不同产地、等级砂仁及混淆品微量元素测定与分析*

许伟珊，何锡坤，许燕萍，伍婉雯，李知晓，陈志维,2△

（1.广州至信中药饮片有限公司，广东 广州 511430；2.东莞广州中医药大学研究院，广东 东莞 523808）

砂仁为姜科植物阳春砂Amomum villosumLour.、绿壳砂Amomum villosumLour.var.xanthioides T.L.Wu et Senjen 以及海南砂Amomum longiligulareT.L.Wu 的干燥成熟果实，其性温，味辛，具有化湿开胃，温脾止泻，理气安胎的功效[1]，临床常用于治疗腹痛痞胀，胃呆食滞，噎膈呕吐，寒泻冷痢，妊娠胎动等疾病。现代药理研究表明砂仁具有胃肠保护、镇痛抗炎、抗菌、降血糖及抗氧化等作用[2]。砂仁中含有的有机成分主要有挥发性成分(包括乙酸龙脑酯、樟脑、樟烯、柠檬烯等)、黄酮类、酚酸类、香豆素类、倍半萜苷类化合物等[3]。近年来，研究者对砂仁的研究主要集中在其有机成分方面，而对砂仁中微量元素的研究相对较少[4]。

微量元素不仅在中药材的生长发育过程中发挥着重要的作用，也与中药材的疗效密切相关[5]。现代研究发现，中药材微量元素的含量和分布受其生长产地、气候等因素的影响，通过测定中药中的微量元素含量并结合合适的数据统计方法，可有效区分不同种、同种不同品种、不同产地的样品[6]。基于此，本研究通过对广西、云南及东南亚进口的砂仁及其混淆品中的微量元素含量进行测定，探讨微量元素与砂仁产地、等级及品种的相关性，从而为砂仁的产地溯源、真伪鉴别等研究提供一定的参考依据。

1 仪器与试药

1.1 仪器Agilent 7900 电感耦合等离子体质谱仪（Agilent Technologies）；XS105 十万分之一分析天平（METTLER TOLEDO）；Flex2+Micra 超纯水机（英国ELGA）；ETHOSUP12 微波消解仪（意大利Milestone）；DigiBlock ED16赶酸仪（Lad Tech）。

1.2 试药 优级纯浓硝酸（西陇科学股份有限公司）；单元素标准溶液Al、Ca、Ⅴ、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Sr、Cd、Ba、Pb（国家有色金属及电子材料分析测试中心）；多元素标准溶液Al、K、Li、Mg、Ⅰn、Bi、Na、Ca、Ⅴ、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Sr、Cd、Ba、Pb（国家有色金属及电子材料分析测试中心）。本次实验所用药材基源均经过广州药学会鉴定。待测药材样品信息详见表1。

表1 样品信息汇总

2 方法与结果

2.1 溶液制备

2.1.1 多元素对照品溶液及内标溶液的配制 精密量取多元素标准溶液置于50 mL 塑料容量瓶中，加入5 %硝酸定容稀释制成浓度为0.1、0.5、1.0、2.0、5.0 ug·mL-1的一系列多元素对照品溶液；精密量取25 mL 内标标准溶液于500 mL 塑料容量瓶中，加入5%硝酸定容制成500 ng·mL-1的内标溶液。

2.1.2 供试品溶液的配制 精密称取0.5 g 药材粗粉于微波消解罐中，缓慢加入浓硝酸10 mL，安装好消解装置，按设定的微波消解程序进行样品消解，微波消解程序详见表2；消解结束后，用超纯水冲洗内罐盖子3遍，将内罐置于赶酸仪上，调节赶酸仪温度为110 ℃，赶酸1 h；待赶酸后的溶液冷却至室温后，将溶液转移至50 mL 塑料容量瓶中，用超纯水进行定容，摇匀，制成供试品溶液。除不加药材外，依照上述方法制备样品空白溶液。

表2 微波消解程序

2.2 ⅠCP-MS条件RF功率为1550 W，等离子体气流量为15 L·min-1，载气流量为1.05 L·min-1，雾化室温度2 ℃；样品引入速度为0.5 rps，引入时间40 秒；采集模式为质谱图，峰型为1 点，重复次数3 次，扫描次数100次，积分时间：除As元素设定为0.3 s，Cd元素设定为0.5 s 外，其他元素积分时间均设定为0.1 s；元素测定方法采用内标校正标准曲线法。

2.3 测定结果及数据分析

2.3.1 不同产地砂仁及其混淆品测定结果 按照上述方法测定不同产地砂仁与混淆品中的15 种微量元素含量，结果见表3。根据阳春砂、海南砂的测定结果绘制微量元素分布图谱，见图1-4，可知砂仁中微量元素含量排序为Ca＞Mn＞Al＞Fe＞Zn＞Cu＞Ba＞Sr＞Cr＞Ni＞Pb＞Ⅴ＞Co＞As＞Cd。

图1 钙、锰、铝、铁元素含量箱式图

表3 不同产地、品种砂仁及其混淆品微量元素含量（mg/kg）

图2 锌、铜、钡、锶、铬元素含量箱式图

图3 镍、铅、钒、钴元素含量箱式图

图4 砷、镉元素含量箱式图

2.3.2 聚类分析 由于选取的元素之间含量差异较大，因此将数据先进行Z得分标准化，再进行系统聚类分析，结果见图5。由图5 可以看出，在临界值λ=6时，样品1、2、5、3、4、8、9、6可以归为一类，品种均为阳春砂；样品12单独为一类，品种为疣果豆蔻；样品13、14 聚为一类，品种为长序砂仁；样品7 聚为一类，品种为海南砂；样品11 聚为一类，品种为艳山姜。结果表明，微量元素含量测定结合聚类分析可以大致地对不同品种砂仁、砂仁及其混淆品进行归类。在临界值λ=8 时，样品1、2、5、3、4 聚为一类，产地均为云南马关；样品8、9聚为一类，产地为广西事琅、广西那龙；样品6 单独为一类，产地为云南马关；样品10 单独为一类，产地为云南河口。聚类分析结果表明不同产地阳春砂中的微量元素呈现出一定的产地聚类特点。

图5 不同样品聚类分析树状图

2.3.3 不同等级砂仁微量元素测定结果 根据中药材商品规格等级标准-砂仁（T/CACM 1021.20-2018），从广西和云南产地阳春砂中筛选出三个不同等级的砂仁，不同等级砂仁测定结果见表4，通过比较不同等级砂仁微量元素含量发现，云南产地的三个等级砂仁中，除As、Pb外，其他元素均呈现一等品＜二等品＜三等品的结果；广西产地除Cr、Fe、Sr、Pb外，其他元素含量呈现一等品＜二等品＜三等品的现象。

表4 不同等级砂仁微量元素含量（mg/kg）

3 讨论

中药中的微量元素是中药药性物质基础的重要组成部分，其在判断中药产地、中药品种鉴定、中药功效研究等方面均具有重大的意义[7]。Yunsheng Zhao 等[8]采用ⅠCP-MS 结合统计学的方法对不同产地的远志进行微量元素测定，发现不同产地的远志微量元素存在差异，而相同或邻近产地的远志微量元素则比较相似。冯源等[9]采用拉曼光谱法联合应用Fisher 识别函数对鹿茸及其伪品中的微量元素进行分析，结果表明该方法能于准确、有效对鹿茸样品进行鉴别。吴梅青等[10]对莲子心中的莲心碱和微量元素进行测定，发现Zn、Mn这两个微量元素与莲心碱含量呈正相关，而微量元素Cr与莲心碱呈显著负相关。在中药微量元素的测定方法上，以往常用的方法有分光光度法、原子荧光光谱法、石墨炉原子吸收光谱法等，这些测定方法存在较多的基体干扰，且只能测定有限的元素种类。而ⅠCP-MS 技术因其具有干扰较少、线性范围较宽、精密度较高、检测限低、可多元素同时测定等优势，在中药微量元素测定中得到了广泛的应用[11]。

对于砂仁中微量元素的研究，目前国内外发表的文章相对较少。黄绍铨等[12]采用原子吸收等方法测定阳春县不同产地砂仁的微量元素，结果表明不同产地的砂仁元素含量存在差异。吴忠等[13]采用X射线荧光法测定砂仁与其混淆品的元素含量，发现正品砂仁间各元素较相似，而混淆品与正品砂仁差异较大。上述研究对不同品种、产地的砂仁元素含量进行比较，发现砂仁的元素含量与其品种、产地之间具有一定的相关性，但其采用的测定方法较为落后，基体干扰较多，测定结果可能不太准确。基于此，本研究采用目前应用较广泛的ⅠCP-MS 技术结合聚类分析对不同产地、品种、等级的砂仁及其混淆品中的微量元素含量进行测定分析，同时利用系统聚类分析对其产地和品种进行了区分和归类。所建立的方法能有效区分不同产地、品种、等级砂仁及其混淆品，为砂仁的产地溯源、等级划分等提供一定的依据。由于本研究采集的样本量有限，且没有考虑到不同采收时间、种植年限等有可能影响砂仁中微量元素的因素，不能对所有品种品类砂仁进行全面的分析。因此后续项目团队将继续加大采样量，加入不同因素样品进行分析，力求建立更加全面的砂仁微量元素分类方法。

综上所述，中药中的微量元素是中药中必不可少的成分，通过测定药材中的微量元素含量，可为中药的产地溯源、真伪鉴别、功效研究等方面提供一定的依据，开启从无机方向研究中药品质的新思路，弥补中药在无机领域的空白。