ICP-MS法測定山藥中無機元素

龍 菊

(安順學院農學院，貴州 安順561000)

山藥是薯蕷科薯蕷屬植物薯蕷(Dioscorea japonica Thunb)的根莖。傳統中醫認為山藥具有補脾養胃，生津益肺，補腎澀精作用?，F代研究發現山藥營養成分全面，含有豐富的碳水化合物和蛋白質，具有增強免疫功能，降血糖、降血脂、抗氧化、抗衰老等多種生理活性，對人體保持健康有重要的意義[1-4]。因此山藥既是營養豐富的蔬菜，又是具有藥用保健的藥材。

近年來，山藥中含有豐富的無機元素對人體微量元素的補充與其安全性的關系逐漸受到關注，無機元素的含量是評價山藥質量的重要指標。目前有關山藥中無機元素的含量及相關性分析的報道較少，本實驗采用用微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定安徽、河南和貴州地區的9種山藥樣品中Na、Mg、K、Ca、Mn、Cr、Fe、Ni、Se、Zn、Sr、Mo、Pb、Cd、Hg、Cu、As等17種元素的含量，并進行相關性分析[5-9]。本研究為山藥中無機元素的快速檢測提供一套簡便實用的新方法，為山藥食藥兩用食品開發提供參考。

1 材料與儀器

1.1 實驗材料

通過自采或購買新鮮山藥樣品，分別用自來水、去離子水沖洗干凈，35 ℃烘干至恒重，粉碎過80目篩，備用。樣品來源見表1。

1.2 試劑藥品

Na、Mg、K、Ca、Mn、Cr、Fe、Ni、Se、Zn、Sr、Mo、Pb、Cd、Hg、Cu、As標準溶液(國家標準物質研究中心，濃度為1000 μg﹒ml-1)，Ge、In、Bi、Y、Sc(國家有色金屬及電子材料分析測試中心，濃度為1000 μg﹒ml-1)；標準調諧液(美國Agilent公司，含Ce、Co、Li、Mg、Ti、Y各1μg﹒L-1)；硝酸、(GR，成都市科龍化工試劑廠)；乙腈為色譜純，其他所用試劑均為分析純。實驗用水為超純水。

表1 山藥樣品來源

1.3 實驗儀器

7700X型電感耦合等離子體質譜(美國Aglient公司)； MDS-8G型微波消解儀(上海新儀微波化學科技有限公司)； Milli-Q型超純水機(美國Millipore公司)；BP-211D 型電子天平(德國Satorius公司)；Agilent 1200 Series型高效液相色譜儀(含G1312B四元梯度泵、G1322A脫氣機、G1316B柱溫箱、G1329B自動進樣器、G1315C二極管陣列紫外檢測器)；AB204-N型分析天平(瑞士Mettler-Toledo公司)；GZX-9146MBE型恒溫鼓風干燥箱(上海博訊事業有限公司)。

2 方法與結果

2.1 供試品溶液的制備

將樣品于35 ℃干燥2 h，粉碎成粗粉。取約0.5g，精密稱定，置微波消解罐中，加硝酸10mL 進行消解。采用程序升溫：0～10min，0～120℃; 0～5min，120～150 ℃; 0～5min，150～180 ℃。消解完全后，取出消解罐，冷卻至室溫，溶液應澄清透明無沉淀。將消解液轉入60 mL PET醫用透明塑料瓶，用重量法加水至50g，搖勻。

2.2 對照品溶液的制備

精密量取 Na、Mg、K、Ca、Mn、Cr、Fe、Ni、Se、Zn、Sr、Mo、Pb、Cd、Hg、Cu、As單元素標準溶液適量，用10%硝酸稀釋成不同濃度混合標準溶液。

2.3 實驗儀器測定參數

射頻功率：1.55 kW；采樣深度：10mm；等離子氣流量：15. 0mL·min-1；載氣流速：0.86 L·min-1；霧化室溫度：2 ℃；氦碰撞模式: He 氣流量4. 5mL·min-1；測量點數/峰：6；數據采樣模式：跳峰采集，重復采集3次。

2.4 方法學考察

2.4.1 線性關系及檢出限考察

采用2.3中優化后實驗儀器測定參數進行測試，以標準品溶液測定不同質量濃度的無機元素，測量值為縱坐標，質量濃度為橫坐標，繪制標準曲線。山藥中17無機元素中標準曲線、相關系數和檢出限見表2。其相關系數為0.9993～0.9999，檢出限為0.00004～0.016mg/kg。結果表明，各成分在相應范圍內，表明標準曲線的線性關系良好。

2.4.2 重復性實驗

精密稱取貴州安順劉官山藥6等分，每份樣品樣品0.5g，按照“2.1”方法進行消解平行制備供試品溶液，測定Na、Mg、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Zn、Se、Sr、Mo、Pb、Cd、Hg、Cu、As等17中無機元素質量分數，得出RSD分別為1.3%、0.9%、2.1%、2.4%、0.8%、1.1%、2.2%、0.7%、0.5%、1.5%、2.1%、2.5%、1.9%、0.7%、1.8%、2.0%、0.9%，表明該方法重復性良好。

表2 山藥無機元素標準曲線

2.4.3 精密度實驗

精密吸取標準溶液對照品溶液(貴州安順劉官山藥)1mL，共6份，按線性關系考察項下方法顯色后測定Na、Mg、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Zn、Se、Sr、Mo、Pb、Cd、Hg、Cu、As等17中無機元素質量分數，得出RSD分別為1.4%、0.8%、2.2%、1.5%、0.6%、0.7%、1.4%、2.1%、1.7%、2.3%、0.5%、1.3%、2.3%、1.8%、1.1%、1.6%、2.2%，表明儀器的精密度良好。

2.4.4 穩定性實驗

取同一供試品溶液(貴州安順劉官山藥)，分別于0、1、2、4、8、16、24h進樣10μL。測定Na、Mg、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Zn、Se、Sr、Mo、Pb、Cd、Hg、Cu、As等17中無機元素質量分數，得出RSD分別為2.3%、1.5%、1.8%、1.4%、3.0%、2.5%、1.85%、0.9%、3.0%、2.2%、1.8%、1.1%、1.3%、2.5%、2.3%、1.9%、0.8%，表明供試品溶液在24h內穩定性良好。

2.4.5 加樣回收率實驗

精密稱取6份(貴州安順劉官山藥)樣品(S1)約0.25 g，分別加入適量已知質量濃度各元素標準溶液。按照“2.1”方法進行消解平行制備供試品溶液，測定Na、Mg、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Zn、Se、Sr、Mo、Pb、Cd、Hg、Cu、As等17中無機元素質量分數，按供試品溶液的制備方法制備，進樣10μL，測定峰面積，計算回收率，結果表明，各成分加樣回收率均在95%～105%之間，RSD在0.58～1.32之間，說明加樣回收率良好。

2.5 不同產地山藥中17種無機元素含量的測定結果

山藥中Na、Mg、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Zn、Se、Sr、Mo、Pb、Cd、Hg、Cu、As等17種無機元素含量測定結果見表2。結果顯示，山藥中最多的無機元素依次為K、Na、Mg、Ca和Fe，平均含量分別為13351.7mg/kg、924.67mg/kg、860.49mg/kg、131.47mg/kg和62.76mg/kg，貴州安順地區山藥中K、Na、Mg、Ca和Fe含量也較高，其產品均一性較好，品質較穩定。栽培山藥與野生山藥中無機元素含量差異不顯著，通過人工栽培具有可行性，進一步表明人工栽培是山藥資源可持續利用的重要手段。參考《藥用植物及制劑進出口綠色行業標準》限量指標中規定的重金屬元素含量(Pb≤5.0 mg/kg、Cd≤0.3 mg/kg、Hg≤0.2 mg/kg、Cu≤20.0 mg/kg、As≤2.0 mg/kg)[10]，對照此標準進行檢測，結果表明，所有被測樣品均低于綠色產品行業標準，結果見圖3。

表3 山藥中17種無機元素含量(n=3，mg/kg)

表4 山藥中無機元素相關性分析結果

2.6 山藥中無機元素含量的相關性分析

采用SPSS18.0軟件對山藥中無機元素進行相關性分析，由于大部分變量不服從正態分布，因此采用斯皮爾曼等級相關系數法，分析結果見表4。由相關矩陣分析顯示，山藥樣品有3對極顯著正相關(p<0.01)，分別為Cr-Fe、Mg-Sr、Fe-As；有10對呈顯著正相關 (p<0.05)，分別為Na-Mg、Na-K、Na-Sr、Ca-Sr、Mg-K、Mg-Mo、Cu-Mo、K-Sr、Mn-Pb、Ni-Zn，正相關表明山藥中這些元素積累過程中相互協同、互相促進的關系。有1對極顯著負相關(p<0.01)Na-Cr；有4對呈顯著負相關 (p<0.05)，分別為Na-Cd、Na-Pb、K-Pb、Sr-Pb，負相關說明山藥無機元素之間積累時存在拮抗作用。其余各元素間存在相關趨勢，但未達到顯著水平，說明這些元素間山藥對它們的吸收影響不大。

3 討論

微波消解-電感耦合等離子體質譜法利用微波法消解樣品后，用合適的內標元素為標準，利用ICP-MS法準確高效地測定山藥中的無機元素的含量。通過測定山藥中17種無機元素，研究結果表明山藥中一些元素間存在一定的相關性；山藥中K、Na、Mg、Ca和Fe等5種無機元素含量較高，是人體所必需的幾種元素。Pb、Cd、Hg、Cu、As等重金屬元素含量較低，未超出檢測標準。野生和栽培山藥樣品無機元素無顯著性差異，可通過人工栽培種植山藥，貴州地區山藥品質較穩定適合大規模種植。

綜上所述，山藥中含有對人體有益的大量無機元素，具有良好的開發價值和應用前景，本研究在方法上可以準確、高效、快速測定山藥中17種無機元素，其操作簡單、檢出限低，具有很強的實用性。本課題的研究也將為山藥食藥兩用的功能性食品開發提供一定理論依據。