閆偉偉，羅慧玉，丁 杰，陳正源，賀麗霞

（張家口市食品藥品檢驗(yàn)中心，河北 張家口 075000）

杏花是薔薇科李亞科杏屬植物杏Prunus armeniacaL. 或 山 杏Prunus armeniacaL. var.ansuMaxim.的干燥花，味苦，性溫，無(wú)毒，主要用于女子傷中、寒熱痹、厥逆[1]等癥，主要分布于我國(guó)的東北、華北、西北、西南及長(zhǎng)江中下游等地[2]。無(wú)機(jī)元素在植物中普遍存在，相關(guān)研究表明其與消化吸收、生長(zhǎng)發(fā)育以及疾病的防治有緊密的聯(lián)系，同時(shí)在藥效發(fā)揮的過(guò)程中有協(xié)同或拮抗的作用[3-4]，中藥中的有害重金屬元素因?yàn)榄h(huán)境污染而導(dǎo)致超標(biāo)，對(duì)中藥的療效和安全有著直接的影響。因此，全面研究中藥中無(wú)機(jī)元素的分布規(guī)律對(duì)其質(zhì)量控制、綜合評(píng)價(jià)及有效安全的應(yīng)用至關(guān)重要。

近年來(lái)，中藥中無(wú)機(jī)元素的相關(guān)測(cè)定與分析研究備受關(guān)注[5-11]，主要檢測(cè)方法有原子吸收分光光度法[10]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法[11]及電感耦合等離子體質(zhì)譜法[5-9]等。本研究基于中藥整體性的觀念，利用ICP-MS 對(duì)不同產(chǎn)地的杏花進(jìn)行了無(wú)機(jī)元素的含量測(cè)定，建立了杏花無(wú)機(jī)元素的特征圖譜；通過(guò)主成分分析及因子載荷矩陣分析，篩選出杏花的特征元素及優(yōu)質(zhì)產(chǎn)地，為杏花的質(zhì)量控制及資源的開發(fā)利用提供新的依據(jù)及參考。

1 儀器與材料

1.1 儀器

MARS-CEM 型微波消解儀（美國(guó)CEM 公司）；ICAP Q 型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國(guó)賽默飛公司）；CPA225D 型精密分析電子天平（德國(guó)賽多利斯公司）；Milli-Q 型超純水系統(tǒng)（美國(guó)Millipor 公司）。

1.2 試劑

單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：Cr[批號(hào)：GSB 04-1723-2004（a）]、Sn（ 批 號(hào)：GSB 04-1753-2004）、B（ 批號(hào)：GSB 04-1716-2004）、Sb（批號(hào)：GSB 04-1749-2004）、Ba（批號(hào)：GSB 04-1717-2004）、Tl（批號(hào)：GSB 04-1758-2004）、Ti（ 批 號(hào)：GSB 04-1757-2004）、V（批號(hào)：GSB 04-1759-2004）、Mn（批號(hào)：GSB 04-1736-2004（b））、Co（批號(hào)：GSB 04-1722-2004）、Sr（批 號(hào)：GSB 04-1754-2004(c)）、Mo（批號(hào)：GSB 04-1737-2004）、Mg（批號(hào)：GSB 04-1735-2004）、Ca（批號(hào)：GSB 04-1720-2004）均來(lái)源于國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；Ni[批號(hào)：GBW（E）081582（8211）]、Se[ 批 號(hào)：GBW（E）081589-1（A4T1）]、Na[ 批 號(hào)：GBW（E）081591（A4W1）]、Al[批號(hào)：GBW（E）081594（A4M1）]、Fe[批號(hào)：GBW（E）081585（A4M1）]、Zn[批號(hào)：GBW（E）081580（M411）]、K[ 批 號(hào)：GBW（E）081590（54H1）]、Cu[批號(hào)：GBW（E）081579（L4X1）]、Pb[批號(hào)：GBW（E）081577（L4W1）]、Cd[批號(hào)：GBW（E）081581（A491）]、As[ 批 號(hào)：GBW（E）100203（74W1）]均來(lái)源于北京海岸鴻蒙標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)有限責(zé)任公司；內(nèi)標(biāo)溶液：Ge（批號(hào)：GSB 04-1728-2004）、In（批號(hào)：GSB 04-1731-2004）、Bi（批號(hào)：GSB 04-1719-2004）、Sc（批號(hào)：GSB 04-1750-2004）均購(gòu)自國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。65%硝酸（優(yōu)級(jí)純，德國(guó)默克股份兩合公司）；1.00 μg/L(Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U）調(diào)諧溶液；水為超純水機(jī)制備。

1.3 樣品

13 份杏花樣品由河北省藥品檢驗(yàn)研究院段吉平主任藥師鑒定為薔薇科李業(yè)科杏屬植物杏Prunus armeniacaL. 或 山 杏Prunus armeniacaL. var.ansuMaxim.的干燥花，見(jiàn)表1。

表1 樣品信息Tab. 1 Information of samples

2 方法

2.1 ICP-MS 工作參數(shù)

分析模式為全定量分析，射頻功率為1 550 W，冷卻氣流速為14.000 L/min，輔助氣流速為0.800 L/min，霧化器流速為1.200 L/min，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速為40.0 rpm，采樣深度為8.0 mm，駐留時(shí)間為0.02 ～ 0.03 s，重復(fù)掃描30 次，重復(fù)測(cè)定3 次，采用ICP-MS 中STD 模式、KED 模式進(jìn)行測(cè)定。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

各 精 密 取Cr、Sn、B、Sb、Ba、Tl、Ti、V、Mn、Co、Ni、Mo、Se、Sr 單元素標(biāo)準(zhǔn)品母液100 μL置10 mL 容量瓶中，加5%硝酸稀釋至刻度，搖勻，作為混標(biāo)1，以5%硝酸為溶劑逐級(jí)稀釋，制成濃度分 別 為0.1、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0、10.0、20.0、30.0、50.0、100.0、200.0、300.0 ng/mL 的系列標(biāo)準(zhǔn)品溶液1。各精密量取Na、Ca、Al、Mg、Zn、K、Fe單元素標(biāo)準(zhǔn)品母液500 μL 置10 mL 容量瓶中，加5%硝酸稀釋至刻度，搖勻，作為混標(biāo)2，以5%硝酸為溶劑逐級(jí)稀釋，制成濃度分別為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、12.0、20.0 μg/mL 的 系 列標(biāo)準(zhǔn)品溶液2。各精密量取Pb、Cd、As、Cu 單元素標(biāo)準(zhǔn)品母液100 μL 置10 mL 容量瓶中，加5%硝酸稀釋至刻度，搖勻，作為混標(biāo)3，以5%硝酸為溶劑逐級(jí)稀釋，制成濃度分別為1.0、5.0、10.0、20.0、30.0、50.0、100.0、200.0、300.0 ng/mL 的系列標(biāo)準(zhǔn)品溶液3。

2.3 內(nèi)標(biāo)溶液的制備

精密量取Ge、Bi、In、Sc 單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液適量置100 mL 容量瓶中，用5%硝酸溶液稀釋至刻度，搖勻，制成質(zhì)量濃度為含Bi 20 ng/mL，含Ge、In、Sc 100.0 ng/mL 的混合內(nèi)標(biāo)溶液。

2.4 供試品的預(yù)處理

精密稱取樣品0.5 g（過(guò)4 號(hào)篩），置于聚四氟乙烯消解罐中，加濃硝酸5 mL，密封浸泡過(guò)夜，第二天放入微波消解儀中消解，按照三步程序升溫處理：先經(jīng)5 min 由室溫升至120 ℃，120 ℃保持5 min，經(jīng)5 min 由120 ℃升溫至150 ℃，保持10 min，經(jīng)5 min由150 ℃升溫至190 ℃，190 ℃保持20 min，微波功率為1 200 W，待消解完全后，冷卻至室溫，置趕酸器上100 ℃趕酸1 h，轉(zhuǎn)移至50 mL 容量瓶中，加去離子水至刻度，搖勻。同步以硝酸做空白試驗(yàn)。

2.5 方法學(xué)考察

2.5.1 工作曲線繪制及儀器檢出限的測(cè)定 將系列混合對(duì)照品溶液，按照“2.1”項(xiàng)下的測(cè)定條件進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)響應(yīng)強(qiáng)度選擇適宜的系列濃度范圍，以響應(yīng)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)（Y），質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（X）進(jìn)行線性回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢測(cè)下限（LOD）見(jiàn)表2，表明各元素在各自濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

表2 各元素的線性方程、相關(guān)系數(shù)、LOD 結(jié)果Tab. 2 Linear equation, correlation coefficient and LOD result of each element

2.5.2 精密度試驗(yàn) 取系列標(biāo)準(zhǔn)品溶液中濃度為200 ng/mL 的溶液，平行進(jìn)樣測(cè)定6 次，分別計(jì)算25種元素響應(yīng)值的RSD，各元素的RSD 均小于5.0%，表明該儀器具有良好的精密度。

2.5.3 重復(fù)性試驗(yàn) 精密稱取S1號(hào)樣品粉末0.5 g，共計(jì)6 份，按“2.3”項(xiàng)下樣品處理并進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得各元素的含量并計(jì)算RSD，各元素RSD 均小于5.0%，表明該方法重復(fù)性良好。

2.5.4 加樣回收試驗(yàn) 本實(shí)驗(yàn)因測(cè)定元素較多，選取變異系數(shù)較大的元素Sn、Sb、Na、Al、Pb 進(jìn)行加樣回收率試驗(yàn)。精密稱取S1 號(hào)粉末0.5 g 共6 份，分別加入3 種混標(biāo)適量，按照“2.3”項(xiàng)下進(jìn)行樣品處理并進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算5 種元素的回收率，各元素的回收率分別為99.25%、96.38%、101.22%、102.46%、105.63%，RSD 均小于5.0%，表明該方法準(zhǔn)確度良好。

3 結(jié)果

3.1 杏花無(wú)機(jī)元素含量測(cè)定

通過(guò)對(duì)13 批次樣品的無(wú)機(jī)元素進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得結(jié)果見(jiàn)表3、4。由表3、4 可知，杏花中無(wú)機(jī)元素含量豐富，常量元素中K 含量最高，平均高達(dá)147.083 mg/g；微量元素及痕量元素中B 含量最高，平均可達(dá)46.284 mg/kg。不同產(chǎn)地同一種元素的含量差異較大，其中Pb 元素變異系數(shù)可達(dá)111.83%，表明不同產(chǎn)地的Pb 元素含量波動(dòng)較大；Mn 與Cu 元素的變異系數(shù)較小，表明不同產(chǎn)地的Mn 與Cu 元素含量波動(dòng)較小。13 份樣品中有害金屬元素均符合2020 年版《中國(guó)藥典》[12]及《藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》[13]的限量指標(biāo)規(guī)定。

表3 杏花中微量元素含量測(cè)定結(jié)果（n = 2）Tab. 3 Determination of trace elements in apricot flower（n = 2）

3.2 杏花無(wú)機(jī)元素特征圖譜的建立

根據(jù)25 種元素含量測(cè)定結(jié)果，按原子序數(shù)順序制作含量分布曲線，生成無(wú)機(jī)元素共性特征圖譜。為了繪圖便利，把一些含量差別懸殊的元素進(jìn)行了同一數(shù)量級(jí)的轉(zhuǎn)換，其中，K 與Zn 縮小1 000 倍，Mg、Al、Ca、Fe 縮小100 倍，見(jiàn)圖1。由圖1 可知，不同產(chǎn)地杏花中各種元素的含量有所差異，但其整體元素分布規(guī)律卻呈現(xiàn)相似的態(tài)勢(shì)，即25 種元素的含量按照原子序數(shù)的順序呈現(xiàn)有規(guī)律的分布，所生成的共性特征圖譜可用于與其它品種藥材的區(qū)分。

3.3 熱圖與聚類分析

將13 批杏花中25 種元素的含量測(cè)定結(jié)果經(jīng)歸一化后繪制聚類熱圖，見(jiàn)圖2，設(shè)置距離度量為“euclidean”，圖中顏色由藍(lán)到黃代表由低到高。結(jié)果顯示，S13、S8 與S9 為一類，Sn 與Ni 含量較高；S11 與S7 為一類，K、Mo 與Sr 含量較高；S1-S6 聚為一類，均為杏花，B、Ni、Mg、Pb 含量較低；S10與S12 為一類，Mn、Ti、V、Al、Fe 含量較高。同時(shí)根據(jù)聚類熱圖可以看出，杏花的無(wú)機(jī)元素含量分布較為一致，山杏花根據(jù)產(chǎn)地的不同， 無(wú)機(jī)元素的分布略有差異。

3.4 杏花無(wú)機(jī)元素間的主成分分析及綜合評(píng)價(jià)

為了研究不同產(chǎn)地杏花樣品中各種元素的分布規(guī)律，采用SPSS 18.0 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)表3 與表4 中的元素結(jié)果進(jìn)行主成分分析，特征值及貢獻(xiàn)率見(jiàn)表5。共提取6 個(gè)主成分，6 個(gè)主成分的特征值均大于1，累積貢獻(xiàn)率達(dá)93.62%，表明該6 個(gè)因子可客觀反應(yīng)杏花無(wú)機(jī)元素整體信息。

表4 杏花中常量及有害金屬元素含量測(cè)定結(jié)果（n = 2）Tab. 4 Determination results of major and harmful metal elements in apricot flower（n = 2）

表5 主成分特征值及貢獻(xiàn)率Tab. 5 Eigenvalues and variance contribution of principle components

為了進(jìn)一步確認(rèn)造成質(zhì)量差異的主要因素，選取前6 個(gè)主成分進(jìn)一步分析，經(jīng)旋轉(zhuǎn)后的載荷矩陣見(jiàn)表6。由表6 可知，Tl、Se、As 對(duì)第一主成分有較高的貢獻(xiàn)，Mn 對(duì)第二主成分有較高的貢獻(xiàn)，Ni 對(duì)第三主成分有較高的貢獻(xiàn)，Mg、Zn 對(duì)第四主成分有較高的貢獻(xiàn)，Pb 對(duì)第五主成分有較高的貢獻(xiàn)，Sn 對(duì)第六主成分有較高的貢獻(xiàn)。因此，認(rèn)為Tl、Se、As、Mn、Ni、Mg、Zn、Pb 是杏花的特征元素。對(duì)不同產(chǎn)地的杏花以各主成分因子得分與方差貢獻(xiàn)率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，不同樣品的綜合評(píng)價(jià)得分及排名詳見(jiàn)表7。從表7 可見(jiàn)，產(chǎn)地為江蘇、浙江的杏花綜合得分比較高，從無(wú)機(jī)元素方面綜合考慮，產(chǎn)自江蘇與浙江的杏花品質(zhì)較好。

表6 旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣Tab. 6 The factor load matrix after rotation transformation

表7 杏花主成分因子及綜合評(píng)價(jià)結(jié)果Tab. 7 PCA factors and comprehensive evaluation of samples

前3 個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率為75.46%，選取該3 個(gè)主成分F1、F2、F3 為X、Y、Z 坐標(biāo)，建立樣品的三維散點(diǎn)圖，結(jié)果見(jiàn)圖3，S1-S6 與S11 聚合性較好；S10 與S12 聚合性較好；S8 與S13 聚合性較好；S7 與S9 與其他樣品聚合性較差，表明杏花聚合性較好，山杏花根據(jù)產(chǎn)地呈現(xiàn)不同的聚合性。結(jié)果與聚類熱圖分析結(jié)果大部分一致，表明前3 個(gè)主成分可部分表征杏花的整體質(zhì)量。

4 討論

樣品中常量元素含量以K、Zn 含量較為豐富；微量元素以B、Mn、Sr 較為豐富。有害元素的含量均符合規(guī)定，表明杏花總體質(zhì)量較好。不同產(chǎn)地同一種元素含量差異較大，Pb 尤其明顯，可能與環(huán)境污染及土壤的富集作用有關(guān)。根據(jù)含量測(cè)定結(jié)果繪制無(wú)機(jī)元素指紋圖譜可用于杏花與其它藥材的區(qū)分；聚類熱圖表明杏花的無(wú)機(jī)元素含量分布較為一致，山杏花根據(jù)產(chǎn)地的不同無(wú)機(jī)元素的分布略有差異。通過(guò)主成分分析挖掘出杏花中的特征元素為Tl、Se、As、Mn、Ni、Mg、Zn、Pb；通過(guò)綜合評(píng)價(jià)以產(chǎn)地為江蘇與浙江的樣品質(zhì)量較好，可能是江浙地區(qū)的氣候及地理?xiàng)l件適于杏花中無(wú)機(jī)元素的累積。

5 結(jié)論

本研究首次采用ICP-MS 測(cè)定方法，對(duì)13 批次杏花樣品進(jìn)行25 種無(wú)機(jī)元素含量測(cè)定，該方法處理簡(jiǎn)便，可實(shí)現(xiàn)杏花中多種元素的快速同步分析；采用特征圖譜及PCA 法對(duì)不同產(chǎn)地杏花進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從無(wú)機(jī)元素含量差異的角度為杏花的質(zhì)量評(píng)價(jià)、產(chǎn)地區(qū)分及資源開發(fā)提供參考依據(jù)。