不同產(chǎn)地、等級(jí)砂仁及混淆品微量元素測(cè)定與分析*

許偉珊，何錫坤，許燕萍，伍婉雯，李知曉，陳志維,2△

（1.廣州至信中藥飲片有限公司，廣東 廣州 511430；2.東莞廣州中醫(yī)藥大學(xué)研究院，廣東 東莞 523808）

砂仁為姜科植物陽(yáng)春砂Amomum villosumLour.、綠殼砂Amomum villosumLour.var.xanthioides T.L.Wu et Senjen 以及海南砂Amomum longiligulareT.L.Wu 的干燥成熟果實(shí)，其性溫，味辛，具有化濕開(kāi)胃，溫脾止瀉，理氣安胎的功效[1]，臨床常用于治療腹痛痞脹，胃呆食滯，噎膈嘔吐，寒瀉冷痢，妊娠胎動(dòng)等疾病。現(xiàn)代藥理研究表明砂仁具有胃腸保護(hù)、鎮(zhèn)痛抗炎、抗菌、降血糖及抗氧化等作用[2]。砂仁中含有的有機(jī)成分主要有揮發(fā)性成分(包括乙酸龍腦酯、樟腦、樟烯、檸檬烯等)、黃酮類、酚酸類、香豆素類、倍半萜苷類化合物等[3]。近年來(lái)，研究者對(duì)砂仁的研究主要集中在其有機(jī)成分方面，而對(duì)砂仁中微量元素的研究相對(duì)較少[4]。

微量元素不僅在中藥材的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，也與中藥材的療效密切相關(guān)[5]。現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，中藥材微量元素的含量和分布受其生長(zhǎng)產(chǎn)地、氣候等因素的影響，通過(guò)測(cè)定中藥中的微量元素含量并結(jié)合合適的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法，可有效區(qū)分不同種、同種不同品種、不同產(chǎn)地的樣品[6]。基于此，本研究通過(guò)對(duì)廣西、云南及東南亞進(jìn)口的砂仁及其混淆品中的微量元素含量進(jìn)行測(cè)定，探討微量元素與砂仁產(chǎn)地、等級(jí)及品種的相關(guān)性，從而為砂仁的產(chǎn)地溯源、真?zhèn)舞b別等研究提供一定的參考依據(jù)。

1 儀器與試藥

1.1 儀器Agilent 7900 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（Agilent Technologies）；XS105 十萬(wàn)分之一分析天平（METTLER TOLEDO）；Flex2+Micra 超純水機(jī)（英國(guó)ELGA）；ETHOSUP12 微波消解儀（意大利Milestone）；DigiBlock ED16趕酸儀（Lad Tech）。

1.2 試藥 優(yōu)級(jí)純濃硝酸（西隴科學(xué)股份有限公司）；單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液Al、Ca、Ⅴ、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Sr、Cd、Ba、Pb（國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）；多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液Al、K、Li、Mg、Ⅰn、Bi、Na、Ca、Ⅴ、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Sr、Cd、Ba、Pb（國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）。本次實(shí)驗(yàn)所用藥材基源均經(jīng)過(guò)廣州藥學(xué)會(huì)鑒定。待測(cè)藥材樣品信息詳見(jiàn)表1。

表1 樣品信息匯總

2 方法與結(jié)果

2.1 溶液制備

2.1.1 多元素對(duì)照品溶液及內(nèi)標(biāo)溶液的配制 精密量取多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液置于50 mL 塑料容量瓶中，加入5 %硝酸定容稀釋制成濃度為0.1、0.5、1.0、2.0、5.0 ug·mL-1的一系列多元素對(duì)照品溶液；精密量取25 mL 內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液于500 mL 塑料容量瓶中，加入5%硝酸定容制成500 ng·mL-1的內(nèi)標(biāo)溶液。

2.1.2 供試品溶液的配制 精密稱取0.5 g 藥材粗粉于微波消解罐中，緩慢加入濃硝酸10 mL，安裝好消解裝置，按設(shè)定的微波消解程序進(jìn)行樣品消解，微波消解程序詳見(jiàn)表2；消解結(jié)束后，用超純水沖洗內(nèi)罐蓋子3遍，將內(nèi)罐置于趕酸儀上，調(diào)節(jié)趕酸儀溫度為110 ℃，趕酸1 h；待趕酸后的溶液冷卻至室溫后，將溶液轉(zhuǎn)移至50 mL 塑料容量瓶中，用超純水進(jìn)行定容，搖勻，制成供試品溶液。除不加藥材外，依照上述方法制備樣品空白溶液。

表2 微波消解程序

2.2 ⅠCP-MS條件RF功率為1550 W，等離子體氣流量為15 L·min-1，載氣流量為1.05 L·min-1，霧化室溫度2 ℃；樣品引入速度為0.5 rps，引入時(shí)間40 秒；采集模式為質(zhì)譜圖，峰型為1 點(diǎn)，重復(fù)次數(shù)3 次，掃描次數(shù)100次，積分時(shí)間：除As元素設(shè)定為0.3 s，Cd元素設(shè)定為0.5 s 外，其他元素積分時(shí)間均設(shè)定為0.1 s；元素測(cè)定方法采用內(nèi)標(biāo)校正標(biāo)準(zhǔn)曲線法。

2.3 測(cè)定結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

2.3.1 不同產(chǎn)地砂仁及其混淆品測(cè)定結(jié)果 按照上述方法測(cè)定不同產(chǎn)地砂仁與混淆品中的15 種微量元素含量，結(jié)果見(jiàn)表3。根據(jù)陽(yáng)春砂、海南砂的測(cè)定結(jié)果繪制微量元素分布圖譜，見(jiàn)圖1-4，可知砂仁中微量元素含量排序?yàn)镃a＞Mn＞Al＞Fe＞Zn＞Cu＞Ba＞Sr＞Cr＞Ni＞Pb＞Ⅴ＞Co＞As＞Cd。

圖1 鈣、錳、鋁、鐵元素含量箱式圖

表3 不同產(chǎn)地、品種砂仁及其混淆品微量元素含量（mg/kg）

圖2 鋅、銅、鋇、鍶、鉻元素含量箱式圖

圖3 鎳、鉛、釩、鈷元素含量箱式圖

圖4 砷、鎘元素含量箱式圖

2.3.2 聚類分析 由于選取的元素之間含量差異較大，因此將數(shù)據(jù)先進(jìn)行Z得分標(biāo)準(zhǔn)化，再進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果見(jiàn)圖5。由圖5 可以看出，在臨界值λ=6時(shí)，樣品1、2、5、3、4、8、9、6可以歸為一類，品種均為陽(yáng)春砂；樣品12單獨(dú)為一類，品種為疣果豆蔻；樣品13、14 聚為一類，品種為長(zhǎng)序砂仁；樣品7 聚為一類，品種為海南砂；樣品11 聚為一類，品種為艷山姜。結(jié)果表明，微量元素含量測(cè)定結(jié)合聚類分析可以大致地對(duì)不同品種砂仁、砂仁及其混淆品進(jìn)行歸類。在臨界值λ=8 時(shí)，樣品1、2、5、3、4 聚為一類，產(chǎn)地均為云南馬關(guān)；樣品8、9聚為一類，產(chǎn)地為廣西事瑯、廣西那龍；樣品6 單獨(dú)為一類，產(chǎn)地為云南馬關(guān)；樣品10 單獨(dú)為一類，產(chǎn)地為云南河口。聚類分析結(jié)果表明不同產(chǎn)地陽(yáng)春砂中的微量元素呈現(xiàn)出一定的產(chǎn)地聚類特點(diǎn)。

圖5 不同樣品聚類分析樹(shù)狀圖

2.3.3 不同等級(jí)砂仁微量元素測(cè)定結(jié)果 根據(jù)中藥材商品規(guī)格等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)-砂仁（T/CACM 1021.20-2018），從廣西和云南產(chǎn)地陽(yáng)春砂中篩選出三個(gè)不同等級(jí)的砂仁，不同等級(jí)砂仁測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4，通過(guò)比較不同等級(jí)砂仁微量元素含量發(fā)現(xiàn)，云南產(chǎn)地的三個(gè)等級(jí)砂仁中，除As、Pb外，其他元素均呈現(xiàn)一等品＜二等品＜三等品的結(jié)果；廣西產(chǎn)地除Cr、Fe、Sr、Pb外，其他元素含量呈現(xiàn)一等品＜二等品＜三等品的現(xiàn)象。

表4 不同等級(jí)砂仁微量元素含量（mg/kg）

3 討論

中藥中的微量元素是中藥藥性物質(zhì)基礎(chǔ)的重要組成部分，其在判斷中藥產(chǎn)地、中藥品種鑒定、中藥功效研究等方面均具有重大的意義[7]。Yunsheng Zhao 等[8]采用ⅠCP-MS 結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對(duì)不同產(chǎn)地的遠(yuǎn)志進(jìn)行微量元素測(cè)定，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地的遠(yuǎn)志微量元素存在差異，而相同或鄰近產(chǎn)地的遠(yuǎn)志微量元素則比較相似。馮源等[9]采用拉曼光譜法聯(lián)合應(yīng)用Fisher 識(shí)別函數(shù)對(duì)鹿茸及其偽品中的微量元素進(jìn)行分析，結(jié)果表明該方法能于準(zhǔn)確、有效對(duì)鹿茸樣品進(jìn)行鑒別。吳梅青等[10]對(duì)蓮子心中的蓮心堿和微量元素進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)Zn、Mn這兩個(gè)微量元素與蓮心堿含量呈正相關(guān)，而微量元素Cr與蓮心堿呈顯著負(fù)相關(guān)。在中藥微量元素的測(cè)定方法上，以往常用的方法有分光光度法、原子熒光光譜法、石墨爐原子吸收光譜法等，這些測(cè)定方法存在較多的基體干擾，且只能測(cè)定有限的元素種類。而ⅠCP-MS 技術(shù)因其具有干擾較少、線性范圍較寬、精密度較高、檢測(cè)限低、可多元素同時(shí)測(cè)定等優(yōu)勢(shì)，在中藥微量元素測(cè)定中得到了廣泛的應(yīng)用[11]。

對(duì)于砂仁中微量元素的研究，目前國(guó)內(nèi)外發(fā)表的文章相對(duì)較少。黃紹銓等[12]采用原子吸收等方法測(cè)定陽(yáng)春縣不同產(chǎn)地砂仁的微量元素，結(jié)果表明不同產(chǎn)地的砂仁元素含量存在差異。吳忠等[13]采用X射線熒光法測(cè)定砂仁與其混淆品的元素含量，發(fā)現(xiàn)正品砂仁間各元素較相似，而混淆品與正品砂仁差異較大。上述研究對(duì)不同品種、產(chǎn)地的砂仁元素含量進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)砂仁的元素含量與其品種、產(chǎn)地之間具有一定的相關(guān)性，但其采用的測(cè)定方法較為落后，基體干擾較多，測(cè)定結(jié)果可能不太準(zhǔn)確。基于此，本研究采用目前應(yīng)用較廣泛的ⅠCP-MS 技術(shù)結(jié)合聚類分析對(duì)不同產(chǎn)地、品種、等級(jí)的砂仁及其混淆品中的微量元素含量進(jìn)行測(cè)定分析，同時(shí)利用系統(tǒng)聚類分析對(duì)其產(chǎn)地和品種進(jìn)行了區(qū)分和歸類。所建立的方法能有效區(qū)分不同產(chǎn)地、品種、等級(jí)砂仁及其混淆品，為砂仁的產(chǎn)地溯源、等級(jí)劃分等提供一定的依據(jù)。由于本研究采集的樣本量有限，且沒(méi)有考慮到不同采收時(shí)間、種植年限等有可能影響砂仁中微量元素的因素，不能對(duì)所有品種品類砂仁進(jìn)行全面的分析。因此后續(xù)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)加大采樣量，加入不同因素樣品進(jìn)行分析，力求建立更加全面的砂仁微量元素分類方法。

綜上所述，中藥中的微量元素是中藥中必不可少的成分，通過(guò)測(cè)定藥材中的微量元素含量，可為中藥的產(chǎn)地溯源、真?zhèn)舞b別、功效研究等方面提供一定的依據(jù)，開(kāi)啟從無(wú)機(jī)方向研究中藥品質(zhì)的新思路，彌補(bǔ)中藥在無(wú)機(jī)領(lǐng)域的空白。