ICP-MS测定中药萝芙木中微量元素的含量及形态分析

俞 芳，方树桔，李桂镇，叶艳青，王红斌，杨 敏

(云南民族大学 民族药资源化学国家民委-教育部重点实验室,云南 昆明 650500)

ICP-MS测定中药萝芙木中微量元素的含量及形态分析

俞 芳，方树桔，李桂镇，叶艳青，王红斌，杨 敏

(云南民族大学 民族药资源化学国家民委-教育部重点实验室,云南 昆明 650500)

采用电感耦合等离子体质谱法 (ICP-MS) 测定了中药萝芙木中 9 种微量元素的含量及形态分析.样品采用去离子水浸提，HNO3-H2O2电炉加热消解，电感耦合等离子体质谱法 (ICP-MS) 测定，用茶叶标准物质对测定方法的准确度进行验证，初步探究微量元素的存在形态.结果显示萝芙木中 9 种微量元素的总含量大小为 Zn>Mn>Pb>Fe>Cu>Cr>As>Ni>Cd，水提液中各元素的含量大小为 Zn>Mn>As>Ni>Cr>Pb>Cd ，Fe 和 Cu 未检出.水提残渣态中各元素的含量为 0.014～9.643 μg/g，水提液中 Zn、Mn、Cr、As、Ni 元素都存在可溶有机态和可溶无机态，有机态与无机态的比率值在 28.12%～264.55% 之间，其中 Zn、Cr、Ni 的有机态大于无机态，比值大于166.67%；颗粒吸附率在7.69%～125% 之间.萝芙木中9种微量元素是以多种形态共存的复杂体系.

萝芙木； ICP-MS法；微量元素；形态分析

萝芙木 (Radix Rauvolfiae Verticillatae)为夹竹桃科植物萝芙木[Rauvolfia verticillata(Lour.)Baill.]的根，性寒、味苦、有小毒，民间常用于治疗高血压、头晕、失眠、癫痫、蛇咬伤、跌打损伤等[1].中草药中的微量元素是当代医药研究和生命科学中的重要课题，现代研究表明，中药材的疗效除了中药材本身所含的化学成分产生药效外，微量元素的含量与形态将影响其药理、毒理、生物学活性和生物利用率[2-4].根据中药配位化学学说，中药中有效的化学成分是有机成分和微量元素的配合物，而且是以配合物形式在人体内起作用[3].这一现象越来受到国内外学者的广泛关注，中药中微量元素形态分析将有利于研究中药传统药理、毒理以及为中药材质量控制提供科学依据[5].因此，测定中药中微量元素含量及形态有着重要的意义.

1 实验部分

1.1 仪器与材料

1) 仪器及工作参数.Agilent 7700X ICP-MS(Agilent 公司)；电子天平(梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司)；800 型离心沉淀器(上海手术器械厂)；电炉(北京市永光明医疗仪器有限公司)；测定条件见表 1.

表1 ICP-MS 工作条件

2) 材料与试剂.微量元素混合标准储备液(10 mg/ mL)，均购于Agilent 公司；国家标准物质茶叶质控样 (GBW10016)，购于地球物理地球化学勘查研究所 IGGE；硝酸(优级纯，已纯化)；H2O2(分析纯)；氢氧化钠(分析纯)；盐酸(分析纯)；甲醇(色谱纯)；二氯甲烷(色谱纯)；实验用水为去离子水；D101大孔吸附树脂；0.45 μm微孔滤膜.

萝芙木(来自云南文山，经中科院植物所鉴定)，经中科院植物研究所鉴定，干燥后，用粉碎机粉碎，过0.216 nm筛后瓶装保存备用.

1.2 萝芙木中微量元素总含量的测定

准确称取 0.500 g 的样品于聚四氟乙烯坩埚中，加入 5 mL 浓 HNO3及 1 mL浓 H2O2，加盖密闭后于电炉上消解，直至溶液澄清透明，用去离子水定容至 50 mL，测定元素含量，同时做空白对照，平行做 3 份样品.样品、空白及标准物质平行做 3 份.

1.3 萝芙木中各形态微量元素的提取

准确称取样品 10.00 g 置于 250 mL 烧杯中，加入 100 mL去离子水，浸泡 1 h 后在电炉上加热煮沸，然后用文火保持微沸 40 min.冷却后，用 4 层纱布滤拧，再用约 20 mL 去离子水淋洗 2～3 遍，得到头煎溶液，重复浸提3次.将三次煎液合并为总提取液，残渣为水提残渣.

将总提取液浓缩，用去离子水定容至 100.00 mL，并将其转移至离心管,进行离心(3000 r/min,5min)，上清液过 0.45 μm 滤膜，用离心管收集得滤液为可溶态，测定可溶态中各元素含量；将滤膜上残渣和离心沉积物合并为悬浮态.将水提残渣和悬浮态分别转移至聚四氟乙烯坩埚，消解(消解同 1.3 步骤)后去离子水定容至 100.00 mL 分别测定悬浮态和残渣中各元素含量(平行做 3 个样品).

1.4 可溶态中无机态和有机态的分离

移取 50 mL 可溶态，用稀 HCl 和 NaOH 溶液调节 pH 至 3.0，通过 D101大孔树脂柱子[6]，用 50 mL 1% 硝酸洗脱，收集淋洗液置于 100 mL 容量瓶中，用去离子水定容，得到无机可溶态，测定元素含量.然后再用 50 mL 甲醇淋洗柱子，收集淋洗液蒸去有机溶剂甲醇，浓缩消解(同 1.3 步骤)后得到有机可溶态，去离子水定容至 100.00 mL，测定元素含量(平行做 3 个样品).

2 结果与讨论

2.1 测定方法线性及检出限

配制 0.00、0.10、0.20、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00、50.00、100.00μg/L 10 个不同质量浓度的 9 种微量元素的混合标准溶液，测定各质量浓度下 9 种微量元素的含量.以响应值y对质量浓度x做线性回归分析，各元素的线性相关系数R>0.999 7，检出限在 0.003 608～1.068 μg/L 之间(采用样品前处理方法处理 5% 的空白液，连续测定 11 次，计算得到各元素σ，以3σ 作为检出限)，线性方程和检出限如表2所示.

2.2 方法的准确度及精密度

在相同条件下，分析国家一级标准物质茶叶(GBW10016)，标准物质茶叶样品平行测定 3 次，其测定结果如表 3 所示.RSD 值在 0.5% ～3.5%，除了个别元素以外标准参考物质中的大部分元素的回收率都在在 89% ～110%，说明本实验测量的数据准确可靠.

表3 GBW10016 茶叶中微量元素总含量测定

2.3 微量元素的形态分析

萝芙木中金属微量元素的形态分析结果如表 4 所示，各微量元素的总含量大小为Zn>Mn>Pb>Fe>Cu>Cr>As>Ni>Cd，水提液中各元素的含量大小为 Zn>Mn>As>Ni>Cr>Pb>Cd ，Fe 和 Cu 未检出.水提残渣态中各元素的含量为 0.014～9.643μg/g.水提液中 Zn、Mn、Cr、As、Ni 元素都存在可溶有机态和可溶无机态，可溶态均大于悬浮态，而 Pb 以悬浮态的形式存在；在可溶态中，Cr、As、Ni、Zn、Mn 元素存在有机结合态和无机结合态.因此萝芙木中的微量元素是以多种形态共存的复杂体系，这些成分可能协助萝芙木的有效成分发挥药效作用[7].

2.4 形态分析参数

水煎液中微量元素的提取率是制定中药剂量和考察毒性的重要依据[8]，采用总提取率来表示微量元素实际的服用量.由表5可知，Zn、Mn、Pb、Cr、As、Ni、Cd 总提取率在 0.08%～37.5% 之间，其中 Ni、Mn、Zn 的提取率大于20.42%，其原因可能是这些元素在萝芙木中的结合方式相对比较简单和松散[5].而 Cu 和 Fe 元素未被提取出来，其原因可能是这些元素在萝芙木中的结合较强而不易被提取出来.9 种元素的浸留比各不相同，其中 Mn 的浸留比最大，其总含量排第2，可能发挥的药效也比较大,因此可将 Mn 看作萝芙木中的特征元素[9].萝芙木中各微量元素悬浮态颗粒吸附率在 7.69% ～125% 之间，而 Pb 的颗粒吸附率较高，悬浮态形成的主要原因是形成了近胶体分散体系,该部分也是人可服用的[10].Zn、Mn、Cr、As、Ni 的可溶态中，有机态与无机态的比率值在 28.12%～264.55%之间，其中Zn、Cr、Ni 的有机态大于无机态，比值大于 166.67%，说明萝芙木中的这3种元素主要是以溶解性的有机态形式存在，可视为影响药用功效的因素之一[11].

表4 萝芙木中微量金属元素形态分析测定结果(n=3) μg/g

表5 萝芙木中元素的分析参数表 %

3 结语

实验采用去离子水浸提，HNO3-H2O2电炉加热消解，电感耦合等离子体质谱法 (ICP-MS) 测定萝芙木中微量元素的含量，研究表明萝芙木中的微量元素的总含量大小为Zn>Mn>Pb>Fe>Cu>Cr>As>Ni>Cd，水提液中各元素的含量大小为 Zn>Mn>As>Ni>Cr>Pb>Cd ，Fe 和 Cu 未检出，水提残渣态中各元素的含量在 0.014～9.643μg/g 之间.Zn、Mn、Pb、Cr、As、Ni、Cd 总提取率在 0.08～37.5% 之间，其中 Ni、Mn、Zn 的提取率>20.42%，Cu 和 Fe 未被提取出来；Zn、Mn、Cr、As、Ni 的可溶态中，有机态与无机态的比率值在 28.12～264.55% 之间，其中 Zn、Cr、Ni 的有机态大于无机态，比值大于 166.67%；颗粒吸附率在 7.69%～125% 之间，Pb 的颗粒吸附率较高.实验测定结果能为萝芙木的合理开发利用及研究中药中微量元素的含量及形态与药效之间的关系提供科学依据.

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[3] 李书兰,骆雪芳,马丹，等.中药中微量元素形态分析方法的研究概况[J].药学进展,2006,30(2): 49-56.

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[5] 谭伟,熊佳梁,高斯祺,等.电感耦合等离子体原子发射光谱法对西南金丝梅中的15种元素的形态分析[J]. 中成药,2013,35 (2):335-338.

[6] 彭珊珊,黄国清.食用花卉中可溶态锌无机态、有机态分离与分析[J].光谱学与光谱分析,2005,25(2):296-298.

[7] 衷友泉,杨 婕,韩修林，等.彭泽贝母中微量元素的测定及初级形态分析[J].分析试验室,2007,26(10):21-24

[8] 沈晓芳,张勇,杨成，等．黄芪中微量元素的形态分[J]分析化学研究简报,2006,34( 3) : 396-398．

[9] 沈晓芳.中药中微量元素的含量测定及形态分析[D].太原:山西大学,2005:51-52.

[10] 叶艳青,王炯,宋爽，等.水菖蒲中金属元素的形态分析[J].云南民族大学学报:自然科学版,2009,18(4):328-331.[11] 刘文胜,罗维早,张志荣,等.中药研究的新学说-中药配位化学[J].华西药学杂志,2001,16(4): 293-294.

(责任编辑 梁志茂)

Determination and speciation analysis of the microelements in Rauvolfia by ICP-MS

YU Fang,FANG Shu-Ju,LI Gui-Zhen,YE Yang-Qing,WANG Hong-Bin,YANG Min

(Key Laboratory of Chemistry in Ethnic Medicinal Resources,State Ethnic Affairs Commission and Ministry of Education of China,Yunnan Minzu University,Kunming 650031,China)

This research focuses on the determination and speciation analysis of the microelements of Zn,Mn,Pb,Fe,Cu,Cr,As,Ni and Cd in Rauvolfia by the Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry(ICP-MS). The samples are extracted with deionized water,digested by HNO3-H2O2electrical furnace heating,and determined by ICP-MS. The precision of the determination is validated by tea leaves GBW10016. The results show that the contents of the microelements are Zn>Mn>Pb>Fe>Cu>Cr>As>Ni>Cd,while the aqueous extraction reveals Zn>Mn>As>Ni>Cr>Pb>Cd,and Fe and Cu are not detected. The residual form in the contents of each element is 0.014—9.643μg/g,the elements of Zn,Mn,Cr,As and Ni are both in a soluble organic state and a soluble inorganic state in the water extract,the ratio of the organic state to the inorganic state is in the range of 28.12%—264.55%,and the organic states of Zn,Cr and Ni are greater than those of the inorganic states; their ratio is greater than 166.67% respectively; the adsorption ratio of the suspension state is about 7.69%—125%; nine kinds of microelements in Rauwolfia are found to comprise a complex system with the characteristics of the coexistence of various states.Keywords: Rauvolfia; ICP-MS; microelements; speciation analysis

Rauvolfia ; ICP-MS ; Microelement ; Speciation analysis

2014-12-20.

云南民族大学绿色化学与功能材料研究省创新团队项目(2011HC008)；云南省高校绿色化学新能源与材料科技创新团队项目(2011UY09)；2012年国家级大学生创新创业训练计划项目(201210691001)；民族药资源化学国家民委-教育部重点实验室开放基金(MZY1121)

俞芳(1989-),女,硕士研究生.主要研究方向:分离分析.

杨敏(1966-),女,教授，硕士生导师.主要研究方向:分离分析.

O657.63;S567.19

A

1672-8513(2015)02-0136-04