姜 涛，姚艺新，刘子祯，陈林明，陈学敏，林晓坤，陈丹纯，陈欣欣

(康美药业股份有限公司，广东 普宁 515300)

前胡来源于伞形科植物白花前胡PeucedanumpraeruptorumDunn的干燥根，其功效为“降气化痰，散风清热”，中医临床上用于痰热喘满、略痰黄稠、风热咳嗽痰多[1]。贵州是前胡的主产区之一，近几年贵州在前胡的种植上狠下功夫，产量有了较大提高，贵州产前胡是目前前胡市场的主流商品之一。

研究中药所含无机元素的含量是中药现代化关注的焦点之一。无机元素可分为营养元素和重金属有害元素，这些无机元素具有两面性，在植物体内，有维持正常生理活动的必须矿质元素(也就营养元素)，如B、Mg、Si、S、K、Ca、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Mo等[2]；但这些必须矿质元素有一部分是重金属元素，如Zn、Fe、Cu等，人体过量摄入会损害身体健康[3-5]。关于中药重金属及有害元素的安全性问题，目前主要是对铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、铜(Cu)、砷(As)等元素进行限量[3]；但在食品中除了上述的5种重金属及有害元素之外，Al、Zn、Fe等元素的限量要求也是食品安全的重点关注问题之一[4-6]。说明中药可能也有潜在的多种重金属的安全性问题，需要引起重视。除此之外，无机元素还具有极强的形成配合物的能力，易与生物体内含氮、氧、硫的配体形成配位键，协调体内物质平衡，这些都表明无机元素的种类和含量对药效的发挥具有一定的协同作用[7-10]。

1 仪器与试剂

CEM MARS6 型微波消解仪(德国 Berghof 公司)；7900型电感耦合等离子体质谱(ICP-MS，美国安捷伦公司)；BAS2245 型电子分析天平(德国赛多利斯公司)；DHG-9013A电热鼓风干燥箱(上海一恒仪器有限公司)；Milli-Q 型超纯水机(Millipore Bedford MA，美国)。

SPEXertificate 9种标准溶液包含Mo、Pd、Re、S、Sb、Si、Sn、Ti、W(批号1-194AB，美国SPEX公司)；SPEXertificate 24种标准溶液包含B、Na、Mg、Al、K、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Sr、Cd、Ba、W(批号2-192AB，美国SPEX公司)，质量浓度1 000 μg/mL；内标溶液：73Ge(批号 GSB 04-1728-2004)、115In(批号 GSB04-1731-2004)、209Bi(批号 GSB 04-1719-2004)的单元素标准溶液(1 000 μg/mL)，购于中国计量科学研究院国家标准物质研究中心；浓硝酸为MOS级(天津市科密欧化学试剂有限公司)；超纯水由ULUP-IV-10T型优普超纯水器(四川优普超纯科技有限公司)制备。

21份样品分别从贵州省毕节市、遵义市、福泉市、铜仁市收集，其中编号1、4、7，2、5、8，3、6、9分别收集于同一产地的同一棵植物，样品7-21均由康美药业股份有限公司质量管理部刘茂贵主任药师鉴定为伞形科植物白花前胡PeucedanumpraeruptorumDunn的干燥根。样品来源信息详见表1。

表1 贵州不同产地前胡的样品信息

2 方法

2.1 样品预处理

取样品粉末 0.2 g(80目)，精密称定，放入聚四氟乙烯消解罐中，置于通风橱，加入浓硝酸8 mL，放置过夜。第2天放入微波消解仪中，按设定的消解程序处理：先经10 min由室温升温至130 ℃，并维持5 min消解，然后10 min由130 ℃升温至165 ℃，并维持10 min消解，然后15 min由165 ℃升温至180 ℃，并维持30 min消解。消解完毕后，冷却至室温，取出消解罐，在通风橱中将酸挥尽，转移用去离子水定容至 50 mL。同步以浓硝酸 8 mL做空白试验。

2.2 测定条件优化

仪器自动调谐设定工作参数，以灵敏度、背景、稳定性等各项指标对仪器的工作参数进行优化。测定条件：等离子射频功率1 550 W，等离子气体 15 L/min，辅助气体流量1 L/min，雾化气流量1 L/min，补偿/稀释气体1 L/min，雾化室温度 2 ℃，蠕动泵速度0.3 rps。积分时间1 s，延迟时间1 s，重复次数3次；测量方式：标准曲线法；读数方式：峰强。以73Ge、115In、209Bi为内标，监测信号的变动情况，能有效克服仪器信号的漂移和校正基体效应。

2.3 标准曲线的制备

取Mo、Pd、S、Sb、Si、Sn、Ti、W的混合标准品母液，标记为混标 1；取元素 B、Na、Mg、Al、K、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Sr、Cd、Ba的混合标准品母液，标记为混标 2，分别用5%HNO3和5%HNO3作空白溶液，把母液稀释成5、10、20、50、100 μg/mL。

根据试样中待测元素的水平配制标准溶液，依次测定 24种无机元素的系列质量浓度标准溶液，加入73Ge、115In、209Bi内标溶液，同时配制标准空白溶液。以标准品质量浓度为横坐标(X)，以待测元素分析峰信号值与内标元素参比峰响应值的比值为纵坐标(Y)，绘制标准曲线，得各元素标准品的回归方程、相关系数和线性范围。结果各元素在0～100 μg/L范围内线性良好，详见表2。

富察氏扫了殿中一眼，叹了口气：“是青福晋安排的吧？果然事事妥帖。”她见素心有些不服，看向青樱道，“你做得甚好，月福晋说我累了……唉，我当为后宫命妇表率，怎可在众人面前累晕了？只怕那些爱兴风作浪的小人，要在后头嚼舌根说我托懒不敬先帝呢。来日太后和皇上面前，我怎么担待得起？”

表2 24种无机元素的线性回归方程，相关系数，检出限和线性范围

2.4 方法学考察

2.4.1 精密度试验 取混标1和混标2，分别连续进样6次测定本研究涉及到的元素含量，24种无机元素的RSD值分别为1.54%、2.34%、1.33%、3.65%、3.02%、1.48%、2.33%、1.47%、1.32%、1.46%、1.23%、1.76%、1.29%、1.43%、0.78%、0.49%、2.11%、3.41%、2.98%、1.67%、1.59%、1.88%、1.77%、1.27%，表明仪器的精密性良好。

2.4.2 重复性试验 精密称取同一份前胡样品6份，制成供试品溶液，测定24种元素的含量。RSD值分别为 1.62%、1.43%、1.45%、1.90%、1.27%、1.66%、0.98%、2.65%、2.31%、1.09%、2.22%、1.45%、1.72%、1.48%、3.47%、3.12%、3.56%、2.15%、2.18%、2.01%、0.81%、1.12%、2.44%、1.25%，说明方法的重复性良好。

2.4.3 稳定性试验 取同一份前胡样品的待测溶液，分别于 0、4、8、12、16、20、24 h测定 24种元素的含量。RSD值分别为 1.90%、1.45%、1.65%、1.10%、2.01%、1.47%、2.13%、1.08%、2.74%、3.01%、2.23%、2.09%、2.29%、1.41%、2.13%、1.61%、1.35%、1.28%、2.61%、2.32%、2.50%、2.13%、1.61%、2.33%，表明待测溶液在 24 h内稳定。

2.4.4 加样回收率试验 精密称取已测定的前胡样品0.2 g，6份，精准加入一定量的各元素标准溶液，测定其含量，计算24种元素的回收率分别为 96.90%、99.30%、100.08%、102.15%、99.32%、104.15%、103.17%、104.45%、102.31%、101.04%、102.25%、102.71%、103.53%、100.44%、103.96%、101.37%、98.36%、104.17%、103.45%、102.31%、97.01%、98.15%、101.22%、98.27%。其RSD值分别为1.45%、2.12%、1.68%、2.61%、1.55%、3.01%、1.09%、2.07%、2.11%、1.67%、1.72%、1.98%、2.65%、2.77%、2.44%、2.35%、2.01%、3.05%、2.92%、1.64%、1.88%、2.15%、2.31%、2.50%，说明方法的准确性高。

2.5 样品测定

按照 “2.1.1” 项制备前胡样品的供试品溶液；在设定的实验条件下，测定供试品溶液中这24种无机元素的含量。21份样品中24种无机元素的含量，见表4。

2.6 计算

富集系数(BCF)= 植物无机元素的含量 / 土壤的背景值 × 100%

平均富集系数=(BCF1+BCF2+BCF3)/3×100%

注：1、2、3分别为不同样品。

表3 贵州不同部位和不同产地前胡24种无机元素的含量 (mg/kg)

3 结果分析

3.1 前胡地上部分、土壤、根24种无机元素的含量比较

前胡各部分无机元素的含量比较，见表4。前胡地上部分、土壤、根的24种无机元素中，土壤>根>地上部分的无机元素有B、Mg、Al、Si、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Se。土壤 >地上部分 >根的无机元素有Mn、Cu、Zn、As、Pd、Ba。地上部分 >根 >土壤的无机元素有S、K、Ca。地上部分 >土壤 >根的无机元素有Sr、Cd、Sn。Mo，土壤 >地上部分 =根的无机元素。

表4 前胡土壤、根、地上部分24种无机元素的平均值和根、地上部分的无机元素平均富集系数 (n=3，mg/kg)

地上部分24种无机元素的富集系数从大到小依次为：Ca>Cd>S>Sn>K>Sr>Cu>Zn>Si>B>Ba>Mg>Mn>Mo>As>Se>Ti>V>Fe>Al>Co>Cr>Ni>Pd。

根24种无机元素的富集系数从大到小依次为：S>K>Ca>B>Si>Sr>Mg>Cd>V>Se>Ba>Ti>Cu>Fe>Zn>Al>Co>Mn>Mo>As>Cr>Ni>Pd>Sn。

采用单因素方差分析的LSD多重比较分析结果，见表5。

表5 单因素方差分析的LSD多重比较分析结果

(续表5)

Mg、S、K地上部分、根、土壤之间存在极显著性差异(P<0.01)。Se，地上部分与根存在显著性差异(P<0.05)，地上部分与土壤、根和土壤存在极显著性差异(P<0.01)。Sn，根与土壤存在显著性差异(P<0.05)，地上部分分别与根、土壤存在极显著性差异(P<0.01)。Si、Ca、Sr、Cd地上部分分别与根、土壤存在极显著性差异(P<0.01)。B，地上部分与土壤存在显著性差异(P<0.05)，地上部分与根存在极显著性差异(P<0.01)。Al、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ba，土壤分别与地上部分、根存在极显著性差异(P<0.01)。As、Mo，土壤分别与地上部分、根存在显著性差异(P<0.05)。Zn，地上部分与根存在显著性差异(P<0.05)，根与土壤存在极显著性差异(P<0.01)。Cu，根和土壤存在显著性差异(P<0.05)。其余之间的差异无统计学意义。

3.2 贵州前胡无机元素特征图谱的建立

由于Mg、Al、S、K、Fe在前胡中的含量较高，在表4的结果中换算成μg/mg，其余元素不变，得到15份前胡样品24种无机元素的特征图谱和前胡24种无机元素的平均特征图谱(图1，图2)。说明从整体的角度来看，贵州前胡24种无机元素的图谱的特征性强。

图1 15份前胡样品24种无机元素的特征图谱

图2 前胡24种无机元素的平均特征图谱

3.3 贵州不同产地前胡24种无机元素的主成分分析

主成分分析可以通过降维方式，综合多指标形成一个新的指标，并可以分析各个指标与综合指标的相关性。前5个主成分的累积百分比为85.53%(>85%)，初始特征值分别为8.644、4.132、3.464、2.839、1.448，根据得到总方差的解释和成分矩阵，计算5个主成分的表达式，分别用Z1、Z2、Z3、Z4、Z5，把5个主成分相加，得到总的表达式：Z总=(8.644*Z1+ 4.132*Z2+ 3.464*Z3+ 2.839*Z4+1.448*Z5)/ 5=1.028*B + 0.148* Mg + 1.629* Al +0.319* Si-0.654* S +1.169* K+1.196* Ca+0.535*Ti+1.709*V+0.931*Cr+0.416*Mn+1.736*Fe+1.819*Co+1.644*Ni+1.861*Cu-0.091*Zn-0.102*As+1.578*Se+1.583*Sr-0.627*Mo-0.334*Pd-1.026*Cd+0.324*Sn+0.948*Ba

在Z总表达式中，以每种元素的系数来代表每种元素与主成分分析综合得分的相关性，根据Z总表达式可以看出，呈正相关的元素的相关性从大到小依次为Cu、Co、Fe、V、Ni、Al、Sr、Se、Ca、K、B、Ba、Cr、Ti、Mn、Sn、Si、Mg；呈负相关的元素的相关性从大到小依次为Zn、As、Pd、Mo、S、Cd。见表6。

表6 15份样品主成分分析的综合得分值排序

以主成分分析的综合得分为指标，15份样品从大到小依次为7、10、9、19、15、8、18、14、20、12、13、11、17、21、16。毕节黔西(4 605.67，n=4)>遵义红花岗(3 858.28，n=2)>遵义绥阳(3 363.1，n=5)>铜仁德江(2 715.14，n=2)>福泉黎平(2 223.28，n=2)。

把15份贵州前胡的样品，24种无机元素的含量取平均值，代入Z总，分别计算每种元素在主成分分析综合得分的占的百分比，24种无机元素对主成分分析综合得分的贡献率主要是K(46.78%)、Al(27.51%)、Fe(24.22%)、Mg(4.20%)、Ca(1.03%)、S(-4.70%)，其余无机元素的贡献率较小。见表7。

表7 24种无机元素与主成分分析综合得分的百分比

4 讨论

B、Mg、Si、S、K、Ca、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Mo是植物生长过程中的必须矿质元素[2]，在富集系数大于50%的无机元素中，前胡地上部分有Ca、S、K、Cu、Zn、Si；前胡根有S、K、Ca、B、Si、Mg；说明前胡无论是根还是地上部分，在生长过程中对必须矿质元素Ca、S、K、Si的富集作用强，但是富集系数不同，说明富集能力有所差异。此外，富集元素的种类也有所差异。说明在同一植物，不同部位的无机元素富集元素的种类和富集作用有相似之处，也有不同之处，可能与植物自身的生理活动有关。

关于中药重金属元素的安全性问题，目前只有对Pb、Cd、As、Hg、Cu这5种元素进行限量要求[3]。虽然Fe、Zn、Cu是植物生长过程中必须的矿质元素，但也属于重金属元素，过多的摄入对人体有害。Fe、Zn参考食品的标准，贵州不同产地前胡的Fe含量均符合GB15200-1994的限量要求(最高标准 ≤5 mg/kg)[4]，Zn含量符合GB 13106-1991的限量要求(最高标准 ≤5 mg/kg)[5]，Cu含量符合WM/T2-2004的限量要求(≤20 mg/kg)标准规定[3]。Cd、Sn、Sr、Ba、As、Ti、V、Co、Cr、Pd是重金属元素，前胡根Cd(≤0.3 mg/kg)、As(≤2 mg/kg)均符合规定[3]，但是对Cd(BCF =37.59%)还是有一定的富集能力，说明前胡还是有潜在Cd的安全性问题。Al是轻金属，根据GB 15202-1994标准要求≤100 mg/kg。前胡根的AlBCF为16.07%，说明前胡对Al的富集能力不强。主要是由于土壤中Al含量太高，导致前胡中Al含量均不合格[6]。目前在临床上大部分中药是以水煎剂为主，对于Pb、Cd、As、Hg、Cu、Fe、Zn、Al等重金属元素的安全性问题，建议要综合考虑重金属溶出率的问题，才能进一步明确其安全性问题，不能一味地以食品标准来限定要求。但如果中药作为粉剂使用，那么中药的重金属及有害元素的安全性问题需要引起重视。不同的情况需要区别对待。Se是人体必需的微量元素，具有抗氧化、抗肿瘤、提高机体免疫力等显著生理功能，前胡根对Se(BCF=26.78%)具有一定的富集作用，同时毕节的土壤是富Se的土壤(不少于0.4 mg/kg)，Se的不同形态的生理作用有所不同，对于贵州毕节前胡中Se的作用，需要进一步研究[11-13]。

贵州不同产地前胡的24种元素含量有所差异，以主成分分析的综合得分代表无机元素的丰富性，毕节黔西 > 遵义红花岗 > 遵义绥阳 > 铜仁德江> 福泉黎平，说明贵州不同产地前胡无机元素具有多样性。在主成分分析中，24种无机元素对主成分分析综合得分的贡献率主要是K、Al、Fe、Mg、Ca、S。Mg能扩张冠状动脉，改善心肌代谢等[14]；Fe参与体内的正常造血功能[15]；S对人的头发、指甲和皮肤具有保养作用[16]；K具有保护心脏的作用[17]；Ca是牙齿和骨骼的重要组成元素，能促进凝血酶的激活和凝血过程，对心血管具有保护作用等[18]；Al未见相关生理作用的报道。前胡具有“降气化痰，散风清热”的作用，中医临床上用于痰热喘满、略痰黄稠、风热咳嗽痰多。现代研究表明，前胡有镇咳祛痰作用，可通过松弛支气管平滑肌，抑制过敏介质的释放，用于上呼吸道感染疾病的治疗，同时具有抗心肌缺血、保护心肌、扩张血管等心血管方面的作用[19]。镇咳祛痰作用与前胡的功效直接相关，但无相关元素有相似的生理作用。虽然前胡和Mg、K、Ca都有心血管方面的作用，但是与临床功效无直接关联，是否相关需要进一步的深入研究。