ICP-OES測(cè)定叉唇石斛莖部 種微量元素的含量

蘇艷梅，朱秀英，畢云鳳，楊明惠

（大理大學(xué)藥學(xué)院，云南大理 671000）

蘭科（Orchidaceae）是被子植物中的一個(gè)大科，約有800屬28 000種，我國約有194屬1 620種〔1〕。石斛屬（Dendrobium）作為蘭科植物中一個(gè)較大的屬，全世界約有1 500種，我國有74種和2變種，藥用的品種約有50種〔2〕。叉唇石斛（Dendrobium stuposum Lindl.）為蘭科石斛屬植物，又名長柔毛石斛，一般生長于海拔約1 800 m的山地疏林中樹干上，國內(nèi)主要分布于云南南部至西南部〔3〕。石斛是中國傳統(tǒng)的名貴中藥，在《神農(nóng)本草經(jīng)》中被列為上品〔4〕，大量研究表明，其主要含有多糖、黃酮、石斛酚、生物堿、菲類、聯(lián)芐類等成分，具有抗腫瘤、抗氧化、抗菌和抗血小板凝集等作用〔2，5〕。

微量元素與人體的多種生理功能密切相關(guān)，如：Fe、Mn、Zn等是人體必需的微量元素；Fe是人體血紅蛋白和肌紅蛋白的組成部分；Mn可以促進(jìn)人體生長發(fā)育，調(diào)節(jié)內(nèi)分泌系統(tǒng)，提高機(jī)體免疫功能；Zn、Cu可參與人體內(nèi)多種酶的組成；Co是維生素B12的重要組成部分；這些元素對(duì)于維持生命活動(dòng)具有重要意義。但是，一些對(duì)人體有害的金屬元素如Al、Cd、Pb、Ni、Cr等含量過高，會(huì)對(duì)腦、肝、腎、造血系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等產(chǎn)生不同程度的毒性作用，影響機(jī)體的正常生長發(fā)育〔6〕。這些微量元素與人的生理健康息息相關(guān)，因此，對(duì)藥材中微量元素的組成及含量進(jìn)行分析測(cè)定具有重要意義。

目前，常用的微量元素檢測(cè)分析方法一般包括光譜法、色譜法和電化學(xué)分析法等，其中利用熒光納米探針法〔7〕、原子吸收分光光度法（AAS）〔8〕、乙炔-空氣火焰原子吸收法〔9〕、微波消解-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（微波消解-ICP-AES）〔10〕、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）〔11〕和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）〔12〕等方法測(cè)定石斛屬植物中元素含量的文獻(xiàn)不斷被報(bào)道。目前還未見文獻(xiàn)報(bào)道叉唇石斛中微量元素的含量，本研究采用ICP-OES對(duì)叉唇石斛莖部中10種微量元素的含量進(jìn)行測(cè)定分析，為今后更好地研究叉唇石斛的化學(xué)成分、藥效評(píng)價(jià)及藥理毒理作用等提供一定的理論參考。

1 儀器與試劑

Maxi-44型微波消解儀（意大利Milestone Ethos up）；PQ-9000型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（德國耶拿）；GD25型石墨趕酸器（四川奧普樂科技集團(tuán)有限公司）；UPHIV-20T型超純水儀；10種元素（Fe、Al、Mn、Zn、Cr、Cu、Ni、Co、Cd和Pb）混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液100 mg/L（國家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）；69%濃硝酸和30%過氧化氫均購自重慶川東化工，用于微波消解。所有與樣品接觸的實(shí)驗(yàn)設(shè)備均在10%硝酸溶液中浸泡24 h，用超純水（電阻率≥18.2 MΩ·cm）徹底沖洗干凈，烘干備用。

2 方法

2.1 樣品采集與預(yù)處理叉唇石斛于2017年5月采自云南省保山市龍陵縣，由大理大學(xué)藥學(xué)院楊明惠教授鑒定為蘭科石斛屬植物叉唇石斛（D.stuposum Lindl.），標(biāo)本存放于大理大學(xué)藥學(xué)院實(shí)驗(yàn)室。叉唇石斛的莖用超純水（電阻率≥18.2 MΩ·cm）洗3次，切成小塊后在空氣中自然陰干，用粉碎機(jī)粉碎，粉末過4目篩，存放在干燥器中備用。

2.2 微波消解程序第一步：15 min溫度升至140℃，保持5 min；第二步：10 min溫度升至180℃，保持20 min；第三步：溫度冷卻至45℃，冷卻時(shí)間為20 min。所有微波消解程序的功率均為1 800 W。

2.3 溶液的制備

2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液精密量取“1”項(xiàng)下混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液10.00 mL，再用2%硝酸溶液稀釋，分別配制成質(zhì)量濃度為0.10、0.50、1.00、2.50、5.00 mg/L的多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.3.2 供試品溶液精密稱取叉唇石斛莖0.2 g，平行3份，分別置于聚四氟乙烯消解罐中，加8 mL 2%硝酸溶液密封浸泡后，按照“2.2”項(xiàng)下設(shè)定好的消解程序進(jìn)行微波消解。消解完畢后在160℃下加熱趕酸3 h，待冷卻后取出。將消解后的溶液轉(zhuǎn)移至50 mL的容量瓶中，用2%硝酸溶液定容，然后用0.45μm的微孔濾膜進(jìn)行過濾，將濾液轉(zhuǎn)入10 mL離心管中備用。

2.4 ICP-OES條件發(fā)射功率：1 200 W；載氣流量：12 L/min；輔助氣流量：0.5 L/min；蠕動(dòng)泵速：1.00 L/min；霧化氣流量：0.5 L/min；氬氣壓力：0.65 MPa；正常進(jìn)樣時(shí)間：15 s；快泵流速：4.0 mL/min；清洗時(shí)間：5 s；積分時(shí)間：1 s；測(cè)量次數(shù)：3次。檢測(cè)波長：Fe（259.940 nm）、Al（396.152 nm）、Mn（257.610 nm）、Zn（202.548 nm）、Cr（205.552 nm）、Cu（324.754 nm）、Ni（231.604 nm）、Co（228.615 nm）、Cd（214.441 nm）和Pb（220.353 nm）。

2.5 方法學(xué)考察

2.5.1 線性關(guān)系、定量限（limit of quantitation，LOQ）和檢測(cè)限（limit of detection，LOD）考察精密量取“2.3.1”項(xiàng)下系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，按“2.4”項(xiàng)下實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)樣測(cè)定，記錄響應(yīng)值，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，其中橫坐標(biāo)（x，mg/L）表示儀器中各待測(cè)元素（Fe、Al、Mn、Zn、Cr、Cu、Ni、Co、Cd和Pb）的質(zhì)量濃度，縱坐標(biāo)（y）表示儀器的響應(yīng)值。對(duì)試樣中的空白溶液分別進(jìn)行10次測(cè)定，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)值的偏差（SD），分別用3倍SD和10倍SD對(duì)應(yīng)的各待測(cè)微量元素的質(zhì)量濃度作為LOD和LOQ。見表1。

表1 10種微量元素測(cè)定的結(jié)果

2.5.2 穩(wěn)定性考察取同一供試品溶液，分別于0、2、4、8、16、24 h按“2.4”項(xiàng)下實(shí)驗(yàn)條件平行測(cè)定6次，記錄響應(yīng)值，計(jì)算各元素相對(duì)的RSD。結(jié)果顯示，各元素穩(wěn)定性的RSD值均小于3.24%，表明供試品溶液在24 h內(nèi)穩(wěn)定性良好。

2.5.3 精密度考察精密量取同一供試品溶液，按“2.4”項(xiàng)下實(shí)驗(yàn)條件平行測(cè)定6次，記錄響應(yīng)值，計(jì)算其RSD。結(jié)果顯示，各元素儀器精密度的RSD值均小于2.68%，表明儀器精密度良好。見表1。

2.5.4 供試樣品測(cè)定精密量取“2.3.2”項(xiàng)下叉唇石斛莖部供試品溶液適量，按“2.4”項(xiàng)下實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)樣測(cè)定，重復(fù)測(cè)定3次，計(jì)算各待測(cè)元素含量和RSD。見表1。

2.5.5 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)精確量取已知各元素含量的叉唇石斛莖部粉末樣品溶液2 mL，加入一定量的多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按“2.3.2”項(xiàng)下方法平行制備6份，按“2.4”項(xiàng)下實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)樣測(cè)定，重復(fù)測(cè)定6次，記錄儀器響應(yīng)值并計(jì)算加標(biāo)回收率。結(jié)果顯示，各元素加標(biāo)回收率在92%～104%，RSD值均小于1.98%，表明各元素回收率良好，方法準(zhǔn)確度高。見表2。

表2 加標(biāo)回收測(cè)定結(jié)果（n=6）

3 結(jié)果與討論

本文采用ICP-OES法對(duì)叉唇石斛莖部中的10種微量元素進(jìn)行測(cè)定，10種微量元素的LOD為0.03～7.36 ng/L，LOQ為0.11～24.52 ng/L，各元素穩(wěn)定性的RSD值均小于3.24%，儀器精密度的RSD值均小于2.68%，加標(biāo)回收率在92%～104%，RSD值均小于1.98%，說明該方法操作簡單，樣品用量少，精密度高，可同時(shí)測(cè)定多種微量元素含量，具有較高的可行性〔13〕。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，叉唇石斛莖部中微量元素含量Fe>Al>Mn>Zn>Cr>Cu>Ni>Co>Cd>Pb；依據(jù)2020版《中華人民共和國藥典》“中藥有害殘留物限量制定指導(dǎo)原則”〔14〕中規(guī)定：藥材及飲片（植物類）Pb≤5 mg/kg，Cd≤l mg/kg，Cu≤20 mg/kg，樣品中3種元素含量均符合標(biāo)準(zhǔn)，但依據(jù)《藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》〔15〕中規(guī)定：Pb≤5.0 mg/kg，Cd≤0.3 mg/kg，Cu≤20.0 mg/kg，樣品中Cd含量超標(biāo)；在2020版《中華人民共和國藥典》中記載石斛用量為干品6～12 g〔16〕，以最高服用量12 g/d計(jì)算，叉唇石斛中每日攝入Fe的量為4.38 mg，Al為4.34 mg，Mn為2.66 mg，Zn為0.24 mg，Cr為0.224 mg，Ni為0.056 mg；服用量所含的微量元素對(duì)比《中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量》〔17〕和美國食品和藥品每日微量元素推薦攝入量〔18〕，F(xiàn)e的每日推薦供給量為6～30 mg，Zn為5～19 mg，Cr為0.01～0.20 mg，Ni為0.025～0.035 mg，Mn的每日最高可耐受攝入量不得高于10 mg，Al的耐受攝入量為每人每周每千克體質(zhì)量不得超過2 mg。經(jīng)對(duì)比分析，叉唇石斛中Cr和Ni含量有不同程度超標(biāo)，Al含量對(duì)于成人服用安全，但對(duì)于兒童存在一定的超標(biāo)。過量的Cd、Ni、Cr和Al將會(huì)影響人體的健康，應(yīng)盡量避免長期大劑量服用，防止有害微量元素積累；同時(shí)，也應(yīng)加強(qiáng)叉唇石斛的無公害種植，減少有害微量元素對(duì)藥材質(zhì)量的影響。

本研究對(duì)云南省保山市龍陵縣的叉唇石斛莖部中10種微量元素的含量進(jìn)行了簡單的分析測(cè)定，為評(píng)價(jià)其質(zhì)量、闡明藥理毒理作用奠定一定基礎(chǔ)；但因樣本量及所測(cè)定的元素種類較少，對(duì)于各元素的分布差異、元素與化學(xué)成分相關(guān)性等問題，有待在今后的實(shí)驗(yàn)中深入研究。