ICP-MS測定中藥蘿芙木中微量元素的含量及形態(tài)分析

俞 芳，方樹桔，李桂鎮(zhèn)，葉艷青，王紅斌，楊 敏

(云南民族大學(xué) 民族藥資源化學(xué)國家民委-教育部重點實驗室,云南 昆明 650500)

ICP-MS測定中藥蘿芙木中微量元素的含量及形態(tài)分析

俞 芳，方樹桔，李桂鎮(zhèn)，葉艷青，王紅斌，楊 敏

(云南民族大學(xué) 民族藥資源化學(xué)國家民委-教育部重點實驗室,云南 昆明 650500)

采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法 (ICP-MS) 測定了中藥蘿芙木中 9 種微量元素的含量及形態(tài)分析.樣品采用去離子水浸提，HNO3-H2O2電爐加熱消解，電感耦合等離子體質(zhì)譜法 (ICP-MS) 測定，用茶葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對測定方法的準(zhǔn)確度進(jìn)行驗證，初步探究微量元素的存在形態(tài).結(jié)果顯示蘿芙木中 9 種微量元素的總含量大小為 Zn>Mn>Pb>Fe>Cu>Cr>As>Ni>Cd，水提液中各元素的含量大小為 Zn>Mn>As>Ni>Cr>Pb>Cd ，F(xiàn)e 和 Cu 未檢出.水提殘渣態(tài)中各元素的含量為 0.014～9.643 μg/g，水提液中 Zn、Mn、Cr、As、Ni 元素都存在可溶有機(jī)態(tài)和可溶無機(jī)態(tài)，有機(jī)態(tài)與無機(jī)態(tài)的比率值在 28.12%～264.55% 之間，其中 Zn、Cr、Ni 的有機(jī)態(tài)大于無機(jī)態(tài)，比值大于166.67%；顆粒吸附率在7.69%～125% 之間.蘿芙木中9種微量元素是以多種形態(tài)共存的復(fù)雜體系.

蘿芙木； ICP-MS法；微量元素；形態(tài)分析

蘿芙木 (Radix Rauvolfiae Verticillatae)為夾竹桃科植物蘿芙木[Rauvolfia verticillata(Lour.)Baill.]的根，性寒、味苦、有小毒，民間常用于治療高血壓、頭暈、失眠、癲癇、蛇咬傷、跌打損傷等[1].中草藥中的微量元素是當(dāng)代醫(yī)藥研究和生命科學(xué)中的重要課題，現(xiàn)代研究表明，中藥材的療效除了中藥材本身所含的化學(xué)成分產(chǎn)生藥效外，微量元素的含量與形態(tài)將影響其藥理、毒理、生物學(xué)活性和生物利用率[2-4].根據(jù)中藥配位化學(xué)學(xué)說，中藥中有效的化學(xué)成分是有機(jī)成分和微量元素的配合物，而且是以配合物形式在人體內(nèi)起作用[3].這一現(xiàn)象越來受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，中藥中微量元素形態(tài)分析將有利于研究中藥傳統(tǒng)藥理、毒理以及為中藥材質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)[5].因此，測定中藥中微量元素含量及形態(tài)有著重要的意義.

1 實驗部分

1.1 儀器與材料

1) 儀器及工作參數(shù).Agilent 7700X ICP-MS(Agilent 公司)；電子天平(梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司)；800 型離心沉淀器(上海手術(shù)器械廠)；電爐(北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司)；測定條件見表 1.

表1 ICP-MS 工作條件

2) 材料與試劑.微量元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液(10 mg/ mL)，均購于Agilent 公司；國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)茶葉質(zhì)控樣 (GBW10016)，購于地球物理地球化學(xué)勘查研究所 IGGE；硝酸(優(yōu)級純，已純化)；H2O2(分析純)；氫氧化鈉(分析純)；鹽酸(分析純)；甲醇(色譜純)；二氯甲烷(色譜純)；實驗用水為去離子水；D101大孔吸附樹脂；0.45 μm微孔濾膜.

蘿芙木(來自云南文山，經(jīng)中科院植物所鑒定)，經(jīng)中科院植物研究所鑒定，干燥后，用粉碎機(jī)粉碎，過0.216 nm篩后瓶裝保存?zhèn)溆?

1.2 蘿芙木中微量元素總含量的測定

準(zhǔn)確稱取 0.500 g 的樣品于聚四氟乙烯坩堝中，加入 5 mL 濃 HNO3及 1 mL濃 H2O2，加蓋密閉后于電爐上消解，直至溶液澄清透明，用去離子水定容至 50 mL，測定元素含量，同時做空白對照，平行做 3 份樣品.樣品、空白及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)平行做 3 份.

1.3 蘿芙木中各形態(tài)微量元素的提取

準(zhǔn)確稱取樣品 10.00 g 置于 250 mL 燒杯中，加入 100 mL去離子水，浸泡 1 h 后在電爐上加熱煮沸，然后用文火保持微沸 40 min.冷卻后，用 4 層紗布濾擰，再用約 20 mL 去離子水淋洗 2～3 遍，得到頭煎溶液，重復(fù)浸提3次.將三次煎液合并為總提取液，殘渣為水提殘渣.

將總提取液濃縮，用去離子水定容至 100.00 mL，并將其轉(zhuǎn)移至離心管,進(jìn)行離心(3000 r/min,5min)，上清液過 0.45 μm 濾膜，用離心管收集得濾液為可溶態(tài)，測定可溶態(tài)中各元素含量；將濾膜上殘渣和離心沉積物合并為懸浮態(tài).將水提殘渣和懸浮態(tài)分別轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯坩堝，消解(消解同 1.3 步驟)后去離子水定容至 100.00 mL 分別測定懸浮態(tài)和殘渣中各元素含量(平行做 3 個樣品).

1.4 可溶態(tài)中無機(jī)態(tài)和有機(jī)態(tài)的分離

移取 50 mL 可溶態(tài)，用稀 HCl 和 NaOH 溶液調(diào)節(jié) pH 至 3.0，通過 D101大孔樹脂柱子[6]，用 50 mL 1% 硝酸洗脫，收集淋洗液置于 100 mL 容量瓶中，用去離子水定容，得到無機(jī)可溶態(tài)，測定元素含量.然后再用 50 mL 甲醇淋洗柱子，收集淋洗液蒸去有機(jī)溶劑甲醇，濃縮消解(同 1.3 步驟)后得到有機(jī)可溶態(tài)，去離子水定容至 100.00 mL，測定元素含量(平行做 3 個樣品).

2 結(jié)果與討論

2.1 測定方法線性及檢出限

配制 0.00、0.10、0.20、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00、50.00、100.00μg/L 10 個不同質(zhì)量濃度的 9 種微量元素的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定各質(zhì)量濃度下 9 種微量元素的含量.以響應(yīng)值y對質(zhì)量濃度x做線性回歸分析，各元素的線性相關(guān)系數(shù)R>0.999 7，檢出限在 0.003 608～1.068 μg/L 之間(采用樣品前處理方法處理 5% 的空白液，連續(xù)測定 11 次，計算得到各元素σ，以3σ 作為檢出限)，線性方程和檢出限如表2所示.

2.2 方法的準(zhǔn)確度及精密度

在相同條件下，分析國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)茶葉(GBW10016)，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)茶葉樣品平行測定 3 次，其測定結(jié)果如表 3 所示.RSD 值在 0.5% ～3.5%，除了個別元素以外標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)中的大部分元素的回收率都在在 89% ～110%，說明本實驗測量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠.

表3 GBW10016 茶葉中微量元素總含量測定

2.3 微量元素的形態(tài)分析

蘿芙木中金屬微量元素的形態(tài)分析結(jié)果如表 4 所示，各微量元素的總含量大小為Zn>Mn>Pb>Fe>Cu>Cr>As>Ni>Cd，水提液中各元素的含量大小為 Zn>Mn>As>Ni>Cr>Pb>Cd ，F(xiàn)e 和 Cu 未檢出.水提殘渣態(tài)中各元素的含量為 0.014～9.643μg/g.水提液中 Zn、Mn、Cr、As、Ni 元素都存在可溶有機(jī)態(tài)和可溶無機(jī)態(tài)，可溶態(tài)均大于懸浮態(tài)，而 Pb 以懸浮態(tài)的形式存在；在可溶態(tài)中，Cr、As、Ni、Zn、Mn 元素存在有機(jī)結(jié)合態(tài)和無機(jī)結(jié)合態(tài).因此蘿芙木中的微量元素是以多種形態(tài)共存的復(fù)雜體系，這些成分可能協(xié)助蘿芙木的有效成分發(fā)揮藥效作用[7].

2.4 形態(tài)分析參數(shù)

水煎液中微量元素的提取率是制定中藥劑量和考察毒性的重要依據(jù)[8]，采用總提取率來表示微量元素實際的服用量.由表5可知，Zn、Mn、Pb、Cr、As、Ni、Cd 總提取率在 0.08%～37.5% 之間，其中 Ni、Mn、Zn 的提取率大于20.42%，其原因可能是這些元素在蘿芙木中的結(jié)合方式相對比較簡單和松散[5].而 Cu 和 Fe 元素未被提取出來，其原因可能是這些元素在蘿芙木中的結(jié)合較強(qiáng)而不易被提取出來.9 種元素的浸留比各不相同，其中 Mn 的浸留比最大，其總含量排第2，可能發(fā)揮的藥效也比較大,因此可將 Mn 看作蘿芙木中的特征元素[9].蘿芙木中各微量元素懸浮態(tài)顆粒吸附率在 7.69% ～125% 之間，而 Pb 的顆粒吸附率較高，懸浮態(tài)形成的主要原因是形成了近膠體分散體系,該部分也是人可服用的[10].Zn、Mn、Cr、As、Ni 的可溶態(tài)中，有機(jī)態(tài)與無機(jī)態(tài)的比率值在 28.12%～264.55%之間，其中Zn、Cr、Ni 的有機(jī)態(tài)大于無機(jī)態(tài)，比值大于 166.67%，說明蘿芙木中的這3種元素主要是以溶解性的有機(jī)態(tài)形式存在，可視為影響藥用功效的因素之一[11].

表4 蘿芙木中微量金屬元素形態(tài)分析測定結(jié)果(n=3) μg/g

表5 蘿芙木中元素的分析參數(shù)表 %

3 結(jié)語

實驗采用去離子水浸提，HNO3-H2O2電爐加熱消解，電感耦合等離子體質(zhì)譜法 (ICP-MS) 測定蘿芙木中微量元素的含量，研究表明蘿芙木中的微量元素的總含量大小為Zn>Mn>Pb>Fe>Cu>Cr>As>Ni>Cd，水提液中各元素的含量大小為 Zn>Mn>As>Ni>Cr>Pb>Cd ，F(xiàn)e 和 Cu 未檢出，水提殘渣態(tài)中各元素的含量在 0.014～9.643μg/g 之間.Zn、Mn、Pb、Cr、As、Ni、Cd 總提取率在 0.08～37.5% 之間，其中 Ni、Mn、Zn 的提取率>20.42%，Cu 和 Fe 未被提取出來；Zn、Mn、Cr、As、Ni 的可溶態(tài)中，有機(jī)態(tài)與無機(jī)態(tài)的比率值在 28.12～264.55% 之間，其中 Zn、Cr、Ni 的有機(jī)態(tài)大于無機(jī)態(tài)，比值大于 166.67%；顆粒吸附率在 7.69%～125% 之間，Pb 的顆粒吸附率較高.實驗測定結(jié)果能為蘿芙木的合理開發(fā)利用及研究中藥中微量元素的含量及形態(tài)與藥效之間的關(guān)系提供科學(xué)依據(jù).

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(責(zé)任編輯 梁志茂)

Determination and speciation analysis of the microelements in Rauvolfia by ICP-MS

YU Fang,FANG Shu-Ju,LI Gui-Zhen,YE Yang-Qing,WANG Hong-Bin,YANG Min

(Key Laboratory of Chemistry in Ethnic Medicinal Resources,State Ethnic Affairs Commission and Ministry of Education of China,Yunnan Minzu University,Kunming 650031,China)

This research focuses on the determination and speciation analysis of the microelements of Zn,Mn,Pb,Fe,Cu,Cr,As,Ni and Cd in Rauvolfia by the Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry(ICP-MS). The samples are extracted with deionized water,digested by HNO3-H2O2electrical furnace heating,and determined by ICP-MS. The precision of the determination is validated by tea leaves GBW10016. The results show that the contents of the microelements are Zn>Mn>Pb>Fe>Cu>Cr>As>Ni>Cd,while the aqueous extraction reveals Zn>Mn>As>Ni>Cr>Pb>Cd,and Fe and Cu are not detected. The residual form in the contents of each element is 0.014—9.643μg/g,the elements of Zn,Mn,Cr,As and Ni are both in a soluble organic state and a soluble inorganic state in the water extract,the ratio of the organic state to the inorganic state is in the range of 28.12%—264.55%,and the organic states of Zn,Cr and Ni are greater than those of the inorganic states; their ratio is greater than 166.67% respectively; the adsorption ratio of the suspension state is about 7.69%—125%; nine kinds of microelements in Rauwolfia are found to comprise a complex system with the characteristics of the coexistence of various states.Keywords: Rauvolfia; ICP-MS; microelements; speciation analysis

Rauvolfia ; ICP-MS ; Microelement ; Speciation analysis

2014-12-20.

云南民族大學(xué)綠色化學(xué)與功能材料研究省創(chuàng)新團(tuán)隊項目(2011HC008)；云南省高校綠色化學(xué)新能源與材料科技創(chuàng)新團(tuán)隊項目(2011UY09)；2012年國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201210691001)；民族藥資源化學(xué)國家民委-教育部重點實驗室開放基金(MZY1121)

俞芳(1989-),女,碩士研究生.主要研究方向:分離分析.

楊敏(1966-),女,教授，碩士生導(dǎo)師.主要研究方向:分離分析.

O657.63;S567.19

A

1672-8513(2015)02-0136-04