激光诱导击穿光谱法测定丹参中钙、镁离子含量

刘　涛， 李青苗， 梁　悦， 焦　芳， 周蔚昕， 白　婷， 刘坤平

(1.成都大学 药学与生物工程学院， 四川 成都　610106； 2.四川省中医药科学院， 四川 成都　610041；

3.成都大学 张澜学院， 四川 成都　610106)



激光诱导击穿光谱法测定丹参中钙、镁离子含量

刘涛1， 李青苗2， 梁悦1， 焦芳1， 周蔚昕3， 白婷1， 刘坤平1

(1.成都大学 药学与生物工程学院， 四川 成都610106； 2.四川省中医药科学院， 四川 成都610041；

3.成都大学 张澜学院， 四川 成都610106)

摘要：为了采用激光诱导击穿光谱法对丹参中钙、镁元素含量进行测定，采用1 064 nm激光束经光路传输系统聚焦在样品表面，熔融样品并产生等离子体以激发待测元素，用高精度光谱仪进行采集光谱，建立样品中钙、镁元素离子浓度与其激光诱导击穿光谱强度间的定标曲线.钙、镁离子的含量与光谱强度线性相关系数分别达0.9981及0.9998.结果表明，本激光诱导击穿光谱技术能够用于检测丹参中钙、镁元素含量.

关键词：激光诱导击穿光谱法；丹参；钙；镁

0引言

丹参是唇形科植物丹参的干燥根和根茎，其味苦，性微寒，归心肝二经，具有祛瘀止痛，活血通经，清心除烦等功效[1-2]，始载于《神农本草经》.现代药理研究发现，丹参具有扩张冠状动脉、防止心肌缺血和心肌梗死、改善循环、降低心肌耗氧量等作用，在临床上被广泛用于各种心血管疾病的治疗[3-6].丹参中含有铁(Fe2+)，镁(Mg2+)，猛(Mn2+)，铜(Cu2+)，锌(Zn2+)及钙(Ca2+)等金属离子[7-8]，这些金属离子对植物的生长及次生代谢产物的生成和积累有一定的作用[9]，同时，人体血液中Ca2+、Mg2+含量对冠心病及急性脑血管病患者的治疗及预后有一定的临床意义[10-11].因此，测定丹参药材中Ca2+、Mg2+含量对于了解丹参的药效及评价其质量有一定的意义，目前其测定方法有滴定法、原子吸收分光光度法等.

激光诱导击穿光谱技术(Laser-Induced break-down spectroscopy,LIBS)是光谱分析领域一种崭新的分析手段[12-13]，该技术被广泛应用于固体、液体和气体等光谱分析.该技术利用高功率激光与物质相互作用产生瞬态等离子体激发待测样品中的元素，通过光学系统对元素的原子和离子所发射的光谱进行收集，利用发射线的波长和强度实现对物质的定性和定量分析[14].LIBS方法具有简单、无需样品前处理、可同时测量多种元素等特点，越来越广泛地应用于各个领域中.基于此，本研究采用LIBS方法对丹参中的Ca2+、Mg2+含量进行了测定.

1材料与装置

1.1材料

1.1.1药材.

实验所用的丹参药材采自我国部分省市，经李青苗副研究员鉴定均为唇形科植物丹参的干燥根和根茎，来源与编号见表1.

表1　丹参药材来源

1.1.2试剂.

实验所用试剂包括：碳酸钙(批号，2014060601，分析纯)，七水合硫酸镁(批号，2013121901，分析纯)，成都市科龙化工试剂厂，溴化钾(光谱纯)，天津市光复精细化工研究所.

1.1.3仪器与装置.

FW-5型压片机由天津博天胜达科技发展有限公司生产；光谱仪为德国LTB公司生产的Aryelle 200 ICCD高分辨光谱仪，检测范围为200～500 nm.本实验搭建的LIBS、Raman测试平台原理示意如图1、图2所示.

图1测试平台原理示意图

图2测试平台实物图

如图2所示，LIBS测试平台中的Nd-YAG脉冲激光器(英国Litron)发射出的1 064 nm激光束经光路传输系统聚焦在样品表面，熔融样品并产生等离子体以激发待测元素.为获得稳定信号，每个LIBS图谱累积50次激光脉冲，激光器频率为1 Hz，延时时间为2 μs，能量为100 mJ，样品表面上激光脉冲能量密度为约3.5 GW/cm2.采用侧面50度角对信号进行收集.

2方法与结果

2.1供试品的制备

2.1.1标准样品片的制备.

精密称取一定量的MgSO4·7H2O和CaCO3，分别精密加入适量KBr粉末，同置于玛瑙研钵中，研磨均匀，制备得到不同Ca2+、Mg2+含量的标准样品粉末.取以上各粉末0.6 g，分别加入压片机中，于15 MPa压力下压制1 min制得标准样品片系列.

2.1.2供试品的配制.

将上述不同产地的丹参粉末各取适量于玛瑙研钵中研磨，在相同的条件下压片制得待测供试品样品片.

2.2测定方法

2.2.1标准曲线的绘制.

分别取对照品，利用内标元素谱线强度比与待测元素浓度绘制标准曲线,标准曲线分别如图3、4所示.

图3Ca2+标准曲线与方程

图4Mg2+标准曲线与方程

2.2.2样品的分析.

取丹参样品，利用激光诱导击穿，捕获信号，得出样品的全谱图，通过查阅原子光谱标准与技术数据库，对各线状光谱进行光谱认证，结果如图5所示.结果表明，丹参中含有Ca2+、Mg2+.

2.3样品含量测定结果

取丹参样品，分取样品片2个部位，激光诱导击穿，捕获信号，取2部位的峰面积平均值，计算样品中Ca2+及Mg2+含量，结果如表2、3所示.

图5　丹参样品光谱认证结果

表3　不同产地丹参中Ca2+峰面积情况及含量

3讨论

激光诱导击穿光谱技术经过多年的发展，已经取得了显著的技术成果并得到广泛的应用，但目前其在中医药领域的研究应用仅见少量报道，相应的测定仪器在我国尚未量化生产.本研究采用激光诱导击穿光谱技术对其在中药质量控制中的应用进行了探索性研究.结果表明，该方法在中药质量控制中具有较好的应用前景.

在实验过程中发现，对照品的制备过程对实验结果影响较大，在玛瑙研钵中应将对照品与溴化钾充分混合均匀，按照从含量低到含量高的顺序压片，可相对减少误差.

目前，《中国药典》对一些原药材及饮片中所含的重金属离子做了严格的含量控制要求，但对于Ca2+、Mg2+等则没有含量测定要求.在丹参药材中，这些金属离子对药材的生长代谢及次生代谢物的积累有一定的影响，同时，Ca2+、Mg2+对心脑血管疾病也有一定的影响，与丹参的功能主治间接相关.因此，对Ca2+、Mg2+的含量测定可以控制药材质量与临床疗效的相关性.实验结果表明，丹参药材中所含的Ca2+、Mg2+含量有差异，部分地方的药材中Mg2+含量趋无，与产地是否有相关性，有待进一步研究.

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[14]刘宪云,王震亚,郝立庆，等.激光诱导击穿光谱在生物医学中的应用[J].激光技术，2008,32(2):134-136.

Concentration Detection of Calcium and Magnesium in Radix Salvia miltiorrhiza by Laser-induced Breakdown Spectroscopy

LIUTao1,LIQingmiao2,LIANGYue1,JIAOFang1,ZHOUWeixin3,BAITing1,LIUKunping1

(1.School of Pharmacy and Bioengineering, Chengdu University, Chengdu 610106, China;2.Sichuan Academy of Chinese Medicine Sciences, Chengdu 610041, China;3.Zhanglan School, Chengdu University, Chengdu 610106, China)

Abstract:objective:The paper is going to analyze the concentration of calcium and magnesium in radix salvia miltiorrhiza by the laser-induced breakdown spectroscopy.The laser beam which is 1064 nm focuses on the surface of the sample through beam propagation system,and fusion is done on the sample,and plasma is generated in order to stimulate the elements which are going to be tested.Meanwhile,a high resolution spectrograph is used to collect spectrum and the calibration curve between the ionic concentration of calcium and magnesium in the sample and laser-induced breakdown spectrum tensity is established.The results show that the linear correlation coefficient of calcium and magnesium is 0.9981 and 0.9998,respectively.Finally,a conclusion is drawn that this study proves that laser induced breakdown spectroscopy technology can be used to test the calcium and magnesium in radix salvia miltiorrhiza.

Key words:laser-induced breakdown spectroscopy technology;radix salvia miltiorrhiza;calcium;magnesium

中图分类号：R284.1；O657.3

文献标志码：A

通讯作者：刘涛(1976 — )， 男， 博士， 研究员， 从事中成药新药开发与再评价工作.

基金项目：四川省中医药管理局中医药科学技术研究(2014F004)、 四川省科技厅自然科学基金(2014SZ0136)资助项目.

收稿日期：2015-11-10.

文章编号：1004-5422(2016)01-0009-04