李劍豪，楊天歌，倪詩婷，曹一佳，曲玉霞，孫雨，劉潤花，林宏英，陶歐

北京中醫(yī)藥大學(xué) 中藥學(xué)院，北京 102488

刺梨Rosaroxburghii為薔薇科多年生落葉灌木繅絲花的果實(shí)，又名文先果、刺莓果、送春歸等，廣泛分布于暖溫帶及亞熱帶地區(qū)，我國主要分布在貴州、湖南等省份。刺梨營養(yǎng)豐富，富含維生素C，在貴州當(dāng)?shù)乇患庸こ晒?、果酒、果汁飲料等商品[1-2]。刺梨籽為刺梨果實(shí)的子粒，在刺梨加工過程中，刺梨籽由于味苦、外殼堅(jiān)硬、個(gè)體較小，基本被丟棄。然而，近年來，隨著對刺梨的研究越來越廣泛，發(fā)現(xiàn)刺梨的根、果、籽等均有較高的藥用價(jià)值，在健胃、消食、滋補(bǔ)、止瀉方面的功效都有報(bào)道[3-5]。

人體內(nèi)的微量元素對人體健康影響很大[6-7]，近年來的研究證實(shí)，中藥療效作用與其所含有的微量元素的種類、含量密切相關(guān)[8-14]。微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)以獨(dú)特的接口技術(shù)，將電感耦合等離子體(ICP)的高溫電離特性與四極桿質(zhì)量分析器(MS)快速靈敏掃描的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，成為了目前痕量、超痕量元素分析的首選工具[15-18]。具有分析速度快、檢出限低、線性范圍寬、準(zhǔn)確度高等優(yōu)勢。

因此，本研究以刺梨籽的應(yīng)用開發(fā)為目的，采用微波消解進(jìn)行前處理，用電感耦合等離子體質(zhì)譜法對刺梨籽中的微量元素進(jìn)行測定，旨在建立一種快速、準(zhǔn)確的刺梨籽中微量元素含量的測定方法，為刺梨籽產(chǎn)品開發(fā)提供參考。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICAP-RQ，美國Thermo Fisher Scientific公司)；微波消解儀(CEM MARS，美國CEM公司)；電熱趕酸儀(H26841，恒奧德)；Milli-Q advantageA10超純水系統(tǒng)(美國Millipore公司)；AE240型分析天平(瑞士Mettler公司)。

1.2 試藥

刺梨籽購于貴州省都勻刺梨種植基地；HNO3(68.8%～69.8%，Trace Metal級別硝酸，美國Thermo Fisher科技有限公司)；30%過氧化氫(AR，國藥集團(tuán))；iCAP Q/RQ TUNE solution：Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U(1.0 μg·L-1in 2% HNO3+0.5% HCl，美國Thermo Fisher科技有限公司)；iCAP Q/Qnova CALIBRATION solution：25 elements(3～35 μg·L-1in 2% HNO3，美國Thermo Fisher科技有限公司)；超純水(Milli-Q 超純水處理系統(tǒng))；高純氬氣(氬氣體積分?jǐn)?shù)>99.999%，北京氧利來科技發(fā)展有限公司)；內(nèi)標(biāo)溶液：鈧(Sc,批號：GSB04-1750-2004)、釔(Y,批號：GSB04-1788-2004)、銠(Rh,批號：GSB04-1746-2004)、銦(In,批號：GSB04-1731-2004)、錸(Re,批號：GSB04-1745-2004)國家有色金屬及電子材料分析測試中心提供，1000 μg·mL-1。

元素[鎂(Mg)、鉻(Cr)、銅(Cu)、砷(As)、鎘(Cd)、汞(Hg)、鉛(Pb)]標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 μg·mL-1)由中國計(jì)量科學(xué)研究院提供，7種元素的單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液批號分別為：鎂GBW(E)083298、鉻GBW08614、銅GBW08615、砷GBW08611、鎘GBW08612、汞GBW08617、鉛GBW08619；元素[鋁(Al)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鋅(Zn)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、錫(Sn)、鉍(Bi)]標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 μg·mL-1)由國家有色金屬及電子材料分析測試中心提供，8種元素的單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液批號分別為：鋁 GSB 04-1713-2004、錳GSB 04-1736-2004、鐵GSB 04-1736-2004、鋅GSB 04-1761-2004、鉬GSB 04-1737-2004、鎳 GSB 04-1740-2004、錫 GSB 04-1753-2004、鉍GSB 04-1719-2004。

2 方法

2.1 儀器工作參數(shù)

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)主要工作參數(shù)見表1。

表1 ICP-MS主要工作參數(shù)

2.2 標(biāo)準(zhǔn)品溶液的制備

內(nèi)標(biāo)溶液：精密量取Sc、Y、Rh、In、Re的標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，用2%的硝酸溶液稀釋成質(zhì)量濃度為10 μg·L-1的內(nèi)標(biāo)溶液。

外標(biāo)溶液：精密量取適量Mg、Al、Mn、Fe、Cu、Zn、Cr、Ni、Mo、As、Cd、Sn、Hg、Pb、Bi標(biāo)準(zhǔn)溶液，將Al元素用2%的硝酸溶液稀釋成質(zhì)量濃度分別為0.1、0.2、0.5、1、2、5 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液；將Mg元素用2%的硝酸溶液稀釋成質(zhì)量濃度分別為0.05、0.1、0.2、0.5、1、2 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液；將Mn、Fe、Cu元素用2%的硝酸溶液稀釋成質(zhì)量濃度分別為1、2、5、10、20、50 μg·L-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液；將Cr、Ni、Zn、Mo元素用2%的硝酸溶液稀釋成質(zhì)量濃度分別為0.5、1、2、5、10、25 μg·L-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液；將As、Cd、Sn、Hg、Pb、Bi元素用2%的硝酸溶液稀釋成質(zhì)量濃度分別為0.05、0.1、0.2、0.5、1、2 μg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.3 供試品溶液的制備

取刺梨籽樣品粉末約0.1 g，精密稱定，將樣品置于微波消解罐中，精確加入硝酸5 mL、過氧化氫1 mL，在趕酸儀中預(yù)消解15 min，靜置、室溫加蓋密封，裝入微波消解儀中，按照設(shè)計(jì)程序(見表2)對樣品進(jìn)行微波消解。

表2 微波消解儀工作條件

待消解完成后，冷卻至室溫，取出消解罐，在趕酸儀中110 ℃趕酸，酸剩余量為1 mL左右時(shí)，轉(zhuǎn)移至25 mL的容量瓶中，用超純水清洗微波消解罐數(shù)次，將清洗液與試液合并后用超純水定容至25 mL，作為供試品溶液。

2.4 空白對照溶液的制備

空白對照溶液除不加刺梨籽樣品粉末外，其他條件與供試品溶液的制備方法相同。

3 結(jié)果與分析

3.1 測定條件的優(yōu)化

儀器工作之前，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)諧(TUNE solution)、質(zhì)量校正(CALIBRATION solution)、檢測器校正等設(shè)定工作參數(shù)，以靈敏度、背景、穩(wěn)定性等各項(xiàng)指標(biāo)對儀器的工作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，保證儀器獲得最佳的靈敏度和精確的質(zhì)量準(zhǔn)確度。

3.2 干擾的消除

等離子體質(zhì)譜中的干擾可分為2大類：“質(zhì)譜干擾”和“非質(zhì)譜干擾”或稱“基體效應(yīng)”。

質(zhì)譜干擾又可分為：1)雙電荷離子干擾；2)同量異位素重疊干擾；3)多原子離子干擾；4)難熔氧化物干擾等。3.1項(xiàng)下自動(dòng)調(diào)諧過程能夠在一定程度上消除這些干擾，實(shí)驗(yàn)前先使用TUNE solution 調(diào)諧液于標(biāo)準(zhǔn)(STD)模式下對儀器各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使儀器的靈敏度和氧化物達(dá)到分析要求(Li>50 000 cps；Co>100 000 cps；In>220 000 cps；U>300 000 cps；CeO/Ce<2%；Ba++/Ba<3%等)。本實(shí)驗(yàn)中采用的碰撞反應(yīng)池(KED模式)技術(shù)也能有效去除多原子離子、同量異位素、氧化物等大部分的干擾。

非質(zhì)譜干擾，如信號抑制和增強(qiáng)效應(yīng)等，其主要來自于樣品基質(zhì)，可以使用內(nèi)標(biāo)法來消除。本實(shí)驗(yàn)通過蠕動(dòng)泵在線加入內(nèi)標(biāo)溶液用來校正樣品的基體效應(yīng)和儀器的漂移，提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

在儀器正常工作條件下，對15種微量元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，以待測元素的3次測量值的平均值為縱坐標(biāo)，以待測元素的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，見表3。

表3 刺梨籽中15種微量元素線性相關(guān)性分析及儀器檢出限

結(jié)果表明，Al元素在0～5000 μg·L-1線性關(guān)系良好；Mg元素在0～2000 μg·L-1線性關(guān)系良好；Mn、Fe、Cu元素在0～50 μg·L-1線性關(guān)系良好；Cr、Ni、Zn、Mo元素在0～25 μg·L-1線性關(guān)系良好；As、Cd、Sn、Hg、Pb、Bi元素在0～2 μg·L-1線性關(guān)系良好。

3.4 檢出限

各元素的檢出限以空白對照溶液進(jìn)樣11次所得測定值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差除以斜率計(jì)算，結(jié)果見表3。結(jié)果表明，待測元素的檢出限為0.000 6～0.151 3 μg·kg-1。

3.5 回收率

精密稱取6份刺梨籽樣品粉末，每份0.05 g，置于微波消解罐中，各元素按照1∶1的比例加入消解罐中，即Al 2.95 μg、Mg 24.35 μg、Mn 0.95 μg、Fe 16.6 μg、Cu 0.25 μg、Cr 0.18 μg、Ni 0.013 μg、Zn 0.65 μg、Mo 0.019 μg、As 0.003 5 μg、Cd 0.002 5 μg、Sn 0.066 μg、Hg 0.001 μg、Pb 0.006 μg、Bi 0.001 μg。然后按照2.3項(xiàng)下供試品溶液制備的方法處理樣品并進(jìn)行測定。

各元素的回收率分別為Al 104.27%、Mg 106.88%、Mn 102.63%、Fe 87.81%、Cu 107.78%、Cr 89.69%、Ni 105.21%、Zn 98.26%、Mo 108.82%、As 103.18%、Cd 104.52%、Sn 102.76%、Hg 93.58%、Pb 92.86%、Bi 97.29%。各元素含量的RSD為Al 8.56%、Mg 5.34%、Mn 7.25%、Fe 10.38%、Cu 6.22%、Cr 7.67%、Ni 9.25%、Zn 9.87%、Mo 7.98%、As 11.85%、Cd 10.63%、Sn 8.36%、Hg 9.58%、Pb 7.86%、Bi 8.29%。RSD為5.34%～11.85%，符合《中華人民共和國藥典》(以下簡稱《中國藥典》)標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 儀器精密度

取同一刺梨籽供試品溶液連續(xù)進(jìn)樣6次，計(jì)算儀器精密度，見表4。測得各元素含量的RSD為Al 5.98%、Mg 3.64%、Mn 2.75%、Fe 1.57%、Cu 1.10%、Cr 1.57%、Ni 2.49%、Zn 1.56%、Mo 3.56%、As 1.38%、Cd 1.88%、Sn 2.07%、Hg 3.15%、Pb 0.50%、Bi 0.65%，結(jié)果表明儀器精密度良好。

表4 刺梨籽中15種微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定結(jié)果

3.7 刺梨籽樣品測定

使用微波消解法對刺梨籽樣品進(jìn)行前處理，將刺梨籽樣品平行制樣3份，按照上述實(shí)驗(yàn)方法測定刺梨籽樣品中的15種微量元素的含量，測定時(shí)每個(gè)樣品測3次，最后按照樣品溶液稀釋倍數(shù)計(jì)算刺梨籽樣品中15種微量元素的含量。各元素含量測定值的平均值見表4。Cu、As、Cd、Hg、Pb 5種重金屬殘留量均符合2015年版《中國藥典》中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

4 總結(jié)與展望

本研究使用ICP-MS法同時(shí)測定了刺梨籽中的15種微量元素含量，結(jié)果顯示標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系良好，r=0.995～1，儀器檢出限為0.000 6～0.151 3 μg·kg-1，儀器精密度良好，RSD均低于8%，加標(biāo)回收率為87.81%～108.82%。本研究檢測的刺梨籽中的15種微量元素中包含了8種人體必需微量元素：Fe、Cu、Zn、Mn、Cr、Mo、Ni、Sn。而且根據(jù)《中國藥典》2015年版對Cu、As、Cd、Hg、Pb 5種重金屬元素的含量限定ω(mg·kg-1)為：Cu≤20，As≤2，Cd≤0.3，Hg≤0.2，Pb≤5，本研究檢測的這5種重金屬殘留量均符合《中國藥典》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，本研究建立了一種利用ICP-MS測定刺梨籽中微量元素含量的方法，為研究刺梨籽的藥效與其所含有的微量元素的種類、含量的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)；對于從微量元素角度出發(fā)，研究刺梨籽的藥用價(jià)值具有一定的參考意義；同時(shí)也為進(jìn)一步開展刺梨籽的藥化、藥理以及臨床應(yīng)用研究提供參考。