ICP-OES 法测定两种喉毛花植物中21 种矿质元素

邓 娟 ，王延花，孙 菁，叶润蓉，卢学峰，袁园园，彭 敏，周玉碧

1中国科学院西北高原生物研究所 青海省青藏高原特色生物资源研究重点实验室，西宁 810008;2中国科学院大学，北京 100049;3 青海省环境监测中心站，西宁 810001

镰萼喉毛花［Comastoma falcatum (Turcz.ex Kar.et Kir.)Toyokuni］与长梗喉毛花［Comastoma pedunlulatum (Rogle et D.Dou)Holub］均为龙胆科(Gentianacese)喉毛花属(Comastoma)植物。两种喉毛花都生长于海拔3200～4420 m 的河滩、沼泽草甸、高山草甸等环境中，在我国主要分布在西藏、青海、甘肃、四川北部［1］，均具有利湿祛痰［2］、清热解毒、舒肝利胆［3］等功效。在青藏高原地区，长梗喉毛花的干燥全草可作为藏茵陈使用［4］，主要用于治疗肝炎、胆结石［5］等由病毒和细菌引起的各种疾病。

多种矿质元素是维持机体某些特殊生理功能的重要成分或是多种酶系的激活剂的组成部分，在维持机体正常的能量转换和新陈代谢等方面发挥着极其重要的作用。有文献报道［6］，中药的药性、功效及作用机理与其含有的矿质元素有着一定的相关性。同时，矿质元素对药材的的道地性质量起到一定的作用［7］。中药矿质元素的研究可为阐明中药性能及药理、营养作用等方面提供一定的科学依据。

电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-OES)具有同时测定多种元素、分析速度快、检出限低、准确度高、线性范围宽等优点［8，9］。目前，国内外对长梗喉毛花的研究主要集中于化学成分和药理作用方面［10-12］，对长梗喉毛花和镰萼喉毛花全草中矿质元素的测定分析尚未见报道。本研究采用ICP-OES法对长梗喉毛花和镰萼喉毛花中的21 种矿质元素含量进行分析测定，为两种喉毛花的进一步研究及合理利用提供一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

21 种元素混合标准储备液100 mg/L(国家环保总局标准样品研究中心);盐酸、高氯酸、硝酸、氢氟酸均为优级纯(购自西安化学试剂厂);实验用水为去离子水。

1.2 仪器与设备

Optima 7000DV 电感耦合等离子发射光谱仪(美国Perkin Elmer 公司);微波消解仪(CEM，美国CEM 公司);VB20 型赶酸装置(美国Lab Tech 公司)。

1.3 测定条件

ICP-OES 仪器工作参数如下:射频功率1300 W，冷却气流量0.8 L/min，辅助气流量0.2 L/min，载气流量15 L/min。各元素分析测定波长见表1。

表1 元素的分析波长Table 1 Detection wavelength of tested elements

1.4 样品来源

试验材料采自青海省祁连县扎麻什乡，采集全草，除去杂物。在实验室内混匀，淋洗，阴干后置40℃恒温烘箱中烘干48 h 至恒量，粉碎，过80 目筛，待用。原植物标本经中国科学院西北高原生物研究所卢学峰副研究员鉴定为龙胆科(Gentianacese)喉毛花属植物镰萼喉毛花［Comastoma falcatum(Turcz.ex Kar.et Kir.)Toyokuni］和长梗喉毛花［Comastoma pedunlulatum (Rogle et D.Dou)Holub］。

1.5 样品处理

准确称取0.4000 g 样品，置于微波消解罐中，然后加入2.0 mL HCl，6.0 mL HNO3和2.0 mL HF，加盖密封，放入微波消解炉中。采用三阶段消解控制方法，具体消解工作条件见表2。按工作条件表消解样品，待冷却至室温后，将消解罐放入赶酸装置继续加热赶酸，待酸赶尽，转移至50 mL 容量瓶中，定容。同时制备全程序试剂空白溶液和加标样品。

表2 微波消解工作条件Table 2 Working conditions of microwave digestion

2 结果与分析

2.1 标准曲线绘制

于100 mL 容量瓶中精密吸取混合标准储备溶液，用1%硝酸稀释配制成浓度为0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg/mL 的标准系列，定容，摇匀。以标准溶液质量浓度(mg/mL)与相应元素的发射强度绘制标准曲线，各待测元素标准曲线及相关系数见表3。可得相关系数r 的范围为0.9990～0.9999，说明各元素标准曲线具有良好的线性关系。

表3 21 种元素线性回归方程、相关系数及检出限Table 3 Linear regression equations of elements and detection limits

2.2 加标回收率试验

取镰萼喉毛花样品进行加标回收率试验，对加标后的同一份样品进行3 次重复测定(见表4)。结果显示21 种矿质元素的加标回收率在86%～108%，说明方法准确。

表4 镰萼喉毛花样品回收率测定结果Table 4 The recovery of standard addition of C.falcatum

2.3 样品的测定

对长梗喉毛花和镰萼喉毛花的样品进行三次测定，结果见表5。根据测定结果(表5)，长梗喉毛花和镰萼喉毛花中共检出20 种矿质元素。其中，长梗喉毛花检出20 种，镰萼喉毛花检出19 种，Cd 元素在两者中均未检出，Co 元素只在镰萼喉毛花中未检出。检出矿物质元素含量的RSD 值在0.11%～4.48%，表明测定结果准确可靠。

表5 长梗喉毛花和镰萼喉毛花中21 种无机元素的含量(n=3)Table 5 Contents of tested elements in C.pedunlulatum and C.falcatum (n=3)

2.4 元素含量比较分析

长梗喉毛花中检出矿物质元素含量高低依次为Fe ＞Ca ＞Mg ＞Ti ＞Mn ＞Zn ＞Sr ＞Cr ＞Se ＞Cu ＞Li＞Tl ＞V ＞As ＞Ni ＞Pb ＞Sb ＞Be ＞Mo ＞Co。其中，Fe、Ca、Mg 等三种元素在长梗喉毛花中含量相对最高，Co、Mo、Be 等三种元素在长梗喉毛花中含量相对最低。

镰萼喉毛花中检出矿物质元素含量大小依次为Ca ＞Mg ＞Fe ＞Ti ＞Zn ＞Se ＞Mn ＞Tl ＞Cr ＞As ＞Sr＞Cu ＞Pb ＞Li ＞V ＞Be ＞Sb ＞Ni ＞Mo。其中，Ca、Mg、Fe 等三种元素在镰萼喉毛花中含量相对最高，Sb、Ni、Mo 等三种元素在镰萼喉毛花中含量相对最低。

两种喉毛花中Ca、Mg、Fe 三种元素的含量均较高。这三种元素均为人体所必需矿质元素。Ca、Mg两种元素是骨骼和牙齿生长发育所需元素，具有保护血管透性和弹性的功能［13］;Fe 元素是血红蛋白与肌红蛋白的组成部分，参与氧的运输和贮存。有人测定了37 例肝癌患者的头发中铁的含量，发现显著低于健康人，说明肝癌患者体内缺铁［14］，这与两种喉毛花具有的舒肝利胆之功效相符。

检出的19 种共有矿质元素中，Ca、Mg 两种元素是人体中的常量元素［15］，Fe、Zn、Se、Mn、Cr、Cu、V、Ni、Mo 等9 种元素为人体所需微量元素［16］。两种喉毛花中常量和微量元素含量的比较结果见图1。从图1 可以看出，除Se 元素外，其他的10 种常量、微量元素在长梗喉毛花中含量均高于在镰萼喉毛花中的含量。

据中国药典(2010 版)记载［17］，重金属主要包括Pb、Cd、Cu、As、Hg 等。重金属元素在长梗喉毛花和镰萼喉毛花中检出Pb、Cu、As 等3 种，且这三种元素在两种喉毛花中的含量相对较低。Pb、As 两种重金属元素在镰萼喉毛花中的均含量高于在长梗喉毛花中的含量(见图2)，而Cu 元素在两种喉毛花中的含量呈相反趋势。

图1 两种喉毛花中11 种常量、微量元素含量的高低趋势Fig.1 The contents trend of major elements and trace elements in two species of Comastoma

图2 两种喉毛花中重金属元素含量的高低趋势Fig.2 The contents trend of heavy metals in two species of Comastoma

3 结论

通过ICP-OES 法分析测定了长梗喉毛花和镰萼喉毛花中的21 种矿质元素，建立了两种喉毛花中矿物元素的分析测定方法。该方法线性关系良好，r≥0.9990，各元素的检出限均低于0.0036 mg/L，加标回收率在86%～108%，RSD 值小于4.48%，表明该方法的检出限低，精密度高，具有良好的准确性和重复性。

对两种喉毛花中21 种矿质元素含量进行比较分析，结果表明:Ca、Mg、Fe 三种元素在两种喉毛花中的含量均较高。两种喉毛花中检出的11 种常量、微量元素中，除Se 元素外，其他的10 种常量、微量元素在长梗喉毛花中含量均高于在镰萼喉毛花中的含量。对于检出的Pb、Cu、As 等3 种重金属元素，Pb、As 两种元素在镰萼喉毛花中的均含量高于在长梗喉毛花中的含量，而Cu 元素则相反。本研究为两种喉毛花的进一步研究及科学合理利用提供参考依据。

1 Lu XF (卢学峰)，Zhang SB (张胜邦).Medicinal Plant in Qinghai Province (青海野生药用植物).Xining:Qinghai People＇s Publishing House，2012.383.

2 Northwest Institute of Plateau Biology，Chinese Academy of Sciences (中国科学院西北高原生物研究所).ZangYaoZhi(藏 药 志).Xining:Qinghai People＇s Publishing House，1991.106.

3 Li FY (李富银)，et al.Progress in treatment of hepatitis in Zangyinchen.China Phar (中国药房)，1995，6(3):38-39.

4 Guo AH (郭爱华).Progress in chemical constituents and pharmacological action of medicinal plants in Gentianaceae Swertia.J Shanxi Coll TCM (山西中医学院学报)，2005，6:57-59.

5 Liu Y (刘莹)，Tian CW (田成旺)，et al.Progress in pharmacological actions and clinical applications of Zangyinchen.Drugs Clinic (现代药物与临床)，2010，25:345-348.

6 Shen LX (沈烈行)，Wang AW (王爱武)，et al.Study on trace element and function of Chinese medicine.Guangdong Trace Elem Sci (广东微量元素科学)，1995，9:70-72.

7 Li MQ (李梅青)，Kong XL (孔祥淋)，Du XM (杜晓妹)，et al.Determination of soluble elements in Paeonia ostii flowers by ICP-MS with microwave digestion.Nat Prod Res Dev(天然产物研究与开发)，2014，26:1926-1929.

8 Yu T (余焘).Determination of inorganic elements in oyster by ICP-OES method with microwave digestion.J Guangxi Agric (广西农业科学)，2010，41:991-993.

9 Michael K，Rafael AS，et al.High resolution ICP-OES analysis of neptunium-237 in samples from pyro chemical treatment of spent nuclear fuel.Microchem J，2014，117:225-232.

10 Qiao YQ (乔涌起)，Cui BS (崔保松)，et al.Chemical constituents of n-BuOH extract of Comastoma pedunculatum.China J Chin Mater Med (中国中药杂志)，2012，16:2360-2365.

11 Tang L (唐丽)，Xu DH (徐暾海)，et al.Study on the chemical constituents of ethyl acetate extract of Comastoma pedunlulatum (Rogle et D.Dou)Holub.J Shandong CollTCM (山东中医药大学学报)，2007，3:250-251.

12 Qiao YQ (乔涌起).Study on the anti-inflammatory chemical constituents of Comastoma pedunlulatum (Rogle et D.Dou)Holub.Beijing:Peking Union Medical College (北京协和医学院)，MSc.2012.

13 Shan ZF (单振芬).Trace elements and health.Studies Trace Ele Health (微量元素与健康研究)，2006，3:66-67.

14 Zhu YL (朱胤龙)，Liu JF (刘军锋).Study on trace element and function of Chinese medicine.J Shanxi TCM (陕西中医)，2000，8:373-374.

15 Zhong XQ (钟秀倩)，et al.Microelement and healthiness.Mod Prevent Med (现代预防医学)，2007，1:61-63.

16 Wang Q (王勤)，Cao JH (曹继华)，Li YL (李艳丽).The important role of trace elements in human body.J Henan Coll TCM (河南中医学院学报)，2003，6:81-83.

17 Chinese Pharmacopoeia Commission (国家药典委员会).Pharmacopoeia of the People’s Republic of China(中华人民共和国药典).Beijing:China Medical Science Press，2010.