ICP-MS法同時測定地耳草藥材中21種無機元素的含量Δ

馬麗娟，韓 樂，劉訓紅#，吳啟南，傅興圣，許 虎（1.江蘇省中醫院，南京 1009；.南京中醫藥大學藥學院，南京 1003）

ICP-MS法同時測定地耳草藥材中21種無機元素的含量Δ

馬麗娟1＊，韓 樂2，劉訓紅2#，吳啟南2，傅興圣2，許 虎2（1.江蘇省中醫院，南京 210029；2.南京中醫藥大學藥學院，南京 210023）

目的：建立同時測定地耳草藥材中21種無機元素含量的方法。方法：采用電感耦合等離子體質譜法。功率為1 300W，冷卻氣流量為1.5 L/m in，載氣流速為0.8 L/m in，輔助氣流量為0.2 L/m in，積分時間為10 s，延遲時間為1 s，重復1次，測量方式為標準曲線法。采用SPSS 16.0統計軟件對數據進行主成分分析和相關性分析。結果：鐵、鎂、鈣、鋁、鉀、鈉、鋅、鈷、鎳、鋇、錳、磷、硒、鈦、鍶、銅、砷、鎘、鉻、鉛、汞檢測質量濃度線性范圍分別為50～250μg/m L（r＝0.997 2）、25～100μg/m L（r＝0.998 9）、25～100μg/ m L（r＝0.997 7）、2.5～15μg/m L（r＝0.999 6）、25～150μg/m L（r＝0.999 1）、2.5～15μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 8）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 6）、0.5～2μg/m L（r＝0.999 5）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、0.5～2μg/m L（r＝0.998 3）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 7）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、0.05～0.2μg/m L（r＝0.999 2）、0.05～0.2μg/m L（r＝0.999 7）；精密度、穩定性、重復性試驗的RSD＜5.0%；加樣回收率為93.9%～106.9%（RSD為0.22%～2.94%，n均為6）。鉀、鎂、磷、鈣、鋁為藥材樣品中主要的無機元素成分；21種元素中部分元素間有一定的相關性。結論：該方法操作簡便，精密度、穩定性、重復性好，可用于地耳草藥材中21種無機元素含量的同時測定。

地耳草；無機元素；電感耦合等離子體質譜法

地耳草為較常用中藥，又名田基黃，系藤黃科植物地耳草Hypericum japonicum Thunb.的干燥全草，具清熱利濕、解毒消腫之功效，主治濕熱黃疸、泄瀉、痢疾、瘡痂癰腫、急性腎炎、血吸蟲病等，其注射液已廣泛用于臨床，治療急、慢性肝炎效果均較顯著[1]。現代藥理研究表明，地耳草具有增強免疫、抗腫瘤[2-3]和抗痛風[4]的作用，其主要活性成分為黃酮類化合物。目前，對地耳草藥材的質量控制多用高效液相色譜法同時測定黃酮類成分的含量[5-7]，但近年來，中藥材中無機元素與其療效的關系日益受到關注，其所含元素的種類及含量是中藥質量評價的非常重要的基礎數據[8]。本研究采用電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）對不同產地地耳草藥材中鐵（Fe）、鎂（Mg）、鈣（Ca）、鋁（A l）、鉀（K）、鈉（Na）、鋅（Zn）、鈷（Co）、鎳（Ni）、鋇（Ba）、錳（Mn）、磷（P）、硒（Se）、鈦（Ti）、鍶（Sr）、銅（Cu）、砷（As）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、汞（Hg）的含量進行分析和比較，以期為地耳草藥材的有效性及安全性評價提供科學的參考依據。

1 材料

1.1 儀器

OptimaTM2100DV型ICP-MS儀（美國Perkin Elmer公司）；ETHOS型微波消解儀（意大利M ilestone公司）；DF110型電子分析天平（蘇州賽恩斯儀器有限公司）；DHG-9023A型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海精宏實驗設備有限公司）。

1.2 試劑

27Al、75As、137Ba、34Se、209Bi、112Cd、59Co、52Cr、64Cu、24Mg、55Mn、59Ni、48Ti、31P、65Zn多元素混合標準品溶液（批號 ： GSB04- 1766- 2004） 以及56Fe、27A l、24Mg、23Na、40Ca、39K、88Sr、200.5Hg、207Pb單元素標準品溶液（批號分別為GSB04-1726-2004、GSB04-1713-2004、GSB04-1735-2004、GSB04-1734-2004、GSB04-1720-2004、GSB04-1751-

2004、GSB04-1754-2004、GSB04-1729-2004、GSB04-1742-2004）均購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心，質量濃度均為1 000mg/L；硝酸、鹽酸為色譜純，其余試劑均為分析純，水為去離子水。

1.3 藥材

地耳草藥材（見表1）經南京中醫藥大學中藥鑒定教研室劉訓紅教授鑒定為真品。留樣憑證存放于南京中醫藥大學中藥鑒定實驗室。

表1 地耳草藥材來源Tab 1 Sourcesof H.japonicum

2 方法與結果

2.1 儀器工作條件

2.1.1 ICP-MS參數 功率：1 300W；冷卻氣流量：1.5 L/m in；載氣流速：0.8 L/m in；輔助氣流量：0.2 L/m in。

2.1.2 測量條件 積分時間：10 s；延遲時間：1 s；測量方式：標準曲線法；重復1次。

2.2 溶液的制備

2.2.1 Sr、K混合標準品溶液 精密量取Sr單元素標準品溶液0、5.0、10.0、15.0、20.0μL，分別置于10m L量瓶中；精密量取K單元素標準品溶液0、0.25、0.5、1.0、1.5 m L，分別置于上述10m L量瓶中，準確加70%硝酸溶液1.8m L，加水定容，制成Sr質量濃度分別為0、0.5、1.0、1.5、2.0μg/m L，K質量濃度分別為0、25、50、100、150 μg/m L的系列Sr、K混合標準品溶液。

2.2.2 Pb、Hg混合標準品溶液 精密量取Pb、Hg單元素標準品溶液各20μL，置于10m L量瓶中，加水定容，制成Pb、Hg質量濃度均為2μg/m L的混合標準品母液。精密量取上述Pb、Hg混合標準品母液0、0.25、0.5、0.75、1.0m L，分別置于10m L量瓶中，準確加入70%硝酸溶液1.8m L，加水定容，制成Pb、Hg質量濃度均分別為0、0.05、0.1、0.15、0.2μg/m L的系列Pb、Hg混合標準品溶液。

考慮合成氣及合成氣中H2和CO收率及H2/CO比，選擇TFR為825℃。此時，合成氣中H2、CO和CO2含量分別為39.4%、47.6%和10.6%，合成氣總收率及合成氣中H2和CO收率為1.48 Nm3/kgbiomass和1.16 Nm3/kgbiomass。

2.2.3 Fe、Na、Mg、Ca、Al混合標準品溶液 精密量取Fe單元素標準品溶液0、0.5、1.0、1.5、2.5m L，Na、Al單元素標準品溶液各0、0.025、0.05、0.10、0.15m L，Mg、Ca單元素標準品溶液各0、0.025、0.05、0.075、0.1m L，分別置于10m L量瓶中，準確加70%硝酸溶液0.09m L，加水定容，制成Fe質量濃度分別為0、50、100、150、250μg/m L，Na、Al質量濃度均分別為0、2.5、5.0、10、15.0μg/m L，Mg、Ca質量濃度均分別為0、25、50、75、100μg/m L的系列Fe、Na、Mg、Ca、A l混合標準品溶液。

2.2.4 As、Ba、Se、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Ti、P、Zn混合標準品溶液 精密量取多元素混合標準品溶液0、0.25、0.5、0.75、1.0m L，分別置于10m L量瓶中，準確加70%硝酸溶液1.8m L，加水定容，制成含As、Ba、Se、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Ti、P、Zn質量濃度均分別為0、2.5、5、7.5、10μg/m L的系列As、Ba、Se、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Ti、P、Zn混合標準品溶液。

2.2.5 供試品溶液 精密稱取藥材樣品粉末（過200目篩）0.2 g，置于100m L聚四氟乙烯消解罐中，加70%硝酸溶液5m L、鹽酸2m L、氫氟酸2m L，于通風櫥中靜置15m in，待反應不劇烈后加蓋密封，裝入微波消解儀消解，消解完畢后冷卻至室溫，取出消解罐，在通風櫥中將酸揮盡，轉移至50m L量瓶中，加水定容，即得。

2.3 線性關系考察

分別精密量取“2.2”項下系列混合標準品溶液各適量，按“2.1”項下儀器工作條件進樣測定，記錄離子信號相對強度。以待測元素質量濃度（x，μg/m L）為橫坐標、離子信號相對強度（y）為縱坐標進行線性回歸，得回歸方程與線性范圍，詳見表2。

2.4 檢測限考察

分別精密量取“2.2”項下待測元素混合標準品溶液（均取系列混合標準品溶液的第2個質量濃度，下同）各適量，倍比稀釋，并按“2.1”項下儀器工作條件進樣測定，當信噪比為3∶1時，得檢測限，詳見表2。

取“2.2”項下待測元素混合標準品溶液各適量，按“2.1”項下儀器工作條件連續進樣測定6次，記錄離子信號相對強度。結果，各待測元素離子信號相對強度的RSD＜5.0%（n＝6），表明儀器精密度良好。

表2 回歸方程、線性范圍與檢測限Tab 2 Regression equations，linear ranges and detection lim its

2.6 穩定性試驗

取“2.2.5”項下供試品溶液（編號：S1）適量，分別于室溫下放置0、2、4、8、10、12 h時按“2.1”項下儀器工作條件進樣測定，記錄離子信號相對強度。結果，各待測元素離子信號相對強度的RSD＜5.0%（n＝6），表明供試品溶液室溫下放置12 h內基本穩定。

2.7 重復性試驗

精密稱取同一批樣品（編號：S1）適量，按“2.2.5”項下方法制備供試品溶液，共6份，再按“2.1”項下儀器工作條件進樣測定，記錄離子信號相對強度。結果，各待測元素離子信號相對強度的RSD＜5.0%（n＝6），表明本方法重復性良好。

2.8 加樣回收率試驗

取已知含量樣品（編號：S1）適量，共6份，分別加入一定量的待測元素標準品溶液，按“2.2.5”項下方法制備供試品溶液，再按“2.1”項下儀器工作條件進樣測定，記錄離子信號相對強度并計算加樣回收率，結果見表3。

表3 加樣回收率試驗結果（n＝6）Tab 3 Resultsof recovery tests（n＝6）

2.9 藥材樣品中無機元素含量測定

取11批藥材樣品各適量，分別按“2.2.5”項下方法制備供試品溶液，再按“2.1”項下儀器工作條件進樣測定，記錄離子信號相對強度并計算樣品含量，結果見表4（注：表中“ND”為未檢測到）。

表4 藥材樣品中無機元素含量測定結果（n＝3，μg/g）Tab 4 Contentsof inorganic elementsin samples（n＝3，μg/g）

由表4可知，A l、Ca、Fe、K、Mg、P這6種元素的平均含量明顯高于其他元素，其中K元素的平均含量最高；As、Cd的平均含量較低。11批不同產地藥材樣品中大多數無機元素的含量均有一定的差異。

2.10 主成分分析和相關性分析

2.1 0.1 主成分篩選及其貢獻率分析 選擇藥材樣品中共有的17種無機元素進行分析，應用SPSS 16.0統計軟件包中的因子分析程序對原始數據進行標準化處理（見表5）。主成分的特征值及貢獻率是選擇主成分的依據。從表5可知，前5種主成分（K、Mg、P、Ca、A l）的累積貢獻率達87.348%（＞85%），由此可代表地耳草藥材中無機元素100%的信息。

表5 特征值及貢獻率Tab 5 Characteristic value and contribution rate

KMO統計量與Bartlett’s球形檢驗結果：KMO統計量＝0.475，球形檢驗χ2＝22.616，P＝0.012＜0.05。故適于因子分析。

經方差最大正交旋轉后得因子載荷矩陣，用以鑒別有實際意義的因子，詳見表6。由表6可知，第1個主因子與Al、Ti、Cr高度正相關；第2個主因子與Mg高度正相關，與Cu高度負相關。因為總方差60%以上的貢獻來自前2個主因子，綜合前2個主因子分析顯示，K、Mg、P、Ca、Al是地耳草藥材中的特征無機元素。

2.1 0.2 藥材樣品中無機元素含量間的相關性分析 藥材樣品中無機元素含量間的相關性分析結果見表7（注：表中“＊”為有顯著相關性；“＊＊”為有極顯著相關性）。由表7可知，藥材樣品中18對元素極顯著正相關（P＜0.01）：Al-Ba、Al-Co、Al-Fe、Al-Ni、Al-Ti、Al-Cr、Ba-Ni、Ba-Ti、Ba-Cr、Co-Fe、Co-Ni、Co-Ti、Fe-Ti、Fe-Cr、Ni-Ti、Ni-Cr、Ti-Cr、Zn-Se；藥材樣品中12對元素顯著正相關（P＜0.05）：A l-Ca、Ba-Co、Ba-Pb、Ca-Co、Ca-Fe、Ca-Ni、Ca-P、Co-Cr、Fe-Na、Fe-Ni、Mn-P、Na-Ti。表明藥材樣品中上述30對元素的吸收積累有很好的協同作用。藥材樣品中2對元素極顯著負相關（P＜0.01）：Mg-Zn、Mg-Se；藥材樣品中2對元素顯著負相關（P＜0.05）：Pb-Hg、Hg-As。表明藥材樣品中上述4對元素的吸收沒有協同作用。

表6 旋轉變換后的因子載荷矩陣Tab 6 Factor loadingmatrix after rotation transformatial

表7 藥材樣品中無機元素含量間的相關性分析結果Tab 7 Correlation resultsof the contentsof inorganic elementsof Samples

3 討論

研究結果初步表明，該方法操作簡便，精密度、穩定性、重復性好，可用于地耳草藥材中21種無機元素含量的同時測定。地耳草藥材中部分元素間存在一定的相關性（正相關或負相關）。不同產地地耳草藥材中大多數無機元素的含量均有一定差異。

地耳草藥材中含有豐富的無機元素，在所分析的數種人體必需微量元素中，以Fe、Cu、Zn、Mn等含量較高，試驗結果與文獻報道[9-10]基本一致。這些元素在地耳草藥效發揮過程中起協同促進作用；且在治病同時還可起到補充微量元素的作用。

重金屬As、Hg、Pb、Cd等是對人體有害的微量元素，當其在體內蓄積至一定量時可引起免疫系統障礙和多種功能損害。目前，我國僅制定了部分中藥材和中藥制劑中Pb、As、Hg的限量標準，本試驗結果既可為地耳草藥材的質量評價提供依據，也可為制定其中重金屬限量標準提供參考。依據《藥用植物及制劑進出口綠色行業標準》（2001）對重金屬的限量指標：Pb≤5.0mg/kg，Cd≤0.3mg/kg，Hg≤0.2mg/kg，As≤2.0mg/kg。綜合上述標準可知，地耳草藥材樣品中Hg超標，其他重金屬均符合標準。

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SimultaneousDeterm ination of 21 Inorganic Elements in Hypericum japonicum by ICP-MS

MA Lijuan1，HAN Le2，LIU Xunhong2，WU Q inan2，FU Xingsheng2，XU Hu2（1.Jiangsu Provincial Hospital of TCM，Nanjing 210029，China；2.College of Pharmacy，Nanjing University of TCM，Nanjing 210023，China）

OBJECTIVE：To establish themethod for simultaneous determ ination of 21 inorganic elements in Hypericum japonicum.METHODS：ICP-MSmethod was adopted.The power was 1 300 W；flow rate of cooling gas was 1.5 L/m in；flow rate of carrier gas was 0.8 L/min；flow rate of auxiliary gaswas 0.2 L/m in；integration time was 10 s；delay time of 1 s；repetition times was one time；measurementmode was standard curvemethod.SPSS 16.0 statistical software was used for relationship analysis and main component analysis.RESULTS：The linear range of iron，magnesium，calcium，aluminum，potassium，sodium，zinc，cobalt，nickel，barium，manganese，phosphorus，selenium，titanium，strontium，copper，arsenic，cadmium，chrom ium，lead，mercury were 50-250μg/m L（r＝0.997 2），25-100μg/m L（r＝0.998 9），25-100μg/m L（r＝0.997 7），2.5-15μg/m L（r＝0.999 6），25-150μg/m L（r＝0.999 1），2.5-15μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 8），2.5-10μg/m L（r＝0.999 6），0.5-2μg/m L（r＝0.999 5），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），0.5-2μg/m L（r＝0.998 3），2.5-10μg/m L（r＝0.999 7），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），0.05-0.2μg/m L（r＝0.999 2），0.05-0.2μg/m L（r＝0.999 7），respectively.RSDs of precision，stability and reproducibility tests were all lower than 5.0%.The recoveries were 93.9%-106.9%（RSD were 0.22%-2.94%，n＝6）. CONCLUSIONS：Themethod is simple，precise，stable and reproducible，and can be used for simultaneous determination of 21 inorganic elements in H.japonicum.

Hypericum japonicum；Inorganic element；ICP-MS

R284.1；R927.2

A

1001-0408（2017）15-2115-05

2016-06-20

2016-07-08）

（編輯：張 靜）

南京中醫藥大學“藥用生物資源研究與利用”優秀科技創新團隊支持計劃項目（No.nzy-cxtd-002）

＊主管中藥師。研究方向：中藥調配、檢驗、品質評價。E-mail：39453403@qq.com

#通信作者：教授。研究方向：中藥調配、檢驗、品質評價。E-mail：liuxunh1959@sohu.com

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2017.15.28