不同产地鼠曲草中微量元素和重金属元素的ICP-MS 分析

林洁琼，蔡 葵，苏艺萍，李 煌*，叶向丽

(1.福建中医药大学，福建 福州 350122；2.福建医科大学附属协和医院，福建 福州 350001)

鼠曲草，菊科植物鼠曲草(Gnaphalium affine)的全草，别名佛耳草、追骨风、绒毛草，始载于《名医别录》。鼠曲草中富含较多的黄酮类、氨基酸、挥发油、矿物质等成分[1—2]。现代药理研究发现，鼠曲草有抗氧化、抗炎症、治痛风等作用[1,3—4]，且对慢性阻塞性肺疾病有一定的功效[5]。

ICP-MS 具有检出限低、干扰少、分析速度快等特点，比较适合用于检测中药中的无机元素[6]。本研究采用ICP-MS 对浙江温州、福建宁德、江西鄱阳、福建泰宁、广东梅州、广西桂林6 个产地的鼠曲草中9 种微量元素钴(Co)、铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、镍(Ni)、硒(Se)、锶(Sr)、钒(V)、锌(Zn)和5 种重金属元素砷(As)、镉(Cd)、铜(Cu)、汞(Hg)、铅(Pb)的含量进行了测定，为进一步开发利用鼠曲草药材资源奠定基础。

1 材料与方法

1.1 仪器与材料

1.1.1 仪器

NexION 2000 电感耦合等离子体质谱仪(珀金埃尔默公司)；Milli-Q Integral 5 超纯水机(默克公司)；ME204E 电子天平(梅特勒公司)；滨海正红-ZH高压消解罐100 mL(内罐实验级四氟乙烯，外罐优质无磁不锈钢)；DHG-9246A 电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)。

1.1.2 材料

优级纯硝酸(沪试)；国家钢铁材料测试中心钢铁研 究 总 院 金 Au 标 准 溶 液 [GSB G 62068-90(7901)](Hg 稳定剂)；中国计量科学研究院Hg 单元素溶液标准物质(GBW080124)；上海计量测试技术研究所多元素(As、Cd、Co、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb、Se、Sr、V、Zn 等23 种元素)溶液混合标准物质(SGB-YYA230011)。

鼠曲草样品来自浙江温州、福建宁德、江西鄱阳、福建泰宁、广东梅州、广西桂林等6 个产地，经鉴定为菊科植物鼠曲草的干燥地上部分。

1.2 方法

1.2.1 供试品溶液制备

样品经超纯水清洗后，于70 ℃下干燥至恒重，捣碎精密称取0.1500 g，置于高压消解罐内罐，加5 mL 浓硝酸于恒温箱中190 ℃高压消解3.5 h，转至通风橱中冷却，开盖去酸5～10 min，超纯水润洗，并定容至50 mL 容量瓶。样品溶液过滤后ICP-MS进样测定。

1.2.2 标准曲线配制

取多元素混合标准物质SGB-YYA230011，加入5%硝酸配制As、Cd、Co、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb、Se、Sr、V、Zn 浓度分别为0.01、0.05、0.1、0.5、2、10 μg·L-1混合标准样品溶液。

取Hg 单元素溶液标准物质GBW080124，加入5%硝酸配制成浓度为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2 μg·L-1Hg 标准样品溶液。

1.2.3 仪器参数

实验所采用的ICP-MS 测试参数如表1。

表1 ICP-MS 主要工作参数Table 1 Main working parameters of ICP-MS

1.2.4 方法学专属性考察

取同一混合对照品溶液，按“1.2.3”项下条件，连续进样，计算各元素响应信号值RSD，分别称取鼠曲草样品(福建宁德) 0.5 g，精密称量，按“1.2.1”项下方法制备供试品溶液，在“1.2.3”实验条件进行24 h 稳定性试验、重复性试验及加样回收试验。

1.2.5 样品各元素含量测定

按照上述ICP-MS 试验步骤，称取上述不同产地的鼠曲草样品，按“1.2.1”项下方法制备供试品溶液，进行含量测定。

2 结果与分析

2.1 标准曲线

按“1.2.3”项试验条件对标准溶液进行测定，检测结果见表2。由表2 可知，其检出限低，相关系数在0.9965～1.0000 范围内，线性范围回归良好。

表2 13 种元素的检出限、线性回归方程和相关系数Table 2 Detection limits,regression equations and correlation coefficients of 13 elements

2.2 方法学考察结果

方法学考察中，精密度实验的各个元素响应信号值RSD均小于3%，表明仪器精密度良好；0、2、4、8、12、24 h 各元素响应信号值RSD均小于3.2%，表明供试品溶液在24 h 内稳定性良好；6 份重复性试验RSD在1.35%～6.28%之间，重复性良好；平均回收率为85.9%～117.3%。RSD均小于8.5%，表明在痕量分析的要求下，建立的方法有效可行。

2.3 鼠曲草微量元素含量分析

按“1.2.3”项实验条件对样品进行测定，平行测定3 份样品，取平均值，RSD为0.0%～20.9%(n=3)。由表3 可见，6 个产地的鼠曲草样品均含有9 种人体所需的微量元素，其含量从高到低为：Fe、Mn、Zn、Sr、Cu、Ni、V、Co、Se。6 个产地鼠曲草中Fe 元素含量均较高，且不同产地间变动较大，其中浙江温州鼠曲草Fe 含量可达7337.220 mg·kg-1，而福建泰宁鼠曲草Fe 含量仅为370.976 mg·kg-1；Cu含量各个产地差异不大，均在10 mg·kg-1左右；Se含量较低，广东梅州鼠曲草含量可达0.439 mg·kg-1，为6 个产地中Se 含量最高者。

表3 鼠曲草不同产地样品中微量元素含量比较(mg·kg-1,n=3)Table 3 Comparison on contents of trace elements in Gnaphalium affine samples among different cultivation areas(mg·kg-1,n=3)

人体摄入的微量元素过多会导致微量元素中毒症，而摄入太少则会缺乏微量元素，鼠曲草作为常见的药食两用药材，从微量元素层面对鼠曲草进行安全性评价是十分必要的。1977版《中国药典》记载鼠曲草用量为9～30 g，以每日服用鼠曲草9 g来计算所获得的微量元素是否在中国居民膳食营养素参考摄入量中推荐摄入量(RNI)[7]范围内。在不考虑吸收损失的前提下，以福建宁德鼠曲草样品为例计算，每日摄入Cu 的量为9.837 mg·kg-1×9 g×10-3，即0.089 mg，其余元素计算结果如表4所示。除浙江温州和广东梅州的Fe元素外，6个产地鼠曲草中Cu、Fe、Se、Zn元素按照药典规定的量服用，均少于RNI值。中国居民膳食营养素参考摄入量中并未制定Co、Mn、Ni、Sr、V的推荐摄入量。

表4 通过服用鼠曲草9 g·d-1 补充的微量元素量(mg)Table 4 Supplemental amount of trace elements by taking Gnaphalium affine 9 g·d-1 (mg)

2.4 基于微量元素含量的不同产地鼠曲草主成分分析

针对鼠曲草样品中9 种微量元素含量，采用SIMCA14.1 软件对6 个产地的鼠曲草进行PCA 分析(图1)。结果表明，江西鄱阳与福建泰宁的样品较为相似，而广东梅州的样品与其他样品差异较大(图1:A)。载荷图显示9 种元素对鼠曲草样品产地区分的贡献情况，其中距离坐标轴中心越远的元素贡献率越大，V、Se、Fe、Cu 和Zn 元素可能为不同产地鼠曲草聚类分布的特征贡献因子(图1:B)。

2.5 鼠曲草中重金属元素含量分析

《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》中规定，重金属总量≤20 mg·kg-1，As≤2.0 mg·kg-1，Pb≤5.0 mg·kg-1，Hg≤0.2 mg·kg-1，Cu≤20.0 mg·kg-1，Cd≤0.3 mg·kg-1[8]。由表5 可知，6 个产地的鼠曲草As、Cu、Hg 含量均未超标，有5 个产地的样品未检出Hg；有2 个产地的样品Pb 含量超标；浙江温州的重金属总量存在超标，可能与当地土壤有关。

《中国药典》2015 版四部“0212 药材和饮片检定通则”中规定As≤2.0 mg·kg-1，Pb≤5.0 mg·kg-1，Hg≤0.2 mg·kg-1，Cu≤20.0 mg·kg-1，Cd≤1.0 mg·kg-1。根据该规定，广西桂林样品中Cd 含量存在超标现象，且所检测的6 个产地鼠曲草样品中Cd 含量均较高，推测鼠曲草可能是Cd 富集植物。鼠曲草自1977年版药典后，再未被收载入药典，但由于其民间药用广泛，应多关注其重金属含量。

图1 鼠曲草样品的PCA 得分(A)和载荷(B)Fig.1 Score plot and loading plot of Gnaphalium affine based on PCA analysis

表5 鼠曲草不同产地样品中重金属元素含量比较(mg·kg-1，n=3)Table 5 Comparison on contents of heavy metal elements in Gnaphalium affine samples among different cultivation areas(mg·kg-1,n=3)

3 结论

本研究以ICP-MS 法测定6 产地鼠曲草13 种元素含量，结果表明，各元素检出限低，线性关系良好，说明该方法准确可靠，灵敏度高，适合鼠曲草多元素含量的测定。通过对鼠曲草样品的检测，发现6 产地鼠曲草样品中均含有Fe、Mn、Zn、Sr、Cu、Ni、V、Co、Se 等9 种人体所需微量元素，其中V、Se、Fe、Cu 和Zn 元素可能为不同产地鼠曲草聚类分布的特征贡献因子。样品重金属含量也存在超标，其中6 个样品的Cd 含量均较高，两个产地存在Pb 含量超标。实验表明，鼠曲草中人体所需的微量元素含量较高，适合开发为药食两用食品，但其重金属元素存在超标现象，需加强其无公害种植。