王妍妍，施晓艳，陈卫东，彭代银，俞年军，彭　慧

(1.安徽中医药大学药学院，安徽 合肥　230012；2.安徽省中医药科学院，安徽 合肥　230012；3.安徽中医药大学药物代谢研究所，安徽 合肥　230012)



·方药研究·

电感耦合等离子体质谱法测定金寨地区仿野生茯苓不同部位及其土壤中11种无机元素

王妍妍1,2,3，施晓艳1,2,3，陈卫东1,2,3，彭代银1,2，俞年军1,2，彭慧1,2,3

(1.安徽中医药大学药学院，安徽 合肥230012；2.安徽省中医药科学院，安徽 合肥230012；3.安徽中医药大学药物代谢研究所，安徽 合肥230012)

目的探究无机元素在金寨地区仿野生茯苓不同用药部位中的分布及在土壤中的富集特点。方法采用微波消解法处理茯苓皮、白茯苓、赤茯苓及其菌核生长附近土壤，应用电感耦合等离子体质谱法测定茯苓不同部位及其土壤中K、Na、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、Se等11种无机元素含量。结果金寨地区仿野生茯苓各部位元素分布有一定差异，大多数元素在茯苓皮中含量较高，茯苓不同部位总的无机元素含量从高至低顺序为茯苓皮、赤茯苓、白茯苓；茯苓不同部位对无机元素的吸收有选择性，但均以K、Fe、Mg、Na含量较高；茯苓不同部位对11种元素的富集系数存在差异，变化范围为0.005 2～0.782 3。结论所建立的电感耦合等离子体质谱法简便、准确，适用于金寨地区仿野生茯苓不同部位及土壤中11种无机元素的含量测定。

茯苓；微波消解；无机元素；电感耦合等离子体质谱法

茯苓为多孔菌科真菌茯苓Poriacocos(Schw.)Wolf的干燥菌核[1]。茯苓为大宗常用中药材，主产区为鄂豫皖交界的大别山及云贵地区，尤以皖产量最大，为安徽四大名药之一，习称“安苓”。目前，野生茯苓资源稀少，市场上茯苓主要来源为栽培茯苓，茯苓栽培主要有两种形式，树蔸栽培和椴木栽培[2-3]；仿野生茯苓主要是利用野生松树林下松树基根进行茯苓的仿野生抚育栽培，即树蔸栽培，另外一种茯苓栽培方式则采用椴木栽培法。茯苓可入药部位有白茯苓、赤茯苓、茯苓皮等，加工时菌核内部的白色苓肉为白茯苓，皮部下面的赤色部分为赤茯苓，菌核的外皮为茯苓皮。临床上，白茯苓健脾和胃、利水渗湿，赤茯苓利窍行水、清利湿热，茯苓皮专于利尿而无补性[4-5]。现代研究表明，茯苓不同部位化学成分分布存在一定的差异[6]。

中草药是中国的瑰宝，其富含的无机元素种类和含量与中草药的功效有着密切的关系[7]。中草药所含的无机元素是中药疗效的物质基础之一，分子生物学研究表明，微量元素能与蛋白质和其他有机基团结合，形成激素、酶、维生素等生物大分子，“以微见著”，发挥着重要的生物学功能[8]。近年来，对茯苓无机元素研究的也有报道[9]，但同时测定11种无机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见报道。因此，基于茯苓不同部位的不同侧重功效，本研究选用安徽省金寨地区仿野生栽培茯苓为研究对象，采用HNO3-HF-H2O2消解体系，通过微波消解法对样品进行处理，用电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS)测定茯苓不同部位的11种元素含量，探讨茯苓不同用药部位白茯苓、赤茯苓、茯苓皮中11种无机元素的分布及在其土壤中的富集特点，为后期研究茯苓不同用药部位活性成分、无机元素的含量及其不同部位的主治功效的关系提供依据。

1　仪器与材料

1.1仪器ICAP Q电感耦合等离子体质谱仪：美国赛默飞世尔科技公司；AB135-S 型十万分之一天平：德国METTLER TOLEDO公司；ECH-Ⅱ微机控温加热板：上海新仪微波化学科技有限公司；MDS-8G微波消解仪：上海新仪微波化学科技有限公司。

1.2试剂氢氟酸(优级纯)：上海申博化工有限公司；30%过氧化氢：国药集团化学试剂有限公司；硝酸(分析纯/优级纯)：上海苏懿化学试剂有限公司；高氯酸：湖南省长沙晶康新材料科技有限公司；锗(Ge)、钪(Sc)、铟(In)、铋(Bi)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钾(K)、钠(Na)、镁(Mg)、锌(Zn)、铜(Cu)、硒(Se)、镉(Cd)、铅(Pb)标准溶液(106μg/L)：国家有色金属及电子材料分析测试中心。

1.3样品仿野生栽培茯苓样品采自安徽省金寨县，经安徽中医药大学俞年军教授鉴定，符合《中华人民共和国药典》2015年版一部各项规定，为茯苓Poriacocos(Schw.)Wolf的干燥菌核，本实验中所用白茯苓、赤茯苓、茯苓皮均由实验室加工制得。

2　方法

2.1ICP-MS主要工作参数ICAP Q电感耦合等离子体质谱仪的射频功率为1 600 W，冷却气(氩气)流速为13.7 mL/min，辅助气(氦气)流速为0.80 mL/min，雾化气流速为1.026 mL/min，样品重复次数为3次，采样深度为5.00 mm，进样泵转速为40 r/min，数据采集方式为跳峰，驻留时间为0.01～0.05 s。

2.2样品处理仿野生茯苓菌核用蒸馏水洗去表面杂物，再用去离子水淋洗3遍，置于60 ℃烘箱烘干至恒质量。然后剥下茯苓皮，取赤茯苓、白茯苓，将茯苓不同部位及其土壤在陶瓷研钵中粉碎，过60目筛，密封备用。制备供试品溶液前，样品粉末于60 ℃烘4 h，即可。

2.3供试品溶液制备取样品粉末0.1 g各6份，分别置于聚四氟乙烯消解罐中，加入6 mL优级纯硝酸浸泡样品1 h，再加入3 mL氢氟酸和2 mL 30%过氧化氢，封罐，置于微波消解仪内消解。消解程序：温度130 ℃保持20 min，150 ℃保持15 min，180 ℃保持20 min，功率均为6 W。消解结束后，按课题组前期方法[10]进行赶酸，制备对应的供试品溶液，土壤样品在赶酸过程中，加入2 mL优级纯高氯酸(分2次)，同法制备土壤样品对应的供试品溶液。

2.4标准品溶液的制备

2.4.1标准品储备液精密移取Na、K、Mg、Fe、Mn系列标准原液各100 μL，用1%硝酸稀释成10-4μg/L的常量元素混合标准品储备液；按此法稀释Cu、Se、Pb、Cr、Zn、Cd的微量元素混合标储备液(104μg/L)及内标元素储备液(104μg/L)。

2.4.2标准品待测溶液精密移取“2.4.1”项下制备的无机元素标准品储备液，用1%硝酸梯度稀释，配制成不同浓度的标准品待测溶液。常量元素混合标准品浓度依次为1、5、10、50、100、200、400、500 μg/L；微量元素混合标准品浓度依次为0.01、0.1、0.5、1、5、30、50 μg/L。精密移取“2.4.1”项下内标元素储备液，用1%硝酸将常量元素内标Sc稀释成浓度为50 μg/L溶液，微量元素混合内标(Sc、Ge、In、Bi)稀释成浓度为5 μg/L的溶液。

2.5方法学考察

2.5.1线性关系考察将“2.4.2”项下制备的各浓度标准品溶液依次经ICP-MS测定，依据各元素测定的吸光度值，绘制标准曲线，结果表明其线性关系均良好，具体数据见表1。

2.5.2仪器检出限用1%优级纯硝酸溶液连续进样12次，取测定值的标准偏差的3倍，即为仪器检出限，结果见表2。

表2　仪器检出限

2.5.3精密度试验精密称取待测样品粉末各0.1 g，按“2.3”项下方法制备供试品溶液，在“2.1”项下ICP-MS工作参数下进行测定，连续测定6次，11种元素的RSD值在1.24%～4.74%范围内，仪器测得精密度良好。

2.5.4重复性试验精密称取同一批待测样品粉末6份，每份0.1 g，按“2.3”项下方法制备供试品溶液，在“2.1”项下ICP-MS工作参数下进行测定，记录各元素含量。检测结果表明，11种元素含量的RSD值均小于5.00%，说明该试验方法的重复性良好。

2.5.5空白加标回收率试验精密吸取标准品储备液，常量元素在空白基质1%优级纯硝酸中配制成浓度为100、200、500 μg/L的标准品溶液，每个浓度2份；微量元素在空白基质1%优级纯硝酸中配制成浓度为0.50、5.00、50.00 μg/L的标准品溶液，每个浓度2份。在“2.1”项下ICP-MS工作条件下进行测定，计算各元素的回收率，平均值为94.03%～114.54%且RSD值为2.48%～7.21%。结果表明，所建立的分析方法回收率较为良好，结果见表3。

3　结果

3.1测定元素含量金寨地区仿野生茯苓不同用药部位中所含无机元素总含量从高至低顺序为茯苓皮、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较高，Zn、Cu、Cr、Se、Pb、Cu等元素含量较低。有益元素在茯苓皮含量从高至低依次是K、Fe、Mg、Na、Mn、Zn、Cr、Se，在赤茯苓中含量从高至低依次是K、Na、Fe、Mg、Mn、Zn、Cr、Se，在白茯苓中含量从高至低依次是K、Na、Fe、Mg、Zn、Mn、Cr、Se。2015年版《中华人民共和国药典》未对所有中药材及饮片规定统一的重金属限度，本研究参考需进行重金属检查的药材包括西洋参、甘草、山楂、枸杞子及薄荷脑等，重金属的限制分别是Pb不得超过5 mg/kg，Cd不得超过0.3 mg/kg，Cu不得超过20 mg/kg。本研究结果表明，Pb、Cu、Cd 3种重金属元素均未超标。单因素方差分析结果表明，土壤中11种无机元素含量相对茯苓皮、赤茯苓、白茯苓均明显偏高。见表4。

表3　加标回收率试验考察(n=6)

3.2测定元素的富集系数分析元素的富集系数=植物体内元素含量/土壤中元素含量，表示植物对无机元素的需求程度。金寨地区仿野生茯苓不同部位对11种元素的富集系数存在差异，变化范围为0.005 2～0.782 3。茯苓皮对Cd、Mn、Zn、Cu、Pb的富集作用相对较强，其中以Cd、Mn尤为显著；赤茯苓对Zn、Cd、Mn的富集作用相对较强；白茯苓对Zn的富集作用较为显著。见表5。

4　讨论

4.1金寨地区仿野生茯苓不同部位11种元素分布特征金寨地区仿野生茯苓不同部位对无机元素的吸收有选择性，Zn在白茯苓中的含量高于茯苓皮和赤茯苓，推测Zn可能是白茯苓发挥健脾和胃的主要无机元素之一，与文献报道[11]的健脾和胃中药中Zn含量较高且为健脾和胃主要元素结论一致，且Zn在人体中具有一定的抗菌和抗病毒作用，与白茯苓健脾和胃、预防胃溃疡等作用相一致[12]。有研究表明，K、Mg、Na在利尿类中药中含量均较高且利尿作用可能与这3种元素有关[13-14]；茯苓皮中K、Mg、Na含量均较高且远大于赤茯苓、白茯苓，推测K、Mg、Na是茯苓皮侧重利尿功效的无机元素。

表4　金寨地区仿野生茯苓不同部位及土壤中11种元素含量

注：同列含有不同右上标字母的微量元素含量比较，P<0.05。

表5　金寨地区仿野生茯苓不同部位对11种元素的富集系数

金寨地区仿野生茯苓不同部位对11种元素的富集系数存在差异，其中，对Mn和Zn的富集系数较高，而Mn和Zn参与多种植物体生理反应，因此这两种元素在植物体内含量偏高或者维持较高的富集系数用以保证植物生命活动顺利进行。茯苓不同部位对Na、Zn的富集系数相近，表明茯苓不同部位对Na和Zn的需求程度相同。茯苓不同部位对土壤中的重金属Cd具有较强的富集性，故在栽培茯苓时要对栽培环境进行评价，不能选择Cd含量高的土壤。

4.2样品处理方法的考察与选择本研究对样品的处理方法进行优选。比较了湿法消解和微波消解两种方法，因微波消解方法处理白茯苓、赤茯苓、茯苓皮、土壤后消解液均澄清，未见颗粒，且效率高、消解完全、安全便捷，故实验采用微波消解法处理样品。此外，本研究也对消解溶剂进行优选，在不使用氢氟酸的情况下，加H2O22 mL，调节HNO3和H2O2的比例，发现两者比例为6∶2时，赤茯苓和白茯苓消解较完全，但茯苓皮和土壤样品并未消解完全；而加入氢氟酸后，白茯苓、赤茯苓、茯苓皮和土壤充分消解，最终确定的消解溶剂组合为：6 mL HNO3+3 mL HF +2 mL H2O2，针对土壤样品，在赶酸中加入高氯酸可以促进HF的挥发，至消解完全。

4.3干扰校正ICP-MS的测定干扰包括质谱干扰和非质谱干扰，前者多来源于同量异位素、多原子、多电荷离子；后者主要来源于样品基体，包括样品的溶解量、同位素干扰等。本研究采用动能歧视(kinetic energy discrimination，KED)模式来消除多原子离子的干扰来校正质谱干扰。测量常量元素时，对茯苓皮、赤茯苓和白茯苓样品溶液稀释500倍，对土壤样品溶液稀释10 000倍；测量微量元素时，对茯苓皮、赤茯苓、白茯苓样品溶液稀释50倍，对土壤样品溶液稀释500倍。采用内标元素消除基体效应，以校正非质谱干扰。

4.4内标元素的选择内标元素选择的依据是接近待测元素的特性。本研究选取4种内标元素：39K、23Na、24Mg、52Cr、55Mn和57Fe的内标元素为45Sc，63Cu、82Se和66Zn的内标元素为72Ge，111Cd的内标元素为115In，208Pb的内标元素为209Bi。此外，还考察了样液中加内标和在线加内标对实验结果的影响，发现在线加内标更加稳定，并且排除了人为操作误差，测量结果更精确，最终确定了在线加内标的内标加入方法。

4.5金寨地区仿野生茯苓栽培环境的选择重金属Pb、Cd、Cu均为有害元素，一旦被人体吸收，可引起蓄积性毒性反应，在本研究中3种重元素含量虽然均未超标，但在茯苓不同部位中具有较高的富集系数，因此，对仿野生茯苓栽培环境的选择尤为重要。茯苓栽培场地应选择在远离污染源的地区开发种植基地以保证药材质量，同时，应加强对茯苓种植地重金属污染的监测力度，严格控制工业“三废”的排放，禁止工业废水以及含有害物质的固体废弃物农用。

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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

安徽省科技厅公益性技术应用研究联动计划项目(1501ld04004)；安徽省教育厅高校科研创新平台团队项目(皖教秘科〔2015〕49号)；安徽道地中药材品质提升协同创新中心项目(皖教科〔2013〕2号)

王妍妍(1991-)，女，硕士研究生

陈卫东，anzhongdong@126.com

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

2016-07-09；编辑：姚实林)