劉倩倩， 梁詩瑤， 林 艷， 廖穎妍， 林麗美， 李 珊， 吳 萍， 劉月新

(湖南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，湘產(chǎn)大宗藥材品質(zhì)評(píng)價(jià)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410208)

玉竹和黃精均為黃精屬植物的根莖，同有滋陰潤燥作用，但適應(yīng)病癥有所區(qū)別[1]，此外兩者在形態(tài)、功效、主治上具有一定相似性，不可混用，否則會(huì)對(duì)人體健康造成損害，產(chǎn)生藥源性疾病。黃精屬植物成分多樣，主要有多糖、黃酮、甾體皂苷、生物堿[2]等，具有治療免疫力低下[3]、降血糖[4]、抗骨質(zhì)疏松[5]、抗腫瘤[6]等多種藥理作用?，F(xiàn)有研究大多關(guān)注玉竹黃精活性成分及藥理作用[7-9]，鮮有涉及無機(jī)元素的報(bào)道。

目前，無機(jī)元素測定方法有原子吸收光譜法(AAS)[10]、原子熒光光譜法(AFS)[11]、原子發(fā)射光譜法(ICP-OES)[12-13]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)[14]、電感耦合等離子體-質(zhì)譜法(ICP-MS)[15-16]等，其中ICP-MS法操作簡便，精密度、穩(wěn)定性良好，適用于多種無機(jī)元素的快速同時(shí)測定。因此，本實(shí)驗(yàn)采用該方法測定不同產(chǎn)地玉竹和黃精中Na、Mg、Al、K、Ca、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、V、Cr、Co、Ga、As、Se、Rb、Sr、Ag、Cd、Cs、Ba、Tl、Pb、U、Hg的含量，篩選出特征無機(jī)元素，為區(qū)分兩者提供依據(jù)，也為相關(guān)質(zhì)量控制及安全評(píng)價(jià)提供參考。

1 材料

1.1 儀器 Agilent 8800電感耦合等離子體-質(zhì)譜儀(美國Agilent公司)；SINEO MDS-6G微波消解儀(湖南譜發(fā)科技發(fā)展有限公司)；QUINTIX224-1CN電子分析天平(德國Sartorius公司)；D24 UV Merck Millipore超純水儀(德國Merck公司)。

1.2 試劑與藥物 多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液[基體5%HNO3，銀(Ag)、鋁(Al)、砷(As)等25種元素質(zhì)量濃度為10 μg/mL，批號(hào)8500-6940]、多元素ICP-MS調(diào)諧溶液[基體2%HNO3，鈰(Ce)、鈷(Co)、鋰(Li)、鎂(Mg)、釔(Y)、鉈(T1)質(zhì)量濃度為1 μg/L，編號(hào)5184-3566](美國Agilent公司)；汞(Hg)、金(Au)單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(質(zhì)量濃度為1 000 μg/mL，批號(hào)GSB 04-1729-2004、GSB 04-1715-2004)及內(nèi)標(biāo)元素鈧(Sc)、鍺(Ge)、銠(Rh)、銦(In)、鉍(Bi)標(biāo)準(zhǔn)溶液(質(zhì)量濃度為10 μg/mL，批號(hào)GSB 04-2826-2011)(國家有色金屬及電子材料分析測試中心)。硝酸為優(yōu)級(jí)純；水為超純水(Millipore Milli-Q超純水儀制備)。玉竹、黃精共40批(編號(hào)S1～S40)，購自全國各大連鎖藥店、醫(yī)藥公司及藥材市場，經(jīng)湖南中醫(yī)藥大學(xué)龔力民副教授鑒定分別為百合科黃精屬植物玉竹Polygonatumodoratum(Mill.)Druce、黃精PolygonatumsibiricumDelar.ex Redoute的根莖，具體信息見表1。

表1 樣品信息

2 方法與結(jié)果

2.1 ICP-MS條件 射頻功率1 550 W；霧化氣壓力150 kPa；輔助氣體積流量1.0 L/min；霧化氣體積流量1.0 L/min；霧化室溫2.0 ℃；等離子體氣體體積流量14.9 L/min；氬氣儲(chǔ)氣罐壓力600 kPa；樣品引入時(shí)間40 s，穩(wěn)定時(shí)間40 s；質(zhì)譜圖調(diào)諧模式He；全定量分析；蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速0.3 r/s，重復(fù)3次。選擇45Sc作為內(nèi)標(biāo)，測定39K、44Ca、23Na、24Mg、27Al、60Ni、66Zn、51V、52Cr、55Mn、56Fe、59Co含量；72Ge作為內(nèi)標(biāo)，測定63Cu、71Ga、75As、85Rb、80Se、88Sr含量；115In作為內(nèi)標(biāo)，測定114Cd、107Ag、133Cs含量；209Bi作為內(nèi)標(biāo)，測定205Tl、208Pb、238U、201Hg含量；159Tb作為內(nèi)標(biāo)，測定137Ba含量。

2.2 微波消解條件 具體見表2。

表2 微波消解工作參數(shù)

2.3 溶液制備

2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液 精密吸取多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(10 μg/mL)適量，5%硝酸制成V、Cr、Co、Ga、As、Se、Rb、Sr、Cd、Cs、Ba、Tl、Pb、U質(zhì)量濃度均分別為0、20、50、100、200 ng/mL，K、Ca、Ni、Na、Mg、AI、Fe、Zn、Mn、Cu質(zhì)量濃度均分別為0、1、2、3、4、5 μg/mL的溶液；精密吸取Hg單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 000 μg/mL)適量，加入Au單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.05 μg/mL)250 μL，5%硝酸制成Hg質(zhì)量濃度分別為0、2、4、6、8、10 ng/mL的溶液，即得。

2.3.2 混合內(nèi)標(biāo)溶液 精密吸取Bi、Ge、In、Rh、Sc、Tb、Y混合內(nèi)標(biāo)溶液(10 μg/mL)適量，5%硝酸制成1 μg/mL溶液，即得。

2.3.3 供試品溶液 40批樣品洗凈后雜質(zhì)，置于50 ℃烘箱中烘干，粉碎過60目篩，精密稱取0.5 g，置于聚四氟乙烯溶樣杯中，加入5 mL硝酸，在130 ℃下加熱預(yù)消解30 min，取出，冷卻至室溫，加入1 mL H2O2，搖勻，組裝消解罐，裝入微波消解儀中，在“2.2”項(xiàng)條件下啟動(dòng)。消解結(jié)束后冷卻至60 ℃，取出消解罐趕酸，超純水分3次轉(zhuǎn)移至50 mL量瓶中，精密量取Au單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 μg/mL)200 μL至50 mL量瓶中，加水定容至刻度，搖勻，即得。同法制備試劑空白溶液。

2.4 方法學(xué)考察

2.4.1 線性關(guān)系考察 取“2.3.1”項(xiàng)下標(biāo)準(zhǔn)溶液，在“2.1”項(xiàng)條件下進(jìn)樣測定，“2.3.2”項(xiàng)下內(nèi)標(biāo)溶液校正。以無機(jī)元素質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)(X)，無機(jī)元素與內(nèi)標(biāo)計(jì)數(shù)值的比值為縱坐標(biāo)(Y)進(jìn)行回歸(扣除空白干擾)，結(jié)果見表3，可知各無機(jī)元素在各自范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

表3 各無機(jī)元素線性關(guān)系

2.4.2 精密度試驗(yàn) 取“2.3.1”項(xiàng)下5 μg/mL K、Ca、Ni、Na、Mg、AI、Fe、Zn、Mn、Cu標(biāo)準(zhǔn)溶液，200 ng/mL V、Cr、Co、Ga、As、Se、Rb、Sr、Cd、Cs、Ba、Tl、Pb、U標(biāo)準(zhǔn)溶液，10 ng/mL Hg標(biāo)準(zhǔn)溶液，在“2.1”項(xiàng)條件下進(jìn)樣測定6次，結(jié)果見表4，可知儀器精密度良好。

2.4.3 重復(fù)性試驗(yàn) 精密稱取0.5 g藥材(S10)粉末，按“2.3.3”項(xiàng)下方法制備標(biāo)準(zhǔn)溶液，按“2.3.3”項(xiàng)下方法平行制備6份供試品溶液，在“2.1”項(xiàng)條件下進(jìn)樣測定，結(jié)果見表4，可知該方法重復(fù)性良好。

2.4.4 穩(wěn)定性試驗(yàn) 精密稱取0.5 g藥材(S10)粉末，按“2.3.3”項(xiàng)下方法制備標(biāo)準(zhǔn)溶液，于0、4、8、12、16、24 h在“2.1”項(xiàng)條件下進(jìn)樣測定，結(jié)果見表4，可知溶液在24 h內(nèi)穩(wěn)定性良好。

表4 各無機(jī)元素精密度、穩(wěn)定性、重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果

2.4.5 加樣回收率試驗(yàn) 精密稱取0.5 g藥材(S10)粉末，平行12份，測定其中3份來計(jì)算各無機(jī)元素本底含量，剩余9份按低、中、高質(zhì)量濃度梯度加入“2.3.1”項(xiàng)下標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，按“2.3.3”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，在“2.1”項(xiàng)條件下進(jìn)樣測定，計(jì)算回收率。結(jié)果，各無機(jī)元素加樣回收率在80.1%～109.6%范圍內(nèi)。

2.5 樣品含量測定 取40批樣品，按“2.3.3”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，在“2.1”項(xiàng)條件下進(jìn)樣測定，計(jì)算含量，結(jié)果見表5～6。

表5 各無機(jī)元素含量測定結(jié)果(Ⅰ，mg/kg，n=3)

2.6 含量分析 玉竹和黃精中各無機(jī)元素含量差異很大，以K最高，其次為Mg、Ca、Al、Fe、Mn、Na。參考2020年版《中國藥典》[17]黃精、三七等藥材有害元素限量值(Pb≤5 mg/kg、Cd≤1 mg/kg、As≤2 mg/kg、Hg≤0.2 mg/kg、Cu≤20 mg/kg)，發(fā)現(xiàn)40批樣品中有5批Hg含量超過0.2 mg/kg，6批Cr含量超過2 mg/kg，而As、Pb、Cu含量均未超標(biāo)，可能與藥材生長環(huán)境氣候與土壤污染程度有關(guān)，應(yīng)引起高度重視。

各無機(jī)元素含量的熱圖見圖1～2，相關(guān)性熱圖見圖3～4(紅色表示正相關(guān)，藍(lán)色表示負(fù)相關(guān)，顏色越深、形狀越大表示相關(guān)性越大，反之越小)。由圖1可知，S18中K、Ca、Fe含量較高，S20中各無機(jī)元素含量整體較低。由圖2可知，F(xiàn)e、Mn、Al、Ga、Ag、Ni、Co之間，Tl與Rb，K與P之間存在較強(qiáng)的正相關(guān)性，Na與Ni、Ag、Co，Cr與Al、Ga、V之間存在中等強(qiáng)度的正相關(guān)性。由圖3可知，S28中K、Ca、Mn、Fe含量較高，S37中各無機(jī)元素含量整體較低；同一無機(jī)元素含量在不同批次樣品之間存在較大差異，如玉竹中Fe含量最低為48.47 mg/kg，最高為362.72 mg/kg，黃精中K含量最低為1 225.19 mg/kg，最高為9 986.61 mg/kg，但U含量在不同批次玉竹和黃精中波動(dòng)不大，均較穩(wěn)定。由圖4可知，Zn、Al、Ga、Rb、Pb、Tl之間存在較強(qiáng)的正相關(guān)性，F(xiàn)e與Cr，Se與V之間存在中等強(qiáng)度的正相關(guān)性。

2.7 無機(jī)元素圖譜建立 由于玉竹和黃精中26種無機(jī)元素含量數(shù)量級(jí)差別較大，故將其調(diào)整至同一數(shù)量級(jí)(K、Al、Ca縮小1 000倍，Na、Mg、Mn、Fe、Rb、Ba縮小100倍)，以元素種類為橫坐標(biāo)，相對(duì)含量為縱坐標(biāo)繪制圖譜，見圖5～6。由此可知，玉竹和黃精各自峰形整體上相似，但不同批次之間仍存在一定差異。

表6 各無機(jī)元素含量測定結(jié)果(Ⅱ，mg/kg，n=3)

2.8 多變量統(tǒng)計(jì)分析 將各無機(jī)元素含量導(dǎo)入SIMCA-14軟件，采用主成分分析(PCA)來觀察其聚集情況，結(jié)果見圖7。由此可知，玉竹(S1～S31)與黃精(S31～S40)有明顯的區(qū)分趨勢，界限較清晰，但個(gè)別樣本不能完全分開，故需進(jìn)一步采用正交偏最小二乘法判別分析(OPLS-DA)。設(shè)定OPLS-DA模型中R2Y為0.885 5，Q2為0.714 1，進(jìn)行50次置換檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，其中置換參數(shù)R2為0.392，Q2為-0.686，結(jié)果見圖8，可知模型可靠。40批樣品的OPLS-DA得分圖見圖9，可知玉竹和黃精能完全取分開，表明兩者所含元素存在一定差異。采用變量重要性投影值(VIP)結(jié)合載荷圖，以VIP>1為指標(biāo)進(jìn)行篩選，結(jié)果見圖10，共得到10個(gè)特征差異元素，影響程度依次為Sr(VIP=1.617 1)>Se(VIP=1.581 9)>V(VIP=1.424 9)>Cd(VIP=1.408 6)>Al(VIP=1.345 0)>Ga(VIP =1.340 1)>Fe(VIP =1.333 9)>Cr(VIP=1.167 4)>Ni(VIP=1.160 4)>Co(VIP=1.068 6)，其載荷圖見圖11，可知上述無機(jī)元素均離原點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，是導(dǎo)致玉竹和黃精分開的主要因素。

3 討論與結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用ICP-MS法測定玉竹和黃精中26種無機(jī)元素的含量，由于采用內(nèi)標(biāo)補(bǔ)償法能有效排除基體效應(yīng)對(duì)多元素產(chǎn)生的干擾，故以Sc、Ge、Rh、In、Bi為內(nèi)標(biāo)元素，其中Hg具有極強(qiáng)的吸附性，故需加入一定量Au與其反應(yīng)形成金汞齊，減少對(duì)儀器的損害，從而確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。玉竹和黃精中均富含Na、Mg、Al、K、Ca、Mn、Fe，以K含量最高，它可有效調(diào)整內(nèi)外血漿滲透壓；Mg有著“心血管衛(wèi)士”之稱；Mn具有抗氧化、防衰老作用，若缺乏該元素可能會(huì)誘發(fā)與脂代謝相關(guān)的疾病，如動(dòng)脈粥樣硬化，表明這2種藥材存在較高的營養(yǎng)價(jià)值。由于微量元素會(huì)影響中藥藥效發(fā)揮[18-20]，故上述元素與玉竹和黃精藥效的相關(guān)性還需進(jìn)一步驗(yàn)證。

相關(guān)性熱圖顯示，不同元素含量之間存在一定正相關(guān)性。采用OPLS-DA能有效區(qū)分玉竹和黃精，特征無機(jī)元素為Sr、Se、V、Cd、Al、Ga、Fe、Cr、Ni、Co，今后將加以重點(diǎn)研究。另外，玉竹和黃精中個(gè)別重金屬含量超標(biāo)會(huì)危害身體健康，故建議兩者質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中增相關(guān)檢查項(xiàng)目。

綜上所述，ICP-MS法準(zhǔn)確靈敏，操作簡便，不僅為有效區(qū)分玉竹和黃精提供了新思路，也為兩者質(zhì)量控制及安全性評(píng)價(jià)提供了參考依據(jù)。