微波消解ICP-MS法測定板栗殼微量元素

蘇麗娜，楊本壽，浦亞清（曲靖醫學高等專科學校藥學系，云南曲靖　655000）

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微波消解ICP-MS法測定板栗殼微量元素

蘇麗娜，楊本壽，浦亞清
（曲靖醫學高等專科學校藥學系，云南曲靖655000）

［摘要］建立微波消解電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）法同時測定云南11個產地板栗殼中43Ca、24Mg、66Zn、56Fe、63Cu、55Mn、75As、72Ge、201Hg、208Pb、52Cr、72Ge和95Mo 13種元素的方法并對所建立的方法進行方法學驗證。13種元素濃度在0～0.2 μg/mL范圍內線性關系良好（r≥0.999 3），檢測限在0.12～48.5 ng/L，定量限在3.18×10-5～1.35×10-2μg/g，加標回收率在88.9%～107.5%，精密度RSD＜6.0%。結果表明板栗殼中43Ca和24Mg的含量最高，其他微量元素含量高低依次為55Mn、56Fe、66Zn、63Cu、52Cr、72Ge、95Mo。板栗殼中重金屬隨產地不同含量不同；11個不同產地的板栗殼中75As和208Pb的含量符合標準；部分產地中111Cd和201Hg的含量不符合標準。該法具有快速、準確、可靠、靈敏度高及多元素同時分析等特點，可進行板栗殼微量元素的測定。

［關鍵詞］電感耦合等離子體質譜法；板栗殼；微量元素

［DOI］10. 3969/j. issn. 1672-2345. 2016. 02. 003

板栗Castanea mollissima Blume屬殼斗科Faga?ceae栗屬堅果類植物，起源于中國，在中國分布多達26個省（市、自治區）。隨著板栗種植面積的擴大和板栗加工技術的不斷深入，板栗產業加工的廢棄物——板栗殼數量日益增加，造成資源浪費和環境污染，直接影響板栗的綜合利用價值。歷代的醫藥古籍中都有記載，板栗殼屬板栗入藥部位之一，藥性甘、澀、平，具有降逆、止血的功效，主治反胃、鼻蛆、便血等癥〔1〕。《安徽中草藥》記載，栗殼研末，每服3 g，水送服，治便血和反胃嘔吐〔2〕。吳龍云等〔3〕研究發現，板栗殼浸膏能抑制巴豆油所致小鼠耳廓腫脹及醋酸所致小鼠腹膜炎癥；能抑制正常小鼠胃腸推進運動；能拮抗乙酰膽堿對豚鼠離體回腸平滑肌的興奮效應，體外對痢疾桿菌、大腸桿菌、綠膿桿菌和金黃色葡萄球菌具有不同程度的抑制和殺滅作用。由板栗殼、水東哥等藥材組成的純中藥制劑（克咳片）具有鎮咳、祛痰、平喘、消炎等作用，可用于治療慢性支氣管炎〔4〕。目前對板栗殼的化學組分研究主要集中在有機成分研究，研究表明板栗殼除含有纖維素、木質素〔5〕外，還含有酚類、有機酸、糖、多糖（或甙類）、黃酮（或皂甙類）、植物甾醇（或三萜）、內酯、香豆素（或其甙類）和鞣質等化學成分〔6〕；賈陸等〔7〕對板栗殼的95%乙醇提取浸膏進行化學成分研究，確定了16種化合物的結構分別是：β-谷甾醇、豆甾-5-烯-3β，7α-醇、麥角甾-6，22-二烯-3β，5α，8α-三醇、豆甾-4-烯-6α-醇-3-酮、豆甾-4-烯-6β-醇-3-酮、豆甾-5-烯-3β-羥基-7-酮、β-胡蘿卜苷、齊墩果酸、原兒茶酸、水楊酸、對羥基桂皮酸甲酯、沒食子酸、綠原酸、香草醛、乳糖和蘆丁。中藥發揮作用的有效成分不僅僅是有機成分，無機元素尤其是微量元素在藥效的發揮中也有較大的作用，微量元素既可作為營養成分，也可與有機成分形成配合物，提高藥物活性〔8〕。程庚金生等〔9〕采用微波消解-火焰原子吸收光譜法測定板栗殼中6種微量元素鈣、鎂、鋅、鐵、銅及錳的含量，結果表明板栗殼中鈣和鎂元素含量較高，銅和鋅元素含量較低，錳和鐵元素含量居中，這個結果符合人體對各種微量元素的需求。有害重金屬元素含量是中藥材一個很重要的質量控制指標。現代中藥產業倡導“綠色中藥”，要求嚴格保證所用的藥材原料無污染，重金屬及農藥殘留量在安全的限量范圍內〔10〕。因此本文采用微波消解電感耦合等離子體質譜法同時測定板栗殼中13種微量元素，除了鈣、鎂、鋅、鐵、銅及錳，還有重金屬元素砷、鎘、汞、鉛，及其他微量元素鉻、鍺和鉬，為板栗殼的質量控制及藥效研究提供理論依據。

1　儀器與材料

1.1儀器Agilent 7700x型電感耦合等離子體質譜儀（美國安捷倫）；Anton paar multiwave PRO型微波消解儀（奧地利安東帕）；DFY-200搖擺式高速萬能粉碎機（溫嶺市林大機械有限公司）；Mili-Q純水處理系統（美國MILLIPORE公司）。

1.2試劑混合元素標準溶液：5% HNO3基體，c （Ag，Al，As，Ba，Be，Ca，Cd，Co，Cr，Cs，Cu，Fe，Ga，K，Li，Mg，Mn，Na，Ni，Pb，Rb，Se，Sr，Ti，U，V，Zn）= 100 μg/mL，購于美國安捷倫公司，Part#8500-6940；質譜調諧溶液：2% HNO3基體，c（Ce，Co，Li，Mg，Tl，Y）=1 μg/L，購于美國安捷倫公司，Part#5185-5959；內標溶液：5% HNO3基體，c（Bi，Ge，In，6Li，Sc，Tb，Y）=10 mg/L，購于美國安捷倫公司，Part#5183-4681；Hg單元素標準溶液（c=10 mg/L，Part#8500-6941）購于美國安捷倫公司。超純水（電阻率≥18.2 MΩ.cm，Mili-Q純水處理系統制得）。實驗中所用玻璃器具均在10%硝酸中浸泡48 h后，再分別用蒸餾水和超純水沖洗干凈。

1.3樣品板栗購于農貿市場，剔除栗仁，將板栗殼置于潔凈陰涼處備用。

2　方法與結果

2.1標準儲備液的制備分別精密量取混合元素標準溶液（100 μg/mL）和Hg標準溶液（10 mg/L）1 mL至100 mL量瓶，用1%硝酸溶液準確稀釋得0.1 μg/mL標準儲備液。

2.2標準溶液的制備取上述適量標準儲備液，用1%硝酸溶液逐級稀釋為0、0.002 5、0.005、0.01、0.05、0.1、0.2 μg/mL的系列標準溶液。

2.3內標應用液的制備取內標溶液（10 mg/L），用2%硝酸溶液配制濃度為0.05 μg/mL內標應用液。

2.4樣品溶液的制備板栗殼用蒸餾水沖洗3次，然后用超純水洗滌3次，晾干放入烘箱60℃烘干，粉碎，干燥至恒重。準確稱取樣品0.500 0～0.600 0 g，置于聚四氟乙烯罐內，加入濃硝酸6 mL，微波消解。消解參數試驗工作程序見表1。消解后的溶液自然冷卻至室溫后轉移至聚四氟乙烯杯中，蓋上玻璃蓋子，置于消解器上加蓋130℃蒸發至剩消解液1 mL左右，用少量超純水反復潤洗聚四氟乙烯杯，轉移至50 mL容量瓶中，用超純水定容，備用。用同樣方法制備樣品空白溶液。

表1　微波消解參數

2.5儀器測定條件選用八級桿碰撞/反應池模式-He碰撞模式檢測，選擇合適的功率，用1 μg/L的質譜調諧溶液和同濃度的內標液對電感耦合等離子體質譜儀條件進行最優化，使儀器的靈敏度達到最高，信號穩定，同時氧化物和雙電荷產率最低。優化參數見表2。

表2　ICP-MS儀器操作條件及參數

2.6測定方法在上述優化的儀器參數測定條件下，根據Agilent 7700x型號儀器內置的標準干擾校正方程（EPA 20018）作為校正干擾方法，用內標混合溶液校正基體干擾和漂移。以體積分數5%的硝酸溶液作為空白溶液，分別測定空白溶液和標準品溶液，以3次測量值的平均值為縱坐標，濃度為橫坐標，繪制標準曲線，計算線性回歸方程。將儀器的樣品管插入供試品溶液中，取3次測量值的平均值，代入線性回歸方程計算各元素的濃度，扣除相應的空白溶液的濃度，計算得出各元素的含量。微量元素最終含量計算為儀器測定值乘以稀釋倍數50，再除以稱量值，單位為μg/g。

2.7方法學驗證

2.7.1線性及檢測限取11次平行測定試劑空白溶液的標準偏差，以3倍空白溶液的標準偏差除以線性相關系數（標準曲線的斜率）作為儀器的檢測限。10倍空白溶液的標準偏差除以線性相關系數作為儀器的定量限〔11〕。本方法中各元素的標準曲線方程、檢測限和定量限見表3。從表3中可以看出，各元素濃度在0～0.2 μg/mL范圍內線性關系良好，相關系數r＞0.999 3。

表3　標準曲線方程及各元素檢測限

2.7.2精密度及加標回收率測定取樣本1，按上述樣品溶液的制備方法處理后測定。每個濃度平行測定6次，計算其加標回收率及相對標準偏差，結果顯示準確度在88.9%～107.5%，精密度RSD＜6.0%，見表4。

2.8樣品測定結果按照“2.6”項下的測定方法對樣品進行消解處理，測定。云南不同產地板栗殼藥材的測定結果見表5。測定結果表明板栗殼中43Ca 和24Mg的含量最高，其微量元素含量高低依次為55Mn、56Fe、66Zn、63Cu、52Cr、72Ge、95Mo。板栗殼中重金屬隨產地不同含量不同，其中樣品9（產地：曲靖陸良）75As含量最高，樣品1（產地：昭通永善）111Cd含量最高，樣品10（產地：宣威板橋）201Hg含量最高，樣品1（產地：昭通永善）208Pb含量最高。

3　結論與討論

1）本文建立了微波消解ICP-MS法測定板栗殼中75As、111Cd、201Hg、208Pb、43Ca、24Mg、56Fe、63Cu、55Mn、66Zn、72Ge、52Cr、9Mo 13種元素含量的方法。該方法線性關系好、分析快速準確、靈敏度高、檢出限低并可同時測定多種元素含量。本實驗采用最優化的儀器條件、選擇合適的內標元素、采用儀器內設的干擾校正方程EPA 20018減少和消除氧化物、雙電荷、多原子離子、質量歧視效應、基體抑制、物理效應等干擾，改善并提高了儀器的準確度和精密度。

表4　精密度及加標回收率實驗結果（n=6）

表5　云南不同產地板栗殼藥材的測定結果（n=3）

2）參考“藥用植物及制劑進出口綠色行業標準”中重金屬元素限量標準，75As≤2.0 μg/g，111Cd≤0.3 μg/g，201Hg≤0.2 μg/g，208Pb≤5.0 μg/g，11個不同產地板栗殼中75As和208Pb的含量符合標準；大部分產地中111Cd和201Hg的含量不符合標準，這可能是由于化肥、有機肥的過度施用及區域污染有關，導致農業土壤中的鎘和汞含量增加。

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（責任編輯毛本勇）

Determination of the Trace Elements in Chestnut-Shell by Microwave Digestion ICP-MS

Su Lina, Yang Benshou, Pu Yaqing
（Department of Pharmacy, Qujing Medical College, Qujing, Yunnan 655000, China）

〔Abstract〕A microwave digestion ICP- MS method was proposed and validated for the simultaneous determination of 13 trace elements（43Ca,24Mg,66Zn,56Fe,63Cu,55Mn,75As,72Ge,201Hg,208Pb,52Cr,72Ge and95Mo）in the chestnut-shell produced at 11 different places in Yunnan. The linear range of the calibration curve was 0-0.2 μg/mL with good correlation coefficient（r≥0.999 3）. The detection limit was in the range of 0.12-48.5 ng/L. The quantitation limit was in the range of 3.18×10-5-1.35×10-2μg/g. Recoveries of the elements from the chestnut-shell were in the range of 88.9%-107.5%, and the RSD was less than 6.0%. The results showed that the highest contents were43Ca and24Mg, and the contents of other trace elements were in the order of55Mn,56Fe,66Zn,63Cu,52Cr,72Ge and95Mo. The contents of heavy metals in chestnut shell were different in different places. The contents of75As and208Pb from 11 different habitats were in accordance with the standard, and the contents of111Cd and201Hg at some habitats were not conformed to the standards. The method is fast, accurate, reliable, with high sensitivity and multi elements analysis, which could be applied for the determination of trace elements in chestnut shell.

〔Key words〕inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）; chestnut-shell; trace element

［中圖分類號］O675.31

［文獻標志碼］A

［文章編號］1672-2345（2016）02-0010-05

［基金項目］云南省教育廳科學研究基金資助項目（2012Y210）

［收稿日期］2015-10-22［修回日期］2015-11-10

［作者簡介］蘇麗娜，副教授，主要從事藥物分析研究.