ICP-MS法测定石菖蒲中的微量元素含量

2018-01-12李璐

楚雄师范学院学报 2017年6期

李璐

(楚雄师范学院，云南楚雄 675000)

石菖蒲为天南星科多年生草本植物石菖蒲(Acorus tatarinowii Schott)的干燥根茎，始载于《神农本草经》，具有多种药用价值，被列为上品[1]。石菖蒲性微温、味辛、苦，具有化痰开窍、化湿行气、祛风利痹、消肿止痛的作用，用于治疗健忘、耳鸣、耳聋、脘腹胀痛、跌打损伤等[2]。牛小飞等人对小鼠进行的试验证明，石菖蒲可提高小鼠机体的免疫能力，因为石菖蒲可以通过促进脾脏和胸腺发育而提高机体免疫力[3]。石菖蒲挥发油有数十种成分，产地不同、采收时间不同，成分也有差异，但主要成分相似，主要是α-细辛醚和β-细辛醚，占挥发油总量的80%左右[4、5、6]。除了药用价值外，石菖蒲提取物对番茄灰霉病菌具有抑制作用，以石菖蒲为材料可研发中药杀菌剂[7]。

尽管石菖蒲具有很多药用价值，但有报导认为长期使用石菖蒲可能有一定的致癌作用，仅研究主要有机成分是不够的，所以必须全面、深入的对石菖蒲进行研究，保障更好的指导临床用药的安全[8]。多年来，对石菖蒲的研究集中在对其挥发油成分的分析，需要加强对非挥发油部分的研究[9]。

大量的研究表明，人体健康与生存环境、微量元素等有着密不可分的关系，虽然微量元素在生物体含量不高，但在动物体内具有较高的生物活性，它们在参与体内多种酶的结构与激活、激素及维生素的合成、调控自由基的水平等人体新陈代谢活动中具有特殊的不可替代的作用[10]。石菖蒲的药性主要是其中所含α-细辛醚和β-细辛醚等有机成分的作用，但其所含的微量元素的作用也不可忽视，对石菖蒲中微量元素的种类、含量进行分析测定，为进一步研究石菖蒲的药理作用提供参考。

1 材料、试剂和方法

1.1 材料、试剂和仪器

材料：四川产石菖蒲干燥根茎，由云南一心堂药业股份有限公司提供。

主要试剂：70%浓硝酸(天津市科密欧化学试剂有限公司)、2%稀硝酸(天津市风船化学试剂科技有限公司)、70%高氯酸(天津市风船化学试剂科技有限公司)、双氧水等，均为分析纯。标准液：元素Mg、P、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb的1000μg /mL标准溶液(国家标准物质研究中心)。

主要仪器：电感耦合等离子体发射质谱仪(ICP-MS，美国Agilent公司)、电子天平(上海精天电子仪器有限公司)、电热恒温鼓风干燥箱(上海医疗器械七厂)、DFY-500摇摆式高速中药粉碎机(温岭市林大机械有限公司)。

1.2 试验方法

1.2.1 样品消解处理将待测材料(切成片状的石菖蒲干燥根茎)置于干燥箱中，控制70℃恒温条件下干燥6小时，粉碎备用。准确称取1.0000g样品(平行试验3份)，放入干燥的100mL锥形瓶中，加入7mL硝酸和高氯酸配制的混酸(经过用不同比例的混酸进行消解试验，试验证明HNO3:HClO4体积比为5:1时，硝解效果较好)，放置24h，再加入适量H2O2，微微加热使样品溶解至透明，升高温度加热蒸发溶液至近干，转移到100 mL容量瓶中，用2% HNO3溶液定容。同时平行做一份空白试液。

1.2.2 标准液的配制用2%稀硝酸将Mg、P、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb的1000μg /mL标准溶液逐级稀释为0.01， 0.1， 1.0， 10.0 μg /mL的标准溶液。

1.2.3 标准曲线的制作及回归方程按照优化确定的仪器工作参数，测定各元素标准溶液，绘制标准曲线、得出线性回归方程(本文略)。数据处理结果相关系数在0.997―0.999之间，说明线性关系较好，用于测定样品中的微量元素含量数据可信。

1.2.4 各元素含量测定用电感耦合等离子体发射质谱仪(ICP-MS)对各待测样品溶液和空白试液进行测试，处理数据。

2 结果与分析

2.1 仪器工作条件的选择 ICP-MS工作条件(项目及参数)：RF功率1500W，采样深度10.0mm，等离子体气15L/min，辅助气0.8L/min，补偿/稀释气体0.8L/min，载气0.8L/min，采样锥直径1.0mm，截取锥直径0.8mm，采样周期0.31s，数据采集模式跳峰，样品提升速率1.0mL/min，重复采集数据次数3次，积分时间0.1s。

2.2 测定结果石菖蒲样品中Mg、P、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb 13种元素中，Mg等8种元素测定结果见表1。(铬、镍、铅含量小于0.5 mg/Kg，镉、汞含量小于0.05 mg/Kg，表中没有列出。)

表1 样品中8种元素含量测定结果(mg/Kg)

从表1可见，石菖蒲样品中含有较多的钙、磷、镁常量元素，含有丰富的铁、锰、锌、铜等微量元素，且不超过限量。石菖蒲中砷含量为1.1 mg/Kg，作为药物，砷含量不超标。样品中的铬、镍、镉、汞、铅5种对人体有害元素的含量极少(<0.5 mg/Kg)，使用中药材石菖蒲不会产生重金属中毒情况。

3 讨论

张剑等人测定了江西产石菖蒲中铁、锌、镁、钙、铜5种元素含量[11]。现将试验选用的四川产石菖蒲样品中微量元素含量测定结果，与张剑等人测定的江西产石菖蒲中铁、锌、镁、钙、铜5种元素含量进行对比，相关数据对比见表2。

表2 不同产地石菖蒲中5种元素含量对比(mg/Kg)

表2可见，四川、江西两地出产的石菖蒲中铁、锌、镁含量相差很大，钙、铜含量相差不太大。从铁、锌、镁、钙、铜这5种元素含量对比来看，不同产地的石菖蒲中微量元素含量有较大差异。

不同产地的石菖蒲，不仅微量元素含量相差较大，其挥发油所含成分相差也比较大。比如，石菖蒲挥发油主要成分α-细辛醚的含量，不同产地最大相差3.5倍[12]。石菖蒲是临床上常用的中药材，以其开窍醒神、化湿和胃、宁神益志而广泛用于治疗健忘、心烦、失眠、多梦、情绪抑郁、焦虑等[13]。但是，石菖蒲挥发油存在一定的毒性作用，周长凯等人认为可能是挥发油的杂质造成的[14]。所以，对石菖蒲的研究不仅要从挥发油主要成分进行研究，也要研究石菖蒲中的一些含量较少的有机成分和微量元素等。

相关研究证实，虽然微量元素在人体内的含量按其质量比小于万分之一，但微量元素在促进人类健康生长、维持生命活动等有着极其重要的作用。中药的疗效与微量元素有关，微量元素除直接补充人体一些元素不足外，还参与药用有机成分作用形成配合物，产生协同增效作用[15]。

测定结果表明，石菖蒲中含有较为丰富的Mn、Fe、Cu、Zn等微量元素。锰是许多酶的重要组成成分，主要参与软骨和骨骼形成所需的糖蛋白的合成，在粘多糖的合成中需要锰激活葡糖转移酶[16]。缺锰主要表现为低胆固醇症和生长发育迟缓，并可导致骨骼畸形等[17]。铁元素存在于人体的各个部位中，参与对氧的运输、增强人体免疫功能等作用，人体缺铁会导致记忆能力下降。铜也是人体所必需的微量元素，在机体中的作用机理十分复杂，人体内缺乏铜元素会出现中性白细胞减少症状、生长抑制、骨质疏松、引起心血管疾病等，但铜过量也是有危害的。锌在人体中主要通过细胞酶而发挥作用，锌参与绝大多数的代谢反应，缺锌会导致酶活性降低，从而引起多种疾病[18]。

石菖蒲含有丰富的常量元素镁，镁是多种酶类的激活因子，是构成骨骼的重要成分，镁参与神经肌肉的兴奋传递，影响蛋白质、核酸的合成等，缺镁可引起心律紊乱、骨结构不良等[19]。

石菖蒲的主要药效是α-细辛醚和β-细辛醚等等有机化合物共同作用的结果。且中药材所含有的微量元素种类及含量对药物有效成分也有作用[20]，微量元素在石菖蒲中有何作用、其作用机理是什么等还有待进一步的研究。

[1]王争，王曙东，侯中华.石菖蒲成分及药理作用的研究概况[J].中国药业，2012，21(11):1―2.

[2]何爱玲，王保民.比较鉴别石菖蒲和水菖蒲[J].中国实用医学，2013，8(25):241―242.

[3]牛小飞，王宏艳，张晶晶.石菖蒲对免疫抑制小鼠免疫功能的调节作用[J].黑龙江畜牧兽医，2014，(7):163―165.

[4]唐怡，任刚，黄群，等.石菖蒲挥发油化学成分的GC-MS分析[J].江西中医药，2014，45(12):60―63.

[5]都姣娇，杜安妮.固相微萃取-气相色谱-质谱联用分析石菖蒲中挥发油成分[J].中成药，2014，36(12):2645―2648.

[6]罗超华，李俊.气相色谱-质谱联用法分析石菖蒲挥发油中的化学成分[J].中国处方药，2014，12(9):120―121.

[7]刘铁秋，孙雪丹，卢发瑞，等.石菖蒲提取物的抑菌效果及其提取工艺的优化[J].中国生物制品学杂志，2014，27(1):89―94.

[8]付新，常玉新，张洋，等.中药石菖蒲的研究进展[J].药物与人，2014，27(6):45.

[9]朱旭峰.石菖蒲的研究进展[J].中国民族民间医药，2013，(9):9―10.

[10]马勤超，王莹，高倩倩，等.决明子中微量元素的测定极其处理方法[J].光谱实验室，2012，29(1):385―388.