一种基于电感耦合等离子体质谱法测定砂仁中微量元素含量的方法及其应用

摘要

本发明公开了一种基于电感耦合等离子体质谱法测定砂仁中微量元素含量的方法及其应用，采用微波消解法对砂仁样品进行前处理，利用电感耦合等离子体质谱对样品的微量元素含量进行测定，并运用SPSS软件对微量元素含量测定结果进行聚类分析及相关性分析。本发明方法准确、可靠，适用于砂仁中微量元素的含量分析，为砂仁的质量控制、产地溯源等提供一定的数据支持。

说明书

技术领域

本发明涉及中药成分研究技术领域，具体涉及基于电感耦合等离子体质谱法测定砂仁中微量元素含量的方法及其应用。

背景技术

砂仁为姜科豆蔻属多年生的草本植物，其以成熟的果实入药。2020版药典收载的品种有三个，分别为姜科植物阳春砂(Amomum villosum Lour.)、绿壳砂(AmomumvillosumLour.var.xanthioides T.L.Wu et Senjen)以及海南砂(Amomum longiligulareT.L.Wu)，砂仁的主要产区为广东、广西、云南及东南亚等地，是我国著名的“四大南药”之一，也是常用的药食同源品种之一，其性温，味辛，具有化湿开胃，温脾止泻，理气安胎等功效，现代药理研究表明其还具有胃肠保护、镇痛抗炎、抗菌、降血糖及抗氧化等作用。

随着对中药中微量元素的研究日渐深入，研究者发现，微量元素在产地溯源、品种鉴定、功效研究、炮制工艺研究等方面具有重大的意义，然而关于砂仁的研究目前主要集中在乙酸龙脑脂等有机活性成分上，对于微量元素研究较少。因此，本发明通过对不同产地、等级的砂仁及其混淆品中微量元素的测定及统计分析，揭示砂仁中微量元素特征，探讨砂仁微量元素含量与其产地、品种、等级间相关性，为砂仁的质量评价、产地溯源、真伪鉴别提供一定的参考。

发明内容

鉴于此，本发明首要的目的在于提供基于电感耦合等离子体质谱法测定砂仁中微量元素含量的方法，该方法准确、可靠，为砂仁的质量控制、产地溯源等提供一定的数据支持。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种基于电感耦合等离子体质谱法测定砂仁中微量元素含量的方法，包括以下步骤：

(1)对照品溶液的制备

精密量取适量多元素标准溶液，加入5％硝酸定容稀释制成浓度为0.1、0.5、1.0、2.0、5.0ug·mL-1的一系列多元素对照品溶液；

(2)内标溶液的制备

精密量取内标标准溶液，加入5％硝酸定容制成500ng·mL-1的内标溶液；

(3)供试品溶液的制备

精密称取0.5g药材粗粉于微波消解罐中，缓慢加入浓硝酸5-10mL进行样品消解，消解结束后，用超纯水冲洗内罐盖子2-3遍，然后将内罐置于赶酸仪上，调节赶酸仪温度为105-110℃，赶酸1-1.5h；待赶酸后的溶液冷却至室温后，将溶液转移至容量瓶中，用超纯水进行定容，摇匀，过滤，得到供试品溶液；

(4)电感耦合等离子体质谱测定

将供试品溶液和内标溶液配伍注入电感耦合等离子体质谱仪器进行测定，得到砂仁微量元素的含量；

(5)相关性分析

通过SPSS 20软件对砂仁微量元素的含量进行相关性分析；

(6)聚类分析

运用SPSS20.0软件对不同品种及产地的砂仁采用系统聚类法进行聚类分析，得到不同品种及产地的砂仁的聚类结果。

作为本发明进一步的实施方式，步骤(1)中，所述多元素标准溶液中的元素包括Al、K、Li、Mg、In、Bi、Na、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Sr、Cd、Ba或Pb中的一种或多种。

作为本发明进一步的实施方式，步骤(2)中，所述内标标准溶液中的元素包括Li、Sc、Tb、In、Bi、Ge、Lu或Rh。

本发明还提供了上述基于电感耦合等离子体质谱法测定砂仁中微量元素含量的方法在砂仁药材质量检测中的应用。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明提供一种基于电感耦合等离子体质谱法测定砂仁中微量元素含量的方法，采用微波消解法对砂仁样品进行前处理，利用电感耦合等离子体质谱对样品的微量元素含量进行测定，并运用SPSS软件对微量元素含量测定结果进行聚类分析及相关性分析。本发明方法准确、可靠，适用于砂仁中微量元素的含量分析，为砂仁的质量控制、产地溯源等提供一定的数据支持。

附图说明

图1为砂仁与其混淆品中有害元素含量的柱形图；

图2为砂仁与其混淆品微量元素含量的折线图；

图3为不同样品聚类分析树状图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明具体的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。

1仪器与材料

1.1仪器

电感耦合等离子体质谱仪(Agilent Technologies)；十万分之一分析天平(METTLER TOLEDO)；微波消解仪(意大利Milestone)；赶酸仪(Lad Tech)；电热恒温鼓风干燥箱(广州市星恒科学仪器有限公司)。

1.2试剂

浓硝酸(优级纯，西陇科学股份有限公司)；单元素标准溶液(Al、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Sr、Cd、Ba、Pb)、多元素标准溶液(Al、K、Li、Mg、In、Bi、Na、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Sr、Cd、Ba、Pb)、内标标准溶液(Li、Sc、Tb、In、Bi、Ge、Lu、Rh)均购自国家有色金属及电子材料分析测试中心；调谐液(Ce、Li、Co、Y、Tl)购于AgilentTechnologies。试剂批号等信息详见表1。

1.3实验药材

本次实验所用药材为不同产地砂仁及其混淆品，样品详细信息见表2。药材基源均经过广州市药学会专家鉴定。

表1实验所用试剂汇总表

表2实验所用药材样品信息汇总

2方法与结果

2.1多元素对照品溶液的配制及内标溶液的配制

精密量取适量多元素标准溶液置于50mL塑料容量瓶中，加入5％硝酸定容稀释制成浓度为0.1、0.5、1.0、2.0、5.0ug·mL

2.2供试品溶液的配制

精密称取0.5g药材粗粉于微波消解罐中，缓慢加入浓硝酸10mL，安装好消解装置，按设定的微波消解程序进行样品消解，微波消解程序详见表3；消解结束后，用超纯水冲洗内罐盖子3遍，然后将内罐置于赶酸仪上，调节赶酸仪温度为110℃，赶酸1h；待赶酸后的溶液冷却至室温后，将溶液转移至50mL塑料容量瓶中，用超纯水进行定容，摇匀，过滤，得到供试品溶液。除不加药材外，依照上述方法制备样品空白溶液。

表3微波消解程序

2.3方法学考察

2.3.1标准曲线及检出限

精密吸取上述“2.1”制备的混合对照品溶液，以元素浓度(mg·kg

表4各元素回归方程、相关系数及检出限

2.3.2重复性试验

取编号为S6的样品6份，分别精密称取0.5g，同2.2项下的方法制备供试品溶液，测定各元素的含量。计算其RSD在1.2％-5.3％之间，表明该方法重复性良好。

2.3.3精密度试验

取浓度为0.1μg·mL

2.3.4加标回收率试验

精密称取已测定的S1样品0.2g，用移液枪移取一定量的各元素的标准溶液加入药材样品中，后续按照“2.2”项下的方法制备供试品溶液，测定各元素含量，计算其回收率在84％-105％之间，说明其方法准确度良好。

2.4样品测定及统计分析结果

2.4.1样品测定结果

将供试品溶液、样品空白溶液和内标溶液配伍注入仪器进行测定，结果见表5和图2。由各样品微量元素测得结果可看出，不同产地砂仁微量元素有所差异，同一产地砂仁微量元素含量具有相似性，而砂仁与混淆品之间含量差异较明显，不同等级的砂仁微量元素含量大体呈现出三等品>二等品>一等品的情况。

不同产地砂仁样品和混淆品中的重金属元素As、Cu、Cd、Pb均在药典规定的范围内，元素Cr含量较高，除S1和S2外，其余样品均超出药典规定的2mg/kg。将As、Cu、Cd、Pb三者的加和作为有害元素总量，计算各样品有害元素总量并按由高到低排序，见图1，从有害元素角度考虑，国内广西和云南所产砂仁质量较好，而进口混淆品长序砂仁及越南产海南砂质量较差。

表5砂仁及其混淆品微量元素含量检测结果(mg·kg

2.4.2正品砂仁微量元素相关性分析

通过SPSS 20软件对砂仁微量元素的含量进行相关性分析，结果显示砂仁中有19对元素具有相关关系(P＜0.05)。其中呈极显著正相关关系(P＜0.01)的元素有：Al-V、Al-Fe、V-As、Cr-Fe、Fe-Sr、Zn-Ba，呈极显著负相关关系的元素有：Co-Pb；呈显著正相关的元素有：Al-As、Al-Sr、Al-Ba、Ca-Cu、V-Sr、V-Ba、Cr-Sr、Cr-Ba、Fe-As、Mn-Pb，呈显著负相关的元素有Cu-Mn、Sr-Pb。详见表6。

表6砂仁微量元素间的相关性分析

注：上标“I”表示在0.05水平(双侧)上显著相关，“II”表示在0.01水平(双侧)上显著相关。

2.4.3砂仁及其混淆品微量元素聚类分析

将测得的不同品种及产地的样品数据输入到SPSS20.0软件中，对数据进行Z得分标准化后，采用系统聚类法进行聚类分析，聚类分析度量标准采用平方欧氏距离。表7和图3结果显示：药材样品微量元素呈现出按产地和品种聚类的特点，说明药材中的微量元素与其产地和品种有关，即砂仁中的微量元素含量与其产地土壤、气候等自然因素和其本身生长过程中对元素的吸收特性相关。

表7不同样品的聚类分析结果

3结果

不同产地砂仁药材中15种微量元素的含量测定结果显示，砂仁药材中富含Mg、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn、Sr等人体必需的微量元素，含有少量Ni、As、Cd、Pb元素，不同元素含量高低排序为Ca>Mn>Al>Fe>Zn>Ba>Cu>Sr>Cr>Ni>Pb>V>Co>As>Cd；从样品的微量元素折线图可看出，不同产地砂仁尽管各元素含量不完全相同，但其元素分布趋势整体相同，而不同品种的砂仁则差异较明显，这种趋势和差异说明不同品种的药材微量元素的种类和含量存在特征性。

不同产地砂仁药材中所含4种重金属元素含量均在2020年版《中国药典》规定的限量范围之内，从有害元素角度考虑，国内广西和云南所产砂仁质量优于进口混淆品长序砂仁及越南产海南砂。

聚类分析的结果表明砂仁的微量元素与砂仁的产地有关，但具体有关土壤、气候、水质等地域因素与砂仁药材所含微量元素的种类和含量的联系还需进一步挖掘。相关性分析结果显示砂仁中有19对元素具有相关关系，元素间的这些相关性特征提示砂仁可能对这些元素按比例吸收,同时也说明砂仁对元素吸收可能存在选择性。

综上，本发明采用微波消解法对砂仁样品进行前处理，利用电感耦合等离子体质谱对样品的微量元素含量进行测定，并运用SPSS软件对微量元素含量测定结果进行聚类分析及相关性分析。本发明方法准确、可靠，适用于砂仁中微量元素的含量分析，为砂仁的质量控制、产地溯源等提供一定的数据支持。