ICP-MS同时测定当归中12种人体必需微量元素及5种重金属元素的含量

王涵，董庆海，吴福林，谭静，李平亚，刘金平，林红强

（吉林大学药学院天然药物研究中心，长春 130021）

当归是伞形科植物当归〔Angelicas in en sis（Oliv.）Diels〕的根，别名乾归、山蕲、白蕲、文无，多年生草本植物，主产甘肃省、云南省、四川省，始载于《神农本草经》，古有“十方九归”之说，可见其临床应用之广泛，其味甘、辛、微苦，性温，入心、肝、脾经。临床常用生当归片及酒当归入药，具有补血活血、调经止痛、润肠通便之功效，可用于治疗血虚萎黄、癥瘕积聚、眩晕心悸、月经不调、闭经痛经、虚寒腹痛、肠燥便秘、风湿痹痛、跌扑损伤、痈疽疮疡等[1]。袁子文等[2]研究发现，当归可通过调节D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢、甘油磷脂代谢及鞘脂代谢路径，使磷脂酰胆碱、花生四烯酸、鞘磷脂等含量上升，甘油酸、L-谷氨酸、L-缬氨酸等含量下降，从而有效预防血瘀的发生。杜丽东等[3]研究表明，当归多糖和当归油可有效升高血虚便秘大鼠粪便结肠含水量，缩短其排便时间。庞晓军等[4]试验证明，当归水溶性部分中低相对分子质量成分可有效改善败血症模型大鼠的血流动力学和血液流变学。

当归化学成分丰富，含有挥发性成分30多种，以阿魏酸为代表的水溶性成分具有抗炎、补血、活血的作用[5]，当归中的多糖可抗肿瘤、抗氧化[6]，此外还含有不饱和脂肪酸及维生素A、E、B12等[7]。药典中规定，当归中挥发油含量不得少于药材总量的0.4%，以当归干燥品计算，阿魏酸含量不得少于0.05%，对于微量元素的含量及种类未作规定，但是微量元素是人体进行多种生化反应必不可少的物质，是生物体内多种酶的激活剂及组成部分，还会影响核酸代谢、细胞分裂以及参与组成多种维生素[8]，因此，对中草药中微量元素的研究非要必要。

电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法是以目前最为高效的电感耦合等离子体作为离子源，灵敏度高的质谱检测器作为检测系统进行分析的一种检测手段，具有检出限低、动态线性范围宽、高度自动化、可同时对多种元素进行检测等分析性能，其应用范围涵盖了食品安全、环境监测、生物医药、地质科学等领域，是痕量和超痕量分析最为有效的检测手段之一[9]。

本试验采用ICP-MS法测定了3批当归中17种微量元素的含量，包括12种人体必需微量元素（锰Mn、铬 Cr、锶 Sr、锌 Zn、铷 Rb、硼 B、镍 Ni、钒 V、锡Sn、钼Mo、硒Se、钴Co）以及 5 种重金属元素（铜Cu、砷As、铅Pb、镉Cd、汞Hg），为当归的质量控制增加了测定指标。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试料 当归（样品编号为D1、D2和D3）由吉林金宝药业股份有限公司提供，经吉林大学药学院李平亚教授鉴定为伞形科植物当归〔A.sinensis(Oliv.)Diels〕的根。以上3批药材粉碎成细粉，备用。

1.1.2 仪器 7500 a型电感耦合等离子体质谱仪（ICPMS，美国Agilent公司）；FW177型高速万能粉碎机（北京市永光明医疗仪器厂）；AL104型电子天平（瑞士Mettler Toledo公司）；高压釜（威海环宇化工机械有限公司）；Milli-Q超纯水机（美国Millipore公司）。

1.1.3 试剂 Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、V、Sn、Mo、Se、Co、Cu、As、Pb、Cd、Hg标准溶液（质量浓度为10 mg/L），铟（In）、铑（Rh）单元素内标溶液（质量浓度为50mg/L），锂（Li）、钇（Y）、Co、铋（Bi）质谱调谐液（质量浓度为10 mg/L）（美国Agilent公司）；硝酸（优级纯=1.42g/mL，赛默飞世尔科技公司）；氢氟酸（色谱纯，美国Fisher试剂公司）。超纯水（电阻率18.2M/cm），试验用器皿均用10%硝酸浸泡过夜，用超纯水冲洗后备用。

1.2 方法

1.2.1 仪器工作参数 用质量浓度为10 mg/L的Li、Y、Co、Bi调谐液选择仪器的最佳工作条件，使仪器的各项参数均达到测量指标，即射频功率1 350 W、等离子体气流速15.0 L/min、载气流速1.12 L/min、高盐雾化器雾化室温度2℃、采样深度7.0 mm、氧化物指标（CeO+/Ce）＜0.5%、双电荷指标（Ba2+/Ba+）＜1%、蠕动泵转速0.1 r/s。

1.2.2 标准溶液的制备 精密吸取Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、V、Sn、Mo、Se、Co、Cu、As、Pb、Cd、Hg 多元素混合标准品溶液,用3%HNO3溶液逐级稀释，得到系列质量浓度为0.05g/L、0.10g/L、0.50g/L、1.00g/L、5.00g/L、10.00g/L、20.00g/L、40.00g/L、60.00g/L、100.00g/L、150.00g/L的多元素混合标准溶液。

1.2.3 内标溶液的制备 精密吸取In、Rh标准溶液，用3%HNO3溶液稀释制成1g/L的内标溶液，摇匀，作为内标溶液。

1.2.4 供试品溶液制备 精密称取当归药材（过200目筛）细粉0.2 g，于5 mL聚四氟乙烯溶样弹中加入1.0 mL硝酸、0.5 mL双氧水，在120℃的电热板上对样品进行预处理，待液体蒸至湿盐状，加入1.4 mL氢氟酸、1.6 mL硝酸，将溶样弹加盖及钢套密闭，190℃保持48h。冷却至室温后在120℃的电热板上蒸至溶液剩余呈湿盐状，冷却后加50%硝酸3.0 mL，将溶样弹加盖及钢套密闭，150℃保持12 h。冷却后用高纯水将消解液移至聚氯乙烯样品瓶中，定容至50mL，摇匀备用。相同方法制备空白对照溶液。

2 结果与分析

2.1 方法学验证

2.1.1 线性关系 取“1.2.2”项下系列多元素混合标准溶液，在“1.2.1”工作条件下进行测定，以3%HNO3溶液为空白，依次测定各个浓度的标准溶液，以待测元素质量浓度（X，g/L）为横坐标、待测元素与内标溶液检测器响应值比值（Y）为纵坐标绘制标准曲线，结果见表1。由表1可见，所测定的当归中17种微量元素质量浓度在0.05～150.00g/L范围内线性关系良好，相关系数r均大于0.999。

表1 17种微量元素的回归方程、相关系数与线性范围Table 1 Regression equations,correlation coefficients and linear ranges of 17 kinds of trace element

2.1.2 仪器检出限 精密吸取3%HNO3空白溶液，在相同条件下连续测定11次，以测定结果的3倍标准偏差（3）所对应的浓度值为各个元素的仪器检出限，具体结果见表2。由表2可见，各元素的检出限为0.001 8～0.120 3g/g。

表2 17种微量元素的检出限结果Table 2 Detection limits of 17 kinds of trace elements

2.1.3 精密度试验 精密称取一份当归样品（编号为D3）粉末0.2g，按照“1.2.4”项下方法制备供试品溶液，在“1.2.1”项下仪器工作参数下测定，连续测定6次，测得各元素质量浓度的RSD值分别为Mn（0.38%）、Cr（2.68%）、Sr（1.84%）、Zn（2.97%）、Rb（0.28%）、B（1.95%）、Ni（0.81%）、V（1.94%）、Sn（2.83%）、Mo（3.95%）、Se（1.87%）、Co（2.75%）、Cu（0.89%）、As（3.79%）、Pb（1.67%）、Cd（1.49%）、Hg（0.26%），RSD均不大于3.95%，表明该方法精密度良好。

2.1.4 重复性及稳定性试验 取当归样品（编号为D3）粉末，按照“1.2.4”方法平行制备6份供试品溶液，分别测定，统计6次重复进样的测定结果，计算RSD以检测该方法的重复性。取当归样品（编号为D3）供试品溶液，分别于 0 h、2 h、4 h、8 h、12 h、24 h 依次测定各元素的含量，并计算RSD以检测所测样品的稳定性。

由表3可知，重复性试验 6次测定结果的RSD≤2.93%，表明该方法重复性良好；稳定性试验的RSD≤3.42%，说明所测样品在24 h内微量元素浓度稳定。

2.1.5 加样回收试验 精密称取已测得含量的当归样品（编号为D3）粉末0.2 g，按照“1.2.4”项下方法制备高、中、低3个浓度的供试品溶液，每个浓度平行制备3份，分别加入适量的混合标准溶液，测定各元素含量，计算回收率，结果见表4。由表4可知，所测定的当归中17种微量元素的加样回收率为96.67%～100.48%，RSD为0.05%～1.73%。

表3 重复性及稳定性试验结果Table 3 Results of repeatability and stability tests （%）

表4 当归中12种人体必需微量元素和5种重金属元素的回收率Table 4 Recovery rates of 12 kinds of essential trace elementsand 5 heavy metals in A.sinensis

2.2 样品测定结果

按照“1.2.4”项下方法分别制备当归样品（编号为D1、D2、D3），测定其样品中12种人体必需微量元素和5种重金属元素的含量，结果见表5。

表5 当归中12种人体必需微量元素和5种重金属元素的含量Table 5 Contentsof 12 kinds of essential trace elements and 5 heavy metals in A.sinensis （g/g）

3 结论与讨论

本试验所测定的当归中17种微量元素质量浓度在 0.05～150.00g/L线性关系良好，相关系数r均大于0.999，各元素的检出限为0.001 8～0.1203g/g，精密度、重复性、稳定性试验的RSD分别不大于3.95%、2.93%、3.42%，加样回收率为96.67%～100.48%；测得Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、V、Sn、Mo、Se、Co、Cu、As、Pb、Cd、Hg各元素质量分数分别为35.55g/g、15.93g/g、20.10g/g、25.70g/g、11.17g/g、32.60g/g、6.14g/g、3.292g/g、1.173g/g、0.414g/g、1.452g/g、0.456g/g、13.17g/g、0.696g/g、0.621g/g、0.034g/g、0.091g/g，可见当归中含有较丰富的Mn、B、Zn、Sr、Cr、Rb等人体必需微量元素。《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》规定，药用植物原料及制剂中重金属总量Pb≤5.0 mg/kg、Cd≤0.3 mg/kg、Hg≤0.2 mg/kg、Cu≤20.0 mg/kg、As≤2.0 mg/kg，3个批次当归中5种重金属元素Cu、As、Pb、Cd、Hg 的含量均未超标。

微量元素在人体内的含量微小，却对维持机体正常生理状态起着重要作用，可通过改变酶的活性进而影响人体内源性生化反应，参与蛋白质合成并维持其功能的稳定，还与神经传导、肌肉运动及营养物质的代谢密切相关，在糖耐量因子形成、胰岛素储存、红细胞生成、免疫反应等诸多生理活动中作为酶辅助因子和金属酶而存在[10]。微量元素也是中药有效成分中重要的一类，决定着中药的性味归经，研究表明，补血药中的 Fe、Mn、Zn、Cu 含量较高[11]，补肾药中富含 Fe、Mn、Cu[12]，明目药中 Mn、Zn、Cu 的含量较高[13]。入肝经的药物Fe所占的比例相对较高，入脾经的药物Mn含量较高，高Fe低Mn是寒凉类中药的特征之一，低Fe高Mn则是温热类中药的重要属性[14]。

本试验采用ICP-MS同时测定当归中多种微量元素的含量，该方法精密度高、重复性良好、测定结果稳定，可作为一种准确、便捷的技术手段用于中草药的质量控制及药效基础物质研究。