牛蒡子中14种无机元素分析与相关性研究

唐艳梅，段姚俊，李飞

（1.云南经济管理学院 医学院，云南昆明 650106；2.云南同创检测技术股份有限公司，云南昆明 650100；3.昆明医科大学，云南昆明 650504）

牛蒡子又名大力子、牛子、恶食，为菊科牛蒡属两年生草本植物牛蒡的干燥果实，具有疏散风热、宣肺透疹、解毒利咽等功效[1]。牛蒡子的活性成分牛蒡子苷元具有抗炎、增强免疫力、抵御病毒、抗白血病、抑制肿瘤细胞活性和调节血糖等作用[2-3]。

目前，国内外对牛蒡子的主要有机化学成分已有详细研究报道[4]，但对其无机元素含量的报道很少。无机微量元素与人的生存和健康息息相关[5]。缺乏微量元素会使许多酶失去或减弱作用，引起蛋白质、激素、维生素的合成与代谢障碍，对人体的新陈代谢等一系列重要的生命现象产生严重影响[6]，微量元素与牛蒡子清热解毒、消肿散淤功效有一定的关系。有研究表明，药材中所含无机元素也是其发挥治疗作用的一个重要因素[7]，牛蒡子的多重药理作用也暗含着其有效成分的复杂性，其无机元素的含量及作用有待于进一步阐明。电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）技术成为微量及痕量元素的较佳选择[8-10]。

本实验采用微波消解法，用ICP-MS检测无机元素的含量，再采用SPSS统计分析，研究其无机元素相关性，以期揭示牛蒡子中无机元素的含量与药性相关性，为牛蒡子植物资源的合理开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

样品：牛蒡子样品（市场购买），产地分别为甘肃1、甘肃2、河北、湖北、辽宁以及吉林，经云南经济管理学院医学院赵紫伟老师检定为牛蒡子。

试剂：锂（Li）、硼（B）、铝（Al）、镁（Mg）、钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、锌（Zn）、硒（Se）、铜（Cu）以及镉（Cd）元素标准溶液（1 000 μg/mL），国家标准物质研究中心；ICP-MS调谐液及内标液，美国Agilent公司；硝酸（≥69.0%），美国Sigma Fluka公司；过氧化氢（质量分数约30%），国药集团化学试剂有限公司；水为《分析实验室用水规格和试验方法》（GB/T 6682—2008）规定的一级水。

仪器：7700x型电感耦合等离子体质谱仪，美国Agilent公司；安东帕3000微波消解仪，奥地利安东帕公司；Millipore-QA10超纯水仪，美国Millipore公司。

1.2 试验方法

1.2.1 样品制备

将牛蒡子用自来水洗去表面的杂质，再用超纯水洗净，阴干48 h，然后在60 ℃下烘干，恒重后取出冷却，用粉碎机粉碎，过100目筛，装入干净的棕色玻璃瓶中，待测。

准确称取粉碎的样品0.5 g，硝酸-双氧水系统微波消解处理，条件见表1，同法制备空白对照溶液。

表1 微波消解程序

1.2.2 仪器测定参数

按照ICP-MS仪器的操作规程，调整仪器至最佳工作状态。分析采用在线加入内标校正定量分析方法测定，选择72Ge、103Rh、185Re分别作为轻质量、中质量和重质量元素的内标。所测14个元素的质量数和积分时间见表2。

表2 14个元素测定质量数、积分时间

按以上分析条件依次做样品分析和方法验证。

1.2.3 工作曲线绘制

配制锂、硼、铝、镁、钛、钒、铬、锰、铁、钴、锌、硒、铜和镉元素的混合标准溶液，得到系列标准工作曲线；测定空白溶液10次，其标准偏差的3倍和10倍作为方法的检出限和定量限。

1.2.4 精密度和准确度测定

分别将牛蒡粉末样品按以上方法进行了6次平行测定；再分别加入低、中、高3个梯度浓度的标准溶液，按照样品处理过程进行处理、测定，并计算回收率。

1.2.5 样品检测

同时测定了市售6个不同产地牛蒡子样品中14种元素的含量，每个样品平行测定2次。

1.2.6 相关性分析

采用SPSS 22.0对数据进行相关性分析，P＜0.05表示有相关性。

2 结果与分析

2.1 实验结果

2.1.1 工作曲线和检出限

工作曲线和检出限结果见表3。

表3 14种元素的线性范围、回归方程、相关系数和方法检测限

2.1.2 精密度和准确度

分别将牛蒡粉末样品进行了6次平行测定，14种元素的相对标准偏差（RSD）见表4，均满足测定要求。

表4 14种元素检测相对标准偏差

为了考察方法的准确性，结合样品特性，采用样品加标回收率对方法进行评价。分别加入低、中、高3个梯度浓度的标准溶液，按照样品处理过程进行处理、测定，并计算回收率，结果表明，14个元素的加标回收率为85.2%～108.3%，见表5。

表5 加标回收率结果

续表5

2.1.3 市售牛蒡子样品测定

为了验证方法的适用性，同时测定了市售6个不同产地牛蒡子样品中14种元素的含量，每个样品平行测定2次，结果及含量见表6。

表6 6个不同产地牛蒡子14种元素测定结果（单位：mg/kg）

2.2 分析

2.2.1 样品中无机元素成分与药性分析

由表7可以看出，牛蒡子中无机元素含量高低依次为铝、铁、锌、锰、铜、硼和镁，也含有微量钴和硒。微量元素铁、锌、铜、锰等均与酶的活性有关，具有促进生长发育、提高免疫能力的功效[6]；常量元素镁是人体内必需元素，可激活心肌腺苷酸环化酶，促进心肌细胞代谢，扩展血管，减轻心脏负荷，从而达到抗心血管疾病的作用；铁、锌均与酶的活性有关，具有促进生长发育，提高免疫能力的功效，锌有抗炎作用，消化性胃溃疡、胃炎等疾病的发生与锌、硒等多种微量元素密切相关；而且锌能通过激活血管紧张素转换酶活性部位，从而参与血压调节[11-13]。

表7 6个不同产地牛蒡子14种元素相关性分析

续表7

样品中铝含量高，而且是以甘肃和湖北地区明显异常高于其他产地，不排除人为掺加明矾的可能性，提示相关部门有必要对药材加强监管和控制。

2.2.2 牛蒡子的铜/锌比值

铜/锌比值降低是冠心病发生发展的危险因素，而且还与癌症发生率有一定相关性[15]，而血中铜/锌比值升高，超氧化物歧化酶（SOD）活性呈上升趋势，同时血中丙二醛（MDA）含量下降到较低水平[14]，有利于人体健康。

牛蒡子中铁、锌含量丰富，与其清热解毒、消肿散淤相关联，还含有多种有益健康元素，揭示其丰富的药理性。通过比较可知，牛蒡子的平均铜/锌比值为0.29，提示进一步研究药材的铜/锌比值与药材心血管作用之间是否具有确切的关系，也有一定的必要性和可行性。

2.2.3 无机元素相关性分析

采用SPSS 22.0对数据进行相关性分析，结果如表6所示。除锂、硼、铜、锌与其他元素几乎无相关性外，镁、铝、钛、钒、铬、锰、铁、钴、硒及镉10种元素相互之间有一定相关，表明某种元素含量升高或降低时其他元素的含量也会相应升高或降低，一定程度上有助于有害元素的控制。

3 结论

样品微波消解后，用电感耦合等离子体质谱法同时测定6个不同产地牛蒡子中14种无机元素，用SPSS 22.0对数据进行主要无机元素相关性分析，发现牛蒡子中铝、铁、锌、锰、铜、硼及镁7种无机元素的含量较高；镁、铝、钛、钒、铬、锰、铁、钴、硒及镉10种元素相关性高。实验结果表明可从无机元素角度探讨牛蒡子的药理效应，为其临床用药提供依据；对牛蒡子中部分无机元素的含量加以监管控制，保证其品质和安全性。