ICP-OES法测定两种肋柱花21种矿质元素

袁园园，孙菁，王延花，周玉碧，叶润蓉，邓娟，彭敏，卢学峰

(1.中国科学院西北高原生物研究所，青海省青藏高原特色生物资源研究重点实验室，青海 西宁　810008；2.中国科学院大学，北京　100049；3.青海省环境监测中心站，青海 西宁　810008)



ICP-OES法测定两种肋柱花21种矿质元素

袁园园1,2，孙菁1，王延花3，周玉碧1，叶润蓉1，邓娟1,2，彭敏1，卢学峰1

(1.中国科学院西北高原生物研究所，青海省青藏高原特色生物资源研究重点实验室，青海 西宁810008；2.中国科学院大学，北京100049；3.青海省环境监测中心站，青海 西宁810008)

摘要：【目的】 用ICP-OES方法测定肋柱花的矿质元素,分析比较两种肋柱花中矿质元素含量差异，为肋柱花资源的深入开发提供科学依据.【方法】 采用硝酸-微波消解样品，结合电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法对大花肋柱花和肋柱花中21种矿质元素进行测定.【结果】 大花肋柱花中检出21种矿质元素，肋柱花中检出18种矿质元素，Se、Mo、Cd未检出.此外，两者均具有较高的Ca、Mg、Fe元素含量，Co在两种肋柱花的含量差异最大，Tl相差最小.线性相关系数r在0.999 0～1.000 0之间，检出限低于0.0040 mg/kg，加标回收率在88%～106%之间,RSD在0.20%～4.31%.【结论】 ICP-OES法线性关系良好，检出限低，灵敏度高，可适用于两种肋柱花矿质元素的测定；两种肋柱花的矿物质含量存在差异.

关键词：大花肋柱花；肋柱花；矿质元素；ICP-OES

大花肋柱花(Lomatogoniummacranthum)和肋柱花(Lomatogoniumcarinthiacum)均为龙胆科肋柱花属植物[1].大花肋柱花具有清肝利胆，清热解毒和祛湿功效，可治急性黄胆型肝炎、急性肾盂肾炎、流行性感冒、胆病引起的发烧及疮疖痈毒[2].肋柱花具有清热、健胃愈伤等功效，可用于伤寒、中暑头痛、咽喉肿痛、口渴烦躁等病症[3-4].

中药材中含有大量人体必不可少的矿质元素，这些元素与人类的健康有着密切的联系，如钙元素对于维持细胞正常功能、肌肉收缩、信息传递、神经冲动传导及骨髓的形成等起着十分重要的作用[5-7]，因此测定其矿质元素对中药药理药效的研究具有十分重要的意义[8-9].目前关于肋柱花的研究主要侧重地理分布、定性鉴别和化学分析等方面[10-14]，尚未有关大花肋柱花和肋柱花矿质元素测定的比较研究报道，为了区分两种肋柱花的作用机制，本文采用ICP-OES法测定大花肋柱花和肋柱花全草中21种矿质元素，以期了解大花肋柱花和肋柱花的矿质元素含量差异，为大花肋柱花和肋柱花资源的深入开发和相关药理药效的研究提供一定的科学依据.

1材料与方法

1.1仪器及试剂

1.1.1仪器 Optima 7000DV电感耦合等离子发射光谱仪(美国Perkin Elmer公司)；CEM微波消解仪(美国CEM公司)；VB20型赶酸装置(美国LabTech公司).

1.1.2试剂和标准溶液盐酸、高氯酸、硝酸、氢氟酸均为优级纯；实验用水为超纯水.混合标准储备溶液：21种元素混合标准储备液质量浓度均为100 mg/L(国家环保总局标准样品研究中心).

1.2样品采集

试验材料于2013年8月采自青海省祁连县扎麻什乡河西村.采集整个植株，株间采集距离为15～20 m，带回实验室后，用超纯水淋洗，阴干后置45 ℃恒温烘箱中烘干至恒重，粉碎，过100目筛，备用.原植物标本经中国科学院西北高原生物研究所卢学峰副研究员鉴定为龙胆科肋柱花属植物大花肋柱花(Lomatogoniummacranthum(Diels et Gilg) Fern)和肋柱花(Lomatogoniumcarinthiacum(Wulf.) Reichb.).

1.3试验方法

1.3.1仪器工作条件ICP-OES工作条件：载气流量15 L/min，辅助气流量0.2 L/min，冷却气流量0.8 L/min，射频功率1300 W.各元素分析测定波长见表1.

表1　ICP工作条件

1.3.2样品溶液的制备准确称取样品0.4 g，置于微波消解罐中，依次加入2 mL HCl，6 mL HNO3、2 mL HF，加盖密封，放入微波消解炉中，微波消解程序见表2.消解完毕，冷却至室温后，将消解罐放入赶酸装置赶酸，待酸赶尽，转移至50 mL容量瓶中，定容.同时制备空白溶液和加标样品.

1.3.3标准溶液的配制精密吸取浓度为100.0 mg/L混合标准储备溶液，用1%硝酸稀释，配制成浓度为0，0.25，0.50，1.00，1.50，2.00，2.50 mg/mL的标准系列溶液.

1.3.4加标回收率的测定在肋柱花样品中加入As、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Li、Mg、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Sr、Ti、Tl、V、Zn标准溶液各2.5 μg，消解、定容，按ICP-OES法测定各元素含量，计算加标回收率.

2结果与讨论

2.1各元素回归方程

以分析的响应值(y)为纵坐标，浓度(x)为横坐标，绘制标准曲线，得出回归方程.各元素回归方程、相关系数结果见表3.试验表明，21种元素在相应的质量浓度(0～2.5 mg/mL)范围内，相关系数r在0.999 0～1.000，质量浓度与其发射强度呈良好的线性关系.

表3　21种元素线性回归方程、相关系数

2.2检出限的测定

在前述条件下，取样品空白溶液连续测定11次，以3倍空白溶液的标准偏差所对应的浓度作为仪器检出限，经计算各元素的检出限如表4所示.可以看出，本方法中各待测元素的检出限均低于0.004 0 mg/kg，灵敏度较高，符合分析要求.

表4　各元素的检出限

2.3加标回收率试验

按1.3.4的方法，对两种肋柱花中的矿质元素进行加标回收试验，平行测定3次，取平均值计算回收率,结果见表5.可见各元素加标回收率在88%～106%，其中12种元素在95%～104%，表明该方法具有良好的准确性，适于大花肋柱花和肋柱花各个矿质元素的同时测定.

表5　加标回收率试验结果

2.4样品测定

对同一份样品进行3次重复测定，计算出相对标准偏差值(RSD)，用其相对标准偏差确定本实验方法条件下各元素测定的精密度，测定结果见表6.大花肋柱花元素含量的RSD在0.20～3.96%，肋柱花RSD在0.24～4.31%，该结果表明ICP-OES法具有良好的精密度.

由表6可知，在所分析测定的21种矿质元素中，大花肋柱花全部检出，肋柱花3种元素未检出.两种肋柱花的矿质元素表现为基本一致的含量变化趋势，仅有个别元素含量稍有变化，大花肋柱花含量顺序为Ca>Mg>Fe>Zn>Ti>Mn>Sr>Cr>Li>Cu>Pb>V>Sb>As>Be>Mo>Ni>Co>Cd>Se>Tl，肋柱花含量由高到低排序为Ca>Mg>Fe>Ti>Zn>Mn>Sr>Cr>Li>Cu>Tl>Pb>V>As>Be>Sb>Ni>Co.

两种肋柱花中均以Ca、Mg和Fe的含量较高，大花肋柱花含量较少的是Cd、Se和Tl，肋柱花含量较少的是Sb、Ni和Co.

表6　样品含量测定结果

“-”代表该元素未检出或在检出限以下.

2.5元素含量趋势分析

为进一步分析大花肋柱花和肋柱花矿质元素的分布情况，将各元素按常量元素、微量元素、重金属元素进行分类比较，趋势结果见图1.

由图1可知，常量元素Ca和Mg在大花肋柱花中的含量均低于肋柱花.微量元素Be、Co、Cu、Li、Mn、Sr、V和Zn在大花肋柱花中含量高于肋柱花，而Fe和Ti反之.重金属元素As、Cr、Ni、Pb和Sb在大花肋柱花中含量高于肋柱花，而Tl反之.因此，在共同检出的18种元素中，Ca、Mg和Cu等15种元素在大花肋柱花的含量高于肋柱花，Fe、Ti和Tl 3种元素则相反.

A：常量元素(Fe除外)； B：微量元素(包含Fe)；C：重金属元素.图1　大花肋柱花和肋柱花元素含量图Fig.1　Elements content in L.macranthum and L.carinthiacum

对两种肋柱花中同种元素含量进行比较得出，Co和Ni含量相差最大，其在大花肋柱花的含量分别是肋柱花的41.46倍、13.20倍.元素Sb、Be、As、V、Pb和Li含量相差较大，其在大花肋柱花的含量是肋柱花的2.0～5.2倍.元素Cu、Zn、Sr、Mn和Cr在大花肋柱花的含量是肋柱花的1.1～1.9倍，Fe、Ti、Mg、Ca和Tl在大花肋柱花的含量是肋柱花的0.2～0.5倍.植物对元素的获取主要来源于土壤，土壤元素含量的高低直接影响中药材元素的积累[15-16].因此，生境不同的两种肋柱花矿质元素含量的不同，可能与土壤元素含量的高低有关.

根据《中国药典》[17]和《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》[18]规定，矿质元素Cd、As、Pb和Cu的含量不得超过0.3、2.0、5.0、20.0 mg/kg.本试验大花肋柱花、肋柱花中Cu元素含量低于相关标准，符合国家规定；Cd、As、Pb含量均高于国家标准，究其原因，可能与采集地土壤生态环境影响有关.

3结论

1)本文利用微波消解，结合ICP-OES法同时测定了两种肋柱花中21种矿质元素，所建立的方法检出限均低于0.004 0 mg/kg，加标回收率在88%～106%之间，RSD在0.20%～4.31%之间，表明本实验方法的检出限低，精密度高，重复性好.

2)两种肋柱花中Ca、Mg和Fe含量均较高，大花肋柱花中Se和Tl含量较低，而肋柱花Ni和Co含量较低.元素含量差异表现较大的是Co，Tl的差异表现较小，其在大花肋柱花的含量分别是肋柱花的41.46倍和0.2倍.两种肋柱花中Cu含量均低于国家标准；Cd、As和Pb含量均高于国家标准.造成两种肋柱花元素含量差异之大的原因，可能与土壤中矿质元素含量有关.

参考文献

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(责任编辑胡文忠)

Measurement of 21 mineral elements in twoLomatogoniumby ICP-OES

YUAN Yuan-yuan1,2,SUN Jing1,WANG Yan-hua3,ZHOU Yu-bi1,YE Run-rong1,DENG Juan1,2,PENG Min1,LU Xue-feng1

(1.Key Laboratory of Qinghai Tibet Plateau Biological Resources,Northwest Institute of Plateau Biology,Chinese Academy of Sciences,Xining 810008,China；2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049，China;3.Qinghai Environmental Monitoring Center Station,Xining 810008,China)

Abstract：【Objective】 Measuring the mineral elements in two Lomatogonium species by coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES),the difference between the two species was compared to provide scientific basis for further development of Lomatogonium resources.【Method】 21 mineral elements in two Lomalogonium species were measured by ICP-OES using samples digested by nitric acid microwave.【Result】 21 mineral elements were detected in L.macranthum,while 18 elements in L.carinthiacum and Se,Mo and Cd cannot be detected.Content of Ca,Mg and Fe in the two species showed higher.The difference in the content of Co was maximum and Tl was minimum.The correlation coefficient of the linear equation was between 0.999 0 and 1.0000.The detection limit was less than 0.004 0 mg/kg.The recoveries rate was between 88%～106% with RSD ranging from 0.20% to 4.31%.【Conclusion】 ICP-RSD method showed good linear relationship,low detection limit,high sensitivity and can be used to measure mineral elements in two Lomalogonium species.The two species differed in mineral elements.

Key words：Lomatogonium macranthum；Lomatogonium rotatum；mineral elements；ICP-OES

通信作者：卢学峰，男，硕士生导师，主要从事植物资源分类学研究.E-mail：LXF@nwipb.cas.cn

基金项目：国家科技支撑计划项目(2012BAC08B06)；国家自然科学基金项目(81102744，81403051).

收稿日期：2015-03-23；修回日期：2015-04-28

中图分类号：O 657.31

文献标志码：A

文章编号：1003-4315(2016)02-0079-05

第一作者：袁园园(1989-)，女，在读硕士，研究方向为药用植物资源.E-mail：gzr1206@163.com