微波消解萃取在丹参光谱学研究中的运用

微波消解萃取在丹参光谱学研究中的运用 中山大学 硕士学位论文 微波消解/萃取在丹参光谱学研究中的运用 姓名:徐晓铭 申请学位级别:硕士 专业:药物分析学 指导教师:赖志辉 20100609微波消解/萃取在丹参光谱学研究中的运用 专业:药物分析学 作者:徐晓铭 导师:赖志辉高级师 摘 要 丹参为唇形科植物丹参 .的干燥根及根茎,是中药中 应用最早、最广泛的药物之一,功效甚广。本研究采用电感耦合等离子体发 射光 谱?、原子荧光光谱、紫外吸收光谱、表面增强拉曼光谱 .以及高效液相色谱法等现代分析手段对丹参药材品质的检 测方法进行了研究和探讨,特别是对丹参药材中的无机成分主要是微量元素 以及 有效成分主要是脂溶性成分的提取、测定和结构分析方面,包括以下方面: ..法对丹参中微量元素进行了研究,对微波丹参样品用量、微波消 解酸种类和酸用量、微波消解程序包括消解步骤、消解功率、消解温度、消 解压 力和消解时间等进行了详细的考察。研究发现,微波消解丹参样品的最佳微 波消 解程序为:丹参样品应控制在. 左右,选用:混酸体系,消 解功率为,升温到?,并在?温度下维持即可消解样 品。 期定了种不同来源的广州市售丹参中的微量元素,在本研究中可定量检 测出砧、、、、、、、、、、、、等种微量元 素,种元素的线性相关系数为...,小于.%,回收率为 .%..%。其中含量较高的微量元素、、、、,含量较低的微 量元素、、、、等不同来源的丹参药材之间差别不大,但在、、 等元素含量存在较大的差别,微量元素的种类和含量对丹参药材质量的优劣 有一定的影响。.研究了丹参药材中元素的光谱,并对种不同来源的广州市售 丹 参中的元素,考察了灯电流、负高压、载气流量、硼氢化钾用量、酸介质以 及掩蔽剂用量等实验条件对测定方法的影响。结果表明选择的灯电流、 选用的负高压、以?。的载气流量测量、选用?.的硼氢化钾 溶液以及?盐酸中加入铁氰化钾,在此条件下可明满足分析要求, 测量效果最为理想。 .运用密闭微波萃取系统对丹参中有效成分的光谱进行了研究。并对比 了纯水、乙醇、氯仿、石油醚四种极性不同的溶剂微波萃取药材,在紫外分 光光 度计上扫描测绘出条紫外吸收光谱线,构成一个紫外谱线组,记录全部吸收 峰 数目,以峰位值、峰形为特征建立丹参的紫外谱线组,为建立其光谱鉴别方 法提供基础,微波萃取较之超声提取、浸提法方便、快速。 .首次引法与相结合,建立新的.法对丹参酮有效成 分的结构分析,获得其表面增强拉曼光谱图,用于结构确证和鉴别。获得了丹 参 酮 、 、 特征拉曼峰信息,在实验中可以观测到波数为 、 、 、 、 、 的特征峰。并对点 样体积进行了研究,发现丹参样品溶液点样体积为儿时,其表面增强效应最 佳,可以获得丰富的丹参酮的原位光谱信息。 .运用对密闭微波萃取装置萃取丹参中的有效成分丹参酮、丹参酮 和隐丹参酮进行分析,讨论了微波萃取时间、萃取溶剂浓度、丹参粒径、萃 取温度、液.固比等条件对萃取丹参有效成分萃取的影响,在乙醇体积分数为 %,微波辐射时间为,溶剂体积对样品质量比为:,样品粒径为. 目,萃取温度为?的条件下,有效成分提取率最佳。并比较了密闭微波辅助 萃取、超声波萃取和索氏提取的萃取率。 关键词:丹参,微波消解正摹取,?,,.,,微量元素 // / :: : ..., ,, ,, .:. . . , , , , ,... 。 : ? .. , ,,,, ,,.?., .%..% .%. , ,. . . ?. , %, ,.~ ,?。~ . . . . ;, , .. . , ?? . . , , ~, . , , , , . . . 缸一 此.. ,,, .: %, . :, ?, ,, , . :; /;?;;; 原创性及学位论文使用授权声明 论文原创性声明: 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名:缘乞蟛红 日期:加犀易月,日 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有 权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版 和纸质版,有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进 入学校图书馆、院系资料室被查阅,有权将学位论文的内容编入有关 数据库进行检索,可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。 学位做储躲;怎渺聊虢粳专译 , 日期:知,。年月 ,日 日期:加力年月/日引 言丹参 为唇形科植物丹参 .的 干燥根及根茎,是中医最常用的活血化瘀药之一,春、秋二季采挖,是我国传 统 医学中常用药物之一,有悠久的临床应用历史,具有祛瘀止痛,活血通经,清 心 除烦等功能。用于月经不调,经闭痛经,瘾瘕积聚,胸腹刺痛,热痹疼痛,疮疡 肿痛,心烦不眠;肝脾肿大,心绞痛【。 丹参的生药学研究 药材为唇形科植物丹参 .的干燥根及根茎。根茎粗短, 顶端有时残留茎基,根数条,长圆柱形,略弯曲,有分枝并具须状细根,长. ,直径.. 。表面棕红色或暗棕红色,粗糙,具纵皱纹。老根外皮疏松, 多显紫棕色,常呈鳞片状剥落。质硬而脆,断面疏松,有裂隙或略平整而致密, 皮部棕红色,木部灰黄色或紫褐色,导管束黄白色,呈放射状排列。气微,味微 苦涩【。 丹参的产地分布 丹参的主要产区包括河南、山东、湖北、江苏、河北、辽宁、安徽等省区。 野生资源逐渐减少的同时,全国许多地区开展丹参的引种栽培,其中陕西商洛、 四川中江、河南灵宝、江苏洋马等地己成为栽培丹参的主产区【。同一药材源于 不同的产地,质量差异较大,药材生长习性、自然气候和地理环境息息相关,尤 其是产地因素对中药有效物质的代谢影响极大,进而影响了药材质量。 丹参的化学成分研究 对丹参的化学成分研究始于世纪年代,早期的研究主要是针对丹参的 脂溶性成分;年代末至今,丹参成分的研究工作有了较快的发展,年代初 开始对丹参以及同属植物水溶性成分进行研究。丹参的水溶性成分部分主要为酚 酸类化合物,脂溶性部分主要为二萜类化合物,其它有甾醇、糖和黄酮等。下面 就丹参的化学成分的研究概述如下: 丹参水溶性成分 丹参的水溶性成分主要为酚酸类化合物,多含有苯丙烷.结构,以及由该酸缩 合形成的多酚酸。年张得成等人从丹参中分得..,.二羟基 苯基乳酸丹参素,世纪年代初,中国医学科学院药物研究所黎莲娘等 对丹参水溶性化学成分进行了系统的研列’,从中分离得到了个酚酸类化学 成分。其中丹酚酸,,,,紫草酸和迷迭香酸为缩酚酸,丹酚酸和 为两个新的酚酸。其余已知化合物为丹参素、咖啡酸、原儿茶醛和原儿茶酸。 其中,丹参素、原儿茶醛、丹酚酸常作为丹参质量控制指标成分。 脂溶性成分 丹参的脂溶性成分萜醌类:目前已报道从丹参根及根茎中分离得到 个二萜醌类成分【,】:丹参酮、、,隐丹参酮,异丹参酮、、,异 隐丹参酮,丹参酸甲酯,羟基丹参酮,丹参新醌甲、乙、丙,次甲丹参醌, ,.二氢丹参醌,紫丹参素甲、乙。 此外,丹参尚含有多糖、黄芩苷、胡萝卜苷、.谷甾醇、维生素、鞣质, 以及谷氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、组氨酸和精氨酸等种游离氨基酸和水解氨 基酸,钙、镁、钡、钴、镍、硒、铁等无机元素‘。 丹参的药理作用 丹参有效成分主要含有脂溶性和水溶性两类,在药理作用方面,两类 成分的药理活性又有明显的区别,因此这多种作用的多样性下地是丹参具 有广泛适应症的基础。丹参主要药理作用有以下: 对心血管系统的作用 主要作用表现为扩张冠脉,增加心肌血流量;保护内皮细胞。? 采用异丙肾上腺素造成外周血管扩张,心脏冠脉供血不足,进而造成心 肌缺血,以此动物模型来研究,发现丹参提取物中的丹酚酸以其抗氧化和扩张 冠脉的作用保护心功能和对抗缺血缺氧。丹参酮贝在对抗双氧水氧化损伤中 体现出了其保护脉静脉内皮细胞的作用机制可能与抑的表达有关‘。 对肝脏的作用 肝星状细胞在肝纤维化有重要的作用。..旧】采用种常用草药提 取物作用于肝星状细胞,通过比色法测定细胞增殖能力,流式细胞仪和染色 分析丹参提取物抗调亡作用,其研究表明丹参提取物在种提取物中有最强的抗 细胞凋亡能力,丹参提取物可能通过上调抗凋亡因子和下调凋亡因子. 的表达而发挥其抗凋亡的作用。 研究丹酚酸作用于肝细胞和肝 星状细胞对抗氧自由基的作用,发现丹酚酸对两种细胞均无直接细胞毒性,而 且其具有消除氧自由基,减弱肝星状细胞活化的能力,丹酚酸具有抗肝纤维化 和保肝作用。 抗炎作用 丹参具有强大的抗炎作用,这可能和其有效成分能抑制炎症细胞内细 胞因子的产生有关。 发现隐丹参酮能够增加极其显著地阻碍巨 噬细胞的蛋白聚合和丝状伪足延伸从而抑制其迁移。而丹参酮现行的抗炎症反应 的作用可能和其通过/或者氨基端激酶通路抑制内毒素导致的炎症因子 .的活化从而达到抑制巨噬细胞的活化作用有关【。 对神经系统的保护作用 丹参酮化合物能够改善由东莨菪碱引发的小鼠记忆障碍】。? ”发现丹酚酸可以保护神经细胞免受由双氧水造成的氧化损伤,可由此推 测丹酚酸在保护脑神经方面具有很大的开发潜力。此多 通过对比 喂服丹参酮磺酸钠盐的正常雌鼠和喂服丹参酮磺酸钠盐的去势雌鼠,发现 丹参酮磺酸钠盐可能通过上调延髓中催乳素释放肽的表达和调节血液中雌 激 素的水平而使去势雌鼠体内控制催乳素释放肽释放的神经元显著增多。 抗肿瘤和诱导细胞凋亡 种活性成分,这些成分均 等从丹参根部抽提物中分离出 含有丹参酮色素,对种人肿瘤细胞株非小细胞肺癌、.卵巢癌、 黑色素瘤、枢神经系统肿瘤和一结肠癌有细胞毒作 用。用这 种活性成分处理上述细胞后,每种肿瘤细胞系的增殖均显著受到 抑制半数有效量... ?。在对丹参酮诱导分化和抗癌作用研究的基础上, 黄韧敏等四进一步研究了丹参酮诱导细胞凋亡的作用。 丹参提取方法研究 目前,丹参中化学成分的提取方法主要有:水煎法、超声法、超临界流 体萃取法、法、.细胞法以及微波萃取法。其中脂溶性成分极性较低, 用乙醇提取比较适宜,而水溶性成分丹酚酸类极性较大,适宜用水进行提取, 但 水溶性成分中的丹酚酸在加热条件下可水解成丹参素,故实验过程中诸如提取时间、溶剂量、温度等影响因素都要综合加以考虑。 丹参的光谱分析研究 近年来丹参的光谱学研究主要集中在运用现代光谱学技术如:紫外光谱法、 近红外光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法,以及电感耦合等离子体发射 光谱法对丹参中有效成分、微量元素进行定性鉴别和定量分析,而本研究中所涉 及的拉曼光谱法在国内尚未见报道。 紫外光谱法在中药鉴别、定性、定量分析中有着广泛的运用。颜素琴等 用紫外光谱鉴别的方法,丹参在、两处有吸收特征峰,而甘西鼠 尾在、、、处有吸收特征峰。因丹参使用的药材紫外 吸收光谱的范围不同,据此可以对两者进行鉴别。李茵】等利用紫外光谱相似度 内配伍液 考察注射用丹参粉针冻干与种输液配伍后的稳定性,测定配伍后 的值及吸收度,根据吸收值计算紫外光谱相似度及其变化。 虞科‘等提出一种用近红外阱漫反射光谱快速测定复方丹参滴丸有效 成分的新方法。采用为对照分析法测定滴丸中种酚酸类有效成分含量。 运用偏最小二乘法建立光谱与成分分析值之间的多元校正 模型,对未知样本进行含量预测,该法可用于中药复方制剂有效成分快速检 测。 在丹参的微量研究方面,主要是样品前处理的考察、仪器条件的优化,以及 不同分学仪器之间的比较等。徐志宏【等在优化的仪器工作条件下,用火焰原子 吸收光谱法测定所制得样品溶液中钙、镁、铁、锰、铜和锌的含量,并用石墨炉 原子吸收光谱法测定其中的钼、铅、铬及镉的含量,种元素的检出 限均小于.‘。 张玲【等用电感耦合等离子发射光谱法.分别测定白花丹参和紫花 丹参花中的微量元素。结果显示,白花丹参花中镍、硼和铜等三种元素含量显著 高于紫花丹参;铁、镁、锰、钴、镉、钡、锶、钛、锡、锌、铬、锂和钒等 种元素的含量都不同程度低于紫花丹参。此外,马柯采用氢化物发生一双道原 子荧光光谱法?时测定丹参药材中,,和的含 量。结果显示:在最佳工作条件下和的最低检出限分别为.、 .?,该方法具有方便快捷、操作简单、精度高等特点,可作为丹参中药 材的质量控制方法。 中药材的质量研究是为其安全、有效、可控、稳定提供重要基础,但是中药 材质量控制方法的研究是一项艰巨而细致的工作。而中药作为复杂化学物质体 系,在其作用机制尚未研究透彻,药效成分尚未全部确认的情况下,仅仅依靠 其 一种或几种指标成分的含量来评价其整体质量是不科学、不全面的。 因而,在研究其有效的成分同时,也注重其微量元素的研究,以及指标成分 结构的研究、确证。本研究采用电感耦合等离子体发射光谱.、原子荧 光光谱、紫外吸收光谱、表面增强拉曼光谱以及高效液相色谱 法等现代光谱学、色谱学等手段对丹参药材品质的检测方法进行了研究 和探讨,特别是运用?法、法对丹参药材中的无机成分主要是微量 元素测定方法包括:微波前处理方法优化、仪器测定条件选择以及不同丹参 药材 来源微量元素含量的分析;以及运用法、法对丹参有效成分主要是脂 溶性成分的谱图研究,微波萃取提取方法优化和丹参酮含量测定的研究;此 外,还首次引用薄层色谱法与表面增强拉曼光谱相结合,建立新的 .法对丹参酮有效成分的结构分析,获得其表面增强拉曼光谱图,用于 结构确证和鉴别。 参考文献 【】国家药典委员会,中华人民共和国药典版一部,北京:化学工业出版社,: ? 【】郭宝林,冯毓秀,赵杨景,丹参种质资源研究进展【】.中国中药杂志,,:? . , 【】. ,: : , , 【】 ,. : . 【】.【】. ,,: . 【】 【】. ,,: 【】中国医学科学院药物研究所】.中草药现代研究仪器分析卷,: 【】. . .. . 】 , ., ? 【】..,..,.. .? . . 【】 , , . . 【 .. ? .? 【】 , ,. :, /,. . 【】 ,, .【】., ..】 , ’ , . 【】,,. .,: 【】. . ,: 【】黄韧敏,袁淑兰,宋毅,等.丹参酮诱导.细胞濒.癌症,,: 【】颜素琴,宋晓琳.丹参与甘西鼠尾的比较鉴别.中药鉴定,:. 【】李茵,吕建伟,冯秀芳.紫外光谱相似度考察丹参粉针与种常用输液的配伍稳定性研究【】. 成都中医药大学学报,: 【【虞科,胡楚楚,程翼宇.近红外光谱法测定复方丹参滴丸中的种有效成分【】.中国药学杂 志.: 【】徐志宏,杨在君,张利原子吸收光谱法测定丹参及其近缘种中痕量元素理化检验.化 ? 学分册【】,,: 【】张玲,王丽英,夏作理.白花丹参和紫花丹参花中微量元素含量分析比较【】.现代中药研 究与实践.,:? 【】马柯.原子荧光光谱法测定丹参中砷和锑的含量【】.中国现代中药.,:? 第一章微波消解..法测定丹参中的微量元素 .微量元素研究概述 微量元素是把生命与自然联系起来的化学物质,微量元素对人体健康有着重 要的作用,微量元素的缺乏或过多,都将导致人体生理机能的失调,产生各种疾 病。微量元素是有机体生长和发展的必要条件,这一论点在环境科学?、土壤学 嘲等的研究中已有有体现。近年来,中医药微量元素研究在当前中药研究中非常 活跃,并取得了重大成绩。微量元素的研究深入到各个领域,与许多学科有关联, 已成为一门具有很强生命力的新兴学科口。 ..微量元素的分类【,】 ...根据元素含量分类 常量元素:也称宏量元素。它们的含量约占人体总重量的万分之一以上。 其中碳、氢、氧、氮、硫、磷占人体总重量的%,称为基本结构元素;氯、钾、 钠、镁、钙称为宏量矿物元素。 微量元素:也称痕量元素,占人体总重量的万分之一以下,如铁、铜、锌、 锰、钴、铬、硒、碘、镍、氟、钼、钒、锡、硅、砷等,共占人体总重量的.% 左右。虽然它们在体内存在的浓度很低,但显示出不同的生物活性。 .? 按生物学作用分类 必需微量元素:是维持机体正常生命活动不可缺少的,如锌、硒、铜、 钼、铬、钴、铁等; 可能必需微量元素:如钡、镉、锶、溴、硼等; 非必需微量元素:如铝、铅、汞等。 ...按对人体的生物作用性质分类 必需微量元素:如镁、铁、铜、锌、锰等; 无害微量元素:如铝、钡、钛、铌、锆等; 有害微量元素:如砷、铋、锑、镀、镉、汞、铅等。 ..中医药微量元素学 近年来对微量元素与中医药学两者的结合研究已经形成新兴学科,它是 从微量元素角度去研究、考量中医药学的各种问题如中医药理论和实践有关 问题 的相关性及规律性,被学术界称为中医药微量元素学。 ..中药中微量元素的临床研究 ...微量元素与补益作用 微量元素被认为是水谷之气的一部份,可能是“气的物质基础之一【】。体 内微量元素缺乏,可致虚症。如血锌下降可致气虚、肾虚等。缺锌、锰可致 性腺 变化和功能紊乱、精子减少、不育、属中医的肾虚症忉。首乌含铁腭?含 临床上常用于 锌?【羽、高于其它补益药;党参也含有较高的铁和锰, 补肾、补血益气。 ...微量元素与心血管疾病的关系 据研究显示,体内铜元素缺乏是引起冠心病的原因之一,锌/铜及锌/锰比值 升高是冠心病、动脉粥样硬化等心血管病的特征,调整它们的比例,对医治心血 管疾病是有益的,经测定,丹参等种防治冠心病中草药的锌/铜平均比值为 .,细辛属中药的锌/铜比值的平均值为.,均低于陆生被子植物平均值 值.。因此都可用于改善血清的锌/铜比值和锌/锰比值,纠正胆固醇的异常代 谢,故临床上用于防治冠心病和动脉硬化。 ...微量元素与抗癌作用 研究结果表明,在临床上广泛应用并有显著抗癌作用的许多中药都含有较高 的微量元素【,如蛇莓、昆布、白花蛇舌草中铁、铜、锌含量很高,海藻、昆布 含锂、白花蛇舌草含锰特别高;绞股蓝中硼、镁、锰、钼、硒、锌、铜种元素 的含量都很高。另外班螯等种虫类中药含有较高的锰和镁,而它们都是临床上 极有价值的抗癌药【】。 ... 微量元素与止血生肌作用 临床研究表明,单味大黄药材可用于治疗急性上消化道出血,这主要与大黄 含钙量较高有关【。有学者对海螵蛸的收敛、止血作用和七叶一枝花的止血 生肌 作用的研究提示这都与它们含有较高的钙有关。 ...微量元素与消炎抗感染 据报道,细辛属中药具有的镇痛降温、抗炎抗真菌作用与其含铁量高有关‘。 石膏的液能增强家兔肺泡巨噬细胞对白色葡萄球菌及胶体金的吞噬能力, 并能促进吞噬细胞成熟,这也可能与石膏含钙量较高有关。另外贯众、夏枯草 含锌量较高; 黄连、百部含锰高;鱼腥草含锂高。这些都是临床上应用较普遍 的消炎抗感染药。 ..微量元素含量测定方法研究 世纪年代以来,人们对中药微量元素的含量技术进行了广泛的研究, 采用了多种手段,如原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦 合等离子体发射光谱.法、电感耦合等离子体质谱.法、电化 学分析法、光度分析法、发光分析法、色谱分析法、射线分析法、化学分析法 等。随着对微量元素研究的深入,其测定方法也有了长足的发展,其中、 、.和.法已成为中药微量元素分析的主要方法,它们的分类 及特点见表.,而其它方法尚未用于中药微量元素的常规分析中。 目前就中药中微量元素含量测定方法中:虽然灵敏度达高,选择性好, 方法简便,分析速度快,但实验耗价高,且不能同时测定多个元素而限制其运用; 谱线简单且干扰少,线性范围较宽,但可检测的元素有限; ?可以同 时进行多种元素及同位素的测定,是痕量元素分析领域中最先进的方法,但 因中 药成分复杂和不可预测性,可能给.仪器带来不可逆的损害而限制其运 用。而.法用于元素分析测试具有以下优点:简便、快速,一般每个 样品的分析所需时间仅为? 检出限低,多数可达嵋?。以下;方法 的动态线性范围宽,一般可达.个数量级,可同时进行高含量和低含量元素的 分析;可同时分析多种元素,无需化学分离;可定性定量分析金属元素, 也可分析部分非金属元素;基体效应小,背景干扰小,信噪比高,精密度和 准确度高。 故本研究采用.法对丹参中微量元素进行测定方法的研究,并运用该 法测定不同市场来源的丹参药材中微量元素的含量,以获得丹参药材中各种 微量 元素的数据,以期为丹参药材的药理作用研究提供基础数据并为丹参药材的 鉴 别、鉴定提供依据。 表.中药中微量元素分析常用方法 方法 特点 法 灵敏度高× 石墨炉法 ,选择性好,分析速度快,但石墨管耗 价贵,且不能同时测定多个元素。 火焰 重现性好,灵敏度达 南。 法 氢化物发生法 检出限较.低,且干扰少,但可检测的元素范围窄。检出限较低,谱线简单且干 扰少,线性范围较宽, 法 但可检测的元素有限。 .法 检出限低于。 灵敏度高,可同时测定多种元素;分析速度快,检出限为 法 .?’~。 采用气动雾化液体进样,形成的雾滴在载气流的作用下传 气动雾化.法 输到等离子体中。 用的还原剂将液体试样中元索还原成挥发性氢化物后,通 .法 过载气流以断续或连续推动方式送入检测。 电热蒸发.法 利用溶液雾化进样技术,简便、易于操作、重现性好。 可同时测定多种元素及同位素,是痕量元素分析领域中最 法 先进的方法,检出限为.烬?一。 .法 检出限相对而言,改善.个数量级。.电感耦合等离子体发射光谱原理及应用概述电感耦合等离子体发射光谱法 ?是以等离子体原子发射光谱仪为手段的分析方法,自美 国科学家和首次将光源引入分析仪器以来,由于其具有 检出限低、准确度高、线性范围宽且能对多种元素同时测定等优点,因此,与 其它分析技术如原子吸收光谱、原子荧光光谱等方法相比,具有较强的竞争优 势。在国外,.法己迅速发展为一种极为普遍、广泛运用的常规分析方 法,应用于各行业中元素的测定分析,目前也已在我国高端分析测试领域广泛 应用如:在地质、医学、环境、科学研究以及军事部门中运用。 ..电感耦合等离子体发射光谱工作原理 一般情况下,原子处于基态,通过电致激发、热致激发或光致激发等激发 光源作用下,原子获得能量,外层电子从基态跃迁到较高能态变为激发态,约 经。,外层电子就从高能级向较低能级或基态跃迁,能量以电磁辐射的形式 发射出去,这样就得到发射光谱。 .法分析工作原理是等离子体为光源,样品由载气带入雾化器进行雾 化后,以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道,在高温和惰性气氛中被充分蒸发、 原子化、电离和激发,发射出所含元素的特征波长的光,经分光系统分光后,根 据特征谱线的存在与否,鉴别样品是否含有某种元素定性分析,根据特征谱线 强度确定样品中相应元素的含量【】。在一定的工作条件下,如入射功率、观测高 度、载气流量等因素一定时,各元素的谱线强度与光源中气态原子的浓度成正比, 即与试液中元素的浓度成正比。 ..电感耦合等离子体原子发射光谱仪的性能特点 ...检出限低 .法检出限低,可准确分析含量达到‘级的元素,常见元素的检出 限多可达到零点几鹇?~,分析精度非常高。且对高、低含量的元素要求同时测 定时有强大优势,尤其对低含量元素要求灵敏度高的项目,使用.法非 常方便。 ...样品范围广 .可以对固态、液态及气态样品直接进行进样分析,但由于固态样品 存在不稳定、需要特殊的附件且有局限性,而气态样品一般与质谱、氢化物发生 装黄联用效果较好,因此应用最广泛也优先采用的是溶液雾化法即液态进样。 液态进样法可以进行多种元素的测定,并且可在不改变分析条件的情况下, 同时进行多元素的测定,或有顺序地进行主量、微量及痕量浓度的元素测定。 ...线性范围宽 .的线性范围非常宽大于,也就是说,在一次测定过程中,既 可测高含量百分含量级的元素浓度,也可测低含量.级的元素浓度, 这样就避免了高浓度元素要稀释、低浓度元素要富集的操作,既提高了分析速度, 又减少了繁琐的处理过程不可避免产生的误差。 ...同时测定多种元素 多种元素同时测定是.法最显著的特点。待分析样品无论是以何种 物理状态存在,其化学成分往往是复杂的,既有高浓度的主含量元素,也有低含 量元素;有金属元素,也有非金属元素。用化学分析、法等只能单个元素 逐一测定,而.法可在适当的条件下同时测定,不但可测金属元素,而 且对样品中的非金属元素硫、磷等也可一次完成。 ...定性及半定量分析 .利用其丰富的谱线对素的谱线进行比对,形成样品中所有元素 谱线的“指纹照片’’,通过计算机自动检索,快速得到定性分析结果,再进一步 分析可得到半定量的分析结果。这一优势对未知物的快速初步的判断具有速 度快 和实用性高的特点。 ..电感耦合等离子发射光谱在药物分析中的应用 .广泛用于冶金、地质、环境监测、动植物、医药制品、食品、饮料 等的金属元素和部分非金属元素进行定性和定量分析。 将.法用于单味中药中多种微量元素的同时测定,有着检出限低、精 确度高、选择性好、线性范围宽、分析速度快、测定范围广等优越性。孙莲 等】 采用.法测得芜菁中含有种微量元素,其中磷、镁、铁、锶、硼、铬、 锌、锰等元素的含量较高,回收率为.%..%,方法简便、快速,结果 令人满意。同样,邓胜平等‘采用.法,对消解酸体系的比较和元素分析 线的选择进行了研究,并测定了中药满山香子中铜、铁、锌、钙、镁、锰、 钴等种元素的含量,方法简便、可靠且准确度和精密度较高。 ?法也是研究中药复方中微量元素十分有效的方法之一。洪嘉铭等 采用.法测定四物汤中微量元素含量,从微量元素的角度出发,对中 医治疗“血虚的经典方剂四物汤进行了初步研究。也有学者【 】用.对 中药方剂煎煮液预处理后,用.法同时测定试样中种微量元素,检出 限为... ?分,相对标准偏差为.%.%萨,加标回收率为% .%,该方法操作简便、分析速度快,结果令人满意。 鉴于.法的检出限低、灵敏度高、干扰少等优点,其用于中药痕量微 量元素的体内研究已引起人们的关注。肇丽梅等【】采用.法测定受试者 服用碳酸钙颗粒剂和钙尔奇后的尿钙浓度,该方法相对回收率为.%. .%,相对标准偏差为.%..%。 .直接用于生物和临床分析已有报道。文酬】报道.法测定 人体血清中、、、、、、、等多种元素,讨论了易电离元素 及谱线复杂的对待测元素的干扰,并用法进行比较,结果满意。杨元 等【用消化人尿,端视.测定、、、等十种元素,用 .%。 模拟尿匹配基体,样品的加标回收率.. .实验部分 ..实验仪器与工作条件 全谱直读等离子体发射光谱仪 ,公司 电子天平 ,瑞士舭公司 .仪入射功率:; 工作频率:.; 雾化压: ; 冷却气流量:? ; 载气:. ?;辅助气:. ?~; 样品提升速率:. ; 观测高度:; 积分时间; 微波化学实验工作站 ,意大利 ’ ..试剂与标准溶液 ,优级纯,广州化学试剂厂,高纯水广州化学试剂厂 混合标准储备液:多元素混标 ?., 混合标准溶液:将标准储备液用%逐级稀释,各元素按.,.,., .,.?梯度进行配制。 ..药材来源 所购药材均来源于广州市各大医院、药房及连锁医药店,具体如下:广 东省中医院芳村分院,.北京同仁堂广州药业有限公司,广州二天堂 大药房连锁有限公司,.广东金康药房连锁有限公司,一广东老百姓大 药房连锁有限公司,.广州采芝林药业连锁店,一广州市海王星辰医药 连锁有限公司。 ..样品处理 将购置的丹参药材用自来水冲沈干净后,用蒸馏水清洗,再用高纯水冲洗, 晒干。药材至烘箱中恒温士?干燥,粉碎后过筛,干燥至恒重,样品用封口 袋保存,并置于干燥器中备用。 ..样品的消解 精密称取丹参样品. 和 左右,置于内罐中,加入 ,湿润样品,盖好盖子,装好弹性安全帽,放入密封罐中,旋紧密封盖,再 置于微波消解系统中,按照表.设定的程序进行消解。结束后,取出样品罐, 冷却,打开内罐,将内罐置于电热板中,于?赶酸至. ,待冷却 后,用高纯水定容至 ,待测。同时做空白对照实验。 表.微波消解程序 .结果与讨论 ..标准曲线的绘制 按.配制各元素标准系列溶液,依次测定其响应值,以响应值对各元素浓 度值做回归方程,结果见表?。 ..分析波长的选择及背景的校正 .法对每个元素的测定都可以同时选择多条特征谱线,且同时具有同 步背景校正功能,因此实验中对每个测定元素选取或条谱线进行测定,根据 谱线的灵敏度和受干扰的情况来确定,尽量选择灵敏度高且干扰少的谱线作 为分 析线,本文选择的分析线见表.。 ..仪器的检出限、精密度实验 测量空白溶液次,以给出信号为空白溶液的标准偏差倍时所对应的 待测元素的浓度?为仪器检出限,各元素检出限都很低,均小于 .%,结果见表.。 表.分析元素线性方程与相关系数 ..微波消解条件优化实验 通过文献调研及对消解所涉及过程的分析,考察了消解时间、温度、酸的种 类、比例以及固/液比等条件对微波消解的影响。为了达到方便、快捷地消 解完 全使,结果准确可靠的目的,应选择最佳的微波消解条件进行样品消解,故以 .样品为研究对象考察上述微波消解条件的影响,获得最佳的消解条件。 ...放置时间对测定结果的影响 通过实验,比较了加酸后立即消解与加酸后不同放置时间放置、 后再消解对测定结果的影响,结果见下表?。 表放置时间对测定结果的影响 由于样品在消解过程中会产生大量气体、等,使密闭消解罐内 产生压力升高,以至超出正常的控制压力范围而可能失去自动控制能力。因此在 进行微波消解前应进行样品的预处理,即样品加酸后在常温下一段时间,让大量 的反应气体先释放掉,有利于提高测定的准确度。对比放置,后再 消解样品,测定消解液由结果可见两者差别不大,为了缩短样品前处理时间,在 样品加酸放置后再微波消解,效果会更理想。 ...消解温度的选择 消解温度的选择直接至关重要,因为消解温度过低,反应速度慢,消解时间 长,消解不彻底;若消解温度过高,反应则过于剧烈,可能导致消解罐压力过大, 引起样品的泄漏,影响消解效果。本实验采用的是温度自控密闭微波消解系统, 即采用梯度升温方式来消解样品。在其它条件不变下,对比消解温度?、 ?、?对样品消解效果的影响,结果见下表.。 表.消解温度对测定结果的影响 通过实验发现,消解温度达到?以上时可使样品完全消解,所得结果满 意,若消解温度过高,对、、、等元素测定不利,且消解温度过高, 反应过于剧烈,可能导致消解罐内由于温度过高引起压力增大,导致样品的 泄漏, 影响消解效果。另外,在能达到测定目的的同时,尽可能解约能源,减少耗费。 ...消解时间的选择 样品消解时间的确定需要既保证消解的效果,又能提高消解的效率为前提, 本实验考察了消解时间在、、对测定结果的影响情况,见表 .。在消解过程中采用了梯度升温程序,是消解更加充分、完全。 表消解时间的选择 由结果可见,本实验采用消解时间:可达到较好的消解效果。 ...样品粉碎粒度的影响 考察了样品粒度对测定结果的影响,见表.。 表.样品颗粒粒径的影响由此结果可见,粒度在目之间可使样品完全消解,然 而,样品颗粒过 细,不易操作处理,因此在实际应用中的意义不大,颗粒粒径不宜过细,故本 实 验选择中粉:.:目的样品作为样品。 ...消解试剂的选择及用量 微波消解常用强酸为作消解试剂,一般用于消解的试剂主要有:硝酸、高氯 酸、盐酸、氢氟酸及双氧水等。硝酸是微波消解的首选试剂,因其具有酸度较高、 氧化能力强、硝酸盐溶解性好等特点。一般用硝酸可消解绝大多数有机物和无机 物。为降低样品空白值和酸度,应在能满足完全消解的前提下,尽量减小酸的用 量。 表.消解体系的选择及用量 如上表.所示,消解体系当硝酸时消解液可能不澄清或者有微量沉淀影响 测定结果,过氧酸在本消解体系中主要是为密闭微波消解体系提供氧气,以保证 消解完全。在保证消解效果的同时,为降低样品空白值和酸度,尽量减小酸的用 量,故本实验采用:作为消解试液。 ...两种不同的消解方法对测定结果的比较 称取.样品分别用湿法消解和微波消解法进行消解处理后,再用 .法进行含量测定,见表。 湿法消解:取样品. ,精密称定,置锥形瓶中,加硝酸一高氯酸 混合溶液 ,混匀,瓶口加一小漏斗,浸泡过夜。置电热板上加热消解, 保持微沸,若变棕黑色,再加混合溶液适量,保持加热至溶液澄明后升高温度, 继续加热至冒浓烟,直至白烟散尽,消解液呈无色透明或略带黄色,放冷,转 入 量瓶中,用%硝酸溶液洗涤容器,定容。同法同时制备试剂空白溶液。 微波消解:同本实验方法。 表不同前前处理方法测定结果比较 从表可以看出,两种消解法对种微量测定的结果基本一致。但由实验可知, 采用湿法消解样品时:酸试剂用量多,处理时间长,且操作中会产生大 量酸雾而污染环境、危害健康。而采用微波消解法,消解时问 ,样品即 消解完全。可见,微波消解法比湿法消解法简便、快速。 通过以上对微波消解条件进行考察,确定了测定丹参药材的微波消解条件 为:温度为、样品粒度:?目、消解试剂为:, 消解时间为,消解程序如上。 ..方法的回收率实验 选取一样品,在样品处理前加入一定量的标准溶液,进行方法的回收实 验,结果见表.。 表.加标回收率 从上表结果显示,微波消解样品后进行.测定丹参中微量元素含量 方法的加标回收率在.%一.%符合分析方法要求。 ...样品的测定 将微波消解后的待测溶液用.在选定实验条件下进行测定,见表 ?。 表不同来源丹参样品分析结果,.? 元素 .::. .. .. .. .士. .士. .. 平均值 ,% . . . . . . . 平均值 . . . . .. .. .钍. .士. .. . . ,% . . . . . . . . . . .. . . . .. 平均值. . ,% . . . . . . ’. 平均值. . . . . . . .. . . .. .. .. 平均值.. . ,% . . . . . . . .. .. 平均值 . .. .. . . . . . . 平均值 士 .:: 士,% . . . . . . . 士 : 平均值 ,% . . . . . . . . . .. .. .. .. 平均值.. .. /% . . . . . . . . 平均值 .士. . . . /% . . . . . . . .士. . . ... .:. ... . . .钍. 可溶平均值 /% . . . . . 性 . . .. . . .. .. . . .趾. 平均值.士. /%. . . . . . . .. .士. . . 平均值 .士. .士. .土. .士. . . . . . . . ??????????????????????????’?一 备注:广东省中医院芳树分院,北京同仁堂广州药业有限公司,广州二天堂大 药房连锁 有限公司,广东金康药房连锁有限公司,.广东老百姓大药房连锁有限公司, 广州采芝林 药业连锁店,广州市海王星辰医药连锁有限公司。 表. 市清平药材市场部分药材铺丹参分析结果,.? 元素?一? .士. . . .. .士. .士. 平均值.. ,% . . . . . . .. .. 平均值 .. .士. .. .. ,% . . . . . . .. .士. .. .. .士. .. 平均值 . . . /% . . . 士平均值士 . . ,% . . . . .. .. .. .士. .. 平均值 .. ,% . . . : . . . 平均值 .. .士. .. . .士. .士. ,% . . . . . .士 平均值 . . . . /% . .士 平均值 : 惕 . . . . . . 平均值 .. .. .:. .. .士. .. . . ,% . . . . .. 平均值 .士. 士 士 .士. .. /% . . . . . . .?. .士. .. .士. .士. 可 平均值 .. 溶性 /%. . . . . . .士. .. .士. .. .. .士. 平均值 . . . . /% . .通过对表.中种广州市售丹参药材中的元素进行分析,其中古鞋较高 的微量元素? 。、? ‘、? 。、 ’、 含晕较低的微量元素 ‘、 ?。。、 、 。、? 。。等不同来源 的月参药材之间差别不大。但在、、等元素古量存在较大的差别,其中 购于广东省中医院、同仁章广州药业、二天堂大药房、老百姓大药房的丹参 元素含量在 一,购于。东金康药房、广州采芝林药业的丹参元素 含量最高~ 。,而购于海王星辰的丹参元素含量晟低,只有~ ~;购于广东省中医院、海王星辰的丹参元素含量一 . “‘,而购于 同仁堂广州孙扯、二天堂大药房、』“朱金康药房、老百姓大药房、广州采芝 林药 业的丹参元素含量为 ’?:丹参元素含量差别较大最高的达 购于广东省中医院,最低 ‘购于广东老百姓大药房,其余丹参药 材元素含量在 ‘。之间。 综合考虑各种市售丹参药材中所含的微量元素种类、台量,可以绘制出不同 来源丹参药材的微量元素指纹图谱,见图?。通过比较其微量元豢含量谱围 以用于药材真伪的鉴别和品质的鉴定。 不同米源丹参样品微量元素含量谱幽 卫? ?一 口一 口 含量 ?一 / ? ?一 ? 样品 米源 图.不同束源丹参药材的微量凡素翕量图谱此外,我们还运用该方法对种来 源于广州市清平药材市场部分药材铺的丹 参的微量元素进行分析了,结果见表.。 通过对表.中种来源于广州市清平药材市场部分药材铺的丹参的微量 元素进行分析,其中含量较高的微量元素、、、、可溶性,含量较低 的微量元素、、、、等不同药材铺的丹参药材之间差别不大。但同 样在在、、等元素含量存在较大的差别。 许多研究表明,微量元素不仅影响药效,有的甚至直接参与或协同作用, 元素是人体必需的微量元素,在体内与原卟啉结合形成血色素在甘氨酸与琥 珀酸辅酶缩合反应中作为一种协同因子,同时还参与细胞色素酶、过氧化 物酶等多种酶的合成【”。还能防止细胞老化、增强免疫力,缺会出现贫 血,离子在激活抗坏血酸氧化酶起着重要作用。其中,本研究通过检测和 分析丹参中的元素含量水平,发现丹参中的元素含量非常之高,最高达到 。 .?,植物类中药总体中仅有.%的中药的含量 ..标准样品分析 为进一步验证方法的准确度,对国家标准物质圆白菜叶中, 巩,,等元素进行了测定,测定结果见表.。 表标准物质测定结果,? 实验结果表明,标准物质,,等元素的测定值与其标准值 相符,进一步说明测定结果是可靠的。 .小结 与常规的湿法消解和干法消解相比,微波消解法具有样品分解完全、溶样速 度快、经济、简便、污染少等优点。本文利用密闭微波消解丹参样品有机物 消解彻底、快速、酸污染少,大大简化了样品前处理过程。对微波丹参样品用量、 微 波消解酸种类和酸用量、微波消解程序进行了详细的考察,确定了测定丹参 的微 波消解条件为:温度为?、样品粒度:?目、消解试剂为: ,消解时间为。 此外,为了进一步考察方法的准确度对国家标准物质圆白菜叶 中,,, 等元素进行了测定,结果表明,标准物质的测定值与 其标准值相符,进一步说明在该微波消解条件下测定结果是可靠的。 本文利用.就丹参中多种微量元素的含量进行测定和研究,并对不同 市场来源的丹参药材所含微量元素进行了比较,为丹参的药学研究提供基础的微 量元素进行分析。该方法能快速、准确地对丹参样品中的种元素进行同时测定, 选择性好,检出限低低至.?‘,准确度较高回收率为.%.%, 样品用量少。对种广卅市售丹参药材中、种来源于广州市清平药材市场部分药 材铺的丹参的微量元素进行分析,其中含量较高的微量元素础、、、、 ,含量较低的微量元素、、、、等不同药材铺的丹参药材之间差别 不大。详细结果见表.、表.。 综合考虑各种市售丹参药材中所含的微量元素种类、含量,可以绘制出不同 来源丹参药材的微量元素指纹图谱,通过比较其微量元素含量谱图可以用于药材 真伪的鉴别和品质的鉴定,它对阐明丹参的药理、毒理及药品的分类提供依据, 对改造和创造新药提供一定的信息和基础,对鉴别丹参药材的真伪、药材的种植 与综合利用开发提供指导。 参考文献 .【 .: ... . : 【. 【】曹治权.微量元素与中草药【】.中国医药出版社, 【】王夔主编.生命科学中的微量元素上卷.北京:中国计量出版社,: 【】肖崇厚主编.中药化学.上海:上海科技出版社,: 【】汤世英.微量元素与中医药关系【】.中国医院药学杂志,,: 【】陈连起,叶新,张嘉英.原子吸收光谱法测定种地黄丸中微量元素的含量【】.中草药, ,: 【】李增禧,余煜棉,高汉森,等.德庆何首乌中无机元素的光谱测定及其药效分析【】.中草 药,,: 【】马成龙,黄树坤.种防治冠病中草药中金属元素的测定【】.中草药,,: 【】秦俊法,张厚绍,叶德华等.中草药中微量元素的能量色散射线分析【.中草药,, : 【】胡玉清,赵中杰,江佩芬.种虫类药物中种元素的分析【】.中国药学杂志,, : 】焦东海,金惠铬.种大黄制剂治疗例急性上消化道出血的疗效及机制的初步探讨【】. 中草药,,: 【】来秋雯,杨春澍.细辛属植物金属元素的研究【】.中国药学杂志,,: 【】苏达世,万邦莉.石膏中无机元素的研究概况【】.中国医院药学杂志,,: 【】辛仁轩.等离子体发射光谱分析.北京:化学工业出版社.: 【】孙莲,杨文菊.电感耦合等离子体光谱法测定芜菁中微量元素的含量【】.微量元素与健 康研究,,: 【邓胜平,李俊,金柏峰等.同时测定满山香子中的铜、铁、锌、钙、镁、锰和 钴【】.光谱实验室,,:. 洪嘉铭,陈小薇.理血药代表方四物汤微量元素含量的研究【】.广东微量元素科 学,,: 【】刘先国,方金东,胡圣虹.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定中药方剂煎煮液中的 微量元素明.分析科学学报,,:. 【】肇丽梅,陈明,郭善斌等.复方碳酸钙颗粒剂人体相对生物利用度【】.中国医院药学杂 志,,:? 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