ICP-MS法同时测定地耳草药材中21种无机元素的含量Δ

马丽娟，韩 乐，刘训红#，吴启南，傅兴圣，许 虎（1.江苏省中医院，南京 1009；.南京中医药大学药学院，南京 1003）

ICP-MS法同时测定地耳草药材中21种无机元素的含量Δ

马丽娟1＊，韩 乐2，刘训红2#，吴启南2，傅兴圣2，许 虎2（1.江苏省中医院，南京 210029；2.南京中医药大学药学院，南京 210023）

目的：建立同时测定地耳草药材中21种无机元素含量的方法。方法：采用电感耦合等离子体质谱法。功率为1 300W，冷却气流量为1.5 L/m in，载气流速为0.8 L/m in，辅助气流量为0.2 L/m in，积分时间为10 s，延迟时间为1 s，重复1次，测量方式为标准曲线法。采用SPSS 16.0统计软件对数据进行主成分分析和相关性分析。结果：铁、镁、钙、铝、钾、钠、锌、钴、镍、钡、锰、磷、硒、钛、锶、铜、砷、镉、铬、铅、汞检测质量浓度线性范围分别为50～250μg/m L（r＝0.997 2）、25～100μg/m L（r＝0.998 9）、25～100μg/ m L（r＝0.997 7）、2.5～15μg/m L（r＝0.999 6）、25～150μg/m L（r＝0.999 1）、2.5～15μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 8）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 6）、0.5～2μg/m L（r＝0.999 5）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、0.5～2μg/m L（r＝0.998 3）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 7）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、2.5～10μg/m L（r＝0.999 9）、0.05～0.2μg/m L（r＝0.999 2）、0.05～0.2μg/m L（r＝0.999 7）；精密度、稳定性、重复性试验的RSD＜5.0%；加样回收率为93.9%～106.9%（RSD为0.22%～2.94%，n均为6）。钾、镁、磷、钙、铝为药材样品中主要的无机元素成分；21种元素中部分元素间有一定的相关性。结论：该方法操作简便，精密度、稳定性、重复性好，可用于地耳草药材中21种无机元素含量的同时测定。

地耳草；无机元素；电感耦合等离子体质谱法

地耳草为较常用中药，又名田基黄，系藤黄科植物地耳草Hypericum japonicum Thunb.的干燥全草，具清热利湿、解毒消肿之功效，主治湿热黄疸、泄泻、痢疾、疮痂痈肿、急性肾炎、血吸虫病等，其注射液已广泛用于临床，治疗急、慢性肝炎效果均较显著[1]。现代药理研究表明，地耳草具有增强免疫、抗肿瘤[2-3]和抗痛风[4]的作用，其主要活性成分为黄酮类化合物。目前，对地耳草药材的质量控制多用高效液相色谱法同时测定黄酮类成分的含量[5-7]，但近年来，中药材中无机元素与其疗效的关系日益受到关注，其所含元素的种类及含量是中药质量评价的非常重要的基础数据[8]。本研究采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）对不同产地地耳草药材中铁（Fe）、镁（Mg）、钙（Ca）、铝（A l）、钾（K）、钠（Na）、锌（Zn）、钴（Co）、镍（Ni）、钡（Ba）、锰（Mn）、磷（P）、硒（Se）、钛（Ti）、锶（Sr）、铜（Cu）、砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铅（Pb）、汞（Hg）的含量进行分析和比较，以期为地耳草药材的有效性及安全性评价提供科学的参考依据。

1 材料

1.1 仪器

OptimaTM2100DV型ICP-MS仪（美国Perkin Elmer公司）；ETHOS型微波消解仪（意大利M ilestone公司）；DF110型电子分析天平（苏州赛恩斯仪器有限公司）；DHG-9023A型电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）。

1.2 试剂

27Al、75As、137Ba、34Se、209Bi、112Cd、59Co、52Cr、64Cu、24Mg、55Mn、59Ni、48Ti、31P、65Zn多元素混合标准品溶液（批号 ： GSB04- 1766- 2004） 以及56Fe、27A l、24Mg、23Na、40Ca、39K、88Sr、200.5Hg、207Pb单元素标准品溶液（批号分别为GSB04-1726-2004、GSB04-1713-2004、GSB04-1735-2004、GSB04-1734-2004、GSB04-1720-2004、GSB04-1751-

2004、GSB04-1754-2004、GSB04-1729-2004、GSB04-1742-2004）均购自国家有色金属及电子材料分析测试中心，质量浓度均为1 000mg/L；硝酸、盐酸为色谱纯，其余试剂均为分析纯，水为去离子水。

1.3 药材

地耳草药材（见表1）经南京中医药大学中药鉴定教研室刘训红教授鉴定为真品。留样凭证存放于南京中医药大学中药鉴定实验室。

表1 地耳草药材来源Tab 1 Sourcesof H.japonicum

2 方法与结果

2.1 仪器工作条件

2.1.1 ICP-MS参数 功率：1 300W；冷却气流量：1.5 L/m in；载气流速：0.8 L/m in；辅助气流量：0.2 L/m in。

2.1.2 测量条件 积分时间：10 s；延迟时间：1 s；测量方式：标准曲线法；重复1次。

2.2 溶液的制备

2.2.1 Sr、K混合标准品溶液 精密量取Sr单元素标准品溶液0、5.0、10.0、15.0、20.0μL，分别置于10m L量瓶中；精密量取K单元素标准品溶液0、0.25、0.5、1.0、1.5 m L，分别置于上述10m L量瓶中，准确加70%硝酸溶液1.8m L，加水定容，制成Sr质量浓度分别为0、0.5、1.0、1.5、2.0μg/m L，K质量浓度分别为0、25、50、100、150 μg/m L的系列Sr、K混合标准品溶液。

2.2.2 Pb、Hg混合标准品溶液 精密量取Pb、Hg单元素标准品溶液各20μL，置于10m L量瓶中，加水定容，制成Pb、Hg质量浓度均为2μg/m L的混合标准品母液。精密量取上述Pb、Hg混合标准品母液0、0.25、0.5、0.75、1.0m L，分别置于10m L量瓶中，准确加入70%硝酸溶液1.8m L，加水定容，制成Pb、Hg质量浓度均分别为0、0.05、0.1、0.15、0.2μg/m L的系列Pb、Hg混合标准品溶液。

考虑合成气及合成气中H2和CO收率及H2/CO比，选择TFR为825℃。此时，合成气中H2、CO和CO2含量分别为39.4%、47.6%和10.6%，合成气总收率及合成气中H2和CO收率为1.48 Nm3/kgbiomass和1.16 Nm3/kgbiomass。

2.2.3 Fe、Na、Mg、Ca、Al混合标准品溶液 精密量取Fe单元素标准品溶液0、0.5、1.0、1.5、2.5m L，Na、Al单元素标准品溶液各0、0.025、0.05、0.10、0.15m L，Mg、Ca单元素标准品溶液各0、0.025、0.05、0.075、0.1m L，分别置于10m L量瓶中，准确加70%硝酸溶液0.09m L，加水定容，制成Fe质量浓度分别为0、50、100、150、250μg/m L，Na、Al质量浓度均分别为0、2.5、5.0、10、15.0μg/m L，Mg、Ca质量浓度均分别为0、25、50、75、100μg/m L的系列Fe、Na、Mg、Ca、A l混合标准品溶液。

2.2.4 As、Ba、Se、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Ti、P、Zn混合标准品溶液 精密量取多元素混合标准品溶液0、0.25、0.5、0.75、1.0m L，分别置于10m L量瓶中，准确加70%硝酸溶液1.8m L，加水定容，制成含As、Ba、Se、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Ti、P、Zn质量浓度均分别为0、2.5、5、7.5、10μg/m L的系列As、Ba、Se、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Ti、P、Zn混合标准品溶液。

2.2.5 供试品溶液 精密称取药材样品粉末（过200目筛）0.2 g，置于100m L聚四氟乙烯消解罐中，加70%硝酸溶液5m L、盐酸2m L、氢氟酸2m L，于通风橱中静置15m in，待反应不剧烈后加盖密封，装入微波消解仪消解，消解完毕后冷却至室温，取出消解罐，在通风橱中将酸挥尽，转移至50m L量瓶中，加水定容，即得。

2.3 线性关系考察

分别精密量取“2.2”项下系列混合标准品溶液各适量，按“2.1”项下仪器工作条件进样测定，记录离子信号相对强度。以待测元素质量浓度（x，μg/m L）为横坐标、离子信号相对强度（y）为纵坐标进行线性回归，得回归方程与线性范围，详见表2。

2.4 检测限考察

分别精密量取“2.2”项下待测元素混合标准品溶液（均取系列混合标准品溶液的第2个质量浓度，下同）各适量，倍比稀释，并按“2.1”项下仪器工作条件进样测定，当信噪比为3∶1时，得检测限，详见表2。

取“2.2”项下待测元素混合标准品溶液各适量，按“2.1”项下仪器工作条件连续进样测定6次，记录离子信号相对强度。结果，各待测元素离子信号相对强度的RSD＜5.0%（n＝6），表明仪器精密度良好。

表2 回归方程、线性范围与检测限Tab 2 Regression equations，linear ranges and detection lim its

2.6 稳定性试验

取“2.2.5”项下供试品溶液（编号：S1）适量，分别于室温下放置0、2、4、8、10、12 h时按“2.1”项下仪器工作条件进样测定，记录离子信号相对强度。结果，各待测元素离子信号相对强度的RSD＜5.0%（n＝6），表明供试品溶液室温下放置12 h内基本稳定。

2.7 重复性试验

精密称取同一批样品（编号：S1）适量，按“2.2.5”项下方法制备供试品溶液，共6份，再按“2.1”项下仪器工作条件进样测定，记录离子信号相对强度。结果，各待测元素离子信号相对强度的RSD＜5.0%（n＝6），表明本方法重复性良好。

2.8 加样回收率试验

取已知含量样品（编号：S1）适量，共6份，分别加入一定量的待测元素标准品溶液，按“2.2.5”项下方法制备供试品溶液，再按“2.1”项下仪器工作条件进样测定，记录离子信号相对强度并计算加样回收率，结果见表3。

表3 加样回收率试验结果（n＝6）Tab 3 Resultsof recovery tests（n＝6）

2.9 药材样品中无机元素含量测定

取11批药材样品各适量，分别按“2.2.5”项下方法制备供试品溶液，再按“2.1”项下仪器工作条件进样测定，记录离子信号相对强度并计算样品含量，结果见表4（注：表中“ND”为未检测到）。

表4 药材样品中无机元素含量测定结果（n＝3，µg/g）Tab 4 Contentsof inorganic elementsin samples（n＝3，µg/g）

由表4可知，A l、Ca、Fe、K、Mg、P这6种元素的平均含量明显高于其他元素，其中K元素的平均含量最高；As、Cd的平均含量较低。11批不同产地药材样品中大多数无机元素的含量均有一定的差异。

2.10 主成分分析和相关性分析

2.1 0.1 主成分筛选及其贡献率分析 选择药材样品中共有的17种无机元素进行分析，应用SPSS 16.0统计软件包中的因子分析程序对原始数据进行标准化处理（见表5）。主成分的特征值及贡献率是选择主成分的依据。从表5可知，前5种主成分（K、Mg、P、Ca、A l）的累积贡献率达87.348%（＞85%），由此可代表地耳草药材中无机元素100%的信息。

表5 特征值及贡献率Tab 5 Characteristic value and contribution rate

KMO统计量与Bartlett’s球形检验结果：KMO统计量＝0.475，球形检验χ2＝22.616，P＝0.012＜0.05。故适于因子分析。

经方差最大正交旋转后得因子载荷矩阵，用以鉴别有实际意义的因子，详见表6。由表6可知，第1个主因子与Al、Ti、Cr高度正相关；第2个主因子与Mg高度正相关，与Cu高度负相关。因为总方差60%以上的贡献来自前2个主因子，综合前2个主因子分析显示，K、Mg、P、Ca、Al是地耳草药材中的特征无机元素。

2.1 0.2 药材样品中无机元素含量间的相关性分析 药材样品中无机元素含量间的相关性分析结果见表7（注：表中“＊”为有显著相关性；“＊＊”为有极显著相关性）。由表7可知，药材样品中18对元素极显著正相关（P＜0.01）：Al-Ba、Al-Co、Al-Fe、Al-Ni、Al-Ti、Al-Cr、Ba-Ni、Ba-Ti、Ba-Cr、Co-Fe、Co-Ni、Co-Ti、Fe-Ti、Fe-Cr、Ni-Ti、Ni-Cr、Ti-Cr、Zn-Se；药材样品中12对元素显著正相关（P＜0.05）：A l-Ca、Ba-Co、Ba-Pb、Ca-Co、Ca-Fe、Ca-Ni、Ca-P、Co-Cr、Fe-Na、Fe-Ni、Mn-P、Na-Ti。表明药材样品中上述30对元素的吸收积累有很好的协同作用。药材样品中2对元素极显著负相关（P＜0.01）：Mg-Zn、Mg-Se；药材样品中2对元素显著负相关（P＜0.05）：Pb-Hg、Hg-As。表明药材样品中上述4对元素的吸收没有协同作用。

表6 旋转变换后的因子载荷矩阵Tab 6 Factor loadingmatrix after rotation transformatial

表7 药材样品中无机元素含量间的相关性分析结果Tab 7 Correlation resultsof the contentsof inorganic elementsof Samples

3 讨论

研究结果初步表明，该方法操作简便，精密度、稳定性、重复性好，可用于地耳草药材中21种无机元素含量的同时测定。地耳草药材中部分元素间存在一定的相关性（正相关或负相关）。不同产地地耳草药材中大多数无机元素的含量均有一定差异。

地耳草药材中含有丰富的无机元素，在所分析的数种人体必需微量元素中，以Fe、Cu、Zn、Mn等含量较高，试验结果与文献报道[9-10]基本一致。这些元素在地耳草药效发挥过程中起协同促进作用；且在治病同时还可起到补充微量元素的作用。

重金属As、Hg、Pb、Cd等是对人体有害的微量元素，当其在体内蓄积至一定量时可引起免疫系统障碍和多种功能损害。目前，我国仅制定了部分中药材和中药制剂中Pb、As、Hg的限量标准，本试验结果既可为地耳草药材的质量评价提供依据，也可为制定其中重金属限量标准提供参考。依据《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》（2001）对重金属的限量指标：Pb≤5.0mg/kg，Cd≤0.3mg/kg，Hg≤0.2mg/kg，As≤2.0mg/kg。综合上述标准可知，地耳草药材样品中Hg超标，其他重金属均符合标准。

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SimultaneousDeterm ination of 21 Inorganic Elements in Hypericum japonicum by ICP-MS

MA Lijuan1，HAN Le2，LIU Xunhong2，WU Q inan2，FU Xingsheng2，XU Hu2（1.Jiangsu Provincial Hospital of TCM，Nanjing 210029，China；2.College of Pharmacy，Nanjing University of TCM，Nanjing 210023，China）

OBJECTIVE：To establish themethod for simultaneous determ ination of 21 inorganic elements in Hypericum japonicum.METHODS：ICP-MSmethod was adopted.The power was 1 300 W；flow rate of cooling gas was 1.5 L/m in；flow rate of carrier gas was 0.8 L/min；flow rate of auxiliary gaswas 0.2 L/m in；integration time was 10 s；delay time of 1 s；repetition times was one time；measurementmode was standard curvemethod.SPSS 16.0 statistical software was used for relationship analysis and main component analysis.RESULTS：The linear range of iron，magnesium，calcium，aluminum，potassium，sodium，zinc，cobalt，nickel，barium，manganese，phosphorus，selenium，titanium，strontium，copper，arsenic，cadmium，chrom ium，lead，mercury were 50-250μg/m L（r＝0.997 2），25-100μg/m L（r＝0.998 9），25-100μg/m L（r＝0.997 7），2.5-15μg/m L（r＝0.999 6），25-150μg/m L（r＝0.999 1），2.5-15μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 8），2.5-10μg/m L（r＝0.999 6），0.5-2μg/m L（r＝0.999 5），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），0.5-2μg/m L（r＝0.998 3），2.5-10μg/m L（r＝0.999 7），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），2.5-10μg/m L（r＝0.999 9），0.05-0.2μg/m L（r＝0.999 2），0.05-0.2μg/m L（r＝0.999 7），respectively.RSDs of precision，stability and reproducibility tests were all lower than 5.0%.The recoveries were 93.9%-106.9%（RSD were 0.22%-2.94%，n＝6）. CONCLUSIONS：Themethod is simple，precise，stable and reproducible，and can be used for simultaneous determination of 21 inorganic elements in H.japonicum.

Hypericum japonicum；Inorganic element；ICP-MS

R284.1；R927.2

A

1001-0408（2017）15-2115-05

2016-06-20

2016-07-08）

（编辑：张 静）

南京中医药大学“药用生物资源研究与利用”优秀科技创新团队支持计划项目（No.nzy-cxtd-002）

＊主管中药师。研究方向：中药调配、检验、品质评价。E-mail：39453403@qq.com

#通信作者：教授。研究方向：中药调配、检验、品质评价。E-mail：liuxunh1959@sohu.com

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2017.15.28