ICP-MS法測定石菖蒲中的微量元素含量

李 璐

(楚雄師范學院，云南 楚雄 675000)

石菖蒲為天南星科多年生草本植物石菖蒲(Acorus tatarinowii Schott)的干燥根莖，始載于《神農本草經》，具有多種藥用價值，被列為上品[1]。石菖蒲性微溫、味辛、苦，具有化痰開竅、化濕行氣、祛風利痹、消腫止痛的作用，用于治療健忘、耳鳴、耳聾、脘腹脹痛、跌打損傷等[2]。牛小飛等人對小鼠進行的試驗證明，石菖蒲可提高小鼠機體的免疫能力，因為石菖蒲可以通過促進脾臟和胸腺發育而提高機體免疫力[3]。石菖蒲揮發油有數十種成分，產地不同、采收時間不同，成分也有差異，但主要成分相似，主要是α-細辛醚和β-細辛醚，占揮發油總量的80%左右[4、5、6]。除了藥用價值外，石菖蒲提取物對番茄灰霉病菌具有抑制作用，以石菖蒲為材料可研發中藥殺菌劑[7]。

盡管石菖蒲具有很多藥用價值，但有報導認為長期使用石菖蒲可能有一定的致癌作用，僅研究主要有機成分是不夠的，所以必須全面、深入的對石菖蒲進行研究，保障更好的指導臨床用藥的安全[8]。多年來，對石菖蒲的研究集中在對其揮發油成分的分析，需要加強對非揮發油部分的研究[9]。

大量的研究表明，人體健康與生存環境、微量元素等有著密不可分的關系，雖然微量元素在生物體含量不高，但在動物體內具有較高的生物活性，它們在參與體內多種酶的結構與激活、激素及維生素的合成、調控自由基的水平等人體新陳代謝活動中具有特殊的不可替代的作用[10]。石菖蒲的藥性主要是其中所含α-細辛醚和β-細辛醚等有機成分的作用，但其所含的微量元素的作用也不可忽視，對石菖蒲中微量元素的種類、含量進行分析測定，為進一步研究石菖蒲的藥理作用提供參考。

1 材料、試劑和方法

1.1 材料、試劑和儀器

材料：四川產石菖蒲干燥根莖，由云南一心堂藥業股份有限公司提供。

主要試劑：70%濃硝酸(天津市科密歐化學試劑有限公司)、2%稀硝酸(天津市風船化學試劑科技有限公司)、70%高氯酸(天津市風船化學試劑科技有限公司)、雙氧水等，均為分析純。標準液：元素Mg、P、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb的1000μg /mL標準溶液(國家標準物質研究中心)。

主要儀器：電感耦合等離子體發射質譜儀(ICP-MS，美國Agilent公司)、電子天平(上海精天電子儀器有限公司)、電熱恒溫鼓風干燥箱(上海醫療器械七廠)、DFY-500搖擺式高速中藥粉碎機(溫嶺市林大機械有限公司)。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品消解處理 將待測材料(切成片狀的石菖蒲干燥根莖)置于干燥箱中，控制70℃恒溫條件下干燥6小時，粉碎備用。準確稱取1.0000g樣品(平行試驗3份)，放入干燥的100mL錐形瓶中，加入7mL硝酸和高氯酸配制的混酸(經過用不同比例的混酸進行消解試驗，試驗證明HNO3:HClO4體積比為5:1時，硝解效果較好)，放置24h，再加入適量H2O2，微微加熱使樣品溶解至透明，升高溫度加熱蒸發溶液至近干，轉移到100 mL容量瓶中，用2% HNO3溶液定容。同時平行做一份空白試液。

1.2.2 標準液的配制 用2%稀硝酸將Mg、P、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb的1000μg /mL標準溶液逐級稀釋為0.01， 0.1， 1.0， 10.0 μg /mL的標準溶液。

1.2.3 標準曲線的制作及回歸方程 按照優化確定的儀器工作參數，測定各元素標準溶液，繪制標準曲線、得出線性回歸方程(本文略)。數據處理結果相關系數在0.997―0.999之間，說明線性關系較好，用于測定樣品中的微量元素含量數據可信。

1.2.4 各元素含量測定 用電感耦合等離子體發射質譜儀(ICP-MS)對各待測樣品溶液和空白試液進行測試，處理數據。

2 結果與分析

2.1 儀器工作條件的選擇 ICP-MS工作條件(項目及參數)：RF功率1500W，采樣深度10.0mm，等離子體氣15L/min，輔助氣0.8L/min，補償/稀釋氣體0.8L/min，載氣0.8L/min，采樣錐直徑1.0mm，截取錐直徑0.8mm，采樣周期0.31s，數據采集模式跳峰，樣品提升速率1.0mL/min，重復采集數據次數3次，積分時間0.1s。

2.2 測定結果 石菖蒲樣品中Mg、P、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb 13種元素中，Mg等8種元素測定結果見表1。(鉻、鎳、鉛含量小于0.5 mg/Kg，鎘、汞含量小于0.05 mg/Kg，表中沒有列出。)

表1 樣品中8種元素含量測定結果(mg/Kg)

從表1可見，石菖蒲樣品中含有較多的鈣、磷、鎂常量元素，含有豐富的鐵、錳、鋅、銅等微量元素，且不超過限量。石菖蒲中砷含量為1.1 mg/Kg，作為藥物，砷含量不超標。樣品中的鉻、鎳、鎘、汞、鉛5種對人體有害元素的含量極少(<0.5 mg/Kg)，使用中藥材石菖蒲不會產生重金屬中毒情況。

3 討論

張劍等人測定了江西產石菖蒲中鐵、鋅、鎂、鈣、銅5種元素含量[11]。現將試驗選用的四川產石菖蒲樣品中微量元素含量測定結果，與張劍等人測定的江西產石菖蒲中鐵、鋅、鎂、鈣、銅5種元素含量進行對比，相關數據對比見表2。

表2 不同產地石菖蒲中5種元素含量對比(mg/Kg)

表2可見，四川、江西兩地出產的石菖蒲中鐵、鋅、鎂含量相差很大，鈣、銅含量相差不太大。從鐵、鋅、鎂、鈣、銅這5種元素含量對比來看，不同產地的石菖蒲中微量元素含量有較大差異。

不同產地的石菖蒲，不僅微量元素含量相差較大，其揮發油所含成分相差也比較大。比如，石菖蒲揮發油主要成分α-細辛醚的含量，不同產地最大相差3.5倍[12]。石菖蒲是臨床上常用的中藥材，以其開竅醒神、化濕和胃、寧神益志而廣泛用于治療健忘、心煩、失眠、多夢、情緒抑郁、焦慮等[13]。但是，石菖蒲揮發油存在一定的毒性作用，周長凱等人認為可能是揮發油的雜質造成的[14]。所以，對石菖蒲的研究不僅要從揮發油主要成分進行研究，也要研究石菖蒲中的一些含量較少的有機成分和微量元素等。

相關研究證實，雖然微量元素在人體內的含量按其質量比小于萬分之一，但微量元素在促進人類健康生長、維持生命活動等有著極其重要的作用。中藥的療效與微量元素有關，微量元素除直接補充人體一些元素不足外，還參與藥用有機成分作用形成配合物，產生協同增效作用[15]。

測定結果表明，石菖蒲中含有較為豐富的Mn、Fe、Cu、Zn等微量元素。錳是許多酶的重要組成成分，主要參與軟骨和骨骼形成所需的糖蛋白的合成，在粘多糖的合成中需要錳激活葡糖轉移酶[16]。缺錳主要表現為低膽固醇癥和生長發育遲緩，并可導致骨骼畸形等[17]。鐵元素存在于人體的各個部位中，參與對氧的運輸、增強人體免疫功能等作用，人體缺鐵會導致記憶能力下降。銅也是人體所必需的微量元素，在機體中的作用機理十分復雜，人體內缺乏銅元素會出現中性白細胞減少癥狀、生長抑制、骨質疏松、引起心血管疾病等，但銅過量也是有危害的。鋅在人體中主要通過細胞酶而發揮作用，鋅參與絕大多數的代謝反應，缺鋅會導致酶活性降低，從而引起多種疾病[18]。

石菖蒲含有豐富的常量元素鎂，鎂是多種酶類的激活因子，是構成骨骼的重要成分，鎂參與神經肌肉的興奮傳遞，影響蛋白質、核酸的合成等，缺鎂可引起心律紊亂、骨結構不良等[19]。

石菖蒲的主要藥效是α-細辛醚和β-細辛醚等等有機化合物共同作用的結果。且中藥材所含有的微量元素種類及含量對藥物有效成分也有作用[20]，微量元素在石菖蒲中有何作用、其作用機理是什么等還有待進一步的研究。

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