江西省白花蛇舌草中40種無(wú)機(jī)元素含量及其安全性分析

鄒藝榮 王裕成 洪家順

江西省道地藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)研究中心，江西 贛州 330029

白花蛇舌草屬茜草科植物，其含有的化學(xué)成分有蒽醌類(lèi)、甾醇類(lèi)、黃酮類(lèi)［1］、環(huán)烯醚萜類(lèi)成分［2］、總多糖［3］、對(duì)香豆酸和蘆?。?］和無(wú)機(jī)元素［5-10］，現(xiàn)代藥理研究表明，這些化學(xué)成分具有抗癌［11，12］、抗炎［13-15］、抗腫瘤［16-22］、抗氧化［23］、抗抗腎纖維化［24］、抑菌［25］的作用。黃家輝、程琪慶等分別從高效液相色譜指紋圖譜［26］、形態(tài)、性狀、顯微鑒別［27］方面來(lái)識(shí)別白花蛇舌草，未檢索到采用無(wú)機(jī)元素指紋圖譜的方式來(lái)識(shí)別白花蛇舌草的研究。

因此，本研究以江西省的白花蛇舌草為研究對(duì)象，利用ICP 和ICP-MS 測(cè)定了樣品中40 種無(wú)機(jī)元素含量，比較分析白花蛇舌草樣品的元素含量特征，分析其安全性，建立白花蛇舌草樣品的無(wú)機(jī)元素指紋圖譜，以期為白花蛇舌草的真假鑒別和質(zhì)量安全控制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 儀器與材料

1.1 材料試劑

（Al、As、B、Ba、Be、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Li、Mg、Mn、Ni、Pb、Sb、Sn、Sr、Ti、Tl、V、Zn）多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（批號(hào)：GSB04-1767-2004，100μg/mL），（La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu、Yb、Y）多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（批號(hào)：GSB04-1789-2004，100μg/mL），Ca（〔GSB4-1720-2004（b）〕單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液；Mg標(biāo)準(zhǔn)溶液〔批號(hào)：GSB04-1735-2004（b），1000μg/mL〕；Fe標(biāo)準(zhǔn)溶液〔批號(hào)：GSB04-1726-2004，1000μg/mL〕；K標(biāo)準(zhǔn)溶液（批號(hào)：GSB04-1733-2004，1000μg/mL）；Mn（批號(hào)：GSB04-1736-2004，1000μg/mL）采購(gòu)于國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；Ge（批號(hào)：22072635，1000μg/mL）、In（批號(hào)：21122035，1000μg/mL）采購(gòu)于國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心；UP 級(jí)硝酸（蘇州晶銳化學(xué)試劑公司）；過(guò)氧化氫（優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥）實(shí)驗(yàn)用水為一級(jí)水。

白花蛇舌草藥材編號(hào)S1～S5，S1 江西省宜春市；S2 江西省新余市；S3 江西省宜春市；S4 江西省宜春市；S5江西省新余市。

1.2 儀器設(shè)備

ETHOS UP 微波消解儀及VB48 UP 型趕酸器（北京萊伯泰科）；ICAP RQ 電感耦合等離子體質(zhì)譜（美國(guó)賽默飛）；ICAP 7400 型全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國(guó)賽默飛）；XSR205DU/A型電子天平（瑞士梅特勒-托利多），DHG-9240A 型臺(tái)式電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒），Pulverisette 11 刀式研磨儀（德國(guó)Fritsch）。

2 方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

分別精密吸取適量（Al、As、B、Ba、Be、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Li、Mg、Mn、Ni、Pb、Sb、Sn、Sr、Ti、Tl、V、Zn）多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（100μg/mL）配置成質(zhì)量濃度為0、1.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0μg/L 混合標(biāo)準(zhǔn)工作液，稀硝酸定容至刻度搖勻，供ICP-MS 上機(jī)測(cè)試。

分別精密吸取適量（La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu、Yb、Y）多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（100μg/mL）配置成質(zhì)量濃度為0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、20.0μg/L 混合標(biāo)準(zhǔn)工作液，稀硝酸定容至刻度搖勻，供ICP-MS上機(jī)測(cè)試。

分別精密吸取適量Mn、Mg、Fe、K、Ca標(biāo)準(zhǔn)溶液的配成質(zhì)量濃度為0、400、2000、4000、8000、16000μg/L混合標(biāo)準(zhǔn)工作液，稀硝酸定容至刻度搖勻，供ICP上機(jī)測(cè)試。

2.2 內(nèi)標(biāo)溶液的制備

分別精密吸取Ge（1000μg/mL）、In（1000μg/mL）標(biāo)準(zhǔn)溶液配置質(zhì)量濃度為20ng/mL 的Ge、In 混合標(biāo)準(zhǔn)使用液，搖勻，通過(guò)在線三通進(jìn)行內(nèi)標(biāo)校正。

2.3 供試品溶液的制備

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.5g（精確至0.1mg）于60℃烘干2 小時(shí)的白花蛇舌草樣品粉末于聚四氟乙烯消解罐中，少量水潤(rùn)濕樣品，緩緩加入5mL 高純硝酸和2mL 過(guò)氧化氫溶液后，預(yù)消解過(guò)夜，前10min 進(jìn)行1100W 的功率爬坡到100℃，維持3min，再經(jīng)過(guò)5min 的1200W 功率爬坡到120℃，維持10min，再經(jīng)過(guò)5min 的1300W 功率爬坡到150℃，維持30min，試樣消解完成后，自然冷卻至40℃以下后取出。將消解液轉(zhuǎn)入50mL 量瓶中，用少量水潤(rùn)洗消解罐3次，洗滌液合并于量瓶中,超純水定容至刻度,搖勻，即得（如有少量沉淀，必要時(shí)離心分取上清液）。同法制備試劑空白溶液。

2.4 安全性評(píng)價(jià)

為了能更全面的了解重金屬對(duì)中藥材的污染程度及其綜合污染程度，本實(shí)驗(yàn)采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)，參照《中國(guó)藥典》（2020 年版）一部對(duì)梔子中重金屬及有害物質(zhì)的限量標(biāo)準(zhǔn)值（Cu20.0mg/kg，Hg0.2mg/kg，As2.0mg/kg，Cd1mg/kg，Pb5.0mg/kg）［28］選取了Cu、As、Cd、Pb、Hg作為評(píng)價(jià)因子。

單因子污染指數(shù)法：Pi=Ci/ Si

式中：Pi為目標(biāo)物中污染元素i的單因子污染指數(shù)，Ci為污染元素i的實(shí)測(cè)濃度值(mg/kg)，Si為i種污染元素的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（mg/kg）［29］。

綜合污染指數(shù)法：

式中：P綜合為綜合污染指數(shù)，Pi（max）為各單項(xiàng)污染指數(shù)中的最大值［25］。

表1 安全性評(píng)價(jià)表

3 結(jié)果與分析

3.1 方法的線性及檢出限

儀器經(jīng)30 分鐘預(yù)熱穩(wěn)定下測(cè)定制備好的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，Mg、Fe、K、Ca、Mn 采用ICP 測(cè)定，其他元素采用ICP-MS測(cè)定,結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 元素線性方程、線性范圍及相關(guān)系數(shù)

3.2 精密度和加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

精密度試驗(yàn)：按照設(shè)定的檢測(cè)方法進(jìn)行測(cè)定，平行測(cè)試6 次，計(jì)算25 種無(wú)機(jī)元素峰強(qiáng)度的RSD 為0.9%～5.3%，表明儀器精密度良好。

重復(fù)性試驗(yàn)：取同一批樣品進(jìn)行6次平行測(cè)定，計(jì)算得到25種無(wú)機(jī)元素峰強(qiáng)度的RSD為2.8%～8.2%，表明該方法重復(fù)性良好。

加標(biāo)回收試驗(yàn)：在白花蛇舌草品中添加一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照設(shè)定的檢測(cè)方法處理并測(cè)試，計(jì)算得到25 種元素的平均加標(biāo)回收率為80%～105%，RSD 為0.5%～5.7%，表明所建立的檢測(cè)方法準(zhǔn)確可靠，可用于白花蛇舌草中25種無(wú)機(jī)元素的同時(shí)測(cè)定分析。

3.3 元素含量特征

將消解完的白花蛇舌草樣品上機(jī)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3 可知，所測(cè)無(wú)機(jī)元素中，白花蛇舌草中元素含量均值從高到低依次為Ca（9147.329～15374.828mg/kg），K（15933.746～20650.713 mg/kg），Mg（1941.068～3869.407mg/kg），F(xiàn)e（327.038～1207.303mg/kg），Mn（314.607～590.270mg/kg），Ba（84.547～131.356mg/kg），Zn（78.997～112.406mg/kg），Sr（33.290～55.157mg/ kg），Ti（15.706～26.643），Cu（5.240～6.285mg/ kg），Ni（2.427～2.680mg/ kg），Cr（3.946～7.295mg/kg），其中稀土元素Ce、La、Nd、Y 含量在1～20mg/kg，其他元素含量小于1mg/kg。重金屬及其有害元素濃度為：Cu（5.240～6.285mg/kg），As（0.395～1.409mg/ kg），Cd（1.924～3.072mg/ kg），Hg（0.018～0.027mg/kg），Pb（2.587～5.132mg/kg），Cu、As、Pb、Hg未超過(guò)《中國(guó)藥典》（2020 年版）的限值，Cd 含量均值為2.653mg/kg，各產(chǎn)地Cd 含量則全部超過(guò)規(guī)定值1 mg/kg，與楊香林［9］研究江西產(chǎn)地白花蛇舌草測(cè)定Cd（3.28mg/kg）結(jié)果相近，說(shuō)明白花蛇舌草對(duì)種植地土壤有一定的富集能力，在種植前需要篩選種植地的土壤中鎘的含量，同時(shí)在白花蛇舌草藥材臨床使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意外源性有害元素引起的危害。

表3 無(wú)機(jī)元素含量測(cè)定結(jié)果（n=3，mg/kg）

3.4 重金屬及其有害元素安全性評(píng)價(jià)

白花蛇舌草中重金屬及有害元素安全性評(píng)價(jià)如表4所示。

表4 重金屬及有害元素安全性評(píng)價(jià)

依據(jù)單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)方法，除S3（宜春市）樣品單因子污染指數(shù)為1.03，為輕污染，其他各產(chǎn)地Cu、As、Hg、Pb 的0.7 為優(yōu)良，各產(chǎn)地樣品內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為1.49～1.87，污染等級(jí)為輕污染，其主要的貢獻(xiàn)因子為Cd，需要加強(qiáng)白花蛇舌草中Cd含量的控制。

3.5 無(wú)機(jī)元素指紋圖譜

因白花蛇舌草樣品中40 種無(wú)機(jī)元素含量數(shù)量級(jí)差別較大，為了比較直觀準(zhǔn)確地繪制質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布無(wú)機(jī)元素指紋圖譜，將不同元素的含量擴(kuò)大或縮小至同一數(shù)量級(jí)，其中Ti、Zn、Ba縮小10倍，K、Mg、Fe、Mn縮小100倍,Ca縮小1000倍。然后以元素種類(lèi)為橫坐標(biāo)，相對(duì)含量為縱坐標(biāo)，得到元素指紋圖譜（見(jiàn)圖1）。將5批白花蛇舌草樣品的平均值生成元素對(duì)照?qǐng)D譜，見(jiàn)圖2。白花蛇舌草樣品峰形相似，因產(chǎn)地和生長(zhǎng)環(huán)境因素影響，相對(duì)含量有差異，但其譜線的形狀及走勢(shì)具有較高的相似性，可作為鑒別江西白花蛇舌草的依據(jù)。

圖1 白花蛇舌草無(wú)機(jī)元素指紋圖譜

3.6 相關(guān)性分析

為了探究白花蛇舌草樣品中各種無(wú)機(jī)元素間的相互關(guān)系，依據(jù)測(cè)試結(jié)果，對(duì)白花蛇舌草樣品中的無(wú)機(jī)元素進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)圖3。蘄白花蛇舌草中37 對(duì)元素間極顯著正相關(guān)（P＜0.01），如As 與Fe、Mg，Ti 與Ga,呈極顯著正相關(guān)，39 對(duì)元素之間呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），如As 與Sb、K 與Cd,Cu與Hg 等呈顯著正相關(guān)，表明白花蛇舌草在富集以上元素時(shí)均為相互促進(jìn)吸收的作用。從圖3 可知，稀土元素間呈極顯著正相關(guān)的有35 對(duì)，呈顯著正相關(guān)的元素有25 對(duì)，共有60 對(duì)稀土元素呈顯著正相關(guān)，說(shuō)明白花蛇舌草在吸收稀土元素時(shí)總體是促進(jìn)吸收的。有害元素與其他元素間存在正相關(guān)的有：As與Fe，As 與Sb、K 與Cd,Cu 與Hg，為減少有害元素在藥材中積累，可以更深入的研究其含量間相互作用的影響。

白花蛇舌草中1 對(duì)元素之間Cd 與Sn 呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），1 對(duì)元素Fe 與Sn 之間呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），揭示白花蛇舌草在富集Cd、Sn、Fe 這些元素時(shí)存在相互抑制吸收。

4 討論

實(shí)驗(yàn)采用快速、省時(shí)、省試劑耗材的微波消解作為樣品的前處理方法，基于ICP 和ICP-MS 法測(cè)定多種無(wú)機(jī)元素，使檢測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確可靠，白花蛇舌草樣品中含有豐富的無(wú)機(jī)元素，含量較高的依次為：Ca、K、Mg、Fe、Mn、Ba、Zn，重金屬及有害元素中Cu、As、Pb、Hg 符合藥典要求，Cd 含量均值為2.653mg/kg，超過(guò)藥典限值，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為1.49～1.87，污染等級(jí)為輕污染，需要加強(qiáng)藥材中Cd 含量的監(jiān)控，保證藥材的安全使用。相關(guān)性分析表明76 對(duì)元素間呈顯著正相關(guān)，其中有60 對(duì)稀土元素呈顯著正相關(guān)，說(shuō)明白花蛇舌草在富集稀土元素時(shí)可能都是相互促進(jìn)吸收，僅2 對(duì)元素Sn 與Cd、Fe 呈顯著負(fù)相關(guān)。樣品中重金屬及有害元素的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為1.49～1.87，污染等級(jí)為輕污染。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為白花蛇舌草臨床使用的安全提供數(shù)據(jù)支撐。