ICP-MS法测定三棱中的人体必需微量元素

王亚茹，李雅萌，杨娜，周柏松，郑炳真，刘金平，李平亚

（吉林大学药学院天然药物研究中心，长春 130021）

三棱为黑三棱科植物黑三棱（Sparganium stoloniferumBuch.-Ham.）的干燥块茎，味辛、苦，归肝、脾经，具有破血行气、消积止痛之功效，主要用于癥瘕痞块、痛经、瘀血经闭、胸痹心痛、食积胀痛的治疗[1]。三棱中主要含有黄酮类、皂苷类、苯丙素类化合物及挥发油和微量元素等。现代药理学研究发现，中药三棱具有抗肿瘤、保肝、抗血酸、镇痛抗炎等活性[2]。中药药效物质基础为中药中所含的复杂化学成分，中药中的定向药效成分[3]可能是微量元素与有机成分配合反应所形成的配合物，从而改变了微量元素的存在状态，使其维持原有成分的生物活性或降低某一成分的毒副作用或提高某一成分的生物活性或产生出原有成分所不具有的新的生物活性[4]。如微量元素Mn极易与母体结构黄酮中电负性强的氧原子成配价 Mn而形成配位络合物，金属配合物与配体均具有抑菌活性，且大多数配合物的抑菌活性均高于配体[5]。

目前，对于中药三棱化学成分的研究主要集中在有机化学成分方面，而在微量元素方面研究极少。已发表文献主要采用原子吸收法测定中药三棱中微量元素的含量[6]，具有快速、简单的优点。本试验首次采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法同时测定中药三棱中锰（Mn）、铬（Cr）、锶（Sr）、锌（Zn）、铷（Rb）、硼（B）、镍（Ni）、铜（Cu）、钼（Mo）、硒（Se）10种人体必需微量元素的含量，该法具有极高的响应灵敏度、较低的检出限、较宽的线性范围、能同时精密测定多种元素的特点，补充其微量元素的研究，为其质量控制及进一步研究提供科学依据。

1 材料

1.1 试验材料

三棱药材（编号分别为S20170910、S20170915、S20170920）由吉林金宝药业股份有限公司提供，经吉林大学药学院李平亚教授鉴定为三棱（S.stoloniferum Buch.-Ham.）的干燥全草。药材切段，高速万能粉碎机粉碎成细粉，过200目筛，备用。

1.2 仪器与试剂

7500a型电感耦合等离子体质谱仪（美国Agilent公司）；FW177型高速万能粉碎机（北京市永光明医疗仪器厂）；AL104型电子天平（瑞士MettlerToledo公司）；Milli-Q超纯水机（美国Millipore公司）。

Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、Cu、Mo、Se标准溶液（10.0mg/L），In、Rh 单元素内标溶液（50.0mg/L），Li、Y、Co、Bi质谱调谐液（10.0mg/L）（美国安捷伦公司）；超纯水（美国Millipore公司，电阻率18.2M/cm）；硝酸（ =1.4g/mL）、氢氟酸（色谱纯）（赛默飞世尔科技）；试验用器皿均用10%硝酸浸泡过夜，用超纯水冲洗后备用。

2 方法

2.1 仪器工作参数

用Li、Y、Co、Bi调谐液对仪器进行最佳工作条件的选择，使各项参数均达测量指标。调频（RF）发射功率：1 350W；等离子体气流速：15.0L/min；载气流速：1.1L/min；高盐雾化器，雾化室温度：2℃；采样深度：7.0mm；蠕动泵转速：6r/min；氧化物指标（CeO+/Ce）：＜ 0.5%；双电荷指标（Ba2+/Ba+）：＜ 1%。

2.2 供试品溶液的制备

精密称取三棱细粉（200目）0.1g，置5.0mL聚四氟乙烯溶样弹中，加入硝酸1.0mL、双氧水0.5mL，电热板（120℃）上预处理，待液体蒸至湿盐状，加入氢氟酸1.4mL、硝酸1.6mL。将溶样弹加盖及钢套密闭，190℃保持48h，自然冷却至室温后，再于120℃的电热板上蒸至湿盐状，冷却，加50%硝酸3.0mL，将溶样弹加盖及钢套密闭，150℃保持12h。冷却后，用高纯水将消解液移至聚氯乙烯样品瓶中，定容至50.0mL，摇匀备用。并随行空白对照。

2.3 标准溶液的制备

精密吸取 Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、Cu、Mo、Se标准溶液，分别用3%HNO3溶液逐级稀释成各系列浓度的标准溶液。

2.4 内标溶液的制备

精密吸取In、Rh标准溶液，用3%HNO3溶液稀释制成1.0g/L的内标溶液。

3 方法学验证

3.1 线性关系

取“2.3”项下的各元素标准溶液，在“2.1”项下的工作条件下测定，以各元素的质量浓度（X，g/L）为横坐标、各元素与内标溶液响应值的比值（Y）为纵坐标绘制标准曲线，得各个元素的线性回归方程和相关系数（r）。结果见表 1。

表1 线性关系考察结果Tab.1 Results of linearity

3.2 仪器检出限

精密吸取3%HNO3作为空白溶液，连续测定11次，并测定各元素的信号响应值，以测定结果3倍标准偏差（3）的比值（S/N）所对应各元素的浓度值为各元素的仪器检出限。见表2。

表2 各元素的仪器检出限Tab.2 Detection limits of10 kinds oftrace elements

3.3 精密度试验

取三棱（编号S20170910）供试品溶液，连续测定6次。结果表明，测得的各元素质量浓度的RSD在1.09%～2.89%范围内。表明精密度良好。

3.4 重复性试验

取三棱（编号S20170910）粉末，平行制备6份供试品溶液，分别测定，结果10种元素含量的RSD值分别为2.70%、2.14%、1.58%、1.21%、1.68%、2.51%、2.98%、2.62%、1.52%、1.73%、，均小于3，表明本法重复性良好。

3.5 稳定性试验

取三棱（编号S20170910）供试品溶液，分别于0h、2h、4h、8h、12h、24h测定各元素的含量，并计算RSD，分别为1.53%、1.77%、2.30%、2.22%、2.62%、2.77%、1.62%、1.94%、2.01%、1.95%，结果显示各元素含量的RSD值均小于3，表明本方法的稳定性良好。

3.6 加样回收试验

精密称取已知含量的三棱样品（编号S20170910）粉末0.05g，按“2.2”项下的方法制备高、中、低3个浓度的供试品溶液，每个浓度平行制备3份，分别加入适量的标准溶液，测定各元素含量，计算回收率。见表3。

表3 加样回收率结果Tab.3 Recovery rates of 10 kinds oftrace elements

4 样品测定

按照“2.2”项下的方法分别制备三棱（编号S20170910、S20170915、S20170920）供试品溶液，测定10种人体必需微量元素的含量。结果见表4。

表4 中药三棱中10种人体必需微量元素的含量Tab.4 The contents of 10 kinds of trace elements in Buch.-Ham. （g/g）

表4 中药三棱中10种人体必需微量元素的含量Tab.4 The contents of 10 kinds of trace elements in Buch.-Ham. （g/g）

Element S20170910 S20170915 S20170920 平均值Average value元素Mn 681.47 681.48 681.55 681.50 Cr 6.49 6.51 6.38 6.46 Sr 6.44 6.42 6.46 6.44 Zn 36.78 37.59 37.62 37.33 Rb 8.95 8.92 8.89 8.92 B 15.78 15.85 15.83 15.82 Ni 17.80 18.45 18.50 18.25 Cu 13.27 13.37 13.41 13.35 Mo 1.48 1.52 1.50 1.50 Se 1.09 1.12 1.15 1.12

5 结果与讨论

Mn参与许多酶的合成与激活，参与人体糖、脂肪的代谢，加快蛋白质、维生素C、维生素B的合成，催化造血机能，调节内分泌，提高机体免疫功能，Mn还是维持正常骨结构、生殖中枢系统的必需元素[7]。研究发现，荷瘤小鼠肝脏瘤组织Mn含量与脂质过氧化水平的升高呈负相关，提示肿瘤宿主组织的脂质过氧化增高与组织Mn的含量降低有关，低Mn或低Zn可能是肿瘤宿主脂质过氧化水平增高的原因之一[8]。微量元素Zn直接参与胞内核酸和蛋白质的合成，参与能量代谢和氧化还原反应；恶性肿瘤组织的癌细胞代谢旺盛，肿瘤生长繁殖迅速，使体内锌消耗明显增加[9]。张涛等研究发现，给糖尿病大鼠适量补Zn可使Cu/Zn比值下降，有效降低糖尿病大鼠血糖、防治糖尿病肾病[10]。微量元素Cu参与30多种酶的组成和活化，构成体内许多含Cu的酶，如酪氨酸氧化酶等，以及含Cu的生物活性蛋白，如铜蓝蛋白、肝铜蛋白等[11]。微量元素Ni具有促进心肌细胞修复与生长、维持血管正常结构、抗凝及对抗自由基的作用，此外，Ni还有刺激生血机能的作用，能促进红细胞再生[12]。微量元素B能促进组织对葡萄糖的摄取、肝糖的合成及葡萄糖向脂肪的转化，使血糖降低；B可预防骨质疏松症的发生；B和B类似物有抗炎症、止痛和促进免疫器官发育等作用；B还是人和动物氟中毒的重要解毒剂[13]。

本研究建立了 ICP-MS法同时快速测定3批三棱（编号 S20170910、S20170915、S20170920）中 Mn、Cr、Sr、Zn、Rb、B、Ni、Cu、Mo、Se10 种人体必需微量元素的分析方法，该法简单、快速、准确，是一种测定中药三棱中人体必需微量元素科学有效的分析方法。中药三棱中各元素回归方程相关系数均≥0.999 8，检出限为 0.0019g/L～0.1644g/L，加样回收率为96.33%～113.33%。测定数据显示，三棱中Mn元素含量最高（681.50g/g），其次为 Zn（37.33g/g）、Ni（18.25g/g）、B15.82（g/g）、Cu（13.35g/g）。本试验结果为中药三棱化学成分的进一步研究及其质量标准的制定提供实验数据支持。

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