ICP-AES測定木香薷中4種宏量金屬元素的含量

周秀梅,李保印,林紫玉

（河南科技學院,河南新鄉453003）

木香薷（Elsholtzia stauntonii）又叫華北香薷、野荊芥、柴荊芥.屬唇形科香薷屬直立半灌木,高0.7～1.7 m,單葉對生,花小而密,花冠淡紫色,花果期7-11月,產于河北、山西、河南、甘肅、陜西等地.枝葉含芳香油[1-2].性味微溫、辛、苦,主治腸炎、風濕性關節炎、感冒、牙疼、腫瘤等疾病[3-4].關于木香薷揮發油成分與結構[3-8]、驅蟲效果[9-10]、栽培技術與生態[11-12]的研究已有報道,但未查到有關木香薷宏量金屬元素分析的報道.據前人的研究[13-14],人體必需元素有28種,含量超過體重0.05%以上者有11種,被稱為宏量元素,其中有4種金屬元素即Ca、K、Na、Mg,它們占人體內14種必需金屬元素含量的99%以上,稱為宏量金屬元素,在體內以離子形式存在,在整個生命活動中起重要作用.電感耦合等離子體－原子發射光譜法（ICP－AES）目前已廣泛應用于藥物、茶、水果、蔬菜等的礦質元素分析[15-18].為了解木香薷中宏量金屬元素的含量,作者用微波消解法消解樣品,用電感耦合等離子體－原子發射光譜法（ICP－AES）測定了木香薷葉、莖、花序中的4種宏量金屬元素含量,以期為今后木香薷的深入研究與開發利用提供參考.

1 材料與方法

1.1 試劑與標準儲備液

65%HNO3、30%H2O2均為優級純,試驗用水為超純水.用于試驗的所有器皿均經6 mol/L的HNO3浸泡48 h,并用超純水淋洗,以防微量元素污染.

標準儲備液為德國Merck公司Muli-elements standard solution（IV）生產,含23種元素的混合標準溶液,濃度為 1 000 μg/mL.

1.2 樣品來源與處理

木香薷地上部分于2010年10月7日采自河南省濟源市的黃楝樹林場,種源經李保印教授鑒定無誤.材料帶回實驗室后按葉、莖、花序分開,分別用自來水沖洗干凈后用超純水沖洗3次,實驗室內陰干.80℃下烘干至恒重,研磨成粉末,用萬分之一天平分別準確稱取0.20 g,于消化管中加12 mL濃HNO3與2 mL H2O2.安裝好外殼保護套縮緊容器,連接溫度探頭,按表1的消解步驟進行微波消解.消解完畢后冷卻至室溫,取出消化管將消解液轉移到25 mL容量瓶中,并用超純水定容,溶液呈澄清淡黃色.重復3次,同時做空白對照.

表1 微波消解程序

1.3 儀器與工作條件

儀器：MARS微波消解儀（美國CEM公司）；Optima 2100DV電感耦合等離子體發射光譜儀（美國Perkin Elmer公司）,附計算機和軟件處理系統；BS-224S型電子分析天平（北京賽多利斯儀器系統有限公司）；101－1型電熱鼓風干燥箱（江蘇東臺電器廠）；Ultra class UV plus超純水儀（德國SG公司）.

工作條件：高頻發生器激發頻率40.68 MHz,射頻功率1 300 W；使用氬氣,等離子體氣流量15 L/min,輔助氣流量0.2 L/min,霧化器氣流量0.8 L/min；觀測距離15 mm；泵流量1.5 mL/min；樣品溶液提升速率1.5 mL/min；讀數延遲時間30 s,自動積分時間1～2 s,測量時間3 s.重復3次.

2 結果與分析

2.1 各元素分析譜線的選擇

ICP-AES對每個元素的測定都可以同時選擇多條特征譜線,且光譜儀具有同步自動背景校正功能,根據譜線選擇綜合考慮共存元素譜線干擾少、精密度高和信噪比高的原則,為減少混合標樣測定元素含量時受到的其他元素譜線的干擾,首先在選擇譜線時優先考慮儀器推薦的該元素的第一靈敏線.本試驗方法中選定的各待測元素的分析譜線見表2.

表2 4種宏量金屬元素的分析譜線與標準曲線的相關系數

2.2 校準曲線

使用河南科技學院測試中心制備的超純水,取混合標準儲備液,配制成 0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 μg/mL的標準溶液系列,制作待測元素K、Ca、Na、Mg的校準曲線.在儀器最佳工作條件下,將各元素的標準溶液系列導入儀器進行測定,制作各元素的校準曲線.校準曲線的相關系數見表2.

2.3 樣品分析

將處理好的木香薷葉、莖、花序待測溶液,用ICP－AES在儀器最佳工作條件下,依次對試劑空白、標準溶液、樣品空白、待測樣品進行測定,儀器軟件自動扣除試劑空白信號,以消除試劑對測定元素的影響,對每個待測樣品溶液平行測定3次,求其平均值.測定結果見表3.

表3 木香薷葉、莖、花序中的宏量金屬元素含量

由表3可見,木香薷葉、莖、花序不同部位4種人體必需的宏量金屬元素（Ca、K、Mg、Na）測定的RSD均處于0.36%～2.22%之間,表明方法的精密度較高；木香薷葉、莖、花序中人體必需宏量金屬元素含量豐富,但各元素在不同部位中的含量有差異或有較大差異.Ca在不同部位中含量的大小順序是葉＞莖＞花序,Ca在葉中的含量是莖和花序中的2倍還多；K則相反,為花序＞莖＞葉,其中花序中的K是葉和莖中的1.5倍多；Mg在3個部位的含量順序是葉＞花序＞莖,其中葉和花序中Mg的含量較接近,均是莖中含量的3.7倍多；Na在3個部位的含量順序是花序＞葉＞莖,其中花序中的Na含量最高,約是葉和莖中Na含量的2.5倍與3倍.

3 結論與討論

用ICP-AES測定木香薷中人體必需的宏量金屬元素,校準曲線的線性關系好,測定的精密度高,測得結果可信度高.木香薷葉、莖、花序3個部位中各元素含量相比,花序中的K與Na含量最高,分別為19.98 g/kg與0.27 g/kg；葉中的Ca與Mg含量最高,分別為22.33 g/kg與2.80 g/kg；莖中Ca、K與Mg的含量均居中；Na在3者中含量最低,僅為0.09 g/kg.木香薷葉、莖、花序中K、Ca、Mg含量豐富,Na含量相對較少,但各元素因部位不同含量有較大差異.因此,在開發利用木香薷地上部分時,最好分不同部位分別考慮.

楊天林的研究[14]表明：Ca2+主要存在于細胞外,是骨骼、牙齒和細胞壁形成時的必要結構成分,也作為細胞外酶的輔因子,在神經傳導、肌肉收縮、激素釋放、乳汁分泌、血液凝固和正常心律的調節中,都起著重要的作用；Ca2+也是生命高級活動不可缺少的,能健全神經系統、消除緊張、防止失眠；在高級生物機體內,Ca2+發展成不同細胞間傳遞信號的觸發器.K+是細胞內最重要的陽離子之一,為某些內部酶的輔基,有穩定細胞內部結構的功能.Na+是主要的細胞外陽離子,能調節滲透壓,保持細胞中的合適水位,參與神經信息的傳遞和保持血液及腎中的酸堿平衡.Mg2+是主要的金屬催化劑,約有半數的Mg2+離子存在于骨骼中,Mg（Ⅱ）是構成細胞內酶的輔因子,Mg2+離子還具有鎮靜作用,缺Mg會引起血管硬化與心臟疾病、骨病、胰腺與腎臟疾病等.木香薷葉、莖、花序中人體必需的宏量金屬元素Ca、K、Mg、Na含量豐富,但4種元素含量相比,Na最少,不同部位相比,葉和花序中各元素含量較高.根據魏彩霞等的觀點,Ca、Mg、K可拮抗Na,使血管舒張,在保護人體心血管、預防心臟病等方面具有積極作用,常用含Ca、Mg、K豐富的材料做茶飲,對預防和治療心腦血管疾病是有益的[19].結合本研究的檢測結果,作者認為：木香薷的葉、花序代茶飲,將會對預防和治療心腦血管疾病有一定作用.

致謝：感謝河南科技學院實驗中心楊理老師在元素測定過程中給予的幫助！感謝園藝2007級學生徐斌、張軍海參與樣品消解和測定.

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