基于微波消解-ICP-AES法對不同產地浮萍中無機元素的分析△

劉杰，吳啟南*，秦李凡，王紅，伍城穎，章一智

(1.江蘇省中藥資源產業化過程協同創新中心，江蘇 南京 210023； 2.南京中醫藥大學 藥學院，江蘇 南京 210023)

研究開發

基于微波消解-ICP-AES法對不同產地浮萍中無機元素的分析△

劉杰1，2，吳啟南1，2*，秦李凡1，2，王紅1，2，伍城穎1，2，章一智1，2

(1.江蘇省中藥資源產業化過程協同創新中心，江蘇 南京 210023； 2.南京中醫藥大學 藥學院，江蘇 南京 210023)

目的為浮萍質量標準的建立與資源的綜合開發利用提供科學依據。方法采用微波消解-ICP-AES法測定不同產地浮萍中無機元素含量，用聚類分析法對其所含元素進行分析和評價。結果不同產地浮萍中含有19～23種無機元素，其中B，Co，Cr，Cu，Fe，Mn，Mo，Ni，Zn 9種為人體必需微量元素，Ca，P，K，Mg和Na等5種為人體必需宏量元素。結論多種元素與浮萍藥理活性存在密切的聯系，具有一定的研究價值，浮萍對有毒重金屬元素的治理和水環境的保護具有一定的發展前景。

浮萍；無機元素；產地；分析評價；綜合利用

浮萍為浮萍科植物紫萍Spirodelapolyrrhiza(L.)Schleid.的干燥全草。6～9月采收，洗凈，除去雜質，曬干。浮萍為常用中藥,全國各地普遍水生,味辛，性寒，歸肺經。具有宣散風熱，透疹，利尿的功能。用于麻疹不透，風疹瘙癢，水腫尿少[1]。臨床上主要用于風濕麻痹、水腫和風熱隱疹等[2-3],目前對其有效成分尚不十分明確。商品調查發現藥市上的主流品種為紫萍,有些混有少量青萍,兩廣地區習慣使用[4]。

電感耦合等離子體原子發射光譜法(Inductive coupled plasma atomic emission spectrometry，簡稱ICP-AES)是利用等離子炬作為發射光譜的激發光源，并采用AAS的溶液進樣方式，發展為具有發射光譜多元素同時分析的特點，又具有吸收光譜溶液進樣的靈活性和穩定性的新型儀器，由于ICP-AES具有精密度高、靈敏度高、線性范圍廣等特點，并具有多元素同時檢測的能力而得以廣泛應用[4]。ICP-AES分析前處理要求消解完全，而微波消解技術是近年來發展起來的樣品前處理新技術，常用于對固體樣品的處理，以其快速、高效、準確度高、消解徹底等優點，已被廣泛應用于生物、環境、地質和金屬樣品元素分析前處理中[5]。

近年來無機元素特別是人體必需微量元素與疾病、中藥藥效及藥性的關系已引起醫藥學家的關注。體內的許多酶都含有微量元素，因此對微量元素的研究有利于對中藥有效成分的闡明[6]。目前尚無完整的浮萍無機元素的研究報道，所以基于微波消解-ICP-AES法研究浮萍的無機元素特別是微量元素，對有效成分的闡明和浮萍的開發利用尤其是對其質量標準的建立有重要意義。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

Milestone Ethos T微波消解系統(意大利Milestone公司)；BT125型電子天平(賽多利斯科學儀器有限公司)；EPED超純水系統(南京易普達科技發展有限公司)；Optima 2100DV型電感耦合等離子發射光譜儀(美國Perkin Elmer公司)。

1.2 試藥與試劑

元素標準母液溶液Ca，K，B，Na，P，Sn，Se，Sr，Hg和Mo質量濃度為30 mg·mL-1，混合元素標準溶液As，Zn，Co，Cd，Ni，Ba，Fe，Mn，Cr，Mg，Cu，Al和V質量濃度為1 mg·mL-1，均購自國家標準物質中心；超純水經EPED超純水系統自制；硝酸(優級純)、過氧化氫(分析純)均購自上海國藥化學試劑公司。

1.3 樣品及前期處理

2013年7月份從各個藥材公司收集不同產地的浮萍，前后一共收集了13個樣品，產地包括安徽、福建、山東和湖北等5個省份8個城市。經南京中醫藥大學吳啟南教授鑒定為浮萍科植物紫萍Spirodelapolyrrhiza(L.)Schleid.的干燥全草，樣品存放于南京中醫藥大學中藥鑒定實驗室，樣品采集后干燥保存，粉碎過60目篩，備用，樣品具體信息見表1。

表1 浮萍樣品產地信息

2 方法與結果

2.1 供試品溶液制備

準確稱取浮萍樣品粉末0.3 g，置于聚四氟乙烯消解罐中，加入5 mL硝酸，1 mL 30%過氧化氫，密閉后用微波消解，10 mL，升至200 ℃，保持10 min，微波功率1 000 W，待消解完全后，冷卻，轉移至25 mL容量瓶中，加去離子水至刻度，搖勻，即得供試品溶液。同步以硝酸7 mL和30%過氧化氫1 mL做空白試驗。

2.2 電感耦合等離子體-原子發射光譜(ICP-AES)測定條件

射頻功率1.3 kW，霧化氣流量0.8 L·min-1，輔助氣流量0.2 L·min-1，冷卻氣流量15 L·min-1，觀測方向Axial，溶液提升量0.8 L·min-1。

2.3 方法的精密度、重復性和加樣回收率

對樣品進行了精密度、重復性和回收率試驗(n=6)，測定元素的精密度、重復性RSD分別在0.59%～2.59% 和1.52%～2.78%，回收率在96.5%～103.6%，RSD在1.21%～2.67%，說明該方法良好。

2.4 樣品測定結果

在上述方法學考察基礎上，采用標準曲線法測定各樣品中微量元素質量分數，結果見表2。比較不同產地浮萍中元素可以發現，浮萍樣品中常量元素以K、Ca、Na、Mg、P含量較高，其中以K和Ca的含量最高。以K為例，平均含量為31 165 μg·g-1，河南鄭州樣品K質量分數最高(50 410 μg·g-1)，最低的為安徽亳州樣品(11 830 μg·g-1)，K元素質量分數普遍較高可能與浮萍利尿作用有一定的聯系[7]，具體聯系還需進一步研究加以闡明。Na質量分數相對較低，且各樣品間差異較大，最高者為12 270 μg·g-1，最低只有1 370 μg·g-1。微量元素比較結果顯示：Al、Fe和Mn含量相對較高，Co、Cr、Cu、Mo、Ni、V和Cd等元素含量相對較低，其中在安徽亳州、安徽黃山和河南鄭州樣品中未檢出V，在廣東湛江樣品中未檢出B。研究還發現樣品中可以檢出一定量的有毒元素As、Cd，根據《中國藥典》2012年擬新增中藥重金屬限量標準：As小于5 μg·g-1，Cd小于1 μg·g-1。從檢測結果看，整體含量不高，其中1、4、5、6、7號樣品的Cd含量較高，這可能與其生長環境受到污染且具有能吸附重金屬離子的特性有關[8]。

2.5 浮萍無機元素含量相關性分析

采用SPSS16.0軟件進行各元素間相關性分析，因多數變量不服從正態分布，故采用Spearman等級相關系數法。相關矩陣分析顯示，浮萍中有25對元素之間呈極顯著正相關(P<0.01)，另外還有15對元素之間呈顯著正相關(P<0.05)，表現出元素間可能具有相互協同吸收的關系。見表3。

表2 浮萍樣品中各種無機元素的測定 /μg·g-1

注：—表示未檢出

表3 浮萍中各無機元素相關性分析

注：*P<0.05，**P<0.01

2.6 浮萍不同產地聚類分析

通過聚類分析之后，本實驗將13個樣品聚為3類。第一類：安徽蕪湖(4號樣品)、山東青島(8號樣品)、河南洛陽(6號樣品)、安徽池州(7號樣品)、安徽亳州(2號樣品)、安徽蚌埠(5號樣品)、湖北武漢(13號樣品)共7個樣品聚為一類，相似度最高；第二類：安徽合肥(3號樣品)、山東煙臺(9號樣品)、福建福州(12號樣品)、安徽黃山(10號樣品)、河南鄭州(11號樣品)共5個樣品聚為一類，相似度較高；第三類：廣東湛江(1號樣品)聚為一類。因為聚類結果和地理分布關系不大，可能影響更多來自于浮萍的生長水環境類型。根據不同產地樣品中無機元素總量分析，第一類中的7個樣品中無機元素總量普遍較高。見圖1。

圖1 不同產地浮萍聚類分析圖

3 討論

鑒于藥材中的大量及微量元素不僅影響植物的根系營養及生理代謝活動，促進植物生長發育，而且還是有效成分的構成因子，會對植物化學成分的形成和積累產生影響。重金屬及有害金屬是中藥材出口的重要檢測指標之一，所以準確測定中藥材中重金屬含量可為中藥材生產中的質量控制和臨床中的用藥安全提供科學依據。在浮萍中一共檢出19種微量元素，其中包含有明確規定限量的重金屬元素，含量最高的元素為K，還含Cu，Zn，Fe，Mn，Mo，Ni，B，Co，Cr等必需微量元素，且含量相對于其他

元素較高。此外，在民間浮萍被大量用作家禽及家畜飼料，可見其具有一定營養價值并且得到民間認可和實際運用。

在13個浮萍樣品中均檢測到Cd和As的存在，含量有一定差異，根據相關文獻顯示[9]，浮萍對水中的有害元素可能有富集作用，當然也不能排除跟水體環境污染有關，具體實驗可以在后續的工作中加以驗證，以證明浮萍的富集作用以及與水體環境之間的相關性。此外，浮萍對有害元素的富集也可用于凈化水質，例如浮萍可富集As，在這些植物體內被轉化為亞砷酸甲酯，然后再進一步轉化為有機砷化合物從而解毒，凈化環境，保護自然[10]，這也提示在水質污染較重區域生長的浮萍最好不要作藥用，對中藥材中有害元素含量測定應受重視，制定最高限量，保證用藥的療效與安全。近些年來浮萍在植物衰老機理、植物生物反應器和除草劑篩選等研究方面取得了令人矚目的進展[11]，但還有待于進一步深入研究。

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BasedonMicrowaveDigestion-ICP-AESMethodforAnalysisandevaluationofInorganicElementsinDifferentProducingAreaofSpirodelapolyrrhiza

LIUJie1，2，WUQina1，2*，QINLifan1，2，WANGHong1，2，WUChengying1，2，ZHANGYizhi1，2

(1.JiangsuCollaborativeInnovationCenterofChineseMedicinalResourcesIndustrialization，Nanjing210023，China； 2.NanjingUniversityofChineseMedicine，Nanjing210023，China)

Objective：This study provides reasonable scientific reference for the quality standard building and comprehensive utilization ofSpirodelapolyrrhiza.MethodsUsing microwave digestion and ICP-AES method to determine inorganic elements contents in different producing area ofS.polyrrhiza，with clustering analysis method to analyze and appraise the contained elements.ResultsDifferent regions ofS.polyrrhizacontains 19-23 kinds of inorganic elements，of which B，Co，Cr，Cu，Fe，Mn，Mo，Ni，Zn 9 kinds of essential trace elements for human body，such as Ca，P，K，Mg and Na 5 kinds of macro elements necessary for human body.ConclusionA variety of elements has close connection withS.polyrrhizapharmacological activities，this has certain research value.In addition，S.polyrrhizahas certain prospects to toxic heavy metal elements governance and the protection of the water environment.

Spirodelapolyrrhiza；Inorganic element；Origin；Analysis and evaluation；Comprehensive utilization

江蘇省大學生創新創業訓練計劃項目(201210315018)；江蘇省優秀科技創新團隊“中藥資源化學”(2011)

*

吳啟南，教授，博士生導師，研究方向：中藥資源生產與品質評價；Tel：(025)85811507，E-mail：qnwyjs@163.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2014.07.002

2013-05-04)