ICP-OES测定叉唇石斛茎部 种微量元素的含量

苏艳梅，朱秀英，毕云凤，杨明惠

（大理大学药学院，云南大理 671000）

兰科（Orchidaceae）是被子植物中的一个大科，约有800属28 000种，我国约有194属1 620种〔1〕。石斛属（Dendrobium）作为兰科植物中一个较大的属，全世界约有1 500种，我国有74种和2变种，药用的品种约有50种〔2〕。叉唇石斛（Dendrobium stuposum Lindl.）为兰科石斛属植物，又名长柔毛石斛，一般生长于海拔约1 800 m的山地疏林中树干上，国内主要分布于云南南部至西南部〔3〕。石斛是中国传统的名贵中药，在《神农本草经》中被列为上品〔4〕，大量研究表明，其主要含有多糖、黄酮、石斛酚、生物碱、菲类、联苄类等成分，具有抗肿瘤、抗氧化、抗菌和抗血小板凝集等作用〔2，5〕。

微量元素与人体的多种生理功能密切相关，如：Fe、Mn、Zn等是人体必需的微量元素；Fe是人体血红蛋白和肌红蛋白的组成部分；Mn可以促进人体生长发育，调节内分泌系统，提高机体免疫功能；Zn、Cu可参与人体内多种酶的组成；Co是维生素B12的重要组成部分；这些元素对于维持生命活动具有重要意义。但是，一些对人体有害的金属元素如Al、Cd、Pb、Ni、Cr等含量过高，会对脑、肝、肾、造血系统、消化系统、免疫系统等产生不同程度的毒性作用，影响机体的正常生长发育〔6〕。这些微量元素与人的生理健康息息相关，因此，对药材中微量元素的组成及含量进行分析测定具有重要意义。

目前，常用的微量元素检测分析方法一般包括光谱法、色谱法和电化学分析法等，其中利用荧光纳米探针法〔7〕、原子吸收分光光度法（AAS）〔8〕、乙炔-空气火焰原子吸收法〔9〕、微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法（微波消解-ICP-AES）〔10〕、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）〔11〕和电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）〔12〕等方法测定石斛属植物中元素含量的文献不断被报道。目前还未见文献报道叉唇石斛中微量元素的含量，本研究采用ICP-OES对叉唇石斛茎部中10种微量元素的含量进行测定分析，为今后更好地研究叉唇石斛的化学成分、药效评价及药理毒理作用等提供一定的理论参考。

1 仪器与试剂

Maxi-44型微波消解仪（意大利Milestone Ethos up）；PQ-9000型电感耦合等离子体发射光谱仪（德国耶拿）；GD25型石墨赶酸器（四川奥普乐科技集团有限公司）；UPHIV-20T型超纯水仪；10种元素（Fe、Al、Mn、Zn、Cr、Cu、Ni、Co、Cd和Pb）混合标准储备液100 mg/L（国家有色金属及电子材料分析测试中心）；69%浓硝酸和30%过氧化氢均购自重庆川东化工，用于微波消解。所有与样品接触的实验设备均在10%硝酸溶液中浸泡24 h，用超纯水（电阻率≥18.2 MΩ·cm）彻底冲洗干净，烘干备用。

2 方法

2.1 样品采集与预处理叉唇石斛于2017年5月采自云南省保山市龙陵县，由大理大学药学院杨明惠教授鉴定为兰科石斛属植物叉唇石斛（D.stuposum Lindl.），标本存放于大理大学药学院实验室。叉唇石斛的茎用超纯水（电阻率≥18.2 MΩ·cm）洗3次，切成小块后在空气中自然阴干，用粉碎机粉碎，粉末过4目筛，存放在干燥器中备用。

2.2 微波消解程序第一步：15 min温度升至140℃，保持5 min；第二步：10 min温度升至180℃，保持20 min；第三步：温度冷却至45℃，冷却时间为20 min。所有微波消解程序的功率均为1 800 W。

2.3 溶液的制备

2.3.1 标准溶液精密量取“1”项下混合标准储备液10.00 mL，再用2%硝酸溶液稀释，分别配制成质量浓度为0.10、0.50、1.00、2.50、5.00 mg/L的多元素混合标准溶液。

2.3.2 供试品溶液精密称取叉唇石斛茎0.2 g，平行3份，分别置于聚四氟乙烯消解罐中，加8 mL 2%硝酸溶液密封浸泡后，按照“2.2”项下设定好的消解程序进行微波消解。消解完毕后在160℃下加热赶酸3 h，待冷却后取出。将消解后的溶液转移至50 mL的容量瓶中，用2%硝酸溶液定容，然后用0.45μm的微孔滤膜进行过滤，将滤液转入10 mL离心管中备用。

2.4 ICP-OES条件发射功率：1 200 W；载气流量：12 L/min；辅助气流量：0.5 L/min；蠕动泵速：1.00 L/min；雾化气流量：0.5 L/min；氩气压力：0.65 MPa；正常进样时间：15 s；快泵流速：4.0 mL/min；清洗时间：5 s；积分时间：1 s；测量次数：3次。检测波长：Fe（259.940 nm）、Al（396.152 nm）、Mn（257.610 nm）、Zn（202.548 nm）、Cr（205.552 nm）、Cu（324.754 nm）、Ni（231.604 nm）、Co（228.615 nm）、Cd（214.441 nm）和Pb（220.353 nm）。

2.5 方法学考察

2.5.1 线性关系、定量限（limit of quantitation，LOQ）和检测限（limit of detection，LOD）考察精密量取“2.3.1”项下系列混合标准溶液适量，按“2.4”项下实验条件进样测定，记录响应值，并绘制标准曲线，其中横坐标（x，mg/L）表示仪器中各待测元素（Fe、Al、Mn、Zn、Cr、Cu、Ni、Co、Cd和Pb）的质量浓度，纵坐标（y）表示仪器的响应值。对试样中的空白溶液分别进行10次测定，计算其标准值的偏差（SD），分别用3倍SD和10倍SD对应的各待测微量元素的质量浓度作为LOD和LOQ。见表1。

表1 10种微量元素测定的结果

2.5.2 稳定性考察取同一供试品溶液，分别于0、2、4、8、16、24 h按“2.4”项下实验条件平行测定6次，记录响应值，计算各元素相对的RSD。结果显示，各元素稳定性的RSD值均小于3.24%，表明供试品溶液在24 h内稳定性良好。

2.5.3 精密度考察精密量取同一供试品溶液，按“2.4”项下实验条件平行测定6次，记录响应值，计算其RSD。结果显示，各元素仪器精密度的RSD值均小于2.68%，表明仪器精密度良好。见表1。

2.5.4 供试样品测定精密量取“2.3.2”项下叉唇石斛茎部供试品溶液适量，按“2.4”项下实验条件进样测定，重复测定3次，计算各待测元素含量和RSD。见表1。

2.5.5 加标回收实验精确量取已知各元素含量的叉唇石斛茎部粉末样品溶液2 mL，加入一定量的多元素混合标准溶液，按“2.3.2”项下方法平行制备6份，按“2.4”项下实验条件进样测定，重复测定6次，记录仪器响应值并计算加标回收率。结果显示，各元素加标回收率在92%～104%，RSD值均小于1.98%，表明各元素回收率良好，方法准确度高。见表2。

表2 加标回收测定结果（n=6）

3 结果与讨论

本文采用ICP-OES法对叉唇石斛茎部中的10种微量元素进行测定，10种微量元素的LOD为0.03～7.36 ng/L，LOQ为0.11～24.52 ng/L，各元素稳定性的RSD值均小于3.24%，仪器精密度的RSD值均小于2.68%，加标回收率在92%～104%，RSD值均小于1.98%，说明该方法操作简单，样品用量少，精密度高，可同时测定多种微量元素含量，具有较高的可行性〔13〕。

实验结果表明，叉唇石斛茎部中微量元素含量Fe>Al>Mn>Zn>Cr>Cu>Ni>Co>Cd>Pb；依据2020版《中华人民共和国药典》“中药有害残留物限量制定指导原则”〔14〕中规定：药材及饮片（植物类）Pb≤5 mg/kg，Cd≤l mg/kg，Cu≤20 mg/kg，样品中3种元素含量均符合标准，但依据《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》〔15〕中规定：Pb≤5.0 mg/kg，Cd≤0.3 mg/kg，Cu≤20.0 mg/kg，样品中Cd含量超标；在2020版《中华人民共和国药典》中记载石斛用量为干品6～12 g〔16〕，以最高服用量12 g/d计算，叉唇石斛中每日摄入Fe的量为4.38 mg，Al为4.34 mg，Mn为2.66 mg，Zn为0.24 mg，Cr为0.224 mg，Ni为0.056 mg；服用量所含的微量元素对比《中国居民膳食营养素参考摄入量》〔17〕和美国食品和药品每日微量元素推荐摄入量〔18〕，Fe的每日推荐供给量为6～30 mg，Zn为5～19 mg，Cr为0.01～0.20 mg，Ni为0.025～0.035 mg，Mn的每日最高可耐受摄入量不得高于10 mg，Al的耐受摄入量为每人每周每千克体质量不得超过2 mg。经对比分析，叉唇石斛中Cr和Ni含量有不同程度超标，Al含量对于成人服用安全，但对于儿童存在一定的超标。过量的Cd、Ni、Cr和Al将会影响人体的健康，应尽量避免长期大剂量服用，防止有害微量元素积累；同时，也应加强叉唇石斛的无公害种植，减少有害微量元素对药材质量的影响。

本研究对云南省保山市龙陵县的叉唇石斛茎部中10种微量元素的含量进行了简单的分析测定，为评价其质量、阐明药理毒理作用奠定一定基础；但因样本量及所测定的元素种类较少，对于各元素的分布差异、元素与化学成分相关性等问题，有待在今后的实验中深入研究。