李俊婕，刁飛燕，胡文岳，孫洪帥，李啟艷

（1. 山東省食品藥品檢驗(yàn)研究院，化妝品原料質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南 250101；2. 濰坊海潤華辰檢測技術(shù)有限公司，山東濰坊 261031）

天麻為蘭科植物天麻的干燥塊莖，是一種藥食同源的名貴中藥材[1]?，F(xiàn)在天麻主要為人工栽培，產(chǎn)區(qū)分布在我國云南、陜西、貴州、四川等地[2]。主要的天麻產(chǎn)區(qū)有四個(gè)：長江三峽神農(nóng)架天麻原產(chǎn)地、云貴川天麻產(chǎn)區(qū)、大別山天麻產(chǎn)區(qū)、長白山天麻原產(chǎn)地[3-4]。天麻產(chǎn)地跨度區(qū)域較廣，藥材中的元素含量受氣候條件、地理環(huán)境和土壤類型等因素影響。中藥材中元素的種類及含量差異對其功效、性味以及毒副作用有著不同的影響[5-6]。近年來，有不少學(xué)者對天麻的化學(xué)成分進(jìn)行研究報(bào)道[7-9]，亦有學(xué)者對天麻中幾種元素或單一產(chǎn)地的元素含量進(jìn)行了分析測試[10-12]。

電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)法是常用的元素分析方法[13-15]，筆者采用微波消解-ICP-MS法對不同產(chǎn)地的天麻中37 種元素進(jìn)行測定[16]，利用SPSS 22.0對30批中藥材天麻的元素測定結(jié)果進(jìn)行聚類分析，為天麻的質(zhì)量研究和控制工作提供技術(shù)支持，為中草藥的健康發(fā)展提供保障。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：NEXION 100型，美國鉑金埃爾默公司。

電子天平：MS 型，感量為0.01 mg，瑞士梅特勒-托利多集團(tuán)。

微波消解儀：MARS5型，美國CEM公司。

超純水儀：Milli-QR型，美國密理博公司。

Cr、Hg、As、Pb、Zn、Fe、Cd、Na、Co、Cu、Mg、Ca、Ti、Sc、Mo 單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號分別為GBW 0614、GBW 0617、GBW 0611、GBW 0619、GBW 0620、GBW 0616、GBW 0612、GBW(E) 080127、GBW(E) 083781、GBW 0615、GBW(E) 080126、GBW(E) 080118、GBW(E) 080357、GBW 08684、GBW(E) 080218，質(zhì)量濃度均為1 000 μg/mL，中國計(jì)量科學(xué)研究院。

Al、Mn、K、V、Ge、In、Bi 單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號分別為GSB 04-1713—2004、GSB 04-1736—2004、GSB 04-1733—2004、GSB 04-1759—2004、GSB 04-1728—2004、GSB 04-1731—2004、GSB 04-1719—2004，質(zhì)量濃度均為1 000 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：各組分質(zhì)量濃度均為100 μg/mL，美國ACLASS公司。

Be、Se、Sr、Ni 單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液；質(zhì)量濃度均為1 000 μg/mL，美國Inorganic Ventures公司。

PE 調(diào)諧液：Be、Ce、Fe、In、Mg、Pb、U 的質(zhì)量濃度均為1.0 μg/mL，美國鉑金埃爾默公司。

硝酸：超純電子試劑，蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司。

硝酸溶液(1+19)：量取950 mL 的超純水于2 000 mL三角瓶中，再加入50 mL硝酸，混勻。

天麻樣品：購自全國主要的天麻產(chǎn)區(qū)，云南、貴州、四川、安徽、陜西等地，采購場所涉及藥材市場、天麻生產(chǎn)基地、藥店等，所采集樣品均經(jīng)山東中醫(yī)藥大學(xué)田景振教授鑒定為蘭科植物天麻的干燥塊莖。

1.2 溶液制備

36 種元素混合標(biāo)準(zhǔn)中間液：包含Cr、As、Pb、Zn、Fe、Cd、Na、Co、Cu、Mg、Ca、Ti、Mo、Al、Mn、K、V、Be、Se、Sr、Ni、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 元素，其中K、Na、Ca、Mg質(zhì)量濃度均為10 μg/mL，其它元素質(zhì)量濃度均為1.0 μg/mL。分別精密量取Cr、As、Pb、Zn、Fe、Cd、Co、Cu、Ti、Mo、Al、Mn、V、Be、Se、Sr、Ni單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液各0.1 mL，K、Na、Ca、Mg、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液各1 mL，置于同一100 mL塑料容量瓶中，用硝酸溶液(1+19)定容至標(biāo)線。

Hg 標(biāo)準(zhǔn)中間液：0.1 μg/mL，精密量取Hg 單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液0.1 mL于1 000 mL容量瓶中，用硝酸溶液(1+19)定容至標(biāo)線。

36種元素系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作液：精密量取36種元素混合標(biāo)準(zhǔn)中間液0、0.1、0.5、1、5、10 mL 于6 只100 mL 塑料容量瓶中，用硝酸溶液(1+19)定容至標(biāo)線，搖勻，制得Cr、As、Pb、Zn、Fe、Cd、Co、Cu、Ti、Mo、Al、Mn、V、Be、Se、Sr、Ni、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 質(zhì)量濃度分別為0、1、5、10、50、100 μg/L，K、Na、Ca、Mg 質(zhì)量濃度分別為0、10、50、100、500、1 000 μg/L的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作液。

Hg 系列標(biāo)準(zhǔn)工作液：精密量取Hg 標(biāo)準(zhǔn)中間液0、0.05、0.25、0.5、0.75、1.0 mL于50 mL容量瓶中，用硝酸溶液A(1+19)定容至標(biāo)線，搖勻，制得質(zhì)量濃度分別為0、0.1、0.5、1.0、1.5、2.0 μg/L 的Hg 系列標(biāo)準(zhǔn)工作液。

內(nèi)標(biāo)溶液：分別精密量取Ge、Bi、In、Sc 單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液各0.1 mL，置于1 000 mL 塑料容量瓶中，用硝酸溶液A(1+19)定容至標(biāo)線，搖勻。

天麻樣品溶液：精密稱取天麻樣品0.5 g，置于微波消解儀配套的聚四氟乙烯消解管中，加入硝酸6.0 mL，靜置浸泡12 h，加入過氧化氫2.0 mL，在溫度可調(diào)的電加熱器中于90 ℃加熱預(yù)消解30 min，放冷，密封移至微波消解儀中，采用表1設(shè)定的微波消解程序進(jìn)行消解。消解結(jié)束后冷卻，用超純水洗滌消解管，洗滌液轉(zhuǎn)移至25 mL塑料容量瓶中，用超純水稀釋至標(biāo)線，搖勻待測。對于含量較高的元素K、Na、Ca、Mg據(jù)樣品含量情況適當(dāng)稀釋后測定。

表1 微波消解程序

1.3 儀器工作條件

功率：1 100 W；樣品提升速率：0.6 mL/min；冷卻氣流量：15 L/min；輔助氣流量：1.0 L/min；霧化氣流量：0.855 L/min；采樣錐孔徑：1.0 mm；截取錐孔徑：0.8 mm；掃描方式：跳峰；分析模式：He 碰撞模式；霧化器：十字交叉；進(jìn)樣沖洗時(shí)間：20 s；蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速：30 r/min；掃描次數(shù)：3 次；駐留時(shí)間：50 ms；采集時(shí)間：3 600 ms。

按以上儀器工作條件，開機(jī)抽真空滿足要求后，點(diǎn)炬穩(wěn)定30 min以上，采用軟件自動(dòng)調(diào)諧方法吸取調(diào)諧液調(diào)諧。使9Be、115In、238U 的靈敏度計(jì)數(shù)分別大于4 500、80 000、60 000 c/s，CeO/Ce 氧化物產(chǎn)率比值小于等于0.025，雙電核Ce2+/Ce 雙電核產(chǎn)率比值小于等于0.03。

各元素的測定同位素分別為9Be、24Mg、23Na、27Al、39K、40Ca、48Ti、51Cr、52V、55Mn、56Fe、59Co、59Ni、64Cu、66Zn、88Sr、80Se、75As、114Cd、98Mo、200Hg、207Pb、139La、140Ce、141Pr、142Nd、141Pm、152Sm、153Eu、158Gd、159Tb、164Dy、165Ho、166Er、169Tm、174Yb、175Lu。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品消解方法的選擇和優(yōu)化

中藥材屬于植物性樣品，消解相對容易，為了降低方法檢出限，盡可能加大稱樣量。筆者考察了樣品稱取質(zhì)量、硝酸浸泡時(shí)間及消解溫度對測定結(jié)果的影響。分別取稱樣質(zhì)量為0.25、0.5、1.0 g，浸泡時(shí)間為3、12、24 h，預(yù)消解溫度為60、90、110 ℃，經(jīng)過系列試驗(yàn)，最終選定稱樣質(zhì)量為0.5 g、浸泡12 h、消解溫度為90 ℃為最優(yōu)條件，在此條件下樣品能完全消解，溶液清亮，回收率滿足測定要求，與藥典傳統(tǒng)方法稱樣質(zhì)量為0.1、0.25 g 比較，降低了檢出限，提高了檢出率，更有利于藥材質(zhì)量的控制。

2.2 干擾的消除和優(yōu)化

ICP-MS 分析法中存在的干擾主要有質(zhì)譜干擾、基體干擾、物理效應(yīng)干擾、記憶效應(yīng)干擾等[17]。質(zhì)譜干擾可通過選擇合適的同位素離子及儀器校正消除。筆者在測定鉻時(shí)選擇51Cr、52Cr兩個(gè)質(zhì)量數(shù)同時(shí)進(jìn)行測定，通過試驗(yàn)比較，最終確定以51Cr進(jìn)行分析。另外采用儀器軟件自帶防干擾方程消除一些常見的干擾。物理干擾可通過多次清洗霧化室、進(jìn)樣錐及進(jìn)樣管路消除。在樣品分析時(shí)基體效應(yīng)比較明顯，可采用加入內(nèi)標(biāo)元素校正和采用碰撞反應(yīng)池技術(shù)消除。Ca、Cr 的測定多采用Ge 作內(nèi)標(biāo)[18]，經(jīng)過條件優(yōu)化選用Sc作內(nèi)標(biāo)，采用碰撞模式(KED)測定，可以更好地消除干擾。

2.3 線性方程與檢出限

取上述配制的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作液，按設(shè)定的參數(shù)測定，以各元素的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、各元素經(jīng)內(nèi)標(biāo)校正的信號值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算線性回歸方程。

按天麻樣品溶液制備方法制備空白試樣溶液11 份，上機(jī)測定，計(jì)算測定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對應(yīng)濃度為檢出濃度，按稱樣質(zhì)量0.5 g定容至25 mL計(jì)算方法檢出限。

37 種元素線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限見表2。

表2 37種元素線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限

測定結(jié)果表明，37種元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液在測定范圍內(nèi)均具有良好的線性，相關(guān)系數(shù)均在0.998 以上，線性相關(guān)性良好。

2.4 方法精密度試驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取天麻樣品6份，按1.2方法制備樣品溶液，測定并計(jì)算其中各元素的含量，測定結(jié)果列于表3。由表3 可知，測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.57%～4.88%，表明該方法重復(fù)性良好，滿足分析要求。

表3 方法精密度試驗(yàn)結(jié)果

2.5 加標(biāo)回收試驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取天麻樣品9 份，每份約0.25 g，分成3組，分別精密加入36 種元素混合標(biāo)準(zhǔn)中間液和Hg標(biāo)準(zhǔn)中間液各0.05、0.25、0.50 mL；按天麻樣品溶液制備方法制備待測溶液，測定后計(jì)算加標(biāo)回收率，結(jié)果見表4。由表4 可知，37 種元素平均回收率為89.3%～108.8%，表明該方法準(zhǔn)確性較高。

表4 37種元素加標(biāo)回收率 %

2.6 方法應(yīng)用

依據(jù)該方法，對30批天麻中的37種元素進(jìn)行了測定，研究了不同產(chǎn)地天麻中元素含量的差異。天麻中4 種元素含量較高，分別是：K 16 696.80 mg/kg，Na 2 529.55 mg/kg，Mg 696.26 mg/kg，Ca 523.52 mg/kg。其它元素的含量相對較低。另外發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地的天麻中元素含量不盡相同，相同產(chǎn)地元素含量較為接近。從所測結(jié)果來看，各產(chǎn)地中K、Ca、Mg 含量普遍偏高，尤其是K 元素，且個(gè)別批次中Na元素含量明顯高于其它批次，這可能跟不同地區(qū)土壤中元素含量的不同有關(guān)。

采用SPSS 22.0 進(jìn)行聚類分析，將收集的30 批天麻樣品的無機(jī)元素含量結(jié)果數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件，用ward聯(lián)接法計(jì)算，采用平方歐式距離為測度進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，根據(jù)聚類分析測試結(jié)果可知，當(dāng)平方歐式距離為5時(shí)，30批樣品可聚為4類，聚為同一類的天麻樣品基本出自同一產(chǎn)區(qū)，表明天麻中元素含量可以為其產(chǎn)地歸屬提供依據(jù)。

3 結(jié)語

建立了微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定天麻中37種元素的方法，并應(yīng)用此法對采集自不同產(chǎn)地的30 批天麻樣品中的37 種元素進(jìn)行了含量測定和結(jié)果分析。該方法操作簡便，測定過程快，所得結(jié)果準(zhǔn)確，為天麻中多種元素的快速分析和相對產(chǎn)地的歸屬、質(zhì)量評價(jià)等方面的研究提供技術(shù)支持和科學(xué)依據(jù)。