新疆不同產(chǎn)地紫草中8 種金屬元素的分析*

敬曉莉，閆曉彩，丁文歡，樊思恩，徐海燕

（新疆醫(yī)科大學(xué) 中醫(yī)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830011）

紫草為紫草科植物新疆紫草Arnebia euchroma（Royle）Johnst.或內(nèi)蒙紫草Arnebia guttata Bunge 的干燥根[1]。其性寒，味甘、咸，歸心、肝經(jīng)[2]。紫草具有清熱涼血、活血解毒、透疹消斑的功效，對(duì)血熱毒盛、斑疹紫黑、麻疹不透、瘡瘍、濕疹、水火燙傷等有療效[3,4]。紫草中有醌類、萜類、多糖等多種化學(xué)成分，可有效地抑制肺、肝、結(jié)腸等癌細(xì)胞的增殖并促進(jìn)其凋亡[5,6]。此外，新疆紫草、內(nèi)蒙紫草在新疆均有分布，前期研究[7-9]表明，新疆紫草、內(nèi)蒙紫草中萘醌類成分含量存在差異，新疆不同產(chǎn)地同植物來(lái)源的紫草有效成分含量上也存在較大差異。現(xiàn)公認(rèn)“新疆紫草質(zhì)優(yōu)”，多源于其化學(xué)成分含量高，而中藥發(fā)揮療效的物質(zhì)基礎(chǔ)除了其化學(xué)成分外，金屬元素的作用也日益得到重視，但對(duì)不同產(chǎn)地的紫草中金屬元素含量鮮有研究。

電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）能夠快速檢測(cè)樣品中的多種元素，且檢出限低，靈敏度高，被廣泛應(yīng)用于微量元素分析。本實(shí)驗(yàn)采用ICP-MS 法對(duì)新疆不同縣/市的36 批紫草中8 種金屬元素進(jìn)行含量分析，為紫草藥用價(jià)值的研究提供資料。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及材料

采自新疆各縣/市的36 批紫草藥材，經(jīng)新疆醫(yī)科大學(xué)中藥資源教研室徐海燕副教授鑒定，Ae1-18為新疆紫草Arnebia euchroma 的干燥根，Ag1-18 為內(nèi)蒙紫草Arnebia guttata 的干燥根。

HNO3（GR 美國(guó)J.T.Baker）；30% H2O2（GR 天津市大茂化學(xué)試劑廠）；超純水；ICP-MS 內(nèi)標(biāo)溶液Rh（編號(hào)GNM-M043583-2013，濃度100μg·mL-1，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）；ICP-MS 標(biāo)準(zhǔn)溶液（Mg、Al、K、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn，編號(hào)1323770，濃度1.0μg·L-1）；Ar 和He 均為99.999%的高純氣體。

ICP-MS 型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（Thermo Scientific）；TOPEX 全能型微波化學(xué)工作平臺(tái)（上海屹堯有限公司）；電子天平（北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司）；純水/超純水一體化系統(tǒng)（德國(guó)賽多利斯）；TOPEX 型全能型微波化學(xué)工作平臺(tái)（上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理 取不同產(chǎn)地的紫草干燥藥材，去除雜質(zhì)，粉碎過(guò)2#篩，置干燥器中備用。

稱取紫草粉末0.2200g 左右，放入配有微波聚四氟乙烯消解內(nèi)罐中，倒入5～10mL HNO3，蓋蓋靜置留宿，旋緊罐蓋，微波消解程序見(jiàn)表1。冷卻后取出，緩慢打開(kāi)罐蓋排氣，用少量水沖洗內(nèi)蓋，消解罐超聲脫氣2～5min，用超純水定容至25mL，混勻后備用，同法制備空白溶液。

表1 微波消解程序Tab.1 Microwave digestion program

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制 吸取適量Mg、Al、K、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn 各元素標(biāo)準(zhǔn)貯備液，用HNO3溶液5+95（即取50mL HNO3，緩慢加入950mL 水中，混勻）逐級(jí)稀釋配成混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液系列[10]，各元素質(zhì)量濃度見(jiàn)表2。

表2 各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液系列質(zhì)量濃度Tab.2 Standard solution series mass concentrations for each element

1.2.3 ICP-MS 儀器的工作參數(shù) 射頻功率1550W，等離子氣體流量0.9941 L·min-1，載氣流量1.02 L·min-1，輔助氣體流量0.80 L·min-1，采樣深度10mm，鎳錐，積分時(shí)間40s，霧化泵40r·min-1，噴霧室溫度2.7℃，He，1% HNO3做空白，KED 分析模式。

2 結(jié)果與討論

2.1 各元素標(biāo)準(zhǔn)品線性關(guān)系

按“1.2.3”項(xiàng)下條件，橫坐標(biāo)為待測(cè)元素的濃度，縱坐標(biāo)為待測(cè)元素與所選內(nèi)標(biāo)元素呼應(yīng)信號(hào)值的比值，得各元素線性方程及回歸系數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 各元素線性關(guān)系Tab.3 Linear relationship of each elements

由表3 可知，各微量元素相關(guān)系數(shù)在0.9914～0.9999 之間，線性關(guān)系良好。

2.2 精密度與加標(biāo)回收率

按“1.2.3”項(xiàng)下的條件將同一樣品平行進(jìn)樣分析6 次，記錄結(jié)果并計(jì)算各元素含量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD 小于2%。結(jié)果表明，該儀器精密度良好。對(duì)樣品進(jìn)行加標(biāo)回收，計(jì)算得出Mg103.38%、Al100.33%、K100.00%、Ca101.53%、Mn98.43%、Fe99.63%、Cu101.43%、Zn101.75%，各元素平均回收率在98.43%～103.38%，RSD 在1.29%～4.55%，小于5%，表明該方法準(zhǔn)確度良好。

2.3 不同產(chǎn)地紫草藥材中各微量元素含量測(cè)定結(jié)果

對(duì)36 批紫草中Mg、Al、K、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn 8種金屬元素進(jìn)行含量測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 不同產(chǎn)地紫草中各元素的含量Tab.4 Content of each element in different producing areas

由表4 可知，新疆不同產(chǎn)地紫草各元素間含量差異明顯，其中Ca 的含量較高，均值為19547.350mg·kg-1，Cu 的含量較低，均值為13.369mg·kg-1。Mg、Al、Fe 的含量則較為相似，其含量均值分別為2060.280、1906.098、2118.579mg·kg-1。從不同基源來(lái)看，新疆紫草與內(nèi)蒙紫草的K 含量差異較大，均值分別為6766.144、15981.237mg·kg-1，Ca 的含量差異也較大，均值分別為24381.637、14713.062mg·kg-1，而Mg、Al、Mn、Fe、Cu、Zn 的含量差異較小。

2.4 相關(guān)性分析

采用SPSS 25.0 軟件對(duì)36 批紫草中8 種金屬元素進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 不同產(chǎn)地紫草各元素相關(guān)性矩陣Tab.5 Correlation matrix of of each element of different producing areas

由表5 可知，Mg 與Al、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn，Al 與Ca、Mn、Fe、Cu，Ca 與Mn、Fe，Mn 與Fe、Cu、Zn，F(xiàn)e 與Cu 皆呈顯著正相關(guān)（P<0.01，P<0.05），K 與Ca 呈現(xiàn)出顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01），各金屬元素之間存在相互促進(jìn)或拮抗的關(guān)系；Al 與Zn，K 與Zn，Ca 與Cu、Zn等之間雖呈現(xiàn)出正相關(guān)趨勢(shì)，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.5 聚類分析

采用Origin 8.5 軟件對(duì)36 批紫草進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，以8 種金屬元素的含量為變量，進(jìn)行聚類分析，繪制出不同產(chǎn)地紫草8 種金屬元素的樹(shù)狀圖，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 不同產(chǎn)地紫草各元素樹(shù)狀聚類分析Fig.1 Cluster analysis of each element of different producing areas

由圖1 可知，當(dāng)距離設(shè)定為6 時(shí)，36 批樣本可聚為3 大類：其中Ⅰ類包含8 個(gè)樣品，均為內(nèi)蒙紫草。Ⅱ類7 個(gè)樣品，以新疆紫草為主，含6 個(gè)產(chǎn)地樣品（Ae-3,5,11,12,13,17），另含一個(gè)內(nèi)蒙紫草（Ag-15），且Ag-15 與Ae-11 產(chǎn)地相同，均采自鞏留。Ⅲ類21 個(gè)樣品包含12 個(gè)新疆紫草和9 個(gè)內(nèi)蒙紫草。結(jié)果表明Ⅰ、Ⅱ類是以基源分類，Ⅰ類K 的含量遠(yuǎn)高于其他兩類，Ⅱ類的Ca 含量略微高于其他兩類，Ⅲ類包含新疆紫草與內(nèi)蒙紫草，Mg、Al、Mn、Fe 含量的均值高于Ⅰ、Ⅱ類。

3 結(jié)論

紫草中含有豐富的對(duì)人體有益的Ca、Mg、K 等元素，不同產(chǎn)地的紫草金屬元素的含量存在差異，其中Ca、K 含量較高，Cu、Zn 含量較低。通過(guò)采用ICPMS 對(duì)新疆36 批紫草藥材中8 種金屬元素含量進(jìn)行測(cè)定，該方法線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)大于0.99，平均回收率為98.43%～103.38%，RSD 小于5%。該結(jié)果可為紫草質(zhì)量控制、臨床用藥的安全性以及進(jìn)一步的研究開(kāi)發(fā)提供參考。