王妍妍，施曉艷，陳衛(wèi)東，彭代銀，俞年軍，彭　慧

(1.安徽中醫(yī)藥大學藥學院，安徽 合肥　230012；2.安徽省中醫(yī)藥科學院，安徽 合肥　230012；3.安徽中醫(yī)藥大學藥物代謝研究所，安徽 合肥　230012)

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·方藥研究·

電感耦合等離子體質譜法測定金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位及其土壤中11種無機元素

王妍妍1,2,3，施曉艷1,2,3，陳衛(wèi)東1,2,3，彭代銀1,2，俞年軍1,2，彭慧1,2,3

(1.安徽中醫(yī)藥大學藥學院，安徽 合肥230012；2.安徽省中醫(yī)藥科學院，安徽 合肥230012；3.安徽中醫(yī)藥大學藥物代謝研究所，安徽 合肥230012)

目的探究無機元素在金寨地區(qū)仿野生茯苓不同用藥部位中的分布及在土壤中的富集特點。方法采用微波消解法處理茯苓皮、白茯苓、赤茯苓及其菌核生長附近土壤，應用電感耦合等離子體質譜法測定茯苓不同部位及其土壤中K、Na、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、Se等11種無機元素含量。結果金寨地區(qū)仿野生茯苓各部位元素分布有一定差異，大多數(shù)元素在茯苓皮中含量較高，茯苓不同部位總的無機元素含量從高至低順序為茯苓皮、赤茯苓、白茯苓；茯苓不同部位對無機元素的吸收有選擇性，但均以K、Fe、Mg、Na含量較高；茯苓不同部位對11種元素的富集系數(shù)存在差異，變化范圍為0.005 2～0.782 3。結論所建立的電感耦合等離子體質譜法簡便、準確，適用于金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位及土壤中11種無機元素的含量測定。

茯苓；微波消解；無機元素；電感耦合等離子體質譜法

茯苓為多孔菌科真菌茯苓Poriacocos(Schw.)Wolf的干燥菌核[1]。茯苓為大宗常用中藥材，主產(chǎn)區(qū)為鄂豫皖交界的大別山及云貴地區(qū)，尤以皖產(chǎn)量最大，為安徽四大名藥之一，習稱“安苓”。目前，野生茯苓資源稀少，市場上茯苓主要來源為栽培茯苓，茯苓栽培主要有兩種形式，樹蔸栽培和椴木栽培[2-3]；仿野生茯苓主要是利用野生松樹林下松樹基根進行茯苓的仿野生撫育栽培，即樹蔸栽培，另外一種茯苓栽培方式則采用椴木栽培法。茯苓可入藥部位有白茯苓、赤茯苓、茯苓皮等，加工時菌核內部的白色苓肉為白茯苓，皮部下面的赤色部分為赤茯苓，菌核的外皮為茯苓皮。臨床上，白茯苓健脾和胃、利水滲濕，赤茯苓利竅行水、清利濕熱，茯苓皮專于利尿而無補性[4-5]。現(xiàn)代研究表明，茯苓不同部位化學成分分布存在一定的差異[6]。

中草藥是中國的瑰寶，其富含的無機元素種類和含量與中草藥的功效有著密切的關系[7]。中草藥所含的無機元素是中藥療效的物質基礎之一，分子生物學研究表明，微量元素能與蛋白質和其他有機基團結合，形成激素、酶、維生素等生物大分子，“以微見著”，發(fā)揮著重要的生物學功能[8]。近年來，對茯苓無機元素研究的也有報道[9]，但同時測定11種無機元素在其常用部位茯苓皮、赤茯苓、白茯苓及其土壤中含量的研究尚未見報道。因此，基于茯苓不同部位的不同側重功效，本研究選用安徽省金寨地區(qū)仿野生栽培茯苓為研究對象，采用HNO3-HF-H2O2消解體系，通過微波消解法對樣品進行處理，用電感耦合等離子體質譜法(inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS)測定茯苓不同部位的11種元素含量，探討茯苓不同用藥部位白茯苓、赤茯苓、茯苓皮中11種無機元素的分布及在其土壤中的富集特點，為后期研究茯苓不同用藥部位活性成分、無機元素的含量及其不同部位的主治功效的關系提供依據(jù)。

1　儀器與材料

1.1儀器ICAP Q電感耦合等離子體質譜儀：美國賽默飛世爾科技公司；AB135-S 型十萬分之一天平：德國METTLER TOLEDO公司；ECH-Ⅱ微機控溫加熱板：上海新儀微波化學科技有限公司；MDS-8G微波消解儀：上海新儀微波化學科技有限公司。

1.2試劑氫氟酸(優(yōu)級純)：上海申博化工有限公司；30%過氧化氫：國藥集團化學試劑有限公司；硝酸(分析純/優(yōu)級純)：上海蘇懿化學試劑有限公司；高氯酸：湖南省長沙晶康新材料科技有限公司；鍺(Ge)、鈧(Sc)、銦(In)、鉍(Bi)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鉀(K)、鈉(Na)、鎂(Mg)、鋅(Zn)、銅(Cu)、硒(Se)、鎘(Cd)、鉛(Pb)標準溶液(106μg/L)：國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

1.3樣品仿野生栽培茯苓樣品采自安徽省金寨縣，經(jīng)安徽中醫(yī)藥大學俞年軍教授鑒定，符合《中華人民共和國藥典》2015年版一部各項規(guī)定，為茯苓Poriacocos(Schw.)Wolf的干燥菌核，本實驗中所用白茯苓、赤茯苓、茯苓皮均由實驗室加工制得。

2　方法

2.1ICP-MS主要工作參數(shù)ICAP Q電感耦合等離子體質譜儀的射頻功率為1 600 W，冷卻氣(氬氣)流速為13.7 mL/min，輔助氣(氦氣)流速為0.80 mL/min，霧化氣流速為1.026 mL/min，樣品重復次數(shù)為3次，采樣深度為5.00 mm，進樣泵轉速為40 r/min，數(shù)據(jù)采集方式為跳峰，駐留時間為0.01～0.05 s。

2.2樣品處理仿野生茯苓菌核用蒸餾水洗去表面雜物，再用去離子水淋洗3遍，置于60 ℃烘箱烘干至恒質量。然后剝下茯苓皮，取赤茯苓、白茯苓，將茯苓不同部位及其土壤在陶瓷研缽中粉碎，過60目篩，密封備用。制備供試品溶液前，樣品粉末于60 ℃烘4 h，即可。

2.3供試品溶液制備取樣品粉末0.1 g各6份，分別置于聚四氟乙烯消解罐中，加入6 mL優(yōu)級純硝酸浸泡樣品1 h，再加入3 mL氫氟酸和2 mL 30%過氧化氫，封罐，置于微波消解儀內消解。消解程序：溫度130 ℃保持20 min，150 ℃保持15 min，180 ℃保持20 min，功率均為6 W。消解結束后，按課題組前期方法[10]進行趕酸，制備對應的供試品溶液，土壤樣品在趕酸過程中，加入2 mL優(yōu)級純高氯酸(分2次)，同法制備土壤樣品對應的供試品溶液。

2.4標準品溶液的制備

2.4.1標準品儲備液精密移取Na、K、Mg、Fe、Mn系列標準原液各100 μL，用1%硝酸稀釋成10-4μg/L的常量元素混合標準品儲備液；按此法稀釋Cu、Se、Pb、Cr、Zn、Cd的微量元素混合標儲備液(104μg/L)及內標元素儲備液(104μg/L)。

2.4.2標準品待測溶液精密移取“2.4.1”項下制備的無機元素標準品儲備液，用1%硝酸梯度稀釋，配制成不同濃度的標準品待測溶液。常量元素混合標準品濃度依次為1、5、10、50、100、200、400、500 μg/L；微量元素混合標準品濃度依次為0.01、0.1、0.5、1、5、30、50 μg/L。精密移取“2.4.1”項下內標元素儲備液，用1%硝酸將常量元素內標Sc稀釋成濃度為50 μg/L溶液，微量元素混合內標(Sc、Ge、In、Bi)稀釋成濃度為5 μg/L的溶液。

2.5方法學考察

2.5.1線性關系考察將“2.4.2”項下制備的各濃度標準品溶液依次經(jīng)ICP-MS測定，依據(jù)各元素測定的吸光度值，繪制標準曲線，結果表明其線性關系均良好，具體數(shù)據(jù)見表1。

2.5.2儀器檢出限用1%優(yōu)級純硝酸溶液連續(xù)進樣12次，取測定值的標準偏差的3倍，即為儀器檢出限，結果見表2。

表2　儀器檢出限

2.5.3精密度試驗精密稱取待測樣品粉末各0.1 g，按“2.3”項下方法制備供試品溶液，在“2.1”項下ICP-MS工作參數(shù)下進行測定，連續(xù)測定6次，11種元素的RSD值在1.24%～4.74%范圍內，儀器測得精密度良好。

2.5.4重復性試驗精密稱取同一批待測樣品粉末6份，每份0.1 g，按“2.3”項下方法制備供試品溶液，在“2.1”項下ICP-MS工作參數(shù)下進行測定，記錄各元素含量。檢測結果表明，11種元素含量的RSD值均小于5.00%，說明該試驗方法的重復性良好。

2.5.5空白加標回收率試驗精密吸取標準品儲備液，常量元素在空白基質1%優(yōu)級純硝酸中配制成濃度為100、200、500 μg/L的標準品溶液，每個濃度2份；微量元素在空白基質1%優(yōu)級純硝酸中配制成濃度為0.50、5.00、50.00 μg/L的標準品溶液，每個濃度2份。在“2.1”項下ICP-MS工作條件下進行測定，計算各元素的回收率，平均值為94.03%～114.54%且RSD值為2.48%～7.21%。結果表明，所建立的分析方法回收率較為良好，結果見表3。

3　結果

3.1測定元素含量金寨地區(qū)仿野生茯苓不同用藥部位中所含無機元素總含量從高至低順序為茯苓皮、赤茯苓、白茯苓。其中，K、Fe、Na、Mg、Mn等元素在茯苓不同部位含量較高，Zn、Cu、Cr、Se、Pb、Cu等元素含量較低。有益元素在茯苓皮含量從高至低依次是K、Fe、Mg、Na、Mn、Zn、Cr、Se，在赤茯苓中含量從高至低依次是K、Na、Fe、Mg、Mn、Zn、Cr、Se，在白茯苓中含量從高至低依次是K、Na、Fe、Mg、Zn、Mn、Cr、Se。2015年版《中華人民共和國藥典》未對所有中藥材及飲片規(guī)定統(tǒng)一的重金屬限度，本研究參考需進行重金屬檢查的藥材包括西洋參、甘草、山楂、枸杞子及薄荷腦等，重金屬的限制分別是Pb不得超過5 mg/kg，Cd不得超過0.3 mg/kg，Cu不得超過20 mg/kg。本研究結果表明，Pb、Cu、Cd 3種重金屬元素均未超標。單因素方差分析結果表明，土壤中11種無機元素含量相對茯苓皮、赤茯苓、白茯苓均明顯偏高。見表4。

表3　加標回收率試驗考察(n=6)

3.2測定元素的富集系數(shù)分析元素的富集系數(shù)=植物體內元素含量/土壤中元素含量，表示植物對無機元素的需求程度。金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位對11種元素的富集系數(shù)存在差異，變化范圍為0.005 2～0.782 3。茯苓皮對Cd、Mn、Zn、Cu、Pb的富集作用相對較強，其中以Cd、Mn尤為顯著；赤茯苓對Zn、Cd、Mn的富集作用相對較強；白茯苓對Zn的富集作用較為顯著。見表5。

4　討論

4.1金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位11種元素分布特征金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位對無機元素的吸收有選擇性，Zn在白茯苓中的含量高于茯苓皮和赤茯苓，推測Zn可能是白茯苓發(fā)揮健脾和胃的主要無機元素之一，與文獻報道[11]的健脾和胃中藥中Zn含量較高且為健脾和胃主要元素結論一致，且Zn在人體中具有一定的抗菌和抗病毒作用，與白茯苓健脾和胃、預防胃潰瘍等作用相一致[12]。有研究表明，K、Mg、Na在利尿類中藥中含量均較高且利尿作用可能與這3種元素有關[13-14]；茯苓皮中K、Mg、Na含量均較高且遠大于赤茯苓、白茯苓，推測K、Mg、Na是茯苓皮側重利尿功效的無機元素。

表4　金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位及土壤中11種元素含量

注：同列含有不同右上標字母的微量元素含量比較，P<0.05。

表5　金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位對11種元素的富集系數(shù)

金寨地區(qū)仿野生茯苓不同部位對11種元素的富集系數(shù)存在差異，其中，對Mn和Zn的富集系數(shù)較高，而Mn和Zn參與多種植物體生理反應，因此這兩種元素在植物體內含量偏高或者維持較高的富集系數(shù)用以保證植物生命活動順利進行。茯苓不同部位對Na、Zn的富集系數(shù)相近，表明茯苓不同部位對Na和Zn的需求程度相同。茯苓不同部位對土壤中的重金屬Cd具有較強的富集性，故在栽培茯苓時要對栽培環(huán)境進行評價，不能選擇Cd含量高的土壤。

4.2樣品處理方法的考察與選擇本研究對樣品的處理方法進行優(yōu)選。比較了濕法消解和微波消解兩種方法，因微波消解方法處理白茯苓、赤茯苓、茯苓皮、土壤后消解液均澄清，未見顆粒，且效率高、消解完全、安全便捷，故實驗采用微波消解法處理樣品。此外，本研究也對消解溶劑進行優(yōu)選，在不使用氫氟酸的情況下，加H2O22 mL，調節(jié)HNO3和H2O2的比例，發(fā)現(xiàn)兩者比例為6∶2時，赤茯苓和白茯苓消解較完全，但茯苓皮和土壤樣品并未消解完全；而加入氫氟酸后，白茯苓、赤茯苓、茯苓皮和土壤充分消解，最終確定的消解溶劑組合為：6 mL HNO3+3 mL HF +2 mL H2O2，針對土壤樣品，在趕酸中加入高氯酸可以促進HF的揮發(fā)，至消解完全。

4.3干擾校正ICP-MS的測定干擾包括質譜干擾和非質譜干擾，前者多來源于同量異位素、多原子、多電荷離子；后者主要來源于樣品基體，包括樣品的溶解量、同位素干擾等。本研究采用動能歧視(kinetic energy discrimination，KED)模式來消除多原子離子的干擾來校正質譜干擾。測量常量元素時，對茯苓皮、赤茯苓和白茯苓樣品溶液稀釋500倍，對土壤樣品溶液稀釋10 000倍；測量微量元素時，對茯苓皮、赤茯苓、白茯苓樣品溶液稀釋50倍，對土壤樣品溶液稀釋500倍。采用內標元素消除基體效應，以校正非質譜干擾。

4.4內標元素的選擇內標元素選擇的依據(jù)是接近待測元素的特性。本研究選取4種內標元素：39K、23Na、24Mg、52Cr、55Mn和57Fe的內標元素為45Sc，63Cu、82Se和66Zn的內標元素為72Ge，111Cd的內標元素為115In，208Pb的內標元素為209Bi。此外，還考察了樣液中加內標和在線加內標對實驗結果的影響，發(fā)現(xiàn)在線加內標更加穩(wěn)定，并且排除了人為操作誤差，測量結果更精確，最終確定了在線加內標的內標加入方法。

4.5金寨地區(qū)仿野生茯苓栽培環(huán)境的選擇重金屬Pb、Cd、Cu均為有害元素，一旦被人體吸收，可引起蓄積性毒性反應，在本研究中3種重元素含量雖然均未超標，但在茯苓不同部位中具有較高的富集系數(shù)，因此，對仿野生茯苓栽培環(huán)境的選擇尤為重要。茯苓栽培場地應選擇在遠離污染源的地區(qū)開發(fā)種植基地以保證藥材質量，同時，應加強對茯苓種植地重金屬污染的監(jiān)測力度，嚴格控制工業(yè)“三廢”的排放，禁止工業(yè)廢水以及含有害物質的固體廢棄物農(nóng)用。

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Determination of Eleven Inorganic Elements in Different Parts of Wild-simulated CultivatedPoriacocosand Soil in Jinzhai, China by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

WANGYan-yan1,2,3,SHIXiao-yan1,2,3,CHENWei-dong1,2,3,PENGDai-yin1,2,YUNian-jun1,2,PENGHui1,2,3

(1.SchoolofPharmacy,AnhuiUniversityofChineseMedicine,AnhuiHefei230012,China; 2.AnhuiAcademyofChineseMedicine,AnhuiHefei230012,China; 3.InstituteofDrugMetabolism,AnhuiUniversityofChineseMedicine,AnhuiHefei230012,China)

ObjectiveTo investigate the distribution of inorganic elements in different medicinal parts of wild-simulated cultivatedPoriacocosand their enrichment characteristics in soil in Jinzhai, China. MethodsMicrowave digestion was used for the treatment of Cortex Poriae Cocos, whitePoriacocos, Rubra Poria, and the soil near the growth of the sclerotia, and inductively coupled plasma mass spectrometry was used to determine the content of 11 inorganic elements (K, Na, Mg, Fe, Mn, Zn, Cu, Se, Pb, Cr, and Cd) in different parts ofPoriacocosand the soil. ResultsThere were certain differences in the content of these inorganic elements between the different parts of wild-simulated cultivatedPoriacocosin Jinzhai. Most elements were rich in Cortex Poriae Cocos, and Cortex Poriae Cocos had the highest total content of inorganic elements, followed by Rubra Poria and whitePoriacocos. Different parts of Poria cocos had selective absorption of inorganic elements, but they had relatively high content of K, Fe, Mg, and Na. The enrichment coefficients of 11 elements varied between different parts ofPoriacocos, ranging from 0.0052 to 0.7823. ConclusionInductively coupled plasma mass spectrometry established in this study is simple and accurate and is applicable to the determination of 11 inorganic elements in different parts of wild-simulated cultivatedPoriacocosand soil in Jinzhai.

Poriacocos; Microwave digestion; Inorganic element; Inductively coupled plasma mass spectrometry

安徽省科技廳公益性技術應用研究聯(lián)動計劃項目(1501ld04004)；安徽省教育廳高?？蒲袆?chuàng)新平臺團隊項目(皖教秘科〔2015〕49號)；安徽道地中藥材品質提升協(xié)同創(chuàng)新中心項目(皖教科〔2013〕2號)

王妍妍(1991-)，女，碩士研究生

陳衛(wèi)東，anzhongdong@126.com

R282.7[DOI]10.3969/j.issn.2095-7246.2016.05.022

2016-07-09；編輯：姚實林)