ICP-MS法测定干姜中10种人体必需微量元素的含量

吴福林，董庆海，王涵，谭静，林红强，刘慧，李平亚，李艳娇

（1.吉林大学药学院，长春 130021；2.吉林四长制药有限公司，吉林 梅河口 135000；3.吉林大学第一医院药剂科 长春 130021）

人体必需微量元素对维持正常生理功能具有重要作用，可参与体内多种功能性蛋白质、酶及激素等的合成，对调节机体代谢具有重要作用[1-5]。如Fe(Ⅱ)和卟啉能够组成血液中的血红蛋白和肌肉中的肌红蛋白，含铁的蛋白质是生物氧化还原反应中的主要电子载体，是所有生物体内能量转换反应中不可缺少的物质。铜是多种酶的主要成分，参与它们的合成，铜过多或过少对人体神经系统都会产生不良影响[6]。虽然微量元素在人体内含量极少，但却是人体不可缺少的成分。

姜为姜科植物姜（Zingiber officinale Rose）的干燥根茎，又名白姜、均姜，是药、食两用常用中药。干姜性热、味辛，归脾、胃、肾、心、肺经，具有温中散寒、回阳通脉、温肺化饮的功效[7]。干姜主要含有挥发油、姜酚类、多糖及微量元素等化学成分[8]。现代药理学研究表明，干姜具有解热、抗炎杀菌[9]、抗氧化[10]、抗心律失常[11]、抗心肌缺血[12]及抗肿瘤[13]等药理活性，临床上可用于消炎、镇痛及止呕等。目前，干姜的研究主要集中在化学成分及药理作用等方面，对于干姜微量元素的研究较少。蒋云福等[14]用火焰原子吸收分光光度法测定干姜、炮姜及高良姜中铜（Cu）、锰（Mn）、钙（Ca）、铁（Fe）、锌（Zn）、镉（Cd）、铅（Pb）等7种无机元素的含量，并分析不同姜之间微量元素的差异。本研究首次采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）同时测定了干姜中 Cu、Zn、钴（Co）、Mn、铬（Cr）、硒（Se）、镍（Ni）、钼（Mo）、钒（V）、锡（Sn）等10种人体必需微量元素的含量，为干姜药材的质量控制及进一步合理补充人体内必需微量元素提供科学依据。

1 材料

1.1 试验材料

干姜药材（编号为G20180720）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姜科植物姜（Z.officinaleRose）的干燥根茎。药材切断，用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）；AL104型电子天平（瑞士Mettler Toledo公司）；FW177型高速万能粉碎机（北京市永光明医疗仪器厂）；Milli-Q超纯水机（美国Millipore公司）。

Cu、Zn、Co、Mn、Cr、Se、Ni、Mo、V、Sn 标准溶液（10.0 mg/L），铟（In）、铑（Rh）单元素内标溶液（50.0 mg/L），锂（Li）、钇（Y）、Co、铋（Bi）质谱调谐液（10.0mg/L）（美国安捷伦公司）；超纯水（美国Millipore公司）；硝酸（ =1.4 g/mL，赛默飞世尔公司）；氢氟酸（色谱纯，美国Fisher公司）。

试验用器皿均用10%硝酸浸泡过夜，用超纯水冲洗后备用。

2 方法与结果

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。等离子体气流速：15.0 L/min；调频（RF）发射功率：1 350 W；载气流速：1.1 L/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；双电荷指标（Ba2+/Ba+）：＜1%；氧化物指标（CeO+/Ce）：＜0.5%。

2.2 供试品溶液的制备

精密称取干姜细粉0.1 g，加5.0 mL聚四氟乙烯溶解，置于溶样弹中，加入硝酸1.0mL、双氧水0.5mL，置于电热板（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48 h，自然冷却至室温后，再于120℃的电热板上蒸至湿盐状，冷却后，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50.0 mL，摇匀备用，并随行制备空白对照溶液。

2.3 标准溶液的制备

精密吸取 Cu、Zn、Co、Mn、Cr、Se、Ni、Mo、V、Sn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1.0 g/L的内标溶液。

2.5 方法学验证

2.5.1 线性关系 取“2.3”项下各元素标准溶液，在“2.1”项下工作条件下测定，以各元素质量浓度（g/L）为横坐标（X）、各元素与内标溶液响应值比值为纵坐标（Y）绘制标准曲线，得各元素的线性回归方程和相关系数（r），结果见表1。精密吸取“2.2”项下空白对照溶液，以连续测定空白对照溶液仪器响应值的10倍标准偏差（10SD）对应的各待测元素质量浓度为定量限，以连续测定空白对照溶液仪器响应值的3倍标准偏差（3SD）对应的各待测元素质量浓度为检测限，结果见表1。

表1 各元素的线性关系及检出限Table 1 Linear relationship and detection limit of each element

2.5.2 精密度试验 取干姜（编号G20180720）供试品溶液，连续测定6次。测得的各元素含量的RSD为1.25%～2.56%，表明精密度良好。

2.5.3 重复性试验 取干姜（编号G20180720）粉末，平行制备6份供试品溶液，分别测定。10种元素含量的RSD为1.74%～2.75%，表明该方法重复性良好。

2.5.4 稳定性试验 取干姜样品（编号G20180720）供试品溶液，分别于 0、2、4、8、12、24 h 测定各元素的含量，并计算RSD。各元素含量的RSD为1.54%～2.11%，表明该方法的稳定性良好。

2.5.5 加样回收试验 取已知含量的干姜药材样品细粉（编号G20180720）共9份，每份0.05g，分别加入各待测元素低、中、高质量浓度标准品溶液适量，按“2.2”项下方法制备供试品溶液，再按“2.1”项下ICP-MS条件进样测定，记录仪器响应值，并计算加样回收率，结果见表 2。由表2可知，各元素平均加样回收率为99.63%～101.46%，RSD为0.10%～2.80%，表明该方法准确、可靠，可用于干姜中10种人体必需微量元素的含量测定。

表2 加样回收率标准Table 2 Sample recovery test results

续表2

2.5.6 样品测定结果 按照“2.2”项下方法分别平行制备干姜（编号为G20180720）供试品溶液3份，再按“2.1”项下ICP-MS条件进样测定，记录仪器响应值，计算10种人体必须微量元素的含量，结果见表3。

表3 干姜药材中10种人体必需微量元素的含量Table 3 The content of trace elements in 10 kindsof human body in dried ginger medicine （g/g）

3 结论

该研究建立了 ICP-MS法快速测定干姜中 Cu、Zn、Co、Mn、Cr、Se、Ni、Mo、V、Sn 等 10 种人体必需微量元素的含量，结果表明，干姜中Mn、Cu、Zn含量分别为 328.2049、57.4596、20.2833g/g，Sn、Ni、Cr、Se、V、Co、Mo含量分别为 9.0956、4.5861、3.2654、1.6022、1.036 4、0.499 2、0.117 5g/g。各元素回归方程系数≥0.999 8，10种元素在0～500g/L线性关系良好，各元素检出限均小于 0.146 0g/L，定量限均小于0.486 7g/L，加样回收率为99.63%～101.46%。该方法简单、快速，准确，具有良好的精密度、重复性及稳定性。干姜作为药、食两用的常用药材，本研究从元素角度进一步为干姜药材的药效物质基础提供科学依据。