ICP－MS法测定中药青风藤中28种元素

2012-09-11段玉林吴雪张少梅温涛黄海明

山西农业大学学报（自然科学版） 2012年5期

段玉林，吴雪，张少梅，温涛，黄海明

（1．广西产品质量监督检验研究院，广西南宁530007；2．广西壮族自治区环境监测中心站，广西南宁530022；3．台州学院医药化工学院，浙江台州318000）

中药是我国珍贵的医学财富，研究中药所含的微量元素种类及含量是现代中医临床的重要课题，它对阐明传统的药理、药效、毒理提供科学依据，为继续开发利用中药指明方向［1～4］。近年来，人们不仅从中草药中提取有机有效成分，且发现许多微量元素对防病治病有重要作用［5，6］。现代医学研究也表明，微量元素能帮助药物达到归经部位，并参与机体中酶、激素和维生素的生理调节过程，促进机体代谢作用［3，7］。测定中草药中的微量元素含量对了解其作用机理将有着重要意义，也将会为继续开发利用中草药指明方向。

青风藤为防己科防己属植物青藤（Sinomeniu m acutu m（Thunb）rehd．et Wils）及毛青藤（Sinomenium actu m（thumb）Rehd．et Wils．var cinereu m Rehd．et Wils）干燥藤茎［8］，目前多做药用的是防己科防己属植物青藤，只有陕西用防己科防己属植物青藤的变种毛青藤入药［9，10］。青风藤主要分布于河南、福建、广东、广西、湖北等地［8］，其性味苦、辛、平，归肝、脾经，有祛风湿、通经络、利小便至功效，用于治疗风湿痹痛、关节肿胀、麻痹瘙痒等症［11］，在类风湿关节炎痛［12，13］、慢性肾小球肾炎［14］、心率失常［15］、调节免疫［16］、戒毒［17］等临床方面有着广泛的应用。但对青风藤微量元素方面的研究报道还是比较少，陈曦等［18］仅对青风藤中的Ca、Fe、Mn、Zn、Pb、Cu、Cd、As、Cr等常见的9种元素进行了测定，未见有相关文献对青风藤中Sr、Ba、Se、Mo等元素进行过研究，该文对青风藤中Li、B、Na、Mg、Al、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Sr、Mo、Ag、Cd、Sn、Sb、Ba、Tl、Pb、Bi等28种元素进行了测定，是迄今对青风藤中微量元素种类研究最多最齐全的，这将有助于更深入地研究青风藤中微量元素对其药效的作用，为进一步开发利用青风藤提供科学理论依据。

1 材料与方法

1．1 主要仪器及工作条件

X Series 2电感耦合等离子体质谱仪（美国Ther mo公司），超纯水机（广州品业有限公司），Multi wave 3000 微波消解仪（德国 Anton par 公司）。ICP－MS仪器经1μg·L－1的 Be、Co、In、U混合标准调谐液优化后工作条件设置如下：射频功率1388 W，冷却气流量13．0 L·min－1，辅助气流量0．80 L·min－1，载气雾化流量0．95 L·min－1，样品提升速率30 r·min－1（12滚柱进样器），采样深度16．5 mm，采样锥孔径1．0 mm，截取锥孔径0．7 mm，雾化室温度为3℃，数据采集方式为跳峰，单峰采样点数为3。

微波消解条件（表1）：升压速度0．3 k Pa·s－1，红外温度上限为130℃，最大压力18 k Pa，转子为MF48。

表1 微波消解条件Table 1 The conditions of microwave digestion

1．2 主要试剂及标准溶液

优级纯硝酸（北京化学试剂研究所），18．25 MΩ·c m超纯水（广州品业超纯水机PYP－20制备），各元素浓度为1 g·L－1的调谐液、标准储备液及内标液（上海市计量测试技术研究院）。调谐液用1%的硝酸（V／V）稀释至1μg·L－1后待用，标准储备液用1%的硝酸（V／V）依次稀释至100 μg·L－1，10μg·L－1，1μg·L－1后待用；Be、Y、Sc、In、Re内标液用1%的硝酸稀释至10μg·L－1后待用。

1．3 试验方法

青风藤样品于2012年6月购于广西南宁康全药业连锁药房，为2011年南宁产的青风藤，经80℃烘箱烘干3 h后用不锈钢粉碎机打碎待用。

微波消解：准确称量1．00 g左右的样品，装入经酸液浸泡处理过的聚四氟乙烯消解罐中，加入5 mL浓硝酸及2 mL双氧水后放置4 h，再加入6 mL浓硝酸，按照设定好消解程序加热消解，消解完毕后，打开消解罐，将消解罐置于电炉上，140℃赶酸至消解罐中液体大致仅剩余1 mL后取下，冷却后用去离子水转移至50 mL容量瓶并定容。

湿法消解法：秤取样品1．00 g置于酸液处理过的三角烧瓶中，加入7 mL浓硝酸后放置8 h，将三角烧瓶至于电炉上，小火加热至微沸，根据消化情况随时添加所需浓硝酸，直至消化完全，待消解液剩余1 mL左右时停止加热，冷却后用去离子水转移至50 mL容量瓶并定容。

干法灰化：秤取样品1．00 g左右，置于酸处理过的坩埚中，在电热板上碳化至无烟后，移入550℃灰化6 h，取出冷却后用1 mL硝酸溶解灰分，冷却后用去离子水转移至50 mL的容量瓶并定容。

2 结果与分析

2．1 样品前处理及消化用酸的选择

样品前处理是样品分析的关键，直接决定了分析结果的准确性，微波消解是消化最完全、最彻底的处理方法，但因其操作步骤比较繁琐，对于植物样品，微波消解时产生较多的气体，消解罐压力增加较快，存在着一定的安全隐患，在实际使用中受到一定的限制；而干法处理样品，对于易挥发性元素损失比较大；在样品批次不多的情况下，湿法处理更为实用。

消解试剂通常采用HCl O4、HNO3、H2SO4等强氧化性酸及H2O2，但消解体系中含有Cl、S元素时，就会产生较多的35Cl16O、40Ar35Cl、40Ar37Cl、32S16O、33S16O、34S16O 等多原子离子［19～21］，将会对V、Se、Zn等元素的测定产生影响，因此，选用HNO3－H2O2体系进行消解，该体系只含有O、N和H 3种元素，与等离子体所含元素相同，不会引入新的多原子离子干扰，经不同的实验表明，在HNO3－H2O2体系下设置恰当的微波消解条件多数样品都能得到较充分的分解。

2．2 同位素的选择

被测元素的同位素选择，以该同位素中最大丰度值为原则，同时兼顾干扰情况最小，在实际测量中，X Series 2软件系统会自动推荐一个最优的同位素为默认测定值，同时对相邻元素间的异序素形成的具有相同质核比而产生的干扰，仪器会自动校正，对于丰度较大的同位素对相邻元素测定时的干扰，则通过调整仪器的分辨率来降低［20，21］，但如果默认的同位素丰度过低、干扰较多，则需手动按照同位素测定条件进行选择。根据实际情况选定7Li、11B、23Na、24Mg、27Al、39K、44Ca、48Ti、51V、52Cr、55Mn、56Fe、59Co、60Ni、65Cu、66Zn、75As、82Se、88Sr、95Mo、107Ag、111Cd、118Sn、121Sb、138Ba、205Tl、208Pb、209Bi来进行测定。

2．3 内标的选择

仪器长时间工作会使真空度略有改变，灵敏度也随之出现波动，实际工作中随着样品测试时间的增长，仪器灵敏度逐渐衰减［19～21］；同时ICP－MS在测量时会产生基体效应，其原因是基体元素在测量过程中对待测元素信号有着一定的影响，从而形成非质谱干扰的存在［21］。通过加入内标元素，不但可以监测和校正测量过程中信号短期或长期的漂移，同时也可对其基体效应进行校准，由于本实验测定的元素质量数覆盖面大，故采用ρ（9Be、45Sc、89Y、115In、185Re）＝10μg·L－1为测定的内标元素，通过三通管将内标元素溶液与所测样品溶液在线混合后进入雾化系统。

2．4 方法的检出限和精密度

通过用1μg·L－1的Be、Co、In、U 混合调谐液优化仪器后，各元素的检出限有测定11次平行空白溶液所得的标准偏差（δ）的3倍值来确定（表2）［21］；以1%高纯硝酸为空白，将标准溶液依次稀释至1μg·L－1、10μg·L－1、100μg·L－1后进行测定，得到各元素的线性回归方程，实验表明各元素在0～100μg·L－1范围内具有良好的线性关系（表2）；对浓度为10μg·L－1的标准溶液连续测定11次，得到该方法的相对标准偏差（RSD）为0．11%～2．57%。

表2 各元素的检出限、线性相关系数及相对标准偏差Table 2 The detection li mits、coefficients and RSD of t he elements

2．5 样品测定及回收率实验

对青风藤样品分别按照干法、湿法及微波消解的方法进行处理，干法及湿法同时做4次平行试验，取其平均值作为最终测定结果，微波消解同时做10批次取其平均测定值为青风藤中各元素的含量；加标回收时各种元素做2次平行样，取其平均值进行加标回收计算，由于K、Mg、Ca、Na的含量比较高，测量时需要把样品处理液及加标液稀释后进行测定，经过计算各元素的回收率在94．00%～110．80%之间（见表3）。试验表明干法、湿法及微波消解等处理样品时，对不同种元素的测定有不同的影响，对 Al、Ti、Mn、Co、Mo、Ag、Cd、Ba、Cr、B、Sn等元素3种样品处理方法对测定值影响不大，但由于干法处理样品溶解时只用到了1 mL浓硝酸，而微波消解用的有11 mL浓硝酸及2 mL双氧水，湿法更是根据需要而添加浓硝酸，所使用的浓硝酸量比较大。3种方法使用的浓硝酸量不同，如果硝酸的纯度不够，易引入杂质元素，从实验结果可以看出，由于湿法加入的硝酸量比较大，Fe、Cu、Zn等测量值就比其它两种处理方法测得的高，这说明所使用的高纯硝酸还没有达到理想状态，建议在应用ICP－MS仪器测量时，所用硝酸最好经过重蒸，以降低对实验结果的影响。

表3 青风藤样品检测值及回收率Table 3 The measurement and recovery of the Sinomenium acutum（Thunb）rehd

2．6 样品分析

按照不同的试验方法，对药店购得的青风藤进行28中元素的测定显示，干法处理样品对于易挥发性元素测定影响偏大，湿法和微波消解法处理的样品测量结果差别不是太大，青风藤中含量大于2 mg·kg－1的元素有 K、Mg、Ca、Na、Al、Fe、Sr、Ti、Ba、Mn、Zn、Cu、B、Cr、Pb、Ni等；含量较低的有益元素有V、Sn、Se、Li、Co等；对于危害性元素Pb、Cr、Ni、As、Cd、Sb等元素在青风藤中含量比较低，基本都在2．5 mg·kg－1以下，而Pb的含量为2．5 mg·kg－1，这也说明了青风藤具有一定的毒性，与临床上个别患者服后出现头晕头痛、面红、皮肤瘙痒等症状具有一定的关联性。而对人体必需的常量金属元素有钙、钾、镁、钡含量都较高，K的含量高达823．61 mg·kg－1，K能参与蛋白质、碳水化合物的代谢及物质转运，有助于预防和治疗高血压；Ca含量达到了571．47 mg·kg－1，Ca是人体不可缺少的元素，是人体骨骼的主要成分；青风藤其它的微量元素种类也比较丰富，含量在2 mg·kg－1以上的达16种，微量元素不仅对人体的正常发育是必需的，而且对人体的其他生命活动也是必需的，特别是一些必需的微量金属离子（如Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo等）在许多生物大分子如核酸、蛋白质、酶、激素、维生素中具有特异的生理功能，它们是细胞正常新陈代谢所必需，也是人体新陈代谢的催化剂，这些元素的过量或缺乏就会引起人体疾患［3］。这些微量元素进入人体后，将会对人体的健康起着非常重要的作用，可促进中草药某些有效成分作用的发挥，并且有些微量元素本身就具有疗效作用。例如在各类补益药中Zn／Cu比值变化与相应病人血清中的Zn／Cu比值变化相近，许多人就利用这个原理利用某些补益药来调理病人。本文对入药的青风藤首次进行了28种元素的测定，为进一步研究开发青风藤的药用价值提供了有力的科学依据。