ICP-OES測定叉唇石斛莖部 種微量元素的含量

蘇艷梅，朱秀英，畢云鳳，楊明惠

（大理大學藥學院，云南大理 671000）

蘭科（Orchidaceae）是被子植物中的一個大科，約有800屬28 000種，我國約有194屬1 620種〔1〕。石斛屬（Dendrobium）作為蘭科植物中一個較大的屬，全世界約有1 500種，我國有74種和2變種，藥用的品種約有50種〔2〕。叉唇石斛（Dendrobium stuposum Lindl.）為蘭科石斛屬植物，又名長柔毛石斛，一般生長于海拔約1 800 m的山地疏林中樹干上，國內主要分布于云南南部至西南部〔3〕。石斛是中國傳統的名貴中藥，在《神農本草經》中被列為上品〔4〕，大量研究表明，其主要含有多糖、黃酮、石斛酚、生物堿、菲類、聯芐類等成分，具有抗腫瘤、抗氧化、抗菌和抗血小板凝集等作用〔2，5〕。

微量元素與人體的多種生理功能密切相關，如：Fe、Mn、Zn等是人體必需的微量元素；Fe是人體血紅蛋白和肌紅蛋白的組成部分；Mn可以促進人體生長發育，調節內分泌系統，提高機體免疫功能；Zn、Cu可參與人體內多種酶的組成；Co是維生素B12的重要組成部分；這些元素對于維持生命活動具有重要意義。但是，一些對人體有害的金屬元素如Al、Cd、Pb、Ni、Cr等含量過高，會對腦、肝、腎、造血系統、消化系統、免疫系統等產生不同程度的毒性作用，影響機體的正常生長發育〔6〕。這些微量元素與人的生理健康息息相關，因此，對藥材中微量元素的組成及含量進行分析測定具有重要意義。

目前，常用的微量元素檢測分析方法一般包括光譜法、色譜法和電化學分析法等，其中利用熒光納米探針法〔7〕、原子吸收分光光度法（AAS）〔8〕、乙炔-空氣火焰原子吸收法〔9〕、微波消解-電感耦合等離子體原子發射光譜法（微波消解-ICP-AES）〔10〕、電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）〔11〕和電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）〔12〕等方法測定石斛屬植物中元素含量的文獻不斷被報道。目前還未見文獻報道叉唇石斛中微量元素的含量，本研究采用ICP-OES對叉唇石斛莖部中10種微量元素的含量進行測定分析，為今后更好地研究叉唇石斛的化學成分、藥效評價及藥理毒理作用等提供一定的理論參考。

1 儀器與試劑

Maxi-44型微波消解儀（意大利Milestone Ethos up）；PQ-9000型電感耦合等離子體發射光譜儀（德國耶拿）；GD25型石墨趕酸器（四川奧普樂科技集團有限公司）；UPHIV-20T型超純水儀；10種元素（Fe、Al、Mn、Zn、Cr、Cu、Ni、Co、Cd和Pb）混合標準儲備液100 mg/L（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；69%濃硝酸和30%過氧化氫均購自重慶川東化工，用于微波消解。所有與樣品接觸的實驗設備均在10%硝酸溶液中浸泡24 h，用超純水（電阻率≥18.2 MΩ·cm）徹底沖洗干凈，烘干備用。

2 方法

2.1 樣品采集與預處理叉唇石斛于2017年5月采自云南省保山市龍陵縣，由大理大學藥學院楊明惠教授鑒定為蘭科石斛屬植物叉唇石斛（D.stuposum Lindl.），標本存放于大理大學藥學院實驗室。叉唇石斛的莖用超純水（電阻率≥18.2 MΩ·cm）洗3次，切成小塊后在空氣中自然陰干，用粉碎機粉碎，粉末過4目篩，存放在干燥器中備用。

2.2 微波消解程序第一步：15 min溫度升至140℃，保持5 min；第二步：10 min溫度升至180℃，保持20 min；第三步：溫度冷卻至45℃，冷卻時間為20 min。所有微波消解程序的功率均為1 800 W。

2.3 溶液的制備

2.3.1 標準溶液精密量取“1”項下混合標準儲備液10.00 mL，再用2%硝酸溶液稀釋，分別配制成質量濃度為0.10、0.50、1.00、2.50、5.00 mg/L的多元素混合標準溶液。

2.3.2 供試品溶液精密稱取叉唇石斛莖0.2 g，平行3份，分別置于聚四氟乙烯消解罐中，加8 mL 2%硝酸溶液密封浸泡后，按照“2.2”項下設定好的消解程序進行微波消解。消解完畢后在160℃下加熱趕酸3 h，待冷卻后取出。將消解后的溶液轉移至50 mL的容量瓶中，用2%硝酸溶液定容，然后用0.45μm的微孔濾膜進行過濾，將濾液轉入10 mL離心管中備用。

2.4 ICP-OES條件發射功率：1 200 W；載氣流量：12 L/min；輔助氣流量：0.5 L/min；蠕動泵速：1.00 L/min；霧化氣流量：0.5 L/min；氬氣壓力：0.65 MPa；正常進樣時間：15 s；快泵流速：4.0 mL/min；清洗時間：5 s；積分時間：1 s；測量次數：3次。檢測波長：Fe（259.940 nm）、Al（396.152 nm）、Mn（257.610 nm）、Zn（202.548 nm）、Cr（205.552 nm）、Cu（324.754 nm）、Ni（231.604 nm）、Co（228.615 nm）、Cd（214.441 nm）和Pb（220.353 nm）。

2.5 方法學考察

2.5.1 線性關系、定量限（limit of quantitation，LOQ）和檢測限（limit of detection，LOD）考察精密量取“2.3.1”項下系列混合標準溶液適量，按“2.4”項下實驗條件進樣測定，記錄響應值，并繪制標準曲線，其中橫坐標（x，mg/L）表示儀器中各待測元素（Fe、Al、Mn、Zn、Cr、Cu、Ni、Co、Cd和Pb）的質量濃度，縱坐標（y）表示儀器的響應值。對試樣中的空白溶液分別進行10次測定，計算其標準值的偏差（SD），分別用3倍SD和10倍SD對應的各待測微量元素的質量濃度作為LOD和LOQ。見表1。

表1 10種微量元素測定的結果

2.5.2 穩定性考察取同一供試品溶液，分別于0、2、4、8、16、24 h按“2.4”項下實驗條件平行測定6次，記錄響應值，計算各元素相對的RSD。結果顯示，各元素穩定性的RSD值均小于3.24%，表明供試品溶液在24 h內穩定性良好。

2.5.3 精密度考察精密量取同一供試品溶液，按“2.4”項下實驗條件平行測定6次，記錄響應值，計算其RSD。結果顯示，各元素儀器精密度的RSD值均小于2.68%，表明儀器精密度良好。見表1。

2.5.4 供試樣品測定精密量取“2.3.2”項下叉唇石斛莖部供試品溶液適量，按“2.4”項下實驗條件進樣測定，重復測定3次，計算各待測元素含量和RSD。見表1。

2.5.5 加標回收實驗精確量取已知各元素含量的叉唇石斛莖部粉末樣品溶液2 mL，加入一定量的多元素混合標準溶液，按“2.3.2”項下方法平行制備6份，按“2.4”項下實驗條件進樣測定，重復測定6次，記錄儀器響應值并計算加標回收率。結果顯示，各元素加標回收率在92%～104%，RSD值均小于1.98%，表明各元素回收率良好，方法準確度高。見表2。

表2 加標回收測定結果（n=6）

3 結果與討論

本文采用ICP-OES法對叉唇石斛莖部中的10種微量元素進行測定，10種微量元素的LOD為0.03～7.36 ng/L，LOQ為0.11～24.52 ng/L，各元素穩定性的RSD值均小于3.24%，儀器精密度的RSD值均小于2.68%，加標回收率在92%～104%，RSD值均小于1.98%，說明該方法操作簡單，樣品用量少，精密度高，可同時測定多種微量元素含量，具有較高的可行性〔13〕。

實驗結果表明，叉唇石斛莖部中微量元素含量Fe>Al>Mn>Zn>Cr>Cu>Ni>Co>Cd>Pb；依據2020版《中華人民共和國藥典》“中藥有害殘留物限量制定指導原則”〔14〕中規定：藥材及飲片（植物類）Pb≤5 mg/kg，Cd≤l mg/kg，Cu≤20 mg/kg，樣品中3種元素含量均符合標準，但依據《藥用植物及制劑進出口綠色行業標準》〔15〕中規定：Pb≤5.0 mg/kg，Cd≤0.3 mg/kg，Cu≤20.0 mg/kg，樣品中Cd含量超標；在2020版《中華人民共和國藥典》中記載石斛用量為干品6～12 g〔16〕，以最高服用量12 g/d計算，叉唇石斛中每日攝入Fe的量為4.38 mg，Al為4.34 mg，Mn為2.66 mg，Zn為0.24 mg，Cr為0.224 mg，Ni為0.056 mg；服用量所含的微量元素對比《中國居民膳食營養素參考攝入量》〔17〕和美國食品和藥品每日微量元素推薦攝入量〔18〕，Fe的每日推薦供給量為6～30 mg，Zn為5～19 mg，Cr為0.01～0.20 mg，Ni為0.025～0.035 mg，Mn的每日最高可耐受攝入量不得高于10 mg，Al的耐受攝入量為每人每周每千克體質量不得超過2 mg。經對比分析，叉唇石斛中Cr和Ni含量有不同程度超標，Al含量對于成人服用安全，但對于兒童存在一定的超標。過量的Cd、Ni、Cr和Al將會影響人體的健康，應盡量避免長期大劑量服用，防止有害微量元素積累；同時，也應加強叉唇石斛的無公害種植，減少有害微量元素對藥材質量的影響。

本研究對云南省保山市龍陵縣的叉唇石斛莖部中10種微量元素的含量進行了簡單的分析測定，為評價其質量、闡明藥理毒理作用奠定一定基礎；但因樣本量及所測定的元素種類較少，對于各元素的分布差異、元素與化學成分相關性等問題，有待在今后的實驗中深入研究。