥冬中As、Hg含量。有學(xué)者[29-31]采用ICP-AES測定不同產(chǎn)地的三七、桔梗以及蒙藥哈日嘎布日-10、蘇木-6湯中重金屬元素As、Cu、Hg、Cd、Pb、Cr含量。有學(xué)者[32-36]采用ICP-MS測定丹參川芎嗪注射液、益氣復(fù)脈凍干粉(注射用)、桂枝茯苓膠囊、十全大補丸和不同產(chǎn)地天花粉中Pb、Cd、As、Hg、Cu、S元素。實驗結(jié)果表明這些方法準(zhǔn)確可靠，可作為控制和監(jiān)測中藥中有害元素和重金屬的有效手段。

3 結(jié)語

綜上所述，AAS、AFS、ICP-AES、ICP-MS在中醫(yī)藥研究領(lǐng)域中已廣泛使用，并取得一定的科研成果。目前，微量元素與中醫(yī)臨床病證、中藥藥效、中藥炮制等方面的研究仍處于探索性研究階段，多數(shù)研究仍著眼于微量元素種類和含量對中醫(yī)藥作用的影響，對不同微量元素之間、微量元素與有機成分之間、微量元素與生物體之間相互作用所開展的研究甚少。因此，今后要深入開展這些方面的研究工作，將微量元素分析技術(shù)與分離技術(shù)、生物技術(shù)、納米技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合起來，更好地為中醫(yī)藥的創(chuàng)新發(fā)展提供服務(wù)。