全 文 ：　　收稿日期:2009-07-05　　作者简介:张燕(1968-), 女 ,甘肃西和人 , 琼州学院生命科学系副教授 硕士 , 主要研究方向为资源植物化学.
　　基金项目:海南省自然科学基金项目(808170)
第 16卷　第 5期 琼州学院学报 2009年 10月 28日Vol.16　No.5 JournalofQiongzhouUniversity Oct.28.2009
磨盘草微量元素的次级形态分析
张　燕 ,陈忠荫 ,陈光宙
(琼州学院生命科学系 ,海南 五指山 572200)
摘　要:采用电感耦合等离子体质谱法研究了中草药磨盘草中 8种微量元素(Ca、Mg、Zn、Fe、Mn、Cu、Ni、
Cr)的次级形态.结果表明 ,通过阳离子交换树脂分离 , 8种元素成分主要以游离态形式存在 , 少量以非游离
态存在;通过氯仿萃取 , 8种元素成分大多为无机结合态 ,少量为有机结合态;LSC-500螯合柱分离表明 Ni、
Zn的稳定态成分较多(88.89%, 61.79%),而其他元素是不稳定态成分较多 .
关键词:磨盘草;微量元素;次级形态
中图分类号:Q945.14　　文献标识码:A　　文章编号:1008-6722(2009)05-0049-04
现代研究表明 ,元素形态影响其营养 、毒理 、生物学活性和生物利用率 [ 1] .形态分析对揭示微量元素在
环境和生命科学中的迁移转化规律及其生物化学作用都是非常必要的 .近 20年来 ,元素形态分析研究已引
起国内外学者们的高度重视 ,并取得了一系列重要研究结果 [ 2 -3] ,但有关中草药次级形态分析的研究报道较
少 [ 4-6] ,次级形态分析的目的是在确定有关微量元素种类的基础上 ,进一步探寻微量元素发挥作用的形式 .
磨盘草 [ Abutilonindicum(L.)Sweet] 为锦葵科苘麻属植物 ,为一年生或多年生亚灌木状草本 ,全草入药 .
甘淡平 ,疏风清热 、益气通窍 、祛痰 、利尿 ,用于感冒 、久热不退 、流行性腮腺炎 、耳鸣 、耳聋 、肺结核 、小便不利
.全草含有萜类 、甾类 、酚类 、黄酮苷 、氨基酸 、有机酸和糖等[ 7] .目前对中草药磨盘草的研究集中在药理作
用 、化学成分等方面 [ 8 -9] ,对磨盘草微量元素的次级形态分析的研究尚未见报道 .本文结合中草药中微量元
素形态分析的层次模式 ,用电感耦合等离子体质谱法进行测定 ,分析了磨盘草中 8种微量元素的 6种次级形
态 ,计算了有关次级形态分析参数 ,为磨盘草药效功能的进一步的开发与利用 、探究微量元素的含量和形态
与药效之间的关系提供科学依据 .
1　实验部分
1.1　主要仪器 、试剂和材料
1.1.1　主要仪器:X7型电感耦合等离子体质谱仪;1810-B型石英双重纯水蒸馏器;FA1604型电子天
平;TG16台式高速离心机;SKP-01电热恒温干燥箱;0.45μm滤膜;阳离子交换树脂;LSC-500螯合树脂 .
实验中所用玻璃器皿均用 10% HNO3浸泡清洗 .
1.1.2　试剂:HNO3 , HClO4均为优级纯;HCl, CHCl3 , NaOH,乙醇等均为分析纯;实验用水均为二次蒸馏
水;镁 、钙 、铁 、锌 、铬 、锰 、镍 、铜标准储备液(浓度均为 100mg/L),使用时配制至所需浓度 .
1.1.3　材料:磨盘草(采自五指山市文化村).
1.2　样品制备
1.2.1干样的处理 将磨盘草用二次蒸馏水洗净 ,置于 60℃烘箱中烘干至恒重 ,在药物粉碎机上粉碎 ,过
40目筛 ,得到原药样品 .
1.2.2　样品液制备 将原药样品准确称取 50g(原药 A)置于烧杯中加二次蒸馏水 250mL,浸
泡 1h,煮沸 ,然后用文火保持微沸 40ein.稍冷 ,用 4层纱布滤拧 ,再用约 20mL热二次蒸馏水淋洗 3次 ,
滤液浓缩后定容于 50mL容量瓶中 ,得到头煎残渣 B和头煎液 C.
取渣 B加二次蒸馏水 100mL,煮沸 ,文火保持微沸 30min,用纱布过滤同前操作 ,得残渣 D及二煎液 E, E
浓缩定容于 40mL.取 C、E溶液各 25mL,充分混匀 ,高速离心之后 ,离心液用 0.45μm微孔滤膜抽滤 ,滤液为
F(相当于原药 0.500g/mL),即可溶态 .(此前各形态为元素的初级形态 ,本实验将有专文探讨 .)将 F分
为三份 ,每份 10.0mL,为 F1 、F2 、F3.离心及滤膜上残渣烘干 ,称重 ,得颗粒物 G.
1.3　次级形态分析
1.3.1　树脂柱的处理 阳离子交换树脂:水洗 3次※无水乙醇浸泡 4h※水洗※4%NaOH浸泡 1h※水洗
※8%HCl浸泡 2h※水洗至中性 .湿法装柱 .
LSC-500螯合树脂:8%HCl浸泡 4h※水洗※4%NaOH浸泡 1h※水洗至中性 .湿法装柱 .
1.3.2　游离态和非游离态的分离 取 F110.0mL(相当于原药 5.00g)通过阳离子交换树脂柱 ,流速 1.
5mL/min,用二次蒸馏水(10mL×3)洗涤树脂 ,汇集流出液并浓缩为 10mL,为非游离态 F-Ⅱ(浓度相当于
原药 0.500g/mL),柱截留物用 2mol/L的 HCl(10mL×3)洗脱 ,收集流出液并浓缩为 10mL,为游离态 F-Ⅰ
(相当于原药 0.500g/mL).
1.3.3　有机态和无机态的分离 取 F210mL用 5mL的 CHCl3振荡 5min,静置分层 ,放出有机相 ,再用
(5mL×2)CHCl3重复萃取两次 .汇集有机相并浓缩为 10mL,为有机态 F-Ⅲ(相当于原药 0.500g/mL).水
相为无机态 F-Ⅳ浓缩为 10mL(相当于原 0.500g/mL).
1.3.4　稳定态和不稳定态的分离 F3用 Lsc-500鳌合树脂处理 ,处理方法同 F1,柱截留物为不稳定态
F-Ⅴ浓缩为 10mL(浓度为原药 0.500g/mL);穿过物为稳定态 F-Ⅵ 浓缩为 10mL(浓度为原药 0.500g/
mL).
1.4　样品分析
1.4.1　测定条件 以镁 、钙 、铁 、锌 、铬 、锰 、镍 、铜等 8种元素 ,浓度分别为 0、20、50、100ug/L的混合标准
系列溶液 ,按 ICP-MS仪器的优化工作参数(见表 1),测定信号强度 ,建立各元素的标准工作曲线 .
　　　　　表 1　ICP-MS工作参数
项目 参数 项目 参数
RF—功率 1050W 重复采集数据次数 3
反射功率 <3W 数据采集模式 跳峰
采样深度 240mm 通道数 1
冷却气 13.0L/min 点驻留时间 10ms
辅助气 0.86 L/min 积分时间 0.16s
载气 0.91 L/min 扫描次数 50
采样锥直径 1.0mm 模拟电压 /V 1920
截取锥直径 0.7mm 脉冲电压 /V 3130
样品提升速率 0.80ml/min 频率 /MHZ 27.12
分析模式 全定量 分辨率 标准
　　1.4.2　样品测定 上述 F、F-Ⅰ ～ F-Ⅵ各取 10mL,并分别加入混合酸(HNO3:HClO4 =4∶1)20mL,
放置过夜 ,在电炉上消化 ,加热蒸发至白烟冒尽 ,溶液澄清透亮近干 ,加入 2%HNO3 ,冷却 ,转移至 50mL容量
瓶中 ,定容备用 .按工作条件用电感耦合等离子体质谱法测定元素含量 .
50 琼州学院学报 (第 16卷)2009
2　结果与讨论
2.1　分析方法的精密度和准确度 采用 ICP-MS建立的分析方法 ,标准曲线的线性相关系数为 0.9997
～ 1.0000之间 .该方法测定磨盘草中微量元素含量的 RSD为 0.3% ～ 4.8%.该方法测定了国家一级标准
物质灌木枝叶(GBW07603)中微量元素含量 ,回收率在 89.2% ～ 110.6%之间 .由此可见 ,实验所建立的分
析方法线性好 ,精密度高 ,可靠性好 .
2.2　次级形态分布
2.2.1　次级形态测定结果 在初级形态分析的基础上 ,测定按次级形态分析流程制得的样品各成分的
含量 ,进一步探讨各元素在可溶态中的分布 .结果见表 2.
　　　　　表 2　次级形态分析测定结果(单位:μg/g)
样品 Mg Ca Fe Zn Cr Mn Ni Cu
原药 A 2513.80 19347.90 1237.40 1492.20 1.26 38.08 4.64 9.35
可溶态 F 628.45 1100.90 31.72 101.17 0.29 2.47 0.99 0.95
阳柱截留物 F-Ⅰ 579.68 812.24 27.04 85.50 0.26 2.32 0.93 0.72
阳柱穿过物 F-Ⅱ 50.23 284.36 4.37 14.79 0.034 0.16 0.05 0.24
有机相 F-Ⅲ 186.64 269.06 9.32 26.51 0.048 0.65 0.11 0.16
水相 F-Ⅳ 443.12 825.34 21.94 74.54 0.24 1.81 0.86 0.78
螯柱截留物 F-Ⅴ 571.64 1000.61 27.71 38.82 0.23 2.01 0.10 0.63
螯柱穿过物 F-Ⅵ 53.73 102.05 3.73 62.51 0.06 0.44 0.88 0.33
　　2.2.2　形态分析参数 根据文献 [ 10] ,各次级形态分析参数导出如下:令 Wi、Pi(i=A、B……G)分别表
示某级份的总重量及某元素在该级份中的含量 .[ F] =WF×PF/WA×PA, [ F-Ⅰ ] =WF-Ⅰ ×PF-Ⅰ /
WF×PF, [ F-Ⅱ] -[ F-Ⅵ ]的计算同 F-Ⅰ ,均表示为百分数 .由形态分析结果算出有关参数见表 3.
　　　　　表 3　次级形态分析参数(%)
　　　　成分
参数　　　 Mg Ca Fe Zn Cr Mn Ni Cu
可溶态 [ F] 25.00 5.69 2.56 6.78 23.02 6.49 21.34 10.16
游离态 [ F-Ⅰ ] 92.24 73.78 85.25 84.51 89.66 93.93 93.94 75.79
非游离态 [ F-Ⅱ ] 7.99 25.83 13.78 14.62 11.72 6.48 5.05 25.26
有机态 [ F-Ⅲ ] 29.70 24.44 29.38 26.20 16.55 26.32 11.11 16.84
无机态 [ F-Ⅳ] 70.51 74.97 69.17 73.68 82.76 73.28 86.87 82.11
不稳定态 [ F-Ⅴ ] 90.96 90.89 87.36 38.37 79.31 81.38 10.10 66.32
稳定态 [ F-Ⅵ ] 8.55 9.27 11.76 61.79 20.69 17.81 88.89 34.74
　　2.3讨论 次级形态是进一步探讨各元素在可溶态中发挥作用的形式 .表 2表明 ,各元素的有机相浓度
均比无机相浓度低 ,表明各元素以有机态结合的比例小于无机结合态;各元素的阳离子柱截留物浓度均大于
其穿过物浓度;Ni、Zn的螯合柱穿过物浓度大于其截留物浓度 ,其他元素的螯合柱截留物浓度都较其相应穿
过物浓度高 ,说明磨盘草提取液中各成分存在着复杂的形式 .
采用阳离子交换树脂可以富集溶液中的游离金属离子 ,而非游离态的离子直接流过树脂不被吸附 .从
次级形态的分析参数看出 ,八种元素主要以游离态形式存在 ,只有少部分为非游离态;CHCl3萃取结果表明 ,
各元素只有少量以有机态结合 ,大多为无机结合态;用螯合树脂分离时 ,可溶态中的金属配合物稳定常数小
51　第 5期　　　　　　　　　　　　张燕 ,等:磨盘草微量元素的次级形态分析
于这些金属与螯合树脂上功能团配合物稳定常数的金属元素就为不稳定态 ,稳定态本身的稳定常数大则穿
过树脂 .表 3表明 ,除了 Ni、Zn之外 ,其他所测金属与溶液中各种成分形成的配合物稳定常数都较小 ,绝大
部分都不能穿过树脂 , 这些元素的不稳定态成分多于稳定态成分 .
中草药中微量元素的存在形态是非常复杂的 ,它的疗效 、功能作用不能用某一形态去定论 ,而有必要全
面 、深入探讨其存在形态与其它复杂成分的协同作用 .上述微量元素在磨盘草水煎液中是与何种物质 、以何
种形式 、何种价态相结合 ,其具体形态还需要更高层次的形态分析在分子水平上予以进一步确定 .
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AnalysisofSecondSpeciationofTraceElementsinAbutilonIndicum(L.)Sweet
ZHANGYan, CHENZhong-yin, ChenGuang-zhou
(DepartmentofLifeandScience, QiongzhouUniversity, WuzhishanHainan572200, China)
Abstract:Thesecondspeciationofeighttraceelements(Ca, Mg, Zn, Fe, Mn, Cu, Ni, Cr)inAbutilonindicum
(L.)SweetwerestudiedbyICP-MS.Theresultsshowedthateighttraceelementsexistmainlyinfreeionsforms
andafewinnon-freeionsformsaftertheseparationofcationexchangeresin;Eighttraceelementsexistmostlyin
inorganicformsandafewinorganicformsafterextractionofCHCl3;AftertheseparationofLSC-500Chelatingres-
in, thecontentsofNiandZninstableformarehigher(88.89%, 61.79%), butthecontentsoftherestelements
inlabileformarehigherthanthoseinstableform.
Keywords:Abutilonindicum(L.)Sweet;traceelements;secondspeciation
52 琼州学院学报 (第 16卷)2009