基于微量元素分析技术的中药板蓝根和大青叶营养转运模式研究

闫 峻，祝溪明，谢胜凯，刘瑞萍，曾 远，冯 硕，崔建勇，郭冬发，李晓光

(1.核工业北京地质研究院，北京 100029；2.沈阳职业技术学院，辽宁 沈阳 110045；3.湖南中核勘探有限责任公司，湖南 长沙 410001)

板蓝根(IsatidisRadix)为十字花科植物菘蓝(IsatisindigoticaFort.)的干燥根，具有清热解毒、凉血利咽之功效，用于治疗温毒发斑、舌绛紫暗、痄腮、喉痹、烂喉丹痧、大头瘟疫、丹毒和痈肿等症状[1-2]；大青叶(IsatidisFolium)是十字花科植物菘蓝的干燥叶，具有清热解毒、凉血消斑之功效，用于治疗温邪入营、高热神昏、发斑发疹、黄疸热痢、痄腮、喉痹、丹毒和痈肿等症状[1,3]。

目前，对板蓝根和大青叶的研究主要集中在有机化学成分和药理学活性，以及基于指纹图谱、谱效关系等相关研究[4-6]，而对微量元素的研究则较少。虽然微量元素在人体内的含量较低，但却是生命活动中不可缺少的一部分[7]。研究表明，中药中的部分金属元素可以直接进入机体发挥药效作用，如铁、锌等元素是影响免疫功能的重要因素；铁、锰、锌、铜等元素与中药的抗病毒作用有关[8]。也有研究表明，部分金属元素可与中药中的有机成分络合为配位络合物，从而增强药效。如，锰可与中药中的黄酮类成分配位形成络合物，增强中药的抑菌活性[9]。随着中药质量控制标准的不断改进，中药中的微量元素逐渐成为质量控制的指标之一[10]。因此，中药的多元素分析对于研究药效物质基础和质量控制起到重要作用。

测定微量元素常用的方法有原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)等[11-13]。其中，ICP-MS法和ICP-OES法具有操作简单、检出限低、测定范围宽、灵敏度高，以及可完成多元素同时分析等优点[14-15]。

本研究拟采用ICP-MS法和ICP-OES法分析不同生长时间的板蓝根和大青叶的微量元素，探讨微量元素在植物不同部位的分布情况，并确定板蓝根和大青叶的最佳采收时间。

1 实验部分

1.1 主要仪器与装置

NexION 300D电感耦合等离子体质谱仪、5300DV电感耦合等离子体发射光谱仪：美国铂金埃尔默公司产品。

1.2 主要药材与试剂

不同生长时间的板蓝根和大青叶药材：种植地为河北省辛集市，2018年4月开始种植，分别于2018年5月、6月、7月、8月、9月、10月、11月采样，样品经北京中医药大学刘永刚教授鉴定为十字花科植物菘蓝的根和叶；硝酸、盐酸、氢氟酸：MOS级，天津市风船化学试剂科技有限公司产品；多元素溶液标准溶液：美国Inorganic Ventures公司产品；ICP分析用标准物质：国家有色金属及电子材料分析测试中心产品；国家一级标准物质：地矿部物化探所、测试所产品；水为18.2 MΩ·cm超纯水；其他试剂均为分析纯。

1.3 实验条件

1.3.1ICP-MS条件 板蓝根和大青叶中Cr、Co、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Li、Be、V、Ga、U、Nb、Zr、Bi、Th、Er、Yb、Y、Sc元素采用ICP-MS法测量，冷却气流速17 L/min，辅助气流速1.2 L/min，样品气流速0.92 L/min，驻留时间30 ms，泵转速20 r/min，测量时间16 s，检测室为双模模式。

1.3.2ICP-OES条件 板蓝根和大青叶中Fe、Al元素采用ICP-OES法测量，射频功率1 300 W，等离子体气流量15 L/min，辅助气流量0.2 L/min，雾化气流量0.8 L/min。

1.4 样品及标准溶液的制备

1.4.1多元素分析标准溶液的制备 采用多元素混合标准物质，母液浓度均为10.0 mg/L，将标准溶液稀释至5、10、50、100 μg/L。以10 μg/L Rh溶液作为在线内标对样品进行测试，在线内标溶液与样品溶液通过1个三通混合后进入雾化器。将ICP分析所用标准物质的标准溶液分别配制成1、5、10、20 mg/L的系列标准溶液，同时用去离子水作为空白溶液，待测。

1.4.2板蓝根和大青叶样品的制备 将不同生长时间的板蓝根和大青叶药材干燥、粉碎、过100目筛，密封保存。测量前将植物样品粉末置于80 ℃烘箱中干燥4 h，准确称取0.2 g样品于聚四氟乙烯坩埚中，加入3 mL HNO3，盖上盖子，将坩埚放在50 ℃电热板上加热48 h，坩埚冷却后，打开盖子，放在100 ℃电热板上加热，蒸至近干，再加入0.5 mL硝酸蒸至近干，然后加入1 mL硝酸和1 mL去离子水，盖上盖子后置于130 ℃电热板上加热3 h，将溶液转入聚四氟乙稀塑料瓶中，并用去离子水定容至20 mL。

2 结果与讨论

2.1 线性关系

将1.4.1节制备的系列标准溶液按1.3节方法进行测试，得到各元素的线性回归方程，列于表1。结果表明，各元素的线性关系良好，相关系数(r2)在0.999 0～1.000 0之间。

2.2 精密度和准确性

采用国家一级标准物质(GBW07312)和10 mg/L的ICP分析用标准物质，按照1.4.2节方法制备标准样品溶液并进行测试，平行测定6次，结果列于表2。可知，24种金属元素的相对标准偏差在0.82%～9.76%之间，且测定值均在国家一级标准物质的标准值范围内，表明该方法的精密度和准确性良好。

表1 各元素的线性回归方程Table 1 Linear regression equations of each elements

2.3 样品测量结果

按照1.4.2节方法制备板蓝根和大青叶样品溶液并进行测试，在测试中插入国家一级标准物质(GBW07104)和10 mg/L的ICP分析用标准物质作为质控样品，结果列于表3。

由表3可知，板蓝根和大青叶中24种元素的测量结果准确性较好，质控样品测量值均在标准值的不确定度范围内。不同生长时间的板蓝根和大青叶中微量元素含量变化趋势示于图1。可见，24种微量元素的变化趋势具有一定的相似性，其中板蓝根中微量元素均在8月达到最低值，之后逐渐增加，11月达到最高值；大青叶中微量元素均在8月和11月达到最高值。

表2 精密度和准确性考察结果Table 2 Data of precision and accuracy

表3 板蓝根和大青叶样品微量元素测量结果Table 3 Data of trace elements in Isatidis Radix and Folium Isatidis

续表3

图1 不同生长时间的板蓝根和大青叶中微量元素变化趋势Fig.1 Change trend of trance elements in Isatidis Radix and Isatidis Folium at different growth times

3 结论

本研究采用ICP-MS法和ICP-OES法测定不同生长时间的板蓝根和大青叶中24种微量元素含量。结果表明，板蓝根和大青叶中微量元素的含量变化趋势存在一定的相似性。

在植物生长过程中，土壤中的元素首先被植物根部吸收，一部分在根部累积，另一部分输送到植物体的地上部分并富集，从而形成了微量元素在植物体根、茎、叶、花、果实等器官分布的差异[16]。在8月左右，即种植后的4个月左右，植物菘蓝中地下部分(板蓝根)在吸收了土壤中微量元素后，运送到菘蓝的地上部分(大青叶)，在种植后的7个月左右，板蓝根和大青叶中微量元素达到了最高值。因此，建议大青叶的最佳采收时间为8月和11月，板蓝根的最佳采收时间为11月，可与大青叶同时采收。