微量元素分析技術在中醫藥研究中應用概況

劉先華，周 安

(安徽中醫藥大學科研實驗中心，安徽 合肥 230038)

微量元素是指每日需求量小于100 mg，但在人體生命活動和新陳代謝過程中發揮巨大作用的一類元素。微量元素可分為3類：一類是發揮生理作用，人體不可缺少的必需微量元素，如Fe、Zn、Cu、Se、Mn、I、Co、Mo、F、V、Cr、Ni、Sn、Si，共14種；一類是非必需微量元素，無毒性，無特殊功能，亦非人體所必需；另一類是毒性元素，超過一定量就會引起毒性反應[1]。隨著科學技術的發展，微量元素分析技術——原子吸收光譜法(atomic absorption spectroscopy，AAS)、原子熒光光譜法(atomic fluorescence spectrometry，AFS)、電感耦合等離子體原子發射光譜法(inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry，ICP-AES)、電感耦合等離子體質譜法(inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS)等得到了越來越廣泛的應用，利用這些分析技術可以對中醫用藥理論、藥效關系以及藥材質量評價等方面進行探索性研究。筆者對微量元素分析技術特點及近年來該技術在中醫藥研究中應用概況進行了總結，現綜述如下。

1 微量元素分析技術的特點

1.1 AAS 在原子吸收光譜分析中，試樣中被測元素的原子化是整個分析過程的關鍵環節，根據原子化器的不同，火焰原子化器的AAS稱為火焰法(flame-atomic absorption spectroscopy，FL-AAS)、石墨爐原子化器的AAS稱為石墨爐法(graphite furnace-atomic absorption spectroscopy，GF-ASS)。

AAS具有選擇性強、靈敏度高、精密度高的優點，但是其也有一些不足，不能多元素同時分析，標準工作曲線的線性范圍窄。

1.2 AFS 這是一種高效率、低成本的分析方法，具有快速、簡便、靈敏度高、干擾小的優點，可用于中藥材、中成藥以及保健品中Se、As、Hg、Sb、Pb、Cd、Bi、Ge、Sr、Te重金屬含量的檢測。

1.3 ICP-AES 這是以電感耦合等離子體為激發光源的光譜分析方法，具有準確度高和精密度高、檢出限低、線性范圍寬以及可同時測定多元素的特點。其最突出的優點是抗鹽分能力強，可測定的濃度高達百分含量。

1.4 ICP-MS 這是以電感耦合等離子體為離子源的一種質譜型元素分析方法，主要用于多種元素同時測定，與其他色譜分離技術聯用還能進行元素價態分析。其具有很高的靈敏度，最適宜痕量或超痕量元素分析。不足之處是干擾因素多，抗鹽分能力弱。

1.5 微量元素分析技術比較 AAS、AFS、ICP-AES、ICP-MS在微量元素檢測中的技術性能比較見表1。

2 應用實例

2.1 中醫臨床研究 中醫臨床的診斷與治療是以中醫理論為基礎，著眼局部、縱觀全局。近年來，中醫臨床在治療某些疾病過程中密切關注患者體內微量元素的變化，如小兒脾胃虛弱型厭食癥、類風濕關節炎、兒童多動癥、妊娠并發癥、兒童慢性唇炎、兒童斑禿、肝腎陰虛型女性脫發、脾胃濕熱型脂溢性脫發，通過對患者治療前后血清樣品中Fe、Zn、Mg、Cu、Ca、Mn、Pb、Cd元素含量檢測分析，結果顯示體內微量元素水平與中醫臨床病證相關，明確指出補充或穩定體內微量元素水平可作為中醫臨床治療中的一種輔助治療方法[2-9]。

表1 微量元素分析技術性能比較

2.2 中藥藥效研究 中藥藥性是指中藥的四氣五味、歸經、功效等。中藥一般是按照中藥藥效分類，如溫陽藥、滋陰藥、補氣藥、活血化瘀藥、瀉下藥。研究表明，中藥之所以能夠發揮藥效是源于其含有的有機物(生物堿類、黃酮類、皂苷類、多糖類等)和無機物(微量元素)。微量元素是中藥的基本成分，也是中藥藥效量化的物質基礎[10]。中藥有效成分由有機物成分和無機物成分組成，兩者共生共存。有研究通過AAS對多味中藥微量元素進行檢測，結果顯示補血類中藥補血作用與Fe、Cu、Mn、Zn元素相關；補中益氣湯的中醫組方及中藥功效與Zn、Cu、Mn、Fe元素相關；黨參調節血糖、增強機體免疫力及抗潰瘍等作用可能與Zn、Mn含量高有關；山藥健脾養胃、補肺益腎的功效可能與Fe含量高有關[11-14]。劉長利等[15]通過ICP-MS分析甘草中Cu、Zn、Mn、Pb、Se、Cd、Ni、La、Na、Cr、Mg、Fe、Ca、Al、K、Sr元素，結果顯示甘草中有效成分與微量元素之間存在密切相關性。

2.3 中藥質量研究

2.3.1 道地藥材研究 道地藥材是指來自特定產區、生產歷史悠久、栽培加工精細、質量優良、療效顯著的藥材。道地藥材由于其特定的生態適應性使得人體必需的和有治療作用的微量元素明顯優于其他產區藥材，因此，中藥中微量元素的含量也可作為評價藥材質量的物質基礎之一。劉先華等[16]采用AAS分析不同產區藥材，結果表明在內蒙古、甘肅、山西3個道地產區黃芪中，人體必需微量元素含量以內蒙古黃芪最優，甘肅黃芪次之，山西黃芪再次之；吳亞麗等[17]采用AAS法和AFS法測定了不同產地的道地藥材吳茱萸中Pb、Cd、Cu、Hg、Se、As 6種微量元素，結果表明除了福建壽寧吳茱萸藥材Hg超標外，其他各產地的吳茱萸6種微量元素均未超標。河南省桐柏的地理位置、土壤條件和氣候特點適合中藥材的生長，桐柏盛產中藥材的歷史悠久，其道地中藥材桔梗品質優良。查道成[18]研究證明桐柏桔梗中對人體有益的微量元素含量高，有害微量元素含量低，無論野生還是家種,其有效成分桔梗皂苷含量均遠高于國家藥品標準。

2.3.2 中藥炮制研究 中藥炮制是指依據中醫藥理論及辨證論治用藥需求對中藥材進行炮制處理。中藥經過炮制后藥性發生了改變，其中微量元素含量也有所改變。有研究應用ICP-AES檢測龍膽草、大薊、附子不同炮制品中B、Ba、Ca、Co、Cr、Cu、Li、K、Na、Ni、Sr、Zn、Mn、Mg、Fe、Zn、Pb、Cd元素的含量，結果顯示龍膽草炮制后微量元素與有機成分含量都發生了變化，兩者具有一定相關性；大薊炒炭后止血藥效增強，這可能與微量元素含量變化有關[19-21]。王一碩等[22]應用AAS檢測斑蝥不同炮制品中Cu、Zn、Mn、Fe、Ca、K、Pb、Cd、As、Hg含量，結果顯示Hg、Pb的含量斑蝥頭、足、翅中最高，米炒斑蝥中最低；As的含量斑蝥翅中最高，這佐證了傳統“去頭足翅、米炒”炮制方法的科學性。

2.3.3 重金屬及有害元素檢測的限量要求 重金屬及有害元素對人體有明顯的傷害作用，而且體內重金屬過量會導致各種疾病發生。為此，2015年版《中華人民共和國藥典》規定：除礦物、動物、海洋類以外的中藥材，Pb不得超過10 mg/kg，Cd不得超過1 mg/kg，As不得超過5 mg/kg，Hg不得超過1 mg，Cu不得超過20 mg/kg。山藥等傳統習用硫磺熏蒸的中藥材及飲片，二氧化硫殘留量不得超過400 mg/kg，其他中藥材及其飲片的二氧化硫殘留量不得超過150 mg/kg。為此，應用微量元素分析檢測技術能夠很好地監控中藥材及飲片中重金屬及有害元素含量。黃世瓊等[23]、劉先華等[24]采用AAS法測定牡丹皮、驢皮中Pb和Cd元素含量。有學者[25-28]采用AFS法分別測定人參海狗丸、燈盞細辛注射液、云木香、三七和麥冬中As、Hg含量。有學者[29-31]采用ICP-AES測定不同產地的三七、桔梗以及蒙藥哈日嘎布日-10、蘇木-6湯中重金屬元素As、Cu、Hg、Cd、Pb、Cr含量。有學者[32-36]采用ICP-MS測定丹參川芎嗪注射液、益氣復脈凍干粉(注射用)、桂枝茯苓膠囊、十全大補丸和不同產地天花粉中Pb、Cd、As、Hg、Cu、S元素。實驗結果表明這些方法準確可靠，可作為控制和監測中藥中有害元素和重金屬的有效手段。

3 結語

綜上所述，AAS、AFS、ICP-AES、ICP-MS在中醫藥研究領域中已廣泛使用，并取得一定的科研成果。目前，微量元素與中醫臨床病證、中藥藥效、中藥炮制等方面的研究仍處于探索性研究階段，多數研究仍著眼于微量元素種類和含量對中醫藥作用的影響，對不同微量元素之間、微量元素與有機成分之間、微量元素與生物體之間相互作用所開展的研究甚少。因此，今后要深入開展這些方面的研究工作，將微量元素分析技術與分離技術、生物技術、納米技術等現代技術結合起來，更好地為中醫藥的創新發展提供服務。