暈可平糖漿中19 種無機元素的形態分析

丁愛華，潘富榮，謝 斌，陳玲玲，支榮榮，周會芹*

1 鹽城市食品藥品監督檢驗中心，鹽城 224055;2 江蘇醫藥職業學院，鹽城 224005

微量元素是人體必需的組成部分，也是中藥中普遍含有的一類成分。早期元素研究主要集中在總量的測定，自20 世紀50 年代日本水俁病事件發生后，科學家認識到形態分析的重要性。不同形態的元素具有不同的理化性質、毒性或療效。例如，砷在亞砷酸鹽[As（Ⅲ）]和砷酸鹽[As（V）]等無機形式中通常都是有毒的，但在砷甜菜堿和砷膽堿等高度甲基化的有機形式中卻是無毒的；鋅的無機態在生物體內生物利用率較低且有毒副作用，而與多糖或蛋白結合的有機鋅更易于吸收，且具有抗氧化、抗高血脂或保護神經元的作用[1-3]。因此，形態分析對了解中藥中元素藥性和毒性至關重要，也是其有效化學成分研究的補充和發展，這為闡明中藥的作用機制提供了有力的證據。

暈可平糖漿由生赭石、夏枯草、法半夏、車前草4 味中藥組成，主治肝旺痰阻型的內耳眩暈癥、頭暈、目眩癥。生赭石是方中君藥，是氧化物類礦物剛玉族赤鐵礦，主含三氧化二鐵（Fe2O3），其發揮藥效的物質基礎值得深入研究。

目前赭石及其他3 味中藥中Fe、Mg、Ca、Mn、Ni、Cu、Zn 等元素的檢測已有報道[4-6]，前期研究對暈可平糖漿中Fe 及重金屬元素進行了檢測[7，8]，而暈可平糖漿中元素的形態分析尚未見報道。因此，以中草藥元素形態分析的層次模式[9，10]為基礎，結合正辛醇-水分配系數（KOW）評價體系[11，12]，采用傳統化學分離技術和電感耦合等離子體質譜檢測方法（ICP-MS），對暈可平糖漿中19 種元素進行形態分析，計算有關形態分析參數，為闡明以赭石為君藥的暈可平糖漿的作用機制提供基礎數據。

1 儀器與藥品、試劑

1.1 儀器

iCAP RQ 型電感耦合等離子體質譜儀（賽默飛世爾科技公司）；Multiwave PRO 微波消解儀（奧地利安東帕（中國）公司）；Milli-Q 超純水處理裝置（美國Millipore 公司）。所用器皿均經20%硝酸浸泡24 h 以上，再用超純水沖洗3 遍，晾干備用。

1.2 藥品與試劑

暈可平糖漿（100 mL/瓶，精華制藥集團股份有限公司，批號為61200402）；多元素標準溶液（100 μg·mL-1，批號為20D8383），鍺（Ge）、銦（In）、鉍（Bi）的混合內標溶液（10 μg·mL-1，批號為20D3605）國家有色金屬及電子材料分析測試中心；鋇（Ba）、鉍（Bi）、鈰（Ce）、鈷（Co）、銦（In）、鋰（Li）、鈾（U）混合標準溶液的調諧溶液（1.0 μg·L-1，賽默飛世爾科技公司）；001×7（732）陽離子交換樹脂（國藥集團化學試劑公司）；D401 型螯合樹脂（江蘇蘇青水處理工程集團）；三氯甲烷、正辛醇為分析純；硝酸為UP 級；水為超純水。

2 方 法

2.1 儀器條件

用質譜調諧液調試儀器至測定要求。射頻功率：1550 W；等離子體氣體、輔助氣體、霧化器、碰撞氣體流量分別為14、0.8、1、5 L·min-1，采集深度為5.0 mm，延遲時間為0.03 s，積分時間為7.8 s。數據采集重復次數3 次，掃描次數為10 次，采集模式為KED 模式，定量分析。

2.2 混合對照溶液的制備

精密量取22 種多元素混合標準溶液，用2%硝酸溶液稀釋成含各元素為0.2、0.5、1、2.5、5、10、25、50、100、125、200、500、1000 ng·mL-1的系列濃度混合標準工作液。

精密量取Ge、In、Bi 混合內標溶液適量，用2%硝酸溶液稀釋成50 ng·mL-1的混合內標溶液（配制時加入Au 單元素標準溶液，最終濃度為100 ng·mL-1）。

2.3 供試品溶液的制備

2.3.1 初級形態分離取暈可平糖漿（供試品溶液A）100 mL，經高速離心后，將離心液用0.45 μm 微孔濾膜過濾，所得濾液為可溶態供試品B；離心及濾膜上的殘渣為懸浮態供試品C。

可溶態比重（%）=含量可溶態B/含量供試品A× 100%

2.3.2 次級形態分離樹脂的預處理[13]：用75%的乙醇浸泡過夜，用超純水清洗干凈。用1 mol·L-1NaOH 浸泡2 h，用超純水洗至近中性，改用1 mol·L-1HCl 處理2 h，最后用超純水洗至近中性，備用。

游離態與非游離態的分離：精密量取可溶態溶液B 5 mL，通過001×7 陽離子交換樹脂柱（Φ10 mm×100 mm），流速0.5～1 mL·min-1，用超純水（60 mL）淋洗樹脂柱，收集流出液和水洗液，濃縮轉移至5 mL量瓶中，定容至刻度，得非游離態D-Ⅰ。柱截留物用2 mol·L-1硝酸（150 mL）洗脫，收集洗脫液，濃縮轉移至5 mL 量瓶中，定容至刻度，得游離態D-Ⅱ。

穩定態與不穩定態的分離：可溶態溶液B 用D401 螯合樹脂柱處理，處理方法同001×7 陽離子交換樹脂柱，柱截留物為不穩定態E-Ⅰ，穿過物為穩定態E-Ⅱ。

無機態與有機態的分離：精密量取可溶態溶液B 10 mL，用三氯甲烷萃取（20 mL×3 次），每次振蕩3 min。水相為無機態F-Ⅰ，差減法計算有機態F-Ⅱ的含量。

非游離態比重（%）=含量非游離態D-Ⅰ/含量可溶態B×100%游離陽離子態比重、穩定態比重、不穩定態比重、無機態比重、有機態比重，計算均同非游離態比重。

2.3.3 正辛醇/水分配體系模擬試驗 精密量取可溶態溶液B 各10 mL，用稀硝酸和0.1 mol·L-1氫氧化鈉溶液分別調節pH 為1.3（胃液酸度）和7.6（小腸液堿度），置于37 ℃恒溫水浴振蕩器中保溫12 h后，每份加正辛醇10 mL，水浴恒溫振蕩2 h，萃取2次，合并2 次萃取的水相和有機相，水相濃縮轉移至10 mL 量瓶，定容至刻度，分別得到模擬胃液和小腸液條件下各元素的水溶態G-Ⅰ、H-Ⅰ，差減法計算醇溶態的含量G-Ⅱ、H-Ⅱ。KOW值為正辛醇吸收模型中醇溶態含量和水溶態含量的比值。

2.3.4 試樣的消解精密量取上述A、B、D-Ⅰ～F-Ⅰ、G-Ⅰ、H-Ⅰ溶液各2 份，每份1 mL，置微波消解罐內，加入硝酸5 mL，密塞，放入微波消解儀。消解完畢后，放冷，將消解液轉移至50 mL 量瓶中，用少量超純水洗滌消解罐3 次，洗液合并于量瓶中，加入Au 單元素標準溶液（1 μg·mL-1）200 μL，用水稀釋至刻度，搖勻，即得供試品溶液。精密量取1 mL 置100 mL 量瓶中，用2%硝酸溶液稀釋成至刻度，搖勻，作為測定Mg、Si、K、Ca 的供試品溶液。除不加Au單元素標準溶液外，余同法制備試劑的空白溶液。

2.4 標準曲線繪制及各形態樣品無機元素含量測定

儀器的內標進樣管在儀器分析過程中始終插入內標溶液中，依次將儀器樣品管插入各個濃度的標準工作液中進行測定（濃度依次遞增），以測量值（3 次的平均值）為縱坐標，濃度為橫坐標，繪制標準曲線。重復測定空白溶液11 次，各元素信號響應的3 倍標準偏差（3SD）對應的元素濃度即為儀器檢測限。依次將儀器樣品管插入各形態供試品溶液及相應的空白溶液中進行測定，從標準曲線上計算得相應的濃度。

3 結果與分析

3.1 分析方法的可靠性

本實驗中所采用分析方法的標準曲線和檢測限結果見表1。

表1 各元素線性關系及檢測限

精密量取1 mL 可溶態溶液B，平行6 份，做重復性試驗，同時對同一份溶液連續進樣6 次，做進樣精密度試驗。另精密量取1 mL 可溶態溶液B，平行6 份，精密加入多元素標準溶液20 μL，做回收率試驗。按可溶態處理方法進行消解測定，各元素的重復性試驗結果的RSD 為2.9%～14.1%；精密度試驗結果的RSD 為2.0%～9.5%；平均回收率為81.4%～119.0%、RSD 為1.0%～9.5%，均滿足方法學考察要求。

3.2 糖漿中微量元素的傳統形態分析結果

實驗建立了暈可平糖漿中19 種微量元素的形態分析方法（Cr、Se、Sn、Pb 未檢出），根據糖漿中各形態分析測定結果，計算形態分析參數，結果見表2和表3。

由表2、表3 可知，在暈可平糖漿中含量較高的有Mg、Si、K、Ca、Ti、Mn、Fe 等元素，其中含量最高的K 濃度達4633.485 μg·mL-1，同時也含有少量對人體有害的Cu、As、Cd、Sb 等重金屬。糖漿中Si、V、Mn、Fe、Cu、As 元素的懸浮態比重較高，其中Cu 懸浮態的含量高于可溶態。在可溶態中，Mg、K、Ca、Ti、Mn、Co、Ni、Zn、Cd 大部分以游離態及不穩定態的形態存在；Si、V、Cu、As、Sb 存在比重較高的非游離態及穩定態，其中Si、As、Sb 非游離態及穩定態的比重高達90%以上；Cu、Cd 不穩定絡合態比重（非游離態比重與穩定態比重之差）較高，分別為43.3%、35.2%；Fe 的非游離態及穩定態各占50%左右。在可溶態中，Fe 的有機態比重最高，為30.8%，Cu 次之，為14.2%。

表2 暈可平糖漿中各元素形態分析測定結果(μg·mL-1)

3.3 胃腸酸度變化對糖漿中微量元素形態的影響

正辛醇結構性質與人體碳水化合物和脂肪類似，中藥藥理學常以正辛醇-水分配系數（KOW）模擬元素在人體胃、腸中的分配情況，評價中藥中相關元素的親脂性和生物活性[14,15]。KOW參數越大，表明正辛醇醇溶態中的微量元素親脂性及生物活性越強。由表2 和表3 可知，無論在堿性還是酸性條件下，各元素的KOW值均小于1，其中Fe 和Cu 的KOW值接近于1，表明糖漿中各元素的親脂性和生物活性均較弱，Fe 和Cu 是其中生物活性相對較強的元素。pH 變化對Mg、K、Ti、Sb 等的影響不大，其余微量元素的含量隨pH 變化而變化。

表3 暈可平糖漿中各元素形態分析參數結果

4 討論

由于中藥樣品基體復雜且待測組分含量低，形態分析比常規測定元素的總量要困難得多。目前，氣相色譜法、高效液相色譜法和毛細管電泳等分離技術聯用ICP-MS 可用于多元素形態的檢測；但成本偏高，可同時分析的元素種類相對較少。傳統化學分離前處理方式聯合ICP-MS，具有快速、簡便、易推廣、不受元素種類限制的優點，是前期挖掘和篩選元素形態信息的便捷技術途徑。

本實驗對暈可平糖漿中19 種無機元素進行形態分析，結果發現重金屬元素As、Sb 主要以穩定態存在，KOW值也遠小于1，表明As、Sb 很難被人體吸收、轉化成為其他分子形態。Cu、Cd 的不穩定絡合態比重較高，易被打破平衡參與新的化學反應；但鑒于其KOW值小于1，所致健康風險在安全范圍內[8]，因此后期安全性監控主要是檢測Cu、Cd 的含量。

本實驗還發現，Fe 可能是暈可平糖漿的藥效部位之一。糖漿中含量高的元素主要是Mg、Si、K、Ca、Mn、Ti 和Fe，除Fe 以外的其他元素基本以游離態存在，不易與糖漿中的各種配體發生化學反應；此外，Fe 的有機態比重最高，KOW值接近于1，因此推測Fe 是糖漿發揮藥效最相關的元素。當生赭石與方中其他藥物共煎時，游離態Fe 與有機酸、黃酮等配體成分絡合達到動態平衡[16-18]；Fe 進入人體后，在不同靶位配合平衡被打破，通過游離態的調整進入新的平衡，出現新的生物活性。相關文獻發現，Fe 在線粒體的氧代謝、氧攝取、電子傳遞、能量代謝、肌肉功能、造血、免疫保護等方面發揮著重要作用[19]。后期將對不同形態Fe 與糖漿中有機成分以及生物體之間的作用進行深入的研究。