ICP—MS法同時測定林下西洋參和園地栽培西洋參中14種微量元素的含量

林紅強(qiáng) 譚靜 王涵 吳福林 董慶海 李平亞 劉金平

摘 要 目的：建立同時測定林下西洋參和園地栽培西洋參中14種微量元素含量的方法。方法：采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法。射頻功率為1 350 W，采樣深度為7.0 mm，載氣流量為1.1 L/min，霧化室溫度為2 ℃，蠕動泵轉(zhuǎn)速分辨率為0.1 rps，等離子體氣流量為15.0 L/min，霧化器為高鹽霧化器，氧化物指標(biāo)（氧化鈰離子/鈰）<0.5%，雙電荷指標(biāo)（二價鋇離子/一價鋇離子）<1%；微波消解功率為3 600 W，升溫程序為190 ℃保持48 h，冷卻至室溫，再升溫至150 ℃，保持12 h。結(jié)果：錳、鉻、鍶、鋅、銣、硼、鎳、銅、釩、錫、砷、鉬、硒、鈷元素檢測質(zhì)量濃度線性范圍分別為0.1～500 ?g/L（r=0.999 8）、0.5～500 ?g/L（r=0.999 9）、0.1～500 ?g/L（r=0.999 9）、0.5～500 ?g/L（r=0.999 9）、0.5～500 ?g/L（r=0.999 9）、0.1～200 ?g/L（r=0.999 9）、0.5～500 ?g/L（r=0.999 9）、1～500 ?g/L（r=0.999 9）、0.1～500 ?g/L（r=0.999 8）、0.1～200 ?g/L（r=0.999 8）、0.5～500 ?g/L（r=0.999 9）、0.1～200 ?g/L（r=0.999 8）、0.5～500 ?g/L（r=0.999 9）、0.1～500 ?g/L（r=0.999 9）；定量限均小于0.60 ?g/L，檢測限均小于0.20 ?g/L；精密度、穩(wěn)定性、重復(fù)性試驗的RSD均小于3%；加樣回收率為97.08%～106.65%（RSD為0.64%～2.33%，n=9）；林下西洋參含量為0.288 2～148.600 0 ?g/g，園地栽培西洋參含量為0.135 7～65.190 0 ?g/g。結(jié)論：該方法靈敏度高、準(zhǔn)確性好，可用于同時測定林下西洋參和園地栽培西洋參中14種微量元素的含量；林下西洋參和園地栽培西洋參中14種微量元素含量差異顯著，總體上林下西洋參較園地栽培西洋參中微量元素的含量更高，表明兩種生長環(huán)境對西洋參的成分影響較大。

關(guān)鍵詞 林下西洋參；園地栽培西洋參；電感耦合等離子體質(zhì)譜法；微量元素；含量測定

中圖分類號 R284.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號 1001-0408（2018）16-2203-06

ABSTRACT OBJECTIVE： To establish a method for simultaneous determination of 14 kinds of microelements from underwood-cultivated Panax quinquefolius and garden-cultivated P. quinquefolius. METHODS： ICP-MS method was adopted. The radio frequency power was 1 350 W， and sampling depth was 7.0 mm； carrier gas velocity was 1.1 L/min， and atomizing chamber temperature was 2 ℃； peristaltic pump was 0.1 rps； plasma gas flow rate was 15.0 L/min in high-salt nebulizer as atomizer； oxide index（CeO+/Ce+） is less than 0.5% and the double charge index（Ba2+/Ba+） is less than 1%. The microware digestion power is 3 600 W， and the heating process is heated to 190 ℃， maintained at 48 h， and cooling to room temperature， and the heated 150 ℃， maintained 12 h. RESULTS： The linear range of Mn， Cr， Sr， Zn， Rb， B， Ni， Cu， V， Sn， As， Mo， Se and Co were 0.1-500 ?g/L（r=0.999 8），0.5-500 ?g/L（r=0.999 9），0.1-500 ?g/L（r=0.999 9），0.5-500 ?g/L（r=0.999 9），0.5-500 ?g/L（r=0.999 9），0.1-200 ?g/L（r=0.999 9），0.5-500 ?g/L（r=0.999 9），1-500 ?g/L（r=0.999 9），0.1-500 ?g/L（r=0.999 8），0.1-200 ?g/L（r=0.999 8），0.5-500 ?g/L（r=0.999 9），0.1-200 ?g/L（r=0.999 8），0.5-500 ?g/L（r=0.999 9） and 0.1-500 ?g/L（r=0.999 9）， respectively. The limits of quantitation were less than 0.60 ?g/L， and the limits of detection were lower than 0.20 ?g/L. RSDs of precision， stability and reproducibility tests were no more than 3%； the recoveries were 97.08%-106.65%（RSDs were 0.64%-2.33%，n=9）； the content of underwood-cultivated P. quinquefolius were 0.288 2-148.600 0 ?g/g， the content of garden-cultivated P. quinquefolius were 0.135 7-65.190 0 ?g/g. CONCLUSIONS： The method is sensitive， accurate and can be used for simultaneous determination of 14 kinds of microelements. There are great differences in 14 kinds of microelements between underwood-cultivated P. quinquefolius and garden-cultivated P. quinquefolius. On the whole， the contents of microelements in underwood-cultivated P. quinquefolius are higher than garden-cultivated P. quinquefolius. The cultivation environments have great influence on the growth of P. quinquefolius.

KEYWORDS Underwood-cultivated Panax quinquefolius； Garden-cultivated P. quinquefolius； ICP-MS； Microelements； Content determination

人體必需微量元素對維持正常生理功能具有重要作用[1]，其可參與體內(nèi)多種功能性酶、蛋白質(zhì)、激素、維生素等的構(gòu)成，對調(diào)節(jié)機(jī)體代謝具有重要意義[2]。如銅（Cu）元素可參與酪氨酸酶的合成，鐵（Fe）元素經(jīng)轉(zhuǎn)化后與珠蛋白結(jié)合形成血紅蛋白，錳（Mn）元素可調(diào)節(jié)糖類和脂質(zhì)代謝等[3]。雖然微量元素在人體內(nèi)的含量較少，但其攝入量過低或過高都會導(dǎo)致相應(yīng)疾病的發(fā)生。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，中藥發(fā)揮藥效除了依賴于有效成分外，與其中所含的眾多微量元素也有一定關(guān)系[4]。

西洋參為五加科人參屬植物西洋參（Panax quinquefolius L.）的干燥根，又稱花旗參[5]，原產(chǎn)于北美，進(jìn)入國際市場近300年[6]，具補氣養(yǎng)陰、清熱生津之功效。與園地栽培西洋參不同，野生西洋參具有獨特的藥理活性，如改善受損記憶、保護(hù)心血管系統(tǒng)、調(diào)節(jié)血脂代謝等[7-8]。但隨著野生西洋參需求量的激增，其資源驟然減少；因此，與山林中種植山參以得到林下山參用以替代野山參相似，“野生模擬”山林環(huán)境下播種西洋參使其自然生長的方法應(yīng)運而生，以此得到林下西洋參用以替代野生西洋參[9-11]。

本研究采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）同時測定了林下西洋參和園地栽培西洋參中Mn、鉻（Cr）、鍶（Sr）、鋅（Zn）、銣（Rb）、硼（B）、鎳（Ni）、Cu、釩（V）、錫（Sn）、砷（As）、鉬（Mo）、硒（Se）、鈷（Co）等14種微量元素的含量，以探討兩種生長環(huán)境對西洋參中微量元素的影響，旨在為其質(zhì)量控制提供參考。

1 材料

1.1 儀器

7500a型ICP-MS儀，包括真空系統(tǒng)、四極桿、檢測器、碰撞池等（美國Agilent公司）；AL104型電子天平（瑞士Mettler-Toledo公司）；Transform 800型微波消解儀（加拿大Aurora公司）；FW177型高速萬能粉碎機(jī)（北京市永光明醫(yī)療儀器廠）；Milli-Q超純水機(jī)（美國Millipore公司，電阻率：18.2 MΩ·cm）。

1.2 試劑

Mn（批號：GSB04-1736-2004）、Cr（批號：GSB04- 1723-2004）、Sr（批號：GSB04-1754-2004）、Zn（批號：GSB04-1761-2004）、Rb（批號：GSB04-2836-2011）、B（批號：GSB04-1716-2004）、Ni（批號：GSB04-1740-2004）、Cu（批號：GSB04-1725-2004）、V（批號：GSB04-1759-2004）、Sn（批號：GSB04-1753-2004）、As（批號：GSB04-1714- 2004）、Mo（批號：GSB04-1737-2004）、Se（批號：GSB04- 1751-2004）、Co（批號： GSB04-1722-2004）標(biāo)準(zhǔn)品溶液，均由北京中科質(zhì)檢生物技術(shù)有限公司提供，質(zhì)量濃度均為10.0 mg/L；銦（In，內(nèi)標(biāo)，批號：GSB04-1731-2004）、銠（Rh，內(nèi)標(biāo)，批號：GSB04-1746-2004）標(biāo)準(zhǔn)品溶液，均由上海甄準(zhǔn)生物科技有限公司提供，質(zhì)量濃度均為50.0 mg/L；鋰（Li，質(zhì)譜調(diào)諧液，批號：GSB04-1734-2004）、釔（Y，質(zhì)譜調(diào)諧液，批號：GSB04-1788-2004）、Co（質(zhì)譜調(diào)諧液，批號：BW30014-1000-N-50）、鉍（Bi，質(zhì)譜調(diào)諧液，批號：GSB04-1719-2004）標(biāo)準(zhǔn)品溶液，均由北京萬佳首化生物科技有限公司提供，質(zhì)量濃度均為10.0 mg/L；氫氟酸為色譜純，硝酸為優(yōu)級純[密度（ρ）=1.4 g/mL]，其他試劑均為分析純，水為超純水。

1.3 藥材

25年生林下西洋參（批號：W20170501、W20170502、W20170503）、6年生園地栽培西洋參（批號：G20170501、G20170502、G20170503）干燥品，均由吉林省撫松縣關(guān)東綠色生態(tài)參茸有限公司提供，經(jīng)吉林大學(xué)藥學(xué)院天然藥物研究中心李平亞教授鑒定為真品。

2 方法與結(jié)果

2.1 試驗條件

2.1.1 ICP-MS條件 ICP-MS儀經(jīng) Li、Y、Co、Bi質(zhì)譜調(diào)諧液優(yōu)化。射頻功率：1 350 W；采樣深度：7.0 mm；載氣流量：1.1 L/min；霧化室溫度：2 ℃；蠕動泵轉(zhuǎn)速分辨率：0.1 rps；等離子體氣流量：15.0 L/min；霧化器：高鹽霧化器；氧化物指標(biāo)（氧化鈰離子/鈰）<0.5%；雙電荷指標(biāo)（二價鋇離子/一價鋇離子）<1%。

2.1.2 微波消解程序 消解功率：3 600 W；升溫程序：190 ℃保持48 h，冷卻至室溫，再升溫至150 ℃，保持12 h。

2.2 溶液的制備

2.2.1 供試品溶液 取藥材樣品細(xì)粉（過200目篩）0.1 g，加入聚四氟乙烯5.0 mL溶解，置于溶樣彈中，加入硝酸1.0 mL、雙氧水0.5 mL，置于120 ℃電熱板上預(yù)處理，待液體蒸至濕鹽狀，加入氫氟酸1.4 mL、硝酸1.6 mL，將溶樣彈加蓋及鋼套密閉，置于微波消解儀中，按“2.1.2”項下微波消解程序進(jìn)行消解，冷卻至室溫后，將消解液移至聚氯乙烯樣品瓶中，定容至50 mL，搖勻，備用。

2.2.2 混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液 分別精密吸取Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、Cu、V、Sn、As、Mo、Se、Co標(biāo)準(zhǔn)品溶液各適量，置于同一10 mL量瓶中，加入3%硝酸溶液逐級稀釋，得質(zhì)量濃度分別均為500、200、100、50、10、5、2、1、0.5、0.1 ?g/L的系列混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液。

2.2.3 混合內(nèi)標(biāo)溶液 分別精密吸取In、Rh標(biāo)準(zhǔn)品溶液各適量，置于同一10 mL量瓶中，加入3%硝酸溶液稀釋，得質(zhì)量濃度均為1.0 ?g/L的混合內(nèi)標(biāo)溶液。

2.2.4 空白對照溶液 缺藥材樣品，按“2.2.1”項下方法制備空白對照溶液。

2.3 線性關(guān)系考察

分別精密量取“2.2.2”項下系列混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液各適量，按“2.1.1”項下ICP-MS條件進(jìn)樣測定，記錄儀器響應(yīng)值。以各待測元素質(zhì)量濃度（x，?g/L）為橫坐標(biāo)、各待測元素與內(nèi)標(biāo)（以In為內(nèi)標(biāo)）儀器響應(yīng)值的比值（y）為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，回歸方程與線性范圍見表1。

2.4 定量限與檢測限考察

精密吸取“2.2”項下空白對照溶液和混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液適量，按“2.1.1”項下ICP-MS條件進(jìn)樣測定，記錄儀器響應(yīng)值，以連續(xù)測定空白對照溶液儀器響應(yīng)值的10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差（10SD）對應(yīng)的各待測元素質(zhì)量濃度為定量限，以連續(xù)測定空白對照溶液儀器響應(yīng)值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差（3SD）對應(yīng)的各待測元素質(zhì)量濃度為檢測限，結(jié)果見表2。

2.5 精密度試驗

取“2.2.2”項下混合標(biāo)準(zhǔn)品（質(zhì)量濃度為100 μg/L）溶液適量，按“2.1.1”項下ICP-MS條件連續(xù)進(jìn)樣測定6次，記錄儀器響應(yīng)值。結(jié)果，Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、Cu、V、Sn、As、Mo、Se、Co儀器響應(yīng)值的RSD分別為0.68%、0.96%、1.26%、0.53%、0.17%、2.07%、0.29%、2.36%、0.82%、1.06%、0.42%、1.83%、0.76%、1.52%（n=6），表明儀器精密度良好。

2.6 穩(wěn)定性試驗

取“2.2.1”項下供試品溶液（批號：W20170501）適量，共6份，分別于室溫下放置0、2、4、8、12、24 h時按“2.1.1”項下ICP-MS條件進(jìn)樣測定，記錄儀器響應(yīng)值。結(jié)果，Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、Cu、V、Sn、As、Mo、Se、Co儀器響應(yīng)值的RSD分別為1.02%、2.76%、1.87%、0.87%、1.53%、1.18%、2.84%、1.55%、2.46%、0.97%、1.36%、2.05%、1.94%、1.59%（n=6），表明供試品溶液在室溫下放置24 h內(nèi)基本穩(wěn)定。

2.7 重復(fù)性試驗

精密稱取藥材樣品細(xì)粉（批號：W20170501）適量，按“2.2.1”項下方法制備供試品溶液，共6份，再按“2.1.1”項下ICP-MS條件進(jìn)樣測定，記錄儀器響應(yīng)值。結(jié)果，Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、Cu、V、Sn、As、Mo、Se、Co儀器響應(yīng)值的RSD分別為0.98%、2.53%、1.58%、0.91%、1.67%、1.28%、2.59%、1.09%、2.36%、1.88%、0.85%、2.65%、1.72%、1.58%（n=6），表明本方法重復(fù)性良好。

2.8 加樣回收率試驗

取已知含量的藥材樣品細(xì)粉（批號：W20170501）共9份，每份0.05 g，分別加入各待測元素低、中、高質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)品溶液適量，按“2.2.1”項下方法制備供試品溶液，再按“2.1.1”項下ICP-MS條件進(jìn)樣測定，記錄儀器響應(yīng)值并計算加樣回收率，結(jié)果見表3。

2.9 藥材樣品中微量元素的含量測定

取6批藥材樣品細(xì)粉各適量，按“2.2.1”項下方法制備供試品溶液，再按“2.1.1”項下ICP-MS條件進(jìn)樣測定，平行測定3次，記錄儀器響應(yīng)值并計算藥材樣品中微量元素的含量，結(jié)果見表4。

3 討論

本研究采用ICP-MS法同時測定了林下西洋參和園地栽培西洋參中Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、Cu、V、Sn、As、Mo、Se、Co等14種微量元素的含量，方法學(xué)驗證結(jié)果表明該方法靈敏度高、準(zhǔn)確性好，可用于同時測定樣品中14種微量元素的含量。

本研究表明，林下西洋參和園地栽培西洋參中均以Mn元素（148.600 0 ?g/g vs. 65.190 0 ?g/g）含量最高。園地栽培西洋參中Ni和Cu元素含量高于林下西洋參，約為林下西洋參的2～3倍；而林下西洋參中其余12種元素（Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、V、Sn、As、Mo、Se、Co）含量均高于園地栽培西洋參，其中前者所含的Mn、Sr、B元素含量約為后者的2倍，Mo元素含量約為后者的10倍。這說明，兩種生長環(huán)境下的西洋參中微量元素的含量存在較大差異，總體上林下西洋參較園地栽培西洋參中微量元素的含量更高，提示生長環(huán)境對西洋參的成分有較大影響。

Mn元素可參與多種酶的合成與激活過程，能促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)脂肪的氧化，降低肝內(nèi)的脂肪含量，加快蛋白質(zhì)代謝和維生素B、維生素C及骨質(zhì)合成，對心血管系統(tǒng)的正常生理功能具有重要的作用[12]；此外，Mn元素還能調(diào)節(jié)內(nèi)分泌系統(tǒng)，提高機(jī)體的免疫功能，其缺乏與多種疾病的發(fā)生密切相關(guān)[13-14]。

Sr元素在中藥材中廣泛存在，其生物活性與骨骼形成、機(jī)體代謝、心血管系統(tǒng)疾病預(yù)防等相關(guān)[15]。Sr元素被吸收后可直接參與體內(nèi)的鈣代謝，對生骨、壯骨以及維持骨骼功能具有重要作用；此外，Sr元素還可控制人體對鈉的過度吸收，從而對高血壓、冠心病等疾病有一定的預(yù)防作用[16-17]。

有研究表明，Zn元素可協(xié)同其他微量元素作用于造血系統(tǒng)的不同環(huán)節(jié)，促進(jìn)造血，從而可有效治療貧血[18]；此外，Zn元素還參與人體多種酶的形成、激活和體內(nèi)大分子物質(zhì)的合成及代謝，可通過影響細(xì)胞生長、分裂和分化而促進(jìn)兒童生長、發(fā)育[19-20]。

有研究認(rèn)為，B元素發(fā)揮生物活性的重要途徑可能為其能促進(jìn)體內(nèi)許多重要激素和酶的表達(dá)及分泌[21]；同時，B元素與維生素D3、氨基酸、蛋白質(zhì)、脂肪等代謝過程密切相關(guān)，具有抗骨質(zhì)疏松、抗炎、降血脂等作用，尤其對生殖健康有重要影響[22]。

Cr元素能維持機(jī)體正常的糖和脂類代謝；Ni元素可促進(jìn)體內(nèi)鐵的吸收，刺激造血功能及紅細(xì)胞再生；Sn元素對骨和牙齒的生長及正常功能的維持有重要作用；Co元素的缺失會引起巨細(xì)胞性貧血，影響蛋白質(zhì)、氨基酸、輔酶及脂蛋白的合成；Rb、Cu、V、As、Mo、Se等元素可參與合成體內(nèi)多種酶及生物活性蛋白，參與物質(zhì)和能量代謝[23]。

綜上所述，本方法靈敏度高、準(zhǔn)確性好，可用于同時測定林下西洋參和園地栽培西洋參中14種微量元素的含量；林下西洋參和園地栽培西洋參中14種微量元素含量差異顯著，總體上林下西洋參較園地栽培西洋參中微量元素的含量更高，表明兩種生長環(huán)境對西洋參的成分影響較大。

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（收稿日期：2018-03-06 修回日期：2018-06-14）

（編輯：陳 宏）