全 文 ： 基金项目：广东省中医药局科研基金资助项目（20141199）
作者简介：周伟明（1981—），硕士，实验师，从事中药资源与质量研究，Tel: 020-28854900，E-mail: weiming81@126.com
通讯作者：*王如意（1983—），硕士，实验师，从事中药资源与质量研究，Tel: 020-28854900， E-mail: wangry@ gdyzy.edu.cn

ICP-OES 法测定凉粉草不同部位中 22 种无机元素的含量
周伟明，陈柳生，王如意*
(广东食品药品职业学院，广东 广州，510520)
摘要 为测定凉粉草根、枝和叶中无机元素的含量，本研究用 HNO3-H2O2消解体系，通过微波消解彻底有效地消解样品
中的有机物，应用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-OES） 测定 Al、As、Ag、Ba、Bi、Ca 等 22 种无机元素含
量。结果表明，在优化条件下，待测各元素间相互干扰较小，22 种元素在一定范围具有良好的线性关系，相关系数（r）
均大于或等于 0.9996，检出限范围为 0.000 1～0.0190 μg/mL，平均回收率为 98.9%～103.4%，相对标准偏差为 0.7%～5.2%
（n=6）。本实验方法快速、简便、准确、灵敏度高，能够准确测定凉粉草不同部位中 22 种无机元素含量。
关键词：凉粉草；微波消解；电感耦合等离子体原子发射光谱；重金属；无机元素

Determination of 22 Inorganic Elements in Different Parts of Mesona chinensis Benth by ICP-OES
ZHOU Wei-ming, CHEN Liu-sheng, WANG Ru-yi *
(Guangdong Food and Drug Vocational College, Guangzhou 510520, China)
Abstract To determine the contents of 22 inorganic elements in different parts of Mesona chinensis Benth. by inductively
coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES). HNO3-H2O2 digested system was used to completely decomposed the
organic compounds effectually by microwave digestion. The results showed that good linear relationship was found for all of
them (r ≥ 0.9996). The limits of detection was 0.0001–0.0190μg/mL. The average recovery rates were 98.9%–103.4%, with a
relative standard deviation of 0.7%–5.2% (n = 6). The determination method is quick, easy, accurate and high sensitivity, can
determine the contents of 22 inorganic elements accurately in different parts of Mesona chinensis Benth..
Key words Mesona chinensis Benth.; Microwave digestion; Inductively coupled plasma optical emission spectroscopy
（ICP-OES）; Heavy metal; Inorganic elements
中图分类号：O657.31 文献标志码：A
凉粉草（Mesona chinensis Benth.）又名仙草、仙人草、仙人冻、薪草等，为唇形科一年生草本植物， 分布于
我国的广东、福建、广西、江西、海南、浙江、台湾和云南等地，其他国家如印度、印度尼西亚、马来西亚也有
分布[1-3]，分为直立、半直立和匍匐三种类型[4]。凉粉草是一种重要的药食两用的植物资源，为客家仙人粄、龟苓
膏和广东凉茶等的重要原料[5-8]。作为中草药和制作凉粉冻的原料的凉粉草在我国乃至东南亚地区已有悠久的历
史，已成为我国一些地方出口创汇的重要农产品[9]。中草药的无机元素参与生物体中酶、激素和维生素的生理活
性反应 , 对有机体的正常代谢有重要作用；同时重金属超标也是困扰我国中草药和农产品出口创汇的一个难题。
此外，对中草药所含有的无机元素的安全性评价研究，也成为毒理学、中药药理学、生物无机化学的研究方向[10]。
因此对凉粉草的质量研究包括无机元素的研究就显得非常重要。
凉粉草全草干样含有 70% 碳水化合物, 少量蛋白质、脂肪及色素等, 还含有较多的无机元素[11]。之前，对凉
粉草的研究较多集中在凉粉草的种植与后加工方面[12-14 ]。近年来，对凉粉草有机成分的研究陆续有报道[15-18]，对
凉粉草无机元素的研究也有少量报道[19,20]，但对无机元素在凉粉草中组织具体分布的研究在国内外文献未见报道。
电感耦合等离子体原子发射光谱法(inductively coupled plasma optical emission spectroscopy，ICP-OES)以其低检出
限、高精密度，较小的基体效应、较宽的线性范围和多元素同时测定的优点，已广泛应用于食品、中草药中的微
量元素分析[21,22]。本实验采用微波消解，应用 ICP-OES 检测凉粉草根、枝、叶各部位 22 种无机元素的含量，为凉
粉草资源的综合利用与质量控制提供了参考依据。
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网络出版时间：2015-07-17 10:44:38
网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2206.TS.20150717.1044.010.html

1 材料与方法

1.1 材料与试剂
凉粉草采自福建三明沙县地区 直立型； 22 种元素混合标准储备液 100μg /mL(Al、As、Ag、Ba、Bi、Ca、
Cd、Cr、Co、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Se、Sr、V、Zn，SGB-YYA220011，上海市计量测试技
术研究院)；硝酸（广州试剂厂，优级纯）；30%双氧水（广州试剂厂，分析纯）；超纯水（≥18.2 WΩ）。
1.2 仪器与设备
AY-220 分析天平 日本岛津公司； Optima 7000 DV 电感耦合等离子发射光谱仪 美国 Perkin- Elmer 公司；
MDS-6 微波消解仪 上海新仪微波化学科技有限公司； DFY-200 高速万能粉碎机 上海新诺仪器设备有限公司；
UPHW-IV-90T 超纯水机 四川优普超纯科技有限公司；HW-500ASB 远红外干燥箱 上海印溪仪器仪表有限公司。
1.3 方法
1.3.1 样品处理
凉粉草采集后洗净，再用双蒸水冲洗三遍，自然晾干，60 ℃干燥 8 h，然后分别剪下叶子、枝茎和根，用高
速万能粉碎机分别粉碎成粉，过 80 目筛，60 ℃干燥至恒重，在干燥器中保存，备用。取样品约 0.25 g 置于干净
的聚四氟乙烯消解罐中，加入硝酸 5 mL 浸泡过夜，再加入 30%过氧化氢 2 mL，放置 1 h，然后进行微波消化（表
1）。消解完全后，冷却，取出。将消解液转移至 25 mL 量瓶中，用超纯水定容至刻度，用于检测样品含量较低元
素；从上述溶液精密取 0.5 mL 置于 25 mL 量瓶中，用 5%硝酸稀释至刻度，用于检测含量较高的元素（Al 、Ca、
Mg、Mn、K）。
表 1 微波消解程序
Table 1 Conditions of microwave digestion
工步 预置压力（MPa） 时间（min） 功率（W）
1 0.3 5 800
2 0.6 5 800
3 1 5 800
4 1.5 5 800
5 2 10 600

1.3.2 分析波长的选择
元素分析波长的选择要符合检出限低、灵敏度高、干扰小的原则。利用 ICP-OES 法进行元素测定时，每一元
素可以选择多条特征谱线，且光谱仪具有同步自动背景校正功能。考虑到共存元素之间的相互干扰，实验中对每
个被测的元素选取 2-3 条线谱进行测定，一般选择共存元素谱线干扰少、精密度好和信噪比高的分析线。对于样
品中含量较高的元素( Ca、K、Mg 等），为避免出现分析强度饱和现象，考虑选用灵敏度低的元素谱线。综合考虑
分析强度、干扰情况及稳定性等因素，本实验中所选定的各分析波长如表 2。
表 2 元素测定波长
Table 2 Detection wavelengths
元素 波长（nm） 元素 波长(nm)
Al 369.159 K 766.490
As 197.197 Li 670.784
Ag 328.068 Mg 285.213
Ba 233.527 Mn 257.610
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2

Bi 223.061 Na 589.592
Ca 315.887 Ni 221.648
Cd 226.502 Pb 220.353
Cr 267.716 Se 203.985
Co 228.616 Sr 407.771
Cu 327.393 V 290.880
Fe 238.204 Zn 206.200

1.3.3 混合标准溶液的制备
用 5%硝酸对混合标准储备溶液进行逐级稀释，得浓度为 0.0050、0.0100、0.0200、0.0500、0.1000、0.2000、
0.5000、1.0000、5.0000μg/mL 的不同浓度的混合标准溶液。
1.3.4 测定方法
电感耦合等离子体发射光谱仪最佳工作条件：载气量：15L/min；辅助气流量：0.2L/min；雾化气流量：0.8L/min；
发射频率：1300W；蠕动泵速：0.8L/min；雾化器压力：315kpa；观察方式：轴向。
1.3.5 校准曲线的绘制
根据样品中各元素含量的高低选择合适浓度的标准对照溶液进行校准曲线的绘制，依次将仪器的进样管插入
各个浓度的混合标准溶液中进行测定，以读数为纵坐标相应元素混合标准溶液浓度为横坐标，绘制校准曲线，并
进行方法学考察。
1.3.6 样品的测定
依次将仪器的进样管插入样品溶液中测定读数，扣除相应试剂的空白值，从标准曲线上计算得相应的浓度，
计算样品中各元素的含量。

2 结果与分析
2.1 标准曲线方程及相关系数
根据样品中各元素实际含量的高低选择合适浓度的混合标准溶液进行校准曲线的绘制，依“2.5 校准曲线的绘
制”检测，得相关元素的标准曲线。由标准曲线得到相应的回归方程,确定其相关系数，见表 3。在相应的浓度范围
内，22 种无机元素的相关系数 r≥0.9996，线性关系良好。
表 3 校准方程及相关系数
Table 3 Linear equations and regression coefficients
元素 方程 相关系数 r 线性范围（μg/mL）
Al y = 559337 x – 1379.9 0.9996 0.0100-0.2000
As y = 3215.5 x–4.7 0.9997 0.0050-0.1000
Ag y = 675465 x– 170.6 0.99997 0.0050-0.1000
Ba y = 316565 x + 27.5 0.99999 0.0500-1.0000
Bi y = 20097 x + 0.8 0.99994 0.0050-0.1000
Ca y = 80690 x – 1014.5 0.99998 0.1000-5.0000
Cd y = 199386 x – 0.4 0.999995 0.0050-0.1000
Cr y = 176854x -102.8 0.99998 0.0050-0.1000
Co y = 122719 x – 2.7 0.999995 0.0050-0.1000
Cu y = 871450 x– 4034.0 0.9999 0.0500-1.0000
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3

Fe y = 238803 x + 341.0 0.9999997 0.1000-5.0000
K y = 1455720 x– 118991 0.9996 0.1000-5.0000
Li y = 32317771 x– 20751 0.99994 0.0050-0.1000
Mg y = 814379 x +19796 0.99996 0.1000-5.0000
Mn y = 1870877 x + 2316 0.999993 0.0200-0.5000
Na y = 5367432 x + 405409 0.9997 0.1000-5.0000
Ni y = 57517 x – 1.8 0.999993 0.0050-0.1000
Pb y = 14952 x + 20.0 0.9997 0.0050-0.1000
Se y = 4255.7 x– 4.8 0.9997 0.0050-0.1000
Sr y = 50408310 x - 251898 0.99996 0.0500-1.0000
V y = 380204 x +106.1 0.9997 0.0050-0.1000
Zn y = 27014 x + 328.6 0.99998 0.1000-5.0000

2.2 方法检出限
在本实验条件下，对空白溶液连续进行 11 次测定，取 3 倍标准偏差所对应的浓度为各元素的的检出限，结果
见表 4。

表 4 检出限(n=11)
Table 4 Detection limits (n=11)
元素
检出限
(μg/mL) 元素
检出限
(μg/mL) 元素
检出限
(μg/mL) 元素
检出限
(μg/mL)
Al 0.0009 K 0.0008 Cd 0.0004 Pb 0.0022
As 0.0190 Li 0.0002 Cr 0.0003 Se 0.0088
Ag 0.0002 Mg 0.0002 Co 0.0003 Sr 0.0001
Ba 0.0001 Mn 0.0002 Cu 0.0169 V 0.0067
Bi 0.0017 Na 0.0082 Fe 0.0002 Zn 0.0009
Ca 0.0015 Ni 0.0006

2.3 方法精密度
分别对质量浓度为 0.1000 μg/mL的混合标准溶液做 6次平行测试，得各元素的RSD%，见表 5。精密度在 0.7%～
5.2%，结果表明仪器精密度良好。
表 5 精密度实验结果(n =6)
Table 5 Method precision(n =6)
元素 RSD% 元素 RSD% 元素 RSD% 元素 RSD%
Al 4.0 K 2.6 Cd 1.6 Pb 2.2
As 5.2 Li 2.8 Cr 1.0 Se 3.5
Ag 0.7 Mg 0.7 Co 1.1 Sr 1.8
Ba 1.0 Mn 2.3 Cu 2.5 V 2.7
Bi 0.9 Na 1.9 Fe 1.5 Zn 2.1
Ca 4.4 Ni 1.2
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2.4 平均回收率实验
为了验证该方法的准确度和可靠性,对测定样品进行平均回收实验，平均加标 5 份，结果如表 6 所示。可以看
成出个待测元素的平均回收率均在 98.9%-104.2%，表明该分析方法准确度良好，测定结果可靠。
表 6 平均回收率实验结果(n =5)
Table 6 Method ecovery (n =5)
元素 加标量（μg） 加标量测定
值（μg）
回收率（％） 元素 加标量（μg） 加标量测定
值（μg）
回收率（％）
Al 0.1000 0.1004 100.4 K 0.1000 0.1013 101.3
As 0.1000 0.1018 101.8 Li 0.1000 0.1021 102.1
Ag 0.1000 0.1007 100.7 Mg 0.1000 0.0996 99.6
Ba 0.1000 0.1015 101.5 Mn 0.1000 0.1001 100.1
Bi 0.1000 0.0989 98.9 Na 0.1000 0.1042 104.2
Ca 0.1000 0.0995 99.5 Ni 0.1000 0.0993 99.3
Cd 0.1000 0.1032 103.2 Pb 0.1000 0.1011 101.1
Cr 0.1000 0.1002 100.2 Se 0.1000 0.1022 102.2
Co 0.1000 0.1021 102.1 Sr 0.1000 0.0994 99.4
Cu 0.1000 0.1003 100.3 V 0.1000 0.1034 103.4
Fe 0.1000 0.1018 101.8 Zn 0.1000 0.1026 102.6

2.5 样品的测定结果
依“1.3.6 样品的测定”项下测定各样品，结果如表 7。
表 7 凉粉草不同部位中 22 种无机元素的含量（n =6）
Table 7 Determination results of elements in sample(n =6)
元素 根（μg /g） 枝（μg /g） 叶（μg /g） 元素 根（μg /g） 枝（μg /g） 叶（μg /g）
Al 1202.864±70.855 75.896±2.951 277.104±2.947 K 3929.004±164.428 7330.067±196.773 7385.194±96.220
As - - - Li 1.026±0.013 0.165±0.007 0.410±0.006
Ag 0.408±0.007 0.113±0.004 0.265±0.025 Mg 1113.209±49.651 1031.632±16.871 4327.896±52.565
Ba 21.228±0.266 19.020±0.827 21.910±0.763 Mn 164.703±11。952 294.605±2.047 1129.352±16.317
Bi 0.621±0.022 0.649±0.068 0.805±0.050 Na 71.257±2.079 35.369±5.139 42.908±2.652
Ca 298.896±11.106 560.312±8.539 2442.083±35.581 Ni 5.971±0.128 1.111±0.050 2.685±0.069
Cd 0.283±0.019 0.128±0.019 0.117±0.019 Pb 6.631±0.094 0.749±0.068 1.643±0.114
Cr 0.645±0.030 - 0.317±0.024 Se - - -
Co - - 0.171±0.017 Sr 6.463±0.121 9.190±0.371 15.321±0.166
Cu 30.579±1.357 8.584±0.146 17.964±4.393 V 2.694±0.144 2.706±0.151 3.425±0.121
Fe 472.179±13.093 47.994±1.381 163.811±9.918 Zn 43.652±0.734 61.247±2.766 120.462±2.130
“-”检测值读数低于检出限
中成药的无机元素主要来源是中药材中的无机元素。而中药材中无机元素的来源一方面与其生长的环境条件，
如气候、土壤、水质、光线、化肥、农药等有关; 另一方面与植物本身的遗传特性、主动吸收功能和对无机元素
的富集能力有关[23]。如表 7 所示，凉粉草的根、枝和叶中的 K、Mg、Ca、Na、Mn 含量比较丰富，含量均大于 50.000
μg /g。在本实验条件下，凉粉草的根、枝和叶均未检出 As 和 Se。
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有部分金属元素在植物中不同部位的分布存在明显差异[24]，凉粉草也存在这样的情况。如 Ca、Mg、Mn 和
Zn 在叶的含量明显高于在根和枝的含量。根中的 Al、Fe、Pb 和 Cu 含量明显高于枝和叶； Al、Cu 和 Fe 在枝的
含量明显低于根和叶；根含 Mn 和 Ca 的量明显低于枝和叶。
目前国际上进口中药材和中成药的国家对中药材、中成药中重金属含量提出了严格要求，例如美国禁止含有
铅等重金属的中药材与中成药销售等。因此开展中药材重金属研究是适应国际国内形势的需要和中医药发展的要
求[25]。在本实验已检测的重金属元素中，Pb 和 Cu 在根中含量超过了《药用植物及制剂进口绿色行业标准》规定
的限量（Pb≤5 μg /g，Cu≤20μg /g）。
3 结论
本实验通过对样品微波消解，应用 ICP-OES 法测定多种无机元素，建立了快速、简便、准确、灵敏度高的测
定凉粉草不同部位中多种无机元素含量方法。通过测定凉粉草不同部位中多种无机元素含量，为凉粉草资源的综
合利用、质量控制与质量检测提供参考依据。

参考文献
[1] 冯涛, 郁晶晶, 杨晓波. 凉粉草多糖提取及纯化工艺的研究[J]. 食品工业, 2010, 1, 82-85.
[2] 秦立红, 郭晓宇, 范明, 等. 凉粉草中抗缺氧化学成分[J]. 沈阳药科大学学报, 2006, 23(10): 633-636.
[3] 刘志伟, 吴和明, 张晨. 酶法提取仙人草黄酮类化合物的研究[J]. 时珍国药医药, 2010, 21(11): 2903-2904.
[4] 苏海兰, 李松, 陈菁瑛. 仙草的研究进展[J]. 现代中药研究与实践, 2008, 28(6): 79-81.
[5] 赵志国, 石云平, 黄宁珍, 等. 中国凉粉草属植物研究进展[J]. 南方农业学报, 2011, 42( 6): 657-660.
[6] 陈丰连, 黄锦茶, 梁欣健. HPLC 法测定凉粉草中齐墩果酸和熊果酸含量[J]. 中药新药与临床药理, 2010, 21( 4): 416-418.
[7] 全国中草药汇编编写组. 全国中草药汇编(下册)[M]. 北京: 人民卫生出版社, 1986: 474-475.
[8] 冯涛, 顾正彪, 金征宇. 凉粉草胶与不同淀粉混合体系糊化和质构性质的研究[J]. 食品科学, 2007, 28(11): 154-158.
[9] 林少琴, 杨良鹏. 仙草的开发利用[J] . 食品科学, 1991, 12: 34-35.
[10] 张金渝, 王元忠, 金航, 等. ICP-AES 法测定滇重楼中的微量元素[J]. 光谱学与光谱分析, 2009, 29(8): 2274-2249.
[11] 谌国莲, 孙远明, 黄晓钰, 等. 中国凉粉草资源的研究与利用[J]. 农牧产品开发, 2000, 5: 6-8.
[12] 罗国荣. 无公害凉粉草标准化栽培技术[J] . 现代园艺, 2014, 10: 47-48.
[13] 刘晓庚, 陈梅梅. 中国仙草的开发利用研究[J] . 食品研究与开发, 2004, 25(5): 109-112.
[14] 尹怀霞, 黎锡流, 朱良. 从仙草中提取仙草胶的研究[J]. 现代食品科技, 2011, 32(04): 134-135.
[15] 秦立红, 郭晓字. 凉粉草中抗缺氧化学成分[J]. 沈阳药科大学学报, 2006, 23(10): 633-636.
[16] 蒋文明, 李爱军, 汪辉, 等. 微波辅助碱液提取仙草多糖[J]. 食品科学, 2011, 32(4): 11-14.
[17] 陈飞龙, 邢学锋, 汤庆发. 超临界 CO2 萃取法与水蒸气蒸馏法提取凉粉草挥发油及其 GC-MS 分析[J]. 中药材, 2012, 35(8): 1270-1273.
[18] 丁婕, 黄松, 张柏明, 等. 凉粉草的特征指纹图谱研究[J]. 中草药, 2012, 43(11): 2284-2287.
[19] 朱芳坤, 曲黎, 范文秀. 梅州凉粉草中微量元素含量的分析[J] . 光谱实验室, 2011, 28(3): 1119-1122.
[20] 王玉. ICP-MS 法测定凉粉草中 7 种微量重金属元素的含量[J] . 广西中医药, 2013, 36(4): 75-78.
[21] 聂西度, 符靓. ICP-OES 法测定密蒙花中多种元素[J] . 食品科学, 2014, 35(18): 93-95.
[22] 高向阳, 张娜, 韩帅. 微波密闭消解-ICP-AES 同时测定贼小豆中 18 种矿物质元素[J] . 食品科学, 2014, 35(02): 227-230.
[23] 王冬梅, 冯洁, 覃富景, 等. ICP-AES 法测定 12 个产地两面针药材中重金属元素的含量[J]. 中药材, 2012, 35(3): 366-368.
[24] 周伟明, 王如意, 陈柳生, 等. ICP-OES 法测定马缨丹不同部位中 22 种无机元素的含量[J] . 中药材, 2014, 37(9):1546-1550.
[25] 朱庆书, 赵文英, 金宏. 几种常用中药材饮片中微量金属元素的含量[J]. 微量元素与健康研究, 2008, 25(1): 23-25.
2015-07-16
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