電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定涼粉草不同部位中22 種無機(jī)元素的含量

周偉明，陳柳生，王如意（廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州　510520）

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定涼粉草不同部位中22 種無機(jī)元素的含量

周偉明，陳柳生，王如意*
（廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州510520）

為測定涼粉草根、枝和葉中無機(jī)元素的含量，采用HNO3-H2O2消解體系，通過微波消解徹底有效地消解樣品中的有機(jī)物，應(yīng)用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定Al、As、Ag、Ba、Bi、Ca等22 種無機(jī)元素含量。結(jié)果表明，在優(yōu)化條件下，待測各元素間相互干擾較小，22 種元素在一定范圍具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（r）均不小于0.999 6，檢出限范圍為0.000 1～0.019 0 μg/mL，平均回收率為98.9%～103.4%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.7%～5.2% （n=6）。實驗方法快速、簡便、準(zhǔn)確、靈敏度高，能夠準(zhǔn)確測定涼粉草不同部位中22 種無機(jī)元素含量。

涼粉草；微波消解；電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜；重金屬；無機(jī)元素

涼粉草（Mesona chinensis Benth）又名仙草、仙人草、仙人凍、薪草等，為唇形科一年生草本植物，分布于我國的廣東、福建、廣西、江西、海南、浙江、臺灣和云南等地，其他國家如印度、印度尼西亞、馬來西亞也有分布［1-3］，分為直立、半直立和匍匐3 種類型［4］。涼粉草是一種重要的藥食兩用的植物資源，為客家仙人粄、龜苓膏和廣東涼茶等的重要原料［5-8］。作為中草藥和制作涼粉凍的原料涼粉草在我國乃至東南亞地區(qū)已有悠久的歷史，已成為我國一些地方出口創(chuàng)匯的重要農(nóng)產(chǎn)品［9］。中草藥的無機(jī)元素參與生物體中酶、激素和維生素的生理活性反應(yīng)，對有機(jī)體的正常代謝有重要作用；同時重金屬超標(biāo)也是困擾我國中草藥和農(nóng)產(chǎn)品出口創(chuàng)匯的一個難題。此外，對中草藥所含有的無機(jī)元素的安全性評價研究，也成為毒理學(xué)、中藥藥理學(xué)、生物無機(jī)化學(xué)的研究方向［10］。因此對涼粉草的質(zhì)量研究包括無機(jī)元素的研究就顯得非常重要。

涼粉草全草干樣含有70%碳水化合物，少量蛋白質(zhì)、脂肪及色素等，還含有較多的無機(jī)元素［11］。之前，對涼粉草的研究較多集中在涼粉草的種植與后加工方面［12-14］。近年來，對涼粉草有機(jī)成分的研究陸續(xù)有報道［2，15-17］，對涼粉草無機(jī)元素的研究也有少量報道［18-19］，但對無機(jī)元素在涼粉草中組織具體分布的研究在國內(nèi)外文獻(xiàn)未見報道。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法以其低檢出限、高精密度、較小的基體效應(yīng)、較寬的線性范圍和多元素同時測定的優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于食品、中草藥中的微量元素分析［20-21］。本實驗采用微波消解，應(yīng)用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜檢測涼粉草根、枝、葉各部位22 種無機(jī)元素的含量，為涼粉草資源的綜合利用與質(zhì)量控制提供了參考依據(jù)。

1　　材料與方法

1.1材料與試劑

涼粉草采自福建三明沙縣地區(qū)，直立型；22 種元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液100 μg/mL（Al、As、Ag、Ba、Bi、Ca、Cd、Cr、Co、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Se、Sr、V、Zn，SGB-YYA220011）上海市計量測試技術(shù)研究院；硝酸（優(yōu)級純）、30%雙氧水（分析純）廣州試劑廠；超純水（≥18.2 WΩ）。

1.2儀器與設(shè)備

AY-220分析天平日本島津公司；Optima 7000 DV電感耦合等離子發(fā)射光譜儀美國Perkin- Elmer公司；MDS-6微波消解儀上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；DFY-200高速萬能粉碎機(jī)上海新諾儀器設(shè)備有限公司；UPHW-IV-90T超純水機(jī)四川優(yōu)普超純科技有限公司；HW-500ASB遠(yuǎn)紅外干燥箱上海印溪儀器儀表有限公司。

1.3方法

1.3.1樣品處理

涼粉草采集后洗凈，再用雙蒸水沖洗3 遍，自然晾干，60 ℃干燥8 h，然后分別剪下葉子、枝莖和根，用高速萬能粉碎機(jī)分別粉碎成粉，過80 目篩，60 ℃干燥至質(zhì)量恒定，在干燥器中保存，備用。取樣品約0.25 g置于干凈的聚四氟乙烯消解罐中，加入硝酸5 mL浸泡過夜，再加入30%過氧化氫溶液2 mL，放置1 h，然后進(jìn)行微波消化（表1）。消解完全后，冷卻，取出。將消解液轉(zhuǎn)移至25 mL量瓶中，用超純水定容至刻度，用于檢測樣品含量較低元素；從上述溶液精密取0.5 mL置于25 mL量瓶中，用5%硝酸溶液稀釋至刻度，用于檢測含量較高的元素（Al、Ca、Mg、Mn、K）。

表1　　微波消解程序Table 1　　Conditions for microwave digestion

1.3.2分析波長的選擇

元素分析波長的選擇要符合檢出限低、靈敏度高、干擾小的原則。利用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法進(jìn)行元素測定時，每一元素可以選擇多條特征譜線，且光譜儀具有同步自動背景校正功能。考慮到共存元素之間的相互干擾，實驗中對每個被測的元素選取2～3條線譜進(jìn)行測定，一般選擇共存元素譜線干擾少、精密度好和信噪比高的分析線。對于樣品中含量較高的元素（Ca、K、Mg等），為避免出現(xiàn)分析強(qiáng)度飽和現(xiàn)象，考慮選用靈敏度低的元素譜線。綜合考慮分析強(qiáng)度、干擾情況及穩(wěn)定性等因素，本實驗中所選定的各分析波長如表2所示。

表2　各元素測定波長Table 2　Detection wavelengthhssnm

1.3.3混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

用5%硝酸溶液對混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液進(jìn)行逐級稀釋，得質(zhì)量濃度為0.005 0、0.010 0、0.020 0、0.050 0、0.100 0、0.200 0、0.500 0、1.000 0、5.000 0 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3.4測定條件

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀最佳工作條件：載氣流量：15 L/min；輔助氣流量：0.2 L/min；霧化氣流量：0.8 L/min；發(fā)射頻率：1 300 W；蠕動泵速：0.8 L/min；霧化器壓力：315 kPa；觀察方式：軸向。

1.3.5校準(zhǔn)曲線的繪制

根據(jù)樣品中各元素含量的高低選擇合適質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)對照溶液進(jìn)行校準(zhǔn)曲線的繪制，依次將儀器的進(jìn)樣管插入各個質(zhì)量濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中進(jìn)行測定，以讀數(shù)為縱坐標(biāo)相應(yīng)元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線，并進(jìn)行方法學(xué)考察。

1.3.6樣品的測定

依次將儀器的進(jìn)樣管插入樣品溶液中測定讀數(shù)，扣除相應(yīng)試劑的空白值，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上計算得相應(yīng)質(zhì)量濃度，計算樣品中各元素的含量。

2　　結(jié)果與分析

2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線方程及相關(guān)系數(shù)

根據(jù)樣品中各元素實際含量的高低選擇合適質(zhì)量濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行校準(zhǔn)曲線的繪制，得相關(guān)元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線。由標(biāo)準(zhǔn)曲線得到相應(yīng)的回歸方程，確定其相關(guān)系數(shù)，見表3。在相應(yīng)的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，22 種無機(jī)元素的相關(guān)系數(shù)r≥0.999 6，線性關(guān)系良好。2.2方法檢出限結(jié)果

表3　校準(zhǔn)方程及相關(guān)系數(shù)Taabbllee 33 　　LLiinneeaarr eeqquuaattiioonnss wwiitthh rreeggrreessssiioonn ccooeeffffi i cciieennttss aanndd lliinneeaarr rraannggeess

在本實驗條件下，對空白溶液連續(xù)進(jìn)行11 次測定，取3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對應(yīng)的質(zhì)量濃度為各元素的檢出限，結(jié)果見表4。

表 4　各元素測定檢出限（n==1111）Table 4　Limits of detection （n = 1111）μg/mL

2.3方法精密度結(jié)果

分別對質(zhì)量濃度為0.100 0 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液做6 次平行測試，得各元素的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（relative standard deviation，RSD），見表5。RSD在0.7%～5.2%之間，表明儀器精密度良好。

表5　精密度實驗結(jié)果（nn ==66）Table 5　Precision of the method （n == 66）%

2.4平均回收率實驗結(jié)果

為了驗證該方法的準(zhǔn)確度和可靠性，對測定樣品進(jìn)行平均回收實驗，平均加標(biāo)5 份，結(jié)果如表6所示?？梢钥闯?，待測元素的平均回收率均在98.9%～104.2%之間，表明該分析方法準(zhǔn)確度良好，測定結(jié)果可靠。

表6　平均回收率實驗結(jié)果（n ==55）Table 6　Average recoveries of the method （n == 55）

2.5樣品的測定結(jié)果

表7　涼粉草不同部位中22 種無機(jī)元素的含量（n ==66）TTaabbllee 77 　　CCoonntteennttss ooff 2222 iinnoorrggaanniicc eelleemmeennttss iinn rreeaall ssaammpplleess （n == 66）μg/g

中成藥的無機(jī)元素主要來源于中藥材中的無機(jī)元素。而中藥材中無機(jī)元素的來源一方面與其生長的環(huán)境條件，如氣候、土壤、水質(zhì)、光線、化肥、農(nóng)藥等有關(guān)；另一方面與植物本身的遺傳特性、主動吸收功能和對無機(jī)元素的富集能力有關(guān)［22］。如表7所示，涼粉草的根、枝和葉中的K、Mg、Ca、Na、Mn含量比較豐富，含量均大于50.000 μg/g。在本實驗條件下，涼粉草的根、枝和葉均未檢出As和Se。

有部分金屬元素在植物中不同部位的分布存在明顯差異［23］，涼粉草也存在這樣的情況。如Ca、Mg、Mn和Zn在葉的含量明顯高于在根和枝的含量。根中的Al、Fe、Pb和Cu含量明顯高于枝和葉；Al、Cu和Fe在枝的含量明顯低于根和葉；根中Mn和Ca的含量明顯低于枝和葉。

目前國際上進(jìn)口中藥材和中成藥的國家對中藥材、中成藥中重金屬含量提出了嚴(yán)格要求，例如美國禁止含有Pb等重金屬的中藥材與中成藥銷售等。因此開展中藥材重金屬研究是適應(yīng)國際國內(nèi)形勢的需要和中醫(yī)藥發(fā)展的要求［24］。在本實驗已檢測的重金屬元素中，Pb和Cu在根中含量超過了《藥用植物及制劑進(jìn)口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的限量（Pb≤5 μg/g、Cu≤20 μg/g）。

3　　結(jié) 論

本實驗通過對樣品微波消解，應(yīng)用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定多種無機(jī)元素，建立了快速、簡便、準(zhǔn)確、靈敏度高的測定涼粉草不同部位中多種無機(jī)元素含量方法。通過測定涼粉草不同部位中多種無機(jī)元素含量，為涼粉草資源的綜合利用、質(zhì)量控制與質(zhì)量檢測提供了參考依據(jù)。

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Determination of 22 Inorganic Elements in Different Parts of Mesona chinensis Benth by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy （ICP-OES）

ZHOU Weiming， CHEN Liusheng， WANG Ruyi*
（Guangdong Food and Drug Vocational College， Guangzhou510520， China）

This paper proposes a method to determine the contents of 22 inorganic elements in different parts of Mesona chinensis Benth by inductively coupled plasma optical emission spectroscopy （ICP-OES）. HNO3-H2O2digestion system was used to completely decompose the organic compounds by microwave digestion. The calibration cur ves showed a good linear relationship for all investigated analytes （r ≥ 0.999 6） with limits of detection of 0.000 1-0.019 0 μg/mL. The average recovery rates were 98.9%-103.4%， with a relative standard deviation （RSD） of 0.7%-5.2% （n = 6）. The method is quick，easy， accurate and highly sensitive and can be used to accurately determine the contents of 22 inorganic elements in different parts of Mesona chinensis Benth.

Mesona chinensis Benth； microwave digestion； inductively coupled plasma optical emission spectroscopy （ICP-OES）； heavy metal； inorganic elements

O657.31

A

1002-6630（2015）24-0168-04

10.7506/spkx1002-6630-201524030

2015-02-10

廣東省中醫(yī)藥局科研基金資助項目（20141199）

周偉明（1981—），男，實驗師，碩士，主要從事中藥資源與質(zhì)量研究。E-mail：weiming81@126.com

王如意（1983—），男，實驗師，碩士，主要從事中藥資源與質(zhì)量研究。E-mail：wangry@gdyzy.edu.cn