全 文 ：电感耦合等离子体原子发射光谱法对西南金丝梅中的 15 种元素的形态
分析
谭 伟1， 熊佳梁2， 高斯祺3， 李 彬1， 范 菁1， 杨 敏1， 王红斌1*
(1． 云南民族大学 民族药资源化学国家民委-教育部重点实验室，化学与生物技术学院，云南 昆明
650031;2． 云南省大理州农业环境保护监测站，云南 大理 671005;3． 云南省农业环境保护监测站 云南
昆明 650034)
收稿日期:2012-07-02
基金项目:民族药资源化学国家民委-教育部重点实验室开放基金 (MZY1121) ，国家自然科学基金项目 (NSFC 60963026) ;云南省应
用基础研究计划项目 (2009CD100) ;云南民族大学绿色化学与功能材料研究省创新团队项目 (2011HC008) ;云南省高校绿色化学新能源
与材料科技创新团队项目 (2011UY09)
作者简介:谭 伟 (1985—) ，男，助教，主要从事分离分析研究工作。E-mail:31736618@ qq． com
* 通信作者:王红斌 (1966— ) ，男，教授，主要从事分离分析的教学与科研工作。
摘要:目的 建立电感耦合等离子体原子发射光谱法 (ICP-AES)对西南金丝梅中 15 种元素形态的初步分析方法。
方法 样品采用去离子水浸提，直接用电感耦合等离子体原子发射光谱 (ICP-AES)检测，外标法定量，对西南金丝
梅中的 15 种元素形态进行分析。结果 各元素在 0. 01 ～ 2. 5 mg /kg 范围内，相关系数 R ＞ 0. 999 0，回收率在
88. 38% ～ 109. 5%，RSD值在 0. 27% ～ 3. 74%，检出限在 0. 1 μg /kg ～ 5. 0 μg /kg。结论 方法快速、简便、准确、灵
敏度高，能够准确测定西南金丝梅中 15 种微量元素的初步形态，为中药中微量元素形态分析提供有效参考。
关键词:ICP-AES;元素;形态分析;西南金丝梅
中图分类号:R284． 1 文献标志码:A 文章编号:1001-1528(2013)02-0335-04
Speciation analysis of 15 metal elements in Hypericum augustinnii N． Robson by
ICP-AES
TAN Wei1， XIONG Jia-liang2， GAO Si-qi3， LI Bin1， FAN Jing1， YANG Min1， WANG
Hong-bin1*
(1． Key Laboratory of National Medicine Supported Jointly by State Ethnic Affairs Commission and Ministry of Education，School of Chemistry and Bio-
technology，Yunnan University of Nationalities，Kunming 650031，China;2． Agro-environmental Protection and Monitoring Station in Dali，Dali
671005，China;3． Agro-environmental Protection and Monitoring Center in Yunnan Province，Kunming 650034，China)
KEY WORDS:ICP-AES;element;speciation analysis;Hypericum augustinnii N． Robson
西南无柄金丝梅［1-3］Hypericum augustinnii N．
Robson系藤黄科金丝桃属灌木，又称芒种花、云
南连翘，为中国特有种。西南无柄金丝梅具有清热
解毒、利尿、引瘀、消炎等功效，民间用于治疗肝
炎、感冒、痢疾、淋症、黄水疮、跌打等。近年研
究发现，中药疗效除了与其有机成分有关外，也与
微量元素存在的种类、量和形态有一定的关
系［4-5］，根据中药配位化学学说，微量元素不仅以
配合物形式存在于中药中，而且是以配合物形式在
人体内起作用［6-7］。因此，中药中微量元素形态分
析将有利于研究中药传统药理、毒理以及为中药材
质量控制提供科学依据［8］，该领域也逐渐成为现
代药理药学研究的一项重要课题。本实验即在此基
础上，通过建立西南金丝梅中 15 种微量元素的
ICP-AES形态分析方法，以期获得理想结果。
1 实验部分
1. 1 仪器与试剂 ICP-AES (美国利曼 Leeman) ;
电子天平;高速离心机;电炉;酸纯化计 (Cetac
OmnipureTM) ;pH计 (PHS-3B)。
铍、铜、铅、锌、铁、铝、铬、镍、硼、硒、
锰、钴、镉、砷、钒 (1 000 μg /mL)购于天津农
药环境保护检测中心;高氯酸 (分析纯)、硝酸
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(优级纯、已纯化)、甲醇 (色谱纯) ;氢氧化钠
(分析纯) ;0. 45 μm 微孔滤膜过滤;凝胶色谱柱;
去离子水。
无柄西南金丝梅 (来自云南文山，经中科院
植物所鉴定) ，用去离子水清洗，干燥，粗碎后放
在干燥器中保存备用。
1. 2 仪器工作参数 ICP-AES工作参数:功率 1. 1
kW;冷却气流量 18 L /min;辅助气流量 0. 2
L /min;同心雾化气流量 300. 0 Pa;泵速 1. 4
mL /min;样品提升速率 1. 0 mL /min;积分时间 30
s;读数 3 次;一次读数时间 20 s，观察位置自动
优化。最佳光源观测位置:采用 Mn线 257. 610 nm
进行最佳光源观测位置调整。各元素的分析线见
表 1。
表 1 15 种元素的分析线
Tab. 1 Analysis line of 15 elements
元素 分析线 /nm 元素 分析线 /nm 元素 分析线 /nm
Be 234. 861 Al 396. 152 Mn 257. 61
Cu 327. 396 Cr 206. 149 Co 236. 379
Pb 283. 305 Ni 221. 648 Cd 214. 441
Zn 213. 856 B 208. 956 As 228. 812
Fe 259. 940 Se 196. 90 V 292. 401
1. 3 实验步骤
1. 3. 1 金丝梅中微量元素总含有量测定 准确称
取试样金丝梅 1. 00 g 置于 100 mL的烧杯中，加已
纯化的硝酸 (酸纯化计纯化)10. 0 mL，浸泡 3 h
后加入已纯化的硝酸 5. 0 mL，浸泡过夜，次日加
入 1. 0 mL的高氯酸，在电热板上缓慢加热至澄清
透明近干，冷却后转移至 15 mL量瓶，用去离子水
稀释至刻度，同时做样品空白，待测。
1. 3. 2 金丝梅中微量元素的提取 准确称取试样
金丝梅 10. 00 g 置于 400 mL 的烧杯中，加去离子
水 100 mL，浸泡 40 min，加热煮沸保持 10 min，
然后用微火保持微沸 30 min，稍冷后用中药过滤袋
滤拧，再用 20 mL的去离子水淋洗 3 遍，得到首煎
溶液和残渣，在残渣中加入 100 mL 去离子水重复
以上步骤，得到二煎溶液和二煎残渣，在二煎残渣
中加入 100 mL去离子水重复以上步骤，得到三煎
溶液和三煎残渣，合并首煎液、二煎液和三煎液得
到总提取液。浓缩定容于 100 mL 量瓶中。将总提
取液高速离心 5 min (3 000 r /min)后，将离心液
用 0. 45 μm 微孔滤膜过滤，滤液为可溶态;将离
心物与滤膜上的残渣合并为悬浮态，所有悬浮态按
1. 3. 1 项消解后测定其含有量。
1. 3. 3 可溶态中无机元素和有机态的分离 将上
述消解液 pH 调至 4. 5，通过凝胶色谱柱 (Agilent
ZORBAX PSM) ，用 0. 1%氢氧化钠淋洗至流出液
呈中性 (pH计调控) ，将流出液置于 100 mL 量瓶
中，定容至刻度，得到可溶无机态。然后用甲醇洗
脱柱子，收集洗脱液，水浴挥发除去甲醇，按
1. 3. 1 项消解得可溶有机态，定容到 15 mL，上
ICP测定。
2 结果与讨论
2. 1 方法的线性及检出限 配制 7 个不同质量分
数的混合标样，按 1. 2 项分析方法进行测定。以响
应强度 y对质量分数 x做线性回归分析，在质量分
数 0. 01 ～ 2. 5 mg /kg 范围内，线性相关系数 r ＞
0. 999 0，检出限在 0. 1 ～ 5. 0 μg /kg，线性方程和
检出限如表 2 所示。
表 2 15 种元素的线性及检出限
Tab. 2 Linear equation and detection limit of 15 metal elements
元素 线性方程 相关系数 r 线性范围 /(mg·kg －1) 检出限(n = 11)/(mg·kg －1)
Be y = 8. 366 6 × 10 －7 x + 1. 381 9 × 10 －3 0. 999 99 0. 01 ～ 5. 0 0. 000 1
Cu y = 2. 365 8 × 10 －6 x － 2. 302 7 × 10 －3 0. 999 94 0. 01 ～ 5. 0 0. 000 3
Pb y = 6. 643 7 × 10 －5 x + 7. 831 1 × 10 －3 0. 999 96 0. 01 ～ 5. 0 0. 001 6
Zn y = 5. 960 1 × 10 －6 x － 2. 033 5 × 10 －2 0. 999 99 0. 01 ～ 5. 0 0. 000 9
Fe y = 9. 474 × 10 －6 x － 1. 597 5 × 10 －2 0. 999 97 0. 01 ～ 5. 0 0. 001 1
Al y = 2. 223 5 × 10 －6 x － 1. 359 × 10 －2 0. 999 98 0. 01 ～ 5. 0 0. 000 8
Cr y = 2. 760 9 × 10 －5 x + 2. 463 1 × 10 －3 0. 999 92 0. 01 ～ 5. 0 0. 001 1
Ni y = 2. 682 7 × 10 －5 x + 2. 816 0 × 10 －3 0. 999 96 0. 01 ～ 5. 0 0. 001 8
B y = 2. 208 7 × 10 －5 x － 1. 788 3 × 10 －2 0. 999 97 0. 01 ～ 5. 0 0. 003 0
Se y = 5. 017 7 × 10 －4 x + 3. 383 5 × 10 －2 0. 999 82 0. 01 ～ 5. 0 0. 005 0
Mn y = 9. 847 2 × 10 －7 x － 7. 515 6 × 10 －3 0. 999 95 0. 01 ～ 5. 0 0. 000 5
Co y = 1. 505 8 × 10 －5 x + 1. 212 1 × 10 －2 0. 999 99 0. 01 ～ 5. 0 0. 001 3
Cd y = 8. 878 4 × 10 －6 x － 1. 821 9 × 10 －3 0. 999 99 0. 01 ～ 5. 0 0. 001 0
As y = 9. 430 0 × 10 －6 x － 5. 112 0 × 10 －3 0. 999 99 0. 01 ～ 5. 0 0. 001 9
V y = 2. 049 7 × 10 －6 x + 1. 978 4 × 10 －3 0. 999 99 0. 01 ～ 5. 0 0. 000 4
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2. 2 方法的回收率及精密度 以提取金丝梅的无
机可溶态为基质，采用标准加入法进行回收实验，
每个样品在同一添加水平重复 5 次，15 种元素的
回收率在 88. 4% ～ 109. 5%，RSD 值在 0. 27% ～
3. 74%，如表 3 所示。
表 3 15 种元素的回收率及精密度
Tab. 3 Recoveries and RSD of 15 metal elements
元素 加标量 /μg 测得量 /μg 回收率 /% RSD(n = 5)/%
Be 100. 0 101. 6 101. 6 0. 75
Cu 100. 0 103. 9 103. 9 0. 27
Pb 100. 0 98. 11 98. 1 0. 97
Zn 100. 0 108. 3 108. 3 1. 63
Fe 100. 0 98. 61 98. 6 0. 36
Al 100. 0 101. 7 101. 7 1. 55
Cr 100. 0 102. 3 102. 3 1. 92
Ni 100. 0 88. 38 88. 4 2. 26
B 100. 0 96. 28 96. 3 2. 14
Se 100. 0 97. 07 97. 1 1. 06
Mn 100. 0 109. 5 109. 5 0. 61
Co 100. 0 91. 94 91. 9 3. 74
Cd 100. 0 90. 66 90. 7 1. 45
As 100. 0 100. 1 100. 1 0. 92
V 100. 0 97. 93 97. 9 2. 16
2. 3 金丝酶中微量元素的提取率 水煎剂中微量
元素的量才是实际服入的量［9］，用总提取率来表
示，因此测定水煎液中微量元素的总提取率才能正
确地对中药中微量元素进行评价［10-11］。从表 4 可
知，15 种微量元素的总提取率在 15. 49% ～
84. 78% 之间，其中 As 的总提取率最高，为
84. 78%，Be 的总提取率最低，为 15. 49%。As、
Zn、B、Cr、Ni、Pb 的提取率相对较高，都大于
60%，可能是它们在金丝梅中的结合比较松散简
单，一旦被加热就会被破坏而溶出。Be、Al、Cu、
Fe的总提取率都相对较低，可能是它们在金丝梅
中的结合比较复杂紧密，所受的吸附较强而不容易
被提取［12］。
表 4 15 种元素的分析参数
Tab. 4 Parameter of speciation analysis of 15 metal ele-
ments
元素
总提取率 /
%
残留率 /
%
浸留比 /
%
颗粒吸附
率 /%
可溶态:有
机态 /无机态
Be 15. 49 76. 33 20. 29 0. 29 2. 750
Cu 22. 06 70. 60 31. 24 2. 37 3. 972
Pb 65. 79 31. 26 210. 46 3. 96 8. 844
Zn 71. 59 28. 18 254. 06 4. 96 2. 161
Fe 22. 46 73. 68 30. 49 11. 57 2. 892
Al 21. 33 76. 36 27. 94 1. 07 6. 827
Cr 67. 89 18. 26 371. 74 7. 76 5. 011
Ni 66. 82 28. 21 236. 90 14. 48 0. 383
B 70. 65 26. 40 267. 61 11. 03 2. 172
Se 45. 24 53. 97 83. 82 17. 06 2. 735
Mn 48. 87 40. 87 119. 57 14. 75 3. 246
Co 31. 68 60. 07 52. 74 8. 79 1. 435
Cd 51. 68 45. 37 113. 93 36. 52 2. 669
As 84. 78 14. 05 603. 48 12. 14 1. 725
V 37. 41 57. 14 65. 46 2. 26 0. 925
2. 4 金丝梅中微量元素的形态分析 由表 5 可以
看出，各元素在金丝梅原药中的含有量有很大的差
别。其中含有量最高的元素是Al为178. 131 μg /g，最
低的元素是 Se仅为0. 504 μg /g，相差了353倍。金丝
酶中元素含有量由高到低的顺序是 Al、Fe、Zn、Cr、
Pb、B、Mn、Cu、Cd、As、Be、Ni、Co、V、Se。
表 5 15 种元素的测定结果 (n =3)
Tab. 5 Determination results of 15 metal elements in common alstonia leaf (n =3)
元素
总含有量 /
(μg·g － 1)
总提取液 /
(μg·g － 1)
水提残渣 /
(μg·g － 1)
可溶态 /
(μg·g － 1)
悬浮态 /
(μg·g － 1)
可溶有机态 /
(μg·g － 1)
可溶无机态 /
(μg·g － 1)
Be 1. 356 0. 210 1. 035 0. 016 0. 004 0. 011 0. 004
Cu 4. 425 0. 976 3. 124 0. 894 0. 105 0. 707 0. 178
Pb 11. 375 7. 484 3. 556 7. 112 0. 451 6. 341 0. 717
Zn 20. 547 14. 710 5. 790 13. 981 1. 019 8. 734 4. 042
Fe 95. 758 21. 510 70. 552 10. 750 11. 075 7. 089 2. 451
Al 178. 131 38. 00 136. 013 36. 713 1. 913 30. 317 4. 441
Cr 12. 867 8. 736 2. 350 7. 802 0. 998 5. 467 1. 091
Ni 0. 663 0. 443 0. 187 0. 404 0. 096 0. 299 0. 781
B 9. 273 6. 551 2. 448 5. 709 1. 023 3. 291 1. 482
Se 0. 504 0. 228 0. 272 0. 155 0. 086 0. 093 0. 034
Mn 6. 589 3. 220 2. 693 2. 517 0. 972 1. 863 0. 574
Co 0. 546 0. 173 0. 328 0. 133 0. 048 0. 089 0. 062
Cd 2. 374 1. 227 1. 077 0. 443 0. 867 0. 387 0. 145
As 2. 043 1. 732 0. 287 1. 624 0. 248 1. 035 0. 600
V 0. 532 0. 199 0. 304 0. 190 0. 012 0. 099 0. 107
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食品中金属元素的毒性与其化学形态密切相
关，一般有机态的毒性比无机金属低［6］。中药的
有效化学成分是配位化合物，由有机成分与微量元
素组合形成［10］。从表 5 的形态分析结果可以看出，
金丝梅的水煎液可溶态中大多数的微量元素的有机
态高于无机态。15 种微量元素悬浮态颗粒吸附率
在 0. 29% ～36. 52%之间，假胶体分散体系主要是
由悬浮态形成的，这部分人也可以服用。
3 结论
本实验采用 ICP-AES 对西南金丝梅中的 Al、
Fe、Zn、Cr、Pb、B、Mn、Cu、Cd、As、Be、Ni、
Co、V、Se元素量及形态作了初步分析，测定方法
快速、简便、准确、灵敏度高，测定结果较为准
确。大量研究表明［13-14］，中药药效与微量元素的
量及存在形态有密切关系，西南金丝梅所含成分复
杂多样，在水煎液的有效成分中，既有可能存在原
有配合物，但也不能排除新的配位化合物的生成，
但对于存在无机元素及其形态分析的意义重大。本
实验的研究工作，将有助于西南金丝梅的药效
研究。
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