全 文 ：石佳品;威灵仙 、磁石为经验用药;黄芪 、甘草意在益气补虚 ,保护
胃气。诸药合用共奏疏肝利胆 , 攻下排石的功效 [ 1] 。 其预防色
素性结石的作用与其在保护肝细胞和胆囊组织 ,维持胆汁有形成
分代谢的正常化以及抑菌抗菌等多重作用有关 [ 9] 。
胆汁中胆汁酸含量降低 , 未结合胆红素含量升高 ,可能是其
形成结石的主要原因 [ 10] 。本次实验发现 , 大黄灵仙胶囊对肝损
伤家兔胆汁中的胆汁酸 、钙离子和胆固醇水平有影响 ,可以明显
增加肝损伤家兔胆汁中胆汁酸的含量 ,降低钙离子的含量且大剂
量组较小剂量组增加胆汁酸的作用为优;中药大黄灵仙胶囊对四
氯化碳所致的肝损伤家兔的肝脏的损伤有一定的预防作用和对
在肝损伤基础上诱发的胆囊结石有明显的干预作用。
慢性肝损伤在是临床上较为常见的肝损伤。肝炎病毒性肝
损伤 、酒精性肝损伤 、药物性肝损伤 、代谢性肝损伤 、胆道疾病引
起继发性肝损伤以及环境污染食品引起的肝损伤等都属于慢性
肝损伤的范畴。但目前由胆道疾病引起的肝损伤却从未引起人
们的重视 , 慢性肝损伤与胆结石的关系尚未有人明确提出。因
此 , 研究慢性肝损伤与胆结石的形成密切相关 , 从肝细胞损伤的
角度治疗胆石病具有十分重要的意义。
本次实验仅对慢性肝损伤与胆结石的相关性 、肝损伤家兔基
础上诱导建立胆石症模型的可行性及中药大黄灵仙胶囊的干预
作用做了初步的探讨和分析 , 随着分子生物学的研究的深入 ,家
族分析及家系研究的进展 ,人们对胆石成因的研究逐渐推向基因
领域。目前对胆石基因的研究取得了一定的进展 ,对影响胆石形
成各因素的基因调控也有了一定的认识 , 如以基因(或蛋白)表
达为指标 , 以基因调控改变和功能修饰为研究方向 , 进行防止胆
石病有效中药复方多组分的多环节 、多靶点调整的研究 , 可望对
临床有效中药复方的作用机理研究取得突破性进展。
参考文献:
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收稿日期:2009-01-01;　修订日期:2009-04-29
基金项目:国家自然科学基金(No.20867001, 20565002);海南省自然科学基金(No.20504);
海南省教育厅高等学校科学研究指导性项目(No.Hj2009-29)
作者简介:罗盛旭(1964-),男(汉族),海南三亚人 ,现任海南大学材料与化工学院教授 ,硕士学位 ,主要从事光谱学与痕量分析研究工作.
电感耦合等离子体质谱分析砂仁中
微量元素的溶出特性及形态
罗盛旭 1, 2 ,李金英1 ,胡广林 2 ,贾振亚 2
(1.中国原子能科学研究院 ,北京　102413;　2.海南大学材料与化工学院 ,海南 海口　570228)
摘要:目的 分析砂仁中微量元素的溶出特性及形态 , 探讨微量元素的生物活性。方法 采用电感耦合等离子体质谱
(ICP-MS)测定砂仁中 13种元素含量及溶出率 , 分别用 0.45 μm滤膜 , 正辛醇 -水萃取体系 ,将砂仁水煎液中元素区分
为可溶态与悬浮态 、醇溶态与水溶态 , 并分析各形态。 结果 所建立的分析方法 , 标准曲线的相关系数为 0.999 8 ～
1.000 0, RSD为 0.1% ～ 5.0%,测定标准物质灌木枝叶中元素含量与参考值有良好的一致性。砂仁中 Co溶出率最高 ,
各元素溶出率并非按照元素在药材中总量高低排序。砂仁的元素溶出以悬浮态居多 , 仅 Cr的可溶态 /总溶出大于 50%。
水煎液中 Fe、Mo和 Cd的Kow参数在胃 、肠液酸度下均大于 1,而 Cr、 Ni的 Kow参数均小于 1,元素的 Kow值受 pH影响。
结论 砂仁中微量元素的溶出特性及形态 , 与砂仁的生物活性与功效具有一定关系。
关键词:砂仁;　微量元素;　溶出特性;　形态分析;　电感耦合等离子体质谱
中图分类号:R284.2　　文献标识码:A　　文章编号:1008-0805(2009)11-2664-03
StudyontheDissolutionCharacteristicsandSpeciationofTraceElementsinAmomum
vilosumbyICP-MS
LUOSheng-xu1, 2 ,LIJin-ying1 , HUGuang-lin2 , JIAZhen-ya2
(1.ChinaInstituteofAtomicEnergy, Beijing102413, China;2.ColegeofMaterialandChemicalEngineering,
HainanUniversity, Haikou570228, China)
Abstract:ObjectiveToanalyzethedissolutioncharacteristicsandspeciationoftraceelementsinAmomumvilosumandinvesti-
gatethebioactivityoftraceelements.MethodsThecontentanddissolvedrateof13 traceelementsinAmomumvillosumwerean-
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alyzedbyICP-MSwith0.45 μmmembrane, then-C8H17OH -waterextractionsystemrespectively.DividedthedecoctionofAmomumvillosumintoseveralspecies, includingthesolublespecies, suspendedspeciesorthen-C8H17OH-solublespeciesandwater-solublespecies, andstudiedeveryspecies.ResultsThecorrelativecoefficientsoftheanalyticalcalibrationcurves
were0.999 8 ～ 1.000 0, andRSDwas0.1% ～ 5.0%.Theaccuracyandprecisionofthemethodweretestedbycomparingthe
valuesobtainedfromthedeterminationofthestandardsample, bushtwigsandleaves(GBW07603)bythismethodwiththerefer-
encevaluesofGBW07603.Thedeterminationresultswerefoundtobebasicalyconsistentwiththereferencevalues.Thehighest
dissolvedratewasCointhedecoctionofAmomumvilosum, thedissolvedrateofelementdidnotdependonthecontentoftrace
elementinthedrug.ThetraceelementsofAmomumvillosummainlyexistedinsuspendedspecies.OnlyCr, itscontentinsoluble
specieswasmorethan50% ofitswholecontentinallspecies, andtheKowvaluesofFe, Mo, andCdwereallmorethan1 under
thepHofintestinalandstomachjuice, whileCr, Niwerelessthan1.KowvaluesoftraceelementswasinfluencedbydiferentpH
values.ConclusionThedissolutioncharacteristicsandspeciationoftraceelementsinAmomumvilosum, isrelatedwiththebio-
activityandefficacyofAmomumvilosumtosomeextent.
Keywords:Amomumvilosum;　Traceelements;　Dissolutioncharacteristics;　Speciationanalysis;ICP-MS
　　砂仁是姜科植物阳春砂 、海南砂或绿壳砂的干燥成熟果实。
砂仁性辛 、温 ,归脾 、胃经 , 有化湿开胃 、温脾止泻 、理气安胎的功
效。近年来对砂仁的化学成分和药理活性方面的研究已开展了
许多工作 , 但对微量元素报道很少 [ 1] 。同时 , 微量元素的存在形
态与其药理作用密切相关 ,在不同生理环境下 , 它具有不同的亲
脂性和生理活性 , 从而表现出不同的药效 [ 2] 。因此 , 本文以海南
砂仁为材料 , 测定了多种微量元素含量及水煎溶出率 ,阐明其溶
出特性 , 并以 0.45 μm滤膜区分水煎液中元素为可溶态和悬浮
态 , 采用正辛醇 -水萃取体系模拟中药水煎液在人体胃 、肠中的
分配 , 区分元素为正辛醇溶态和水溶态 ,测定 Kow参数及酸度的
影响 , 以评价元素的亲脂性及生物活性 [ 2] , 以期为深入探讨砂仁
中微量元素的药理作用机制提供参考。
1　材料与仪器
1.1　药材与试剂 海南砂仁 , 由海南省复康大药房提供。灌木枝
叶标准物质(GBW07603), 购自地质矿产部地球物理地球化学勘
查研究所。 0.45 μm滤膜 , 上海市新亚净化器件厂。 1 000 μg·
ml-1多元素混合标准溶液 , 美国热电公司;浓硝酸 、过氧化氢
(30%)均为优级纯 , 正辛醇 、氨水均为分析纯 , 实验用水为亚沸
蒸馏水。
1.2　 仪器与 ICP-MS工作参数 XSeries型电感耦合等离子体
质谱仪(美国热电公司);MRG-70分装式高压密封消化罐(沈
阳森华理化仪器研究所);DL-5-B离心机(上海安亭科学仪器
厂)。 ICP-MS工作参数见表 1。
表 1　 ICP-MS的工作参数
项目 参数 项目 参数
RF-功率 1 302W 冷却气 13.0L· min-1
采样深度 130mm 样品提升速率 1.0ml· min-1
采样锥直径 1.0 mm 频率 27.12MHz
截取锥直径 0.7 mm 重复采集数据次数 3
载气 0.93 L· min-1 分辨率 0.85amu
辅助气 0.90 L· min-1 积分时间 0.100 0s
2　方法
2.1　砂仁药材处理及其微量元素含量的测定 砂仁药材用水冲
净晾干 , 置烘箱中于 60℃下烘 24 h;取适量烘干药材 ,用玛瑙研
钵磨碎 , 过 14目筛;准确称量样品 0.500 0 g, 置 PTFE消化罐中 ,
加 5 ml浓硝酸 , 盖好于室温下预消化 24 h, 挥尽棕色气体 , 加 5
ml双氧水 ,组装好高压密封消化罐 , 置烘箱中于 150℃消化 4 h,
得澄清透明消化液 , 以 3%硝酸定容至 50.00 ml待测;按 ICP-
MS工作参数 , 以标准曲线法测定元素含量。
2.2　砂仁水煎液的制备及测定 准确称取 14目砂仁样品 30 g
置烧杯中 , 按药材与水比例为 1∶10加入亚沸水浸泡 1h,用电炉
于 220 V加热至沸 , 改用约 75 V保持微沸状态 1 h,稍冷转移到
250ml离心管中高速离心 5 min, 分离得首煎液 ,所余药渣再以亚
沸水按上述方法制得 2, 3次煎液 ,将 3次煎液混合定容至 500.00
ml备用。取水煎液 5 ml置PTFE消化罐中 ,加入 5ml浓硝酸和 5
ml双氧水 , 组装好高压密封消化罐 , 置烘箱中升温到 150℃,并保
持 3 h,消化完毕用 3%硝酸定容至 50.00 ml, 用 ICP-MS法测定
元素含量。
2.3　可溶态与悬浮态的分离及测定 水煎液经 0.45 μm滤膜
(用 1mol· L-1HNO3浸泡过)抽滤 , 即得可溶态 , 将可溶态加热
浓缩并用亚沸水定容到 100.00 ml, 取 5ml按 “ 2.2”消化 , 用 3%
硝酸定容至 50.00 ml, 用 ICP-MS法测定 , 扣除滤膜空白 , 得到
可溶态元素含量 ,水煎液中元素总量与可溶态含量之差视为悬浮
态含量 。
2.4　正辛醇 -水分配体系模拟实验 取水煎液 2组 , 用氨水和
硝酸调节 pH值 ,一组调为胃液酸度(pH=1.3 ),另一组调为小
肠液酸度(pH=7.60),于 37℃放置过夜 , 移入分液漏斗中 , 每份
均加入正辛醇 5.0 ml,振荡萃取 2 h,重复 3次 , 合并 3次萃取的
水相和醇相。水相按 “ 2.2”方法消化 , 定容至 50.00 ml, 用 ICP-
MS法测定 , 扣除空白即得到水相中元素浓度 Cw, 差减法算出醇
相中元素浓度 C0 ,据此计算元素在醇相与水相中的分布参数 Kow=C
0
/Cw。
3　结果
3.1　砂仁中微量元素的分布及溶出特性 砂仁及其水煎液中元
素的含量 、水煎溶出率见表 2。
表 2　砂仁中微量元素的含量和水煎溶出率
元素 总含量 C/μg· g-1 煎液含量C/μg· g-1 溶出率(%)
Cr 2.210 1.550 70.1
Mn 387.87 262.46 67.7Fe 193.57 88.15 45.5
Co 0.205 0.191 93.3
Ni 1.400 0.776 55.4
Cu 8.840 1.670 18.9Zn 51.360 41.590 81.0
As 0.786 0.275 35.0
Se 0.143 0.110 76.8Mo 0.194 0.068 35.1
Cd 0.018 0.012 66.6
Sn 0.119 - -
Pb 2.210 - -
　　“ -”表示该项未检出
3.2　水煎液中微量元素可溶态与悬浮态的分布 水煎液中 11种
元素的可溶态 、悬浮态及相关数据见表 3。
表 3　砂仁水煎液中可溶态和悬浮态的分布
元素 可溶态 C/μg· g-1 悬浮态 C/μg· g-1 可溶态 /总溶出(%)
Cr 0.808 0.742 52.1Mn 97.370 165.090 37.1
Fe 19.340 68.810 21.9
Co 0.071 0.121 37.0
Ni 0.030 0.746 3.9Cu 0.446 1.224 26.7
Zn 17.640 23.950 42.4
As 0.118 0.157 42.9
Se 0.011 0.100 9.9Mo 0.017 0.051 25.0
Cd 0.003 0.008 27.0
3.3　水煎液中微量元素醇溶态与水溶态的分布 正辛醇的结构
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与人体内的碳水化合物和脂肪类似 ,药理上常以正辛醇 -水萃取
体系测定药物的 Kow参数以评价药物的亲脂性及生物活性。实
验测得胃 、肠液酸度下砂仁水煎液在正辛醇 -水萃取体系中醇溶
态 、水溶态元素含量及 Kow参数。结果见表 4。
表 4　砂仁水煎液在正辛醇 -水萃取体系中醇溶态 、水溶态元素含量和 Kow
元素 pH=1.30(胃液酸度)Co/μg· g-1 Cw/μg· g-1 Kow
pH=7.60(肠液酸度)
Co/μg· g-1 Cw/μg· g-1 KowCr 0.32 1.23 0.26 1.37 0.176 0.009
Mn 122.5 140 0.87 175 87.91 1.99Fe 55.05 33.1 1.66 66.22 21.93 3.02
Co 0.083 0.108 0.78 0.109 0.083 1.31
Ni 0.03 0.74 0.04 - - -
Cu 0.62 1.05 0.59 1.435 0.235 6.11Zn 20.59 21.00 0.98 33.4 8.19 4.08
Se 0.084 0.027 3.1 - - -
Mo 0.041 0.027 1.52 0.045 0.023 1.95
Cd 0.006 8 0.004 3 1.58 0.0043 0.0042 1.03
　　CO、CW分别代表砂仁水煎液中醇溶态 、水溶态含量;Kow=CO/CW;“ -”表示该项未检出
3.4　分析方法的精密度与准确度 采用 ICP-MS法 , 标准曲线
的线性相关系数为 0.999 8 ～ 1.000 0。 该法测定砂仁中微量元
素含量的 RSD为 0.1% ～ 5.0%。 结果见表 5。 测定标准物质灌
木枝叶(GBW07603)中元素含量 , 除镉外(镉标准值非确定值),
回收率在 84.9% ～ 123.3%之间。结果见表 6。
表 5　砂仁中元素含量测定的相对标准偏差 RSD %
元素 RSD 元素 RSD
Cr 0.2～ 1.2 As 0.1 ～ 1.0
Mn 0.1～ 0.7 Se 0.3 ～ 0.5
Fe 0.2～ 0.8 Mo 0.4 ～ 2.9
Co 0.5～ 1.3 Cd 0.5 ～ 4.2
Ni 1.4～ 2.6 Sn 1.0 ～ 3.6
Cu 1.4～ 2.6 Pb 0.3 ～ 0.9
Zn 0.6～ 1.3
表 6　标准物质灌木枝叶中元素含量和回收率
元素 测定值 C/μg· g-1标准值 C/μg· g-1 回收率 /%
Cr 2.56±0.2 2.6±0.1 98.5
Mn 67±3 64 104.7
Fe 1151±61 1100 104.6
Co 0.488±0.03 0.41±0.03 119.0
Ni 1.40±0.1 1.5 93.3
Cu 5.65±0.2 6.2 91.1
Zn 45±1.5 53 84.9
As 1.25±0.06 1.25±0.10 100.0
Se 0.148±0.2 0.12±0.02 123.3
Mo 0.276±0.006 0.28±0.03 98.6
Cd 0.694±0.1 (0.38) -
Sn 0.275±0.008 0.27 101.8
Pb 52±1.1 49 106.1
4　讨论
砂仁富含 Mn、Fe, 也含较多的 Zn、Cu, 且 Mn(387.87 μg·
g-1)>Fe(193.57 μg· g-1)>Zn(51.360 μg· g-1)>Cu(8.840
μg· g-1), 它们都是重要的生命元素。同时砂仁还含有 Cr、Ni、
Co、Mo、Se、Sn等有益元素 , 含量范围为 2.210 ～ 0.119 μg· g-1。
有害元素 Pb、As、Cd的含量分别为 2.210 μg· g-1 、0.786 μg·
g-1、0.018 μg· g-1 , 其含量均没有超过我国商务部《药用植物及
制剂进出口绿色行业标准》(WM2-2001)规定的限量指标(Pb≤
5.0 μg· g-1、As≤2.0μg· g-1、Cd≤0.3 μg· g-1)。因此 , 海南
产砂仁 Pb、As、Cd没有超标 ,且含有多种重要生命元素和有益元
素。
从溶出率来看 , 砂仁中 Co的最高 (93.3%), Cu的最低
(18.9%),富含的 Mn、Fe溶出率中等 , 有害元素溶出率靠后 , 溶
出率由高到低的顺序为 Co>Zn>Se>Cr>Mn>Cd>Ni>Fe>
Mo>As>Cu。可见 ,砂仁中元素的溶出率并非按照元素在药材
中总量的高低排序 ,其溶出特性主要与元素在药材中存在的化学
与物理形态相关。砂仁中 Co溶出率高 , 是否预示 Co具有较强的
生物利用性 ,尚有待深入研究。但动物缺乏 Co,会表现出食欲减
退 、体质衰弱 、易疲劳 , 晚期发生不孕 、腹泻和流产等 [ 3] , 这跟砂
仁具有化湿开胃 、温脾止泻 、理气安胎的功效具有某种程度的一
致性。由于中药服用方式是水煎液 ,微量元素溶出率理应是其生
物利用性的重要指标。况且微量元素的溶出并非孤立 ,往往伴随
有效成分(如活性金属有机物或配合物)的溶出 , 因此元素溶出
率高低一定程度上也反映有效成分溶出的高低 ,若与中药临床疗
效相结合以指导用药 ,可以赋予中药水煎剂一定的科学数据 。
砂仁元素溶出以悬浮态居多 , 仅 Cr的可溶态 /总溶出大于
50%, 这表明砂仁的元素可能主要以有机大分子结合态(如 Ni、
Se)、胶体态(如 Fe)或吸附性强的无机酸根离子态(如钼酸根)
等被煎出 ,并在水煎液中聚集成较大颗粒 , 成为悬浮态。可溶态
与悬浮态相比 , 前者可能以自由离子的形式或与某种低分子量配
体结合的形式存在 , 颗粒小而易通过滤膜 , 较容易被人体吸收。
砂仁水煎液中的 Cr以可溶态居多 , Zn、Mn和 Co的可溶态也相对
较多 , 它们的生物利用性可能是砂仁药理作用的重要组成部分。
煎出元素形态的聚集性可能是形成悬浮态的重要因素 ,从而影响
其生物利用性 , 若加入某种助剂以提高分散性 , 也许是提高微量
元素生物利用的途径之一。重金属砷和镉的可溶态 /总溶出
(%)分别为 42.9和 27.0, 以悬浮态居多 , 这可能对砂仁服用的
安全性有利。
从 Kow参数看 , 在胃 、肠液酸度下均大于 1的元素有 Fe、Mo
和 Cd, 而 Cu、Zn、Mn和 Co仅在肠液酸度下大于 1, Se仅在胃液酸
度下大于 1, Cr在两种酸度下均小于 1, Ni仅检出胃液酸度下小
于 1。表明砂仁水煎液中 , Fe、Mo和 Cd在胃 、肠液酸度下均具有
较高的醇溶态含量 ,其亲脂性 、生物活性较强;同理 , Cr和 Ni的
亲脂性 、生物活性较弱。 Cu、Zn、Mn和 Co则在肠液酸度下表现
出强的亲脂性 、生物活性 , 尤其是 Cu、Zn(Kow﹥ 4),但随酸度提
高 , 其在胃液酸度下醇溶态含量显著降低 , 如 Cu和 Zn的 Kow分
别降为 0.59和 0.98, 这可能显示 Cu、Zn、Mn和 Co等在砂仁水煎
液中的存在形态稳定性不高 , 随酸度提高 , 元素结合或络合的其
它成分发生变化 ,导致其结合的形态由醇溶态为主转化为水溶态
为主 , 这也说明砂仁水煎液中这些元素的作用靶位可能位于肠
部。 Se是人体必需微量元素 , 是谷胱甘肽过氧化物酶的必需组
分 , 具有增强机体免疫力 、抗氧化性 、抗毒性等重要生理功效 , 用
于保健食品的开发前景倍受关注 [ 3] ,砂仁水煎液中 Se在胃液酸
度下具有较高的 Kow值(3.1), 说明此时的 Se处于有利于发挥
其生理功效的形态。由于人体内不同靶位的 pH有所不同 ,因此
探讨中药水煎液中元素形态随 pH的变化 , 可能对认清药物中元
素在不同靶位的生物利用性有帮助 , 这在临床上有一定的意义。
值得注意的是 Cd的 Kow参数大 , 且随 pH的变化不大 , 因此应控
制其亲脂性对药物安全性的影响。砂仁中由于 Cd的绝对含量
低(没有超过 WM2-2001规定的限量指标), 水煎液中主要以悬
浮态居多 ,因此综合考虑 Cd的存在应不会影响砂仁水煎液服用
的安全性。
精密度与准确度实验结果表明 ,测定值与参考值有良好的一
致性。分析方法线性好 、精密度与准确度高。
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