ICP-MS法分析不同產(chǎn)地何首烏中40種無機(jī)元素

楊健 周利 胡玲 解會(huì)群 余意 劉漢偉 何雅莉 彭華勝 郭蘭萍

摘要 目的：建立采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定中藥材何首烏中40種無機(jī)元素的方法，該方法的建立為何首烏藥材的質(zhì)量控制及優(yōu)質(zhì)資源的開發(fā)提供依據(jù)。方法：采用壓力罐消解法對(duì)樣品進(jìn)行消解，利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定何首烏藥材中40種無機(jī)元素的含量，并對(duì)檢測(cè)方法進(jìn)行方法學(xué)考察。結(jié)果：40種無機(jī)元素檢測(cè)方法經(jīng)方法學(xué)考察，結(jié)果合理有效，標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)均>0.95，平均加樣回收率在88.9%～119.2%，RSD均<12%.測(cè)定不同來源的49批何首烏樣品，K，Ca，Mg，Al，F(xiàn)e等5種元素含量最高，均達(dá)到100 mg/kg以上;Be，Sc，Ge，Eu，Tb，Ho，Tm，Yb和Lu等8種無機(jī)元素的平均含量較低，均<0.02 mg/kg;不同產(chǎn)地的何首烏樣品表現(xiàn)出一定的聚類性特征。結(jié)論：該方法操作簡(jiǎn)便，快速、準(zhǔn)確，結(jié)果可靠，適用于中藥材何首烏中無機(jī)元素的測(cè)定。

關(guān)鍵詞 何首烏;無機(jī)元素;電感耦合等離子體質(zhì)譜;微波消解;多元統(tǒng)計(jì)分析

Quantitative Analysis of 40 Inorganic Elements in Polygoni Multiflori Radix from Different Origins by ICP-MS

Yang Jian1，Zhou Li1，Hu Ling2，Xie Huiqun3，Yu Yi4，Liu Hanwei2，He Yali1，Peng Huasheng3，Guo Lanping1

（1 State Key Laboratory Breeding Base of Dao-di Herbs，National Resource Center for Chinese Materia Medica，China Academy of Chinese Medical Sciences，Beijing 100700，China; 2 Ningbo Academy of Inspection and Quarantine，Ningbo 315000，China; 3 College of Pharmacy，Anhui University of Chinese Medicine，Hefei 230012，China; 4 Infinitus（China）Company Ltd.，Guangzhou 510663，China）

Abstract Objective：To establish a method for the simultaneous determination and analysis of 40 inorganic elements in Polygoni Multiflori Radix.by using Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry（ICP-MS），and provide an experimental basis for improving the quality standard and developing excellent resources of Polygoni Multiflori Radix.Methods：40 inorganic elements in Polygoni Multiflori Radix were determined by using high pressure digestion and ICP-MS.And the methods were validated.Results：The methods of 40 inorganic elements were reasonable and effective by validation.The standard curves were linear and the linear correlation coefficients were greater than 0.95.The recovery was between 88.9%～119.2%，and RSD were all lower than 12%.In the determination of 49 batches of Polygoni Multiflori Radix samples from different regions，5 elements of K，Ca，Mg，Al，F(xiàn)e were higher than 100 mg/kg，and 8 elements of Be，Sc，Ge，Eu，Tb，Ho，Tm，Yb and Lu were lower than 0.2 mg/kg; and the samples from different regions showed some clustering characteristics.Conclusion：The established method is simple with fast analysis and high sensitivity，and the method is suitable for determination of inorganic elements in Polygoni Multiflori Radix.

Key Words Polygoni Multiflori Radix; Inorganic elements; ICP-MS; Microwave digestion; Multivariate statistics

中圖分類號(hào)：R284.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2019.11.001

何首烏（Polygoni Multiflori Radix）系蓼科植物何首烏Polygonum multiflorum Thunb.的干燥塊根;具有解毒、消癰、截瘧、潤(rùn)腸通便之功效[1-2]?，F(xiàn)代藥理研究表明，何首烏具有保護(hù)神經(jīng)、抗衰老、增強(qiáng)免疫力、抗腫瘤、降血脂、抗動(dòng)脈粥樣硬化和促進(jìn)生長(zhǎng)等多方面的藥理作用[2-4]。作為一種常用補(bǔ)益中藥，何首烏歷來被古今醫(yī)家、食療養(yǎng)生家所推崇，目前大量應(yīng)用于藥品、保健食品、日化產(chǎn)品及食療保健中[5]。近年來，人們認(rèn)識(shí)到中藥微量元素的種類、含量影響中藥品質(zhì)和療效，對(duì)中藥中微量元素的研究日益活躍。嚴(yán)寒靜等應(yīng)用ICP-AES法測(cè)定了不同地區(qū)何首烏植物及其生境土壤中的15種元素，分析比較了各種元素在不同地區(qū)何首烏體內(nèi)和生境土壤中的分布規(guī)律及不同地區(qū)何首烏對(duì)無機(jī)元素的吸收富集能力[6];羅益遠(yuǎn)等采用ICP-MS法測(cè)定不同采收時(shí)間何首烏中鋁、鐵、鉀、鎂等23種無機(jī)元素的含量，結(jié)果表明部分元素動(dòng)態(tài)積累呈現(xiàn)一定規(guī)律性[7];羅益遠(yuǎn)等應(yīng)用ICP-MS法對(duì)不同產(chǎn)地何首烏及商品藥材中24種無機(jī)元素進(jìn)行分析比較，確定鐵、硅、鈣、鋁、鉀、鈹、銻、錳、鋅、鋇是何首烏的特征無機(jī)元素[8]。

無機(jī)元素是人體內(nèi)必不可少的部分，也是評(píng)價(jià)藥材質(zhì)量的特征指標(biāo)之一。目前對(duì)中藥的無機(jī)元素測(cè)定方法主要有原子吸收光譜法（AAS）、原子熒光光譜法（AFS）、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）等[9-10]。常規(guī)的分析方法如AAS，AFS等存在分析速度慢，檢出限高而難以達(dá)到分析要求;而ICP-MS法具有靈敏度高、干擾小、線性范圍寬、檢出限低等優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)或順序測(cè)定多種元素，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外普遍采用的一種痕量元素分析工具。本研究采用ICP-MS法對(duì)來自不同產(chǎn)地的49份何首烏樣品中40種無機(jī)元素進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析，為何首烏藥材的質(zhì)量控制及優(yōu)質(zhì)資源的開發(fā)提供依據(jù)。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（賽默飛公司，美國(guó)，型號(hào)：ICAP-Q）;微波消解儀（CEM公司，美國(guó)，型號(hào)：Mars 6）;混合球磨儀（Retsch公司，德國(guó)，型號(hào)：MM 400）;電子天平（島津公司，日本，型號(hào)：AUW120D）;超純水機(jī)（Millipore公司，美國(guó)，型號(hào)：Millipore Mill-Q）;酸純化器（Savillex公司，美國(guó)，型號(hào)：DST-1000）。

1.2 試劑 標(biāo)準(zhǔn)溶液由Muti-element Solution 1和Muti-element Solution 2（SPEX Certi Perp公司，批號(hào)：XPNCN-17-100）混合標(biāo)準(zhǔn)溶液配制而成;內(nèi)標(biāo)溶液為10 μg/mL的Rh溶液稀釋1 000倍使用（鋼研納克檢測(cè)技術(shù)股份有限公司，批號(hào)：NCS141058-2017）;硝酸（分析級(jí)，默克公司，由酸純化器二次純化，批號(hào)：6191082001735）;過氧化氫溶液（分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠，批號(hào)：N3504-201712）;水為經(jīng)Millipore Milli-Q水處理系統(tǒng)處理后的去離子水。

1.3 分析樣品 何首烏藥材于2016年8—12月分別收集于四川、廣東、安徽、貴州、云南等11個(gè)省份，共49批。所有樣品經(jīng)中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥資源中心金艷副研究員鑒定均為蓼科植物何首烏（Polygonum multiflorum Thumb.）的干燥塊根;經(jīng)球磨儀打粉后過60目篩備用。

2 方法與結(jié)果

2.1 質(zhì)譜條件 射頻功率：15 500 W;采樣深度：5.0 mm;輔助氣和載氣（均為氬氣）流速分別為0.8和1.05 L/min;冷氣流流速14.0 L/min;霧化器類型：同心霧化器;霧化室溫度：2 ℃;掃描方式：STD模式;采集點(diǎn)數(shù)：3;重復(fù)次數(shù)：3次。

2.2 對(duì)照品溶液的制備 精密量取混合標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，用2%硝酸溶液稀釋，制成各元素質(zhì)量濃度均為10 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，4 ℃貯存?zhèn)溆谩?/p>

2.3 供試品溶液的制備 精確稱量何首烏藥材粉末0.1 g置聚四氟乙烯微波消解罐中，依次加入1 mL過氧化氫溶液和5 mL硝酸，密閉消解罐，置于微波消解儀中消解（微波消解程序如表1）。消解完全后，自然冷卻，取消解內(nèi)罐置電熱板上180 ℃趕酸至剩余1 mL，放冷，用超純水定容至10 mL，搖勻，過0.45 μm濾膜，即得無機(jī)元素供試品溶液。分別精密量取上述供試品溶液1、10、50 mL至量瓶中，以超純水定容，搖勻，過0.45 μm濾膜，即得Na，Al，F(xiàn)e，Zn元素和Mg，K，Ca元素供試品溶液。按相同方法制備空白對(duì)照。

2.4 線性關(guān)系考察 分別精密量取混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液適量，加2%硝酸溶液稀釋，分別配成含Mg，K，Ca 20，50，100，200，500，1 000，2 000 ng/mL;Na，Al，Cr，Mn，F(xiàn)e，Ni，Zn，Rb，Sr，Ba 1，2，5，10，50，100，200，500 ng/mL;Li，Be，Sc，V，Co，Ga，Ge，Se，Y，Nb，Cs，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，Tl，Th 0.1，0.2，0.5，1，2，5，10，50 ng/mL的系列標(biāo)準(zhǔn)混合溶液，以計(jì)數(shù)比率為縱坐標(biāo)，質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。見表2。結(jié)果顯示，各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均在0.99以上。將標(biāo)準(zhǔn)品溶液逐步稀釋，直至各元素信號(hào)值為空白溶液信號(hào)值的3倍左右（S/N≈3），此時(shí)各元素的質(zhì)量濃度即為該元素的檢出限。

2.5 精密度考察 精密吸取同一混合對(duì)照品溶液，按照“2.1”項(xiàng)下方法分別連續(xù)進(jìn)樣6次，計(jì)算各元素響應(yīng)信號(hào)值RSD，均<3%，表明儀器精密度良好。

2.6 穩(wěn)定性考察 取同一份供試品溶液（貴州凱里），按“2.1”項(xiàng)下方法分別于0，2，4，8，12，18，24 h進(jìn)樣測(cè)定，記錄各元素響應(yīng)信號(hào)值，計(jì)算不同時(shí)間點(diǎn)間各元素計(jì)數(shù)比率值的RSD均<3.5%，表明供試品溶液在24 h內(nèi)能穩(wěn)定性良好。

2.7 重復(fù)性考察 取貴州凱里何首烏藥材粉末0.1 g，平行操作6份，分別按各供試品溶液的制備方法操作，按“2.1”項(xiàng)下條件進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算各元素含量。結(jié)果表明，各元素含量的RSD在1.33%～8.74%，在痕量分析的要求下，重復(fù)性良好，可以滿足檢測(cè)要求。

2.8 加樣回收率試驗(yàn) 取已知各元素含量的何首烏樣品（重慶石柱）3份，精密稱定，每份約0.1 g;分別加入“2.2”項(xiàng)下的各元素對(duì)照品儲(chǔ)備液適量，再按照“2.3”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，“2.1”項(xiàng)下的方法測(cè)定，記錄各元素響應(yīng)信號(hào)值，計(jì)算各元素的平均加樣回收率在88.9%～119.2%，RSD均<12%，表明在痕量分析的要求下，各元素回收率良好，該方法有效可行。

2.9 樣品含量分析 分別精密稱取49批不同來源的何首烏樣品，按“2.3”項(xiàng)下方法制備各供試品溶液，按“2.1”項(xiàng)下的方法測(cè)定，含量測(cè)定結(jié)果見表3。

在測(cè)定的40種無機(jī)元素中，K元素平均含量最高，達(dá)到3 791.42 mg/kg;其次為Ca和Mg元素，分別為1 423.91 mg/kg和1 519.05 mg/kg;此外，F(xiàn)e和Al元素的平均含量亦達(dá)到100 mg/kg以上，分別為168.67 mg/kg和116.68 mg/kg.上述5種元素中，F(xiàn)e元素含量變異系數(shù)最大，達(dá)到66.4%，表明不同來源何首烏中Fe元素含量變異程度最大，其含量變化在62.90～570.34 mg/kg;Al元素含量變異系數(shù)亦較大，為62.7%，其含量分布在16.87～326.00 mg/kg之間;K元素含量變異系數(shù)最小，僅為24.2%，其含量變化范圍為2 486.58～6 906.01 mg/kg。Be，Sc，Ge，Eu，Tb，Ho，Tm，Yb和Lu等8種無機(jī)元素的平均含量較低，均<0.02 mg/kg，部分或大部分批次未檢出。

3 討論

3.1 何首烏無機(jī)元素間的相關(guān)性分析 何首烏各種無機(jī)元素含量之間存在一定的相關(guān)性。見表4。結(jié)果顯示，何首烏中40種無機(jī)元素含量之間有233個(gè)極顯著正相關(guān)（P<0.01），53個(gè)顯著正相關(guān)（P<0.05）;有14個(gè)顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），而不同來源何首烏無機(jī)元素間未出現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)。正相關(guān)表明何首烏中不同無機(jī)元素的吸收積累過程可能有很好的協(xié)同作用;而負(fù)相關(guān)則表明這些元素的吸收積累過程可能存在一定的拮抗作用。

3.2 聚類分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件，以各無機(jī)元素含量進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析（采用組間聯(lián)結(jié)、余弦距離）;由于各元素含量差異較大，需要先對(duì)各元素含量數(shù)據(jù)采用Z值得分標(biāo)準(zhǔn)化。由樹形圖可見（圖1），在遺傳距離為10時(shí)，來自河南、陜西、甘肅、安徽等北方省份的樣品表現(xiàn)出一定的聚集趨勢(shì);遺傳距離為15時(shí)，樣品P17，P24，P25和P26與其他樣品之間差異較大，其產(chǎn)地分別是安徽石臺(tái)、四川達(dá)州、四川漢源和四川遂寧。遺傳距離為20時(shí)，所有樣品大致可以區(qū)分為2大類;緯度相對(duì)較高的省份，如河南、陜西、甘肅、安徽、湖北等省份的樣品表現(xiàn)出一定的聚集趨勢(shì);緯度相對(duì)較低的省份，如四川、重慶、云南、貴州、廣西、廣東等來源樣品表現(xiàn)出一定的聚集趨勢(shì)。結(jié)果表明，無機(jī)元素含量測(cè)定結(jié)合聚類分析對(duì)不同產(chǎn)地來源的樣品表現(xiàn)出一定的溯源潛力，但是無法對(duì)所有產(chǎn)地進(jìn)行有效區(qū)分。

植物源中藥的元素組成、含量與其生長(zhǎng)的氣候環(huán)境、地理位置、土壤環(huán)境、種植習(xí)慣等外界因素關(guān)聯(lián)較大，同時(shí)也與其自身品種、基因型等內(nèi)在因素密切相關(guān)[11]。何首烏在全國(guó)的分布區(qū)域較廣，既有野生資源，亦有栽培來源。對(duì)于栽培何首烏，在長(zhǎng)期的種植過程中，不同地區(qū)形成了一些特色的栽培品種，加之不同地域間相互引種的影響，使不同產(chǎn)地來源的何首烏內(nèi)在品種（基因型）亦存在較大的差異。由此可見，外在和內(nèi)在影響因素相互交織，使得僅從元素分布角度對(duì)何首烏產(chǎn)地來源進(jìn)行區(qū)分或歸類難度較大。

無機(jī)元素是植物生長(zhǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，又可作為植物內(nèi)某些有機(jī)物合成反應(yīng)的催化劑，同時(shí)其還參與植物有效成分的結(jié)構(gòu)功能而影響植物化學(xué)成分的形成和積累。本研究建立了ICP-MS法測(cè)定何首烏中K，Ca，Mg，Al，F(xiàn)e等40種無機(jī)元素含量的方法，并對(duì)來自不同產(chǎn)地的49份何首烏樣品進(jìn)行比較分析;該方法快速、準(zhǔn)確，結(jié)果可靠，為何首烏藥材的質(zhì)量控制及優(yōu)質(zhì)資源的開發(fā)提供技術(shù)支持和科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典2015年版[S].1部.北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2015：176.

[2]梅雪，余劉勤，陳小云，等.何首烏化學(xué)成分和藥理作用的研究進(jìn)展[J].藥物評(píng)價(jià)研究，2016，39（1）：122-131.

[3]楊紅莉，葛珍珍，孫震曉.何首烏藥理研究新進(jìn)展[J].中藥材，2013，36（10）：1713-1717.

[4]樓招歡，呂圭源，俞靜靜.何首烏成分、藥理及不良反應(yīng)相關(guān)的研究進(jìn)展[J].浙江中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，38（4）：495-500.

[5]孫瑞芬，趙榮華，阮志國(guó)，等.何首烏應(yīng)用研究進(jìn)展[J].河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)：醫(yī)學(xué)版，2016，34（4）：316-320.

[6]嚴(yán)寒靜，房志堅(jiān)，余世孝.不同地區(qū)何首烏無機(jī)元素含量的比較[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2007，13（3）：313-316.

[7]羅益遠(yuǎn)，劉娟秀，劉訓(xùn)紅，等.何首烏無機(jī)元素動(dòng)態(tài)積累的電感耦合等離子體質(zhì)譜分析[J].中國(guó)藥學(xué)雜志，2014，49（22）：1978-1982.

[8]羅益遠(yuǎn)，劉娟秀，侯婭，等.何首烏不同產(chǎn)地及商品藥材中無機(jī)元素的ICP-MS分析[J].中草藥，2015，46（7）：1056-1064.

[9]楊江，董小萍.中藥中重金屬元素檢測(cè)方法的研究進(jìn)展[J].中藥與臨床，2014，5（4）：46-49，55.

[10]楊紅本，楊凡，胡贈(zèng)彬，等.食品中無機(jī)元素分析方法研究進(jìn)展[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)，2017，8（10）：3935-3943.

[11]周偉明，鄭海，陳妍.中藥無機(jī)元素影響因素的研究進(jìn)展[J].今日藥學(xué)，2016，26（1）：66-69.

（2019-10-15收稿 責(zé)任編輯：王明）基金項(xiàng)目：財(cái)政部中央本級(jí)專項(xiàng)（2060302）;國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2017YFC1700701，2018YFF0214202）;國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目（81891014）;國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（81603241）;浙江省基礎(chǔ)公益研究計(jì)劃項(xiàng)目（LGN18H280003）;寧波市科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2015C110018）作者簡(jiǎn)介：楊?。?981.07—），男，博士，副研究員，研究方向：中藥資源，E-mail：yangchem2012@163.com通信作者：郭蘭萍（1969.08—），女，博士，研究員，研究方向：中藥資源，E-mail：glp01@126.com