全 文 ：168 2015, Vol.36, No.24 食品科学 ※成分分析
电感耦合等离子体原子发射光谱法测定凉粉草
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，采用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）
均不小于0.999 6，检出限范围为0.000 1～0.019 0 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）。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 Inductively Coupled
Plasma Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES)
ZHOU Weiming, CHEN Liusheng, WANG Ruyi*
(Guangdong Food and Drug Vocational College, Guangzhou 510520, China)
Abstract: This paper proposes a method 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 digestion system
was used to completely decompose the organic compounds by microwave digestion. The calibration curves showed a good
linear relationship for all investigated analytes (r ≥ 0.999 6) with limits of detection of 0.000 1–0.019 0 μg/mL. The average
recovery rates were 98.9%–103.4%, with a relative standard deviation (RSD) of 0.7%–5.2% (n = 6). The method is quick,
easy, accurate and highly sensitive and can be used to accurately determine the contents of 22 inorganic elements 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 文章编号：1002-6630（2015）24-0168-04
doi:10.7506/spkx1002-6630-201524030
收稿日期：2015-02-10
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—），男，实验师，硕士，主要从事中药资源与质量研究。E-mail：weiming81@126.com
*通信作者：王如意（1983—），男，实验师，硕士，主要从事中药资源与质量研究。E-mail：wangry@gdyzy.edu.cn
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3 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[2,15-17]，对凉
粉草无机元素的研究也有少量报道[18-19]，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。
※成分分析 食品科学 2015, Vol.36, No.24 169
电感耦合等离子体原子发射光谱法以其低检出限、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[20-21]。本实验采用微波消解，应用电感耦合等离子体
原子发射光谱检测凉粉草根、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。
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100 μg/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（优级纯）、30%双氧水
（分析纯） 广州试剂厂；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3 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 ℃干燥至质
量恒定，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%过氧化氢溶液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%硝酸溶液稀释至刻度，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 for microwave digestion
工作步骤 预置压力/MPa 时间/min 功率/W
1 0.3 5 800
2 0.6 5 800
3 1.0 5 800
4 1.5 5 800
5 2.0 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。利用电感耦合等离子体原子发射光谱法
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所示。
表 2 各元素测定波长
Table 2 Detection wavelengths
nm
元素 波长 元素 波长
Al 369.159 K 766.490
As 197.197 Li 670.784
Ag 328.068 Mg 285.213
Ba 233.527 Mn 257.610
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%硝酸溶液对混合标准储备溶液进行逐级稀释，
得质量浓度为0.005 0、0.010 0、0.020 0、0.050 0、
0.100 0、0.200 0、0.500 0、1.000 0、5.000 0 μg/mL的
混合标准溶液。
1.3.4 测定条件
电感耦合等离子体发射光谱仪最佳工作条件：载气
流量：15 L/min；辅助气流量：0.2 L/min；雾化气流量：
0.8 L/min；发射频率：1 300 W；蠕动泵速：0.8 L/min；
雾化器压力：315 kPa；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质量浓度的
标准对照溶液进行校准曲线的绘制，依次将仪器的进样
管插入各个质量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质量浓度为横坐标，
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质量浓
度，计算样品中各元素的含量。
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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质量浓
度的混合标准溶液进行校准曲线的绘制，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。在相应的质量浓度范围内，22 种无机元
素的相关系数r≥0.999 6，线性关系良好。
表 3 校准方程及相关系数
Table 3 Linear equations with regression coefficients and linear ranges
元素 方程 相关系数r 线性范围/（μg/mL）
Al y = 559 337x－1 379.9 0.999 6 0.010 0～0.200 0
As y = 3 215.5x－4.7 0.999 7 0.005 0～0.100 0
Ag y = 675 465x－170.6 0.999 97 0.005 0～0.100 0
Ba y = 316 565x＋27.5 0.999 99 0.050 0～1.000 0
Bi y = 20 097x＋0.8 0.999 94 0.005 0～0.100 0
Ca y = 80 690x－1 014.5 0.999 98 0.100 0～5.000 0
Cd y = 199 386x－0.4 0.999 995 0.005 0～0.100 0
Cr y = 176 854x－102.8 0.999 98 0.005 0～0.100 0
Co y = 122 719x－2.7 0.999 995 0.005 0～0.100 0
Cu y = 871 450x－4 034.0 0.999 9 0.050 0～1.000 0
Fe y = 238 803x＋341.0 0.999 999 7 0.100 0～5.000 0
K y = 1 455 720x－118 991 0.999 6 0.100 0～5.000 0
Li y = 32 317 771x－20 751 0.999 94 0.005 0～0.100 0
Mg y = 814 379x＋19 796 0.999 96 0.100 0～5.000 0
Mn y = 1 870 877x＋2 316 0.999 993 0.020 0～0.500 0
Na y = 5 367 432x＋405 409 0.999 7 0.100 0～5.000 0
Ni y = 57 517x－1.8 0.999 993 0.005 0～0.100 0
Pb y = 14 952x＋20.0 0.999 7 0.005 0～0.100 0
Se y = 4 255.7x－4.8 0.999 7 0.0050～0.100 0
Sr y = 50 408 310x－251 898 0.999 96 0.050 0～1.000 0
V y = 380 204x＋106.1 0.999 7 0.005 0～0.100 0
Zn y = 27 014x＋328.6 0.999 98 0.100 0～5.000 0
2.2 方法检出限结果
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质量浓度为各元素的检出限，结
果见表4。
表 4 各元素测定检出限（n=11）
Table 4 Limits of detection (n = 11)
μg/mL
元素 检出限 元素 检出限 元素 检出限 元素 检出限
Al 0.000 9 K 0.000 8 Cd 0.000 4 Pb 0.002 2
As 0.019 0 Li 0.000 2 Cr 0.000 3 Se 0.008 8
Ag 0.000 2 Mg 0.000 2 Co 0.000 3 Sr 0.000 1
Ba 0.000 1 Mn 0.000 2 Cu 0.016 9 V 0.006 7
Bi 0.001 7 Na 0.008 2 Fe 0.000 2 Zn 0.000 9
Ca 0.001 5 Ni 0.000 6
2.3 方法精密度结果
分别对质量浓度为0.100 0 μg/mL的混合标准溶液
做6 次平行测试，得各元素的相对标准偏差（relative
standard deviation，RSD），见表5。RSD在0.7%～5.2%
之间，表明仪器精密度良好。
表 5 精密度实验结果（n =6）
Table 5 Precision of the method (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
2.4 平均回收率实验结果
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
看出，待测元素的平均回收率均在98.9%～104.2%之间，
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 Average recoveries of the method (n = 5)
元素 加标量/μg 测定值/μg 回收率/% 元素 加标量/μg 测定值/μg 回收率/%
Al 0.100 0 0.100 4 100.4 K 0.100 0 0.101 3 101.3
As 0.100 0 0.101 8 101.8 Li 0.100 0 0.102 1 102.1
Ag 0.100 0 0.100 7 100.7 Mg 0.100 0 0.099 6 99.6
Ba 0.100 0 0.101 5 101.5 Mn 0.100 0 0.100 1 100.1
Bi 0.100 0 0.098 9 98.9 Na 0.100 0 0.104 2 104.2
Ca 0.100 0 0.099 5 99.5 Ni 0.100 0 0.099 3 99.3
Cd 0.100 0 0.103 2 103.2 Pb 0.100 0 0.101 1 101.1
Cr 0.100 0 0.100 2 100.2 Se 0.100 0 0.102 2 102.2
Co 0.100 0 0.102 1 102.1 Sr 0.100 0 0.099 4 99.4
Cu 0.100 0 0.100 3 100.3 V 0.100 0 0.103 4 103.4
Fe 0.100 0 0.101 8 101.8 Zn 0.100 0 0.102 6 102.6
2.5 样品的测定结果
表 7 凉粉草不同部位中22 种无机元素的含量（n =6）
Table 7 Contents of 22 inorganic elements in real samples (n = 6)
μg/g
元素 根 枝 叶
Al 1 202.864±70.855 75.896±2.951 277.104±2.947
As — — —
Ag 0.408±0.007 0.113±0.004 0.265±0.025
Ba 21.228±0.266 19.020±0.827 21.910±0.763
Bi 0.621±0.022 0.649±0.068 0.805±0.050
Ca 298.896±11.106 560.312±8.539 2 442.083±35.581
Cd 0.283±0.019 0.128±0.019 0.117±0.019
Cr 0.645±0.030 — 0.317±0.024
Co — — 0.171±0.017
Cu 30.579±1.357 8.584±0.146 17.964±4.393
Fe 472.179±13.093 47.994±1.381 163.811±9.918
K 3 929.004±164.428 7 330.067±196.773 7 385.194±96.220
Li 1.026±0.013 0.165±0.007 0.410±0.006
Mg 1 113.209±49.651 1 031.632±16.871 4 327.896±52.565
Mn 164.703±11.952 294.605±2.047 1 129.352±16.317
Na 71.257±2.079 35.369±5.139 42.908±2.652
Ni 5.971±0.128 1.111±0.050 2.685±0.069
Pb 6.631±0.094 0.749±0.068 1.643±0.114
Se — — —
Sr 6.463±0.121 9.190±0.371 15.321±0.166
V 2.694±0.144 2.706±0.151 3.425±0.121
Zn 43.652±0.734 61.247±2.766 120.462±2.130
注：—.检测值读数低于检出限。
※成分分析 食品科学 2015, Vol.36, No.24 171
中成药的无机元素主要来源于中药材中的无机元
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[22]。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。
有部分金属元素在植物中不同部位的分布存在明显差
异[23]，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；根中Mn和Ca的含量明显低于枝和叶。
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Pb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[24]。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≤20 μg/g）。
3 结 论
本实验通过对样品微波消解，应用电感耦合等离子
体原子发射光谱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
测提供了参考依据。
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