微波消解-电感耦合等离子体...测定灵芝中7种金属元素含量_马涛.pdf

中国当代医药2023年1月第30卷第3期CHINA MODERN MEDICINE Vol.30 No.3 January 2023药物研究灵芝是多孔菌科真菌赤芝 Ganoderma lucidum（Leyss.ex Fr.）Karst.或紫芝 Ganoderma sinense Zhao，Xu et Zhang 的干燥子实体1。现代医学研究表明，灵芝临床应用广泛2-3，可以抗胃癌及抑制肿瘤生长4-6，防治慢性肾脏病7，增强免疫功能与抗氧化作用8-9，治疗神经系统疾病10，改善机体代谢11，预防肝损伤12，调节家禽、反刍动物、水产动物等的生理机能并促进发育13-16。电感耦合等离子体质谱法具有干扰较少，灵敏度较高，可同时分析多种元素等优点。微波消解法的样品使用量较小，产生的污染气体较少，保护环境。本研究通过将样品进行微波消解，采用电感耦合等离子体质谱法对灵芝中的 7 种金属元素进行含量测定，为灵芝的营养元素分析提供参考。1仪器与试剂1.1仪器设备1000X 型电感耦合等离子体质谱仪（珀金埃尔默股份有限公司）；Mars6 型微波消解萃取仪（美国 CEM公司）；XSE104 型电子分析天平（梅特勒-托利多国微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定灵芝中7 种金属元素含量马涛宗鹏山东省济宁市食品药品检验检测中心，山东济宁 272025摘要目的建立微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定灵芝中 7 种金属元素的测定方法。方法样品经过微波消解，消解温度为 180，采用电感耦合等离子体质谱法，选用铑、铼为内标元素，对定量结果进行校准。结果灵芝中 7 种金属元素的加标回收率范围在 90%106%，相对标准偏差（RSD）均5%；线性关系良好，相关系数（r）0.999；钠、钾、钙、铁、铜、锌、硒检出限分别是 0.843 mg/kg、0.151 mg/kg、0.825 mg/kg、0.086 0 mg/kg、4.54 g/kg、18.4 g/kg、57.3 g/kg；样品中钠、钾、钙、铁、铜、锌、硒的平均含量分别为：102 mg/kg、2 836 mg/kg、1 959 mg/kg、69.9 mg/kg、18.2 g/kg、19.3 g/kg、0.462 g/kg，钠、钾、钙、铁平均含量较高，铜、锌、硒平均含量较低。结论该方法具有前处理过程简单、灵敏度高、分析速度快、准确度高、方法检出限较低、污染较少等优点，适用于灵芝中金属元素的测定。关键词电感耦合等离子体质谱法；微波消解；灵芝；金属元素；含量中图分类号 R284.1文献标识码 A文章编号 1674-4721（2023）1（c）-0057-04Determination of 7 metal elements in Ganoderma by microwave diges-tion-inductively coupled plasma mass spectrometryMA TaoZONG PengJining Food and Drug Inspection and Testing Center,Shandong Province,Jining 272025,ChinaAbstract Objective To establish a method for the determination of 7 elements in Ganoderma by microwavedigestion-inductively coupled plasma mass spectrometry.Methods Samples were processed by microwave digestion.Thedigestion temperature was 180,then the contents of 7 elements were determined by inductively coupled plasma massspectrometry,rhodium and rhenium were used as internal standard to calibrate the quantitative results.Results The recoveryrate of 7 metal elements in Ganoderma ranged between 90%and 106%,the relative standard deviations(RSD)were 5%,the linear relationship of the test elements was good,correlation coefficient(r)was 0.999.Method detection limits ofsodium,potassium,calcium,iron copper,zinc,and selenium were 0.843 mg/kg,0.151 mg/kg,0.825 mg/kg,0.086 0 mg/kg,4.54 g/kg,18.4 g/kg,57.3 g/kg.The average contents of sodium,potassium,calcium,iron,copper,zinc,and seleniumin the sample were 102 mg/kg,2 836 mg/kg,1 959 mg/kg,69.9 mg/kg,18.2 g/kg,19.3 g/kg,0.462 g/kg,the averagecontents of sodium,potassium,calcium and iron were relatively higher,while the average contents of copper,zinc andselenium were relatively low.Conclusion The method had the advantages of simple sample pretreatment,rapid,sensitive,high accuracy,low detection limit,less pollution,and could be used for the determination of metal elements in Ganoderma.Key words Inductively coupled plasma mass spectrometry;Microwave digestion;Ganoderma;Metal elements;Content57药物研究中国当代医药2023年1月第30卷第3期CHINA MODERN MEDICINE Vol.30 No.3 January 2023际贸易（中国）有限公司）；EUG60-DUV 型实验室超纯水器（山东尤根环保科技有限公司）。1.2试剂钠（批号：19052）、钾（批号：19051）、钙（批号：19091）、铁（批号：19072）、铜（批号：19096）、锌（批号：19071）、硒（批号：19082）单元素溶液标准物质（中国计量科学研究院）及铼（批号：192004）、铑（批号：192016）液体标准样品（国家有色金属及电子材料分析测试中心）；硝酸（批号：STBJ0014，优级纯，Sig-ma-Aldrich）；30%过氧化氢（批号：20190121，分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；实验用水为一级水。1.3样品随机抽取市售种植灵芝，不同产地吉林 4 批次、泰安 7 批次。1.4方法1.4.1标准溶液的制备精密量取钠、钾、钙、铁、铜、锌、硒单元素标准溶液适量，制成含有钠、钾、钙浓度为 0、0.1、0.5、1.0、5.0、10.0 g/ml，铁、铜、锌浓度为 0、10、50、100、500、1 000 ng/ml，硒浓度为 0、5、25、50、250、500 ng/ml 的不同浓度水平的混合标准溶液。另精密量取铼、铑液体标准样品适量，制成浓度为20 ng/ml 的混合溶液，作为内标溶液。1.4.2样品的制备和消解取样品适量，粉碎，精密称定 0.5 g，置消解罐内，加硝酸 8 ml 及 1 ml 过氧化氢，浸泡过夜，在 100时预消解 30 min，放置至室温，置微波消解仪内，按照 120升温 5 min 保持 3 min，160升温 5 min 保持 3 min，180升温 5 min 保持20 min 进行消解。消解完成后，将样品溶液转移至50 ml 量瓶中，用 10%硝酸稀释至刻度，摇匀，同法制备空白溶液。1.4.3样品的测定操作仪器前，使用调谐液调整仪器灵敏度、氧化物、双电荷分辨率等各项指标达到测定要求：射频功率 1 550 W；等离子体氩气流速14 L/min；雾化器氩气流速 1 ml/min；采样深度5 mm；雾化器 Barbinton；雾化室温度 4；采样锥与截取锥类型镍锥；模式碰撞反应模式。选取铑、铼元素作为内标溶液，测定标准溶液、试剂空白、样品溶液，绘制标准曲线，计算回归方程，仪器自动计算出样品浓度。2结果2.1线性关系将混合标准溶液注入电感耦合等离子体质谱仪中，测定待测元素和内标元素的信号响应值，以待测元素的浓度为横坐标，待测元素响应信号值为纵坐标，绘制标准曲线。结果显示，钠、钾、钙在010.0 g/ml，铁、铜、锌在01 000 ng/ml，硒在0500 ng/ml的范围内，相关系数r0.999，具有良好的线性关系（表1）。表1标准曲线的回归方程和相关系数（r）2.2检出限方法检出限以 3 倍的 20 次空白测得结果的 SD计算，钠的检出限为 0.843 mg/kg；钾的检出限为0.151 mg/kg；钙的检出限为 0.825 mg/kg；铁的检出限为0.086 0 mg/kg；铜的检出限为4.54 g/kg；锌的检出限为18.4 g/kg；硒的检出限为57.3 g/kg。方法的检出限较低，可以达到分析条件。2.3重复性取泰安产地一批样品 6 份，得出 6 份样品的结果，计算 RSD。6 份样品中钠、钾、钙、铁、铜、锌、硒的结果 RSD 分别为 0.96%、0.73%、1.4%、2.2%、1.0%、1.1%、7.5%，说明重复性良好（表 2）。表2重复性实验结果2.4回收率和精密度在泰安产地一批样品中加入高、中、低 3 种浓度水平标准溶液，每种浓度制备 3 份样品溶液测定，得出含量结果，通过样品中含量、加标量计算回收率。钠、钾、钙、铁、铜、锌、硒回收率范围分别为 98%104%、91%96%、99%105%、90%100%、98%104%、95%100%、98%106%，回收率 RSD 均4.0%，可以满足实验条件（表 3）。钠钾钙铁铜锌硒Y=2.900X-0.232Y=0.833X+0.004Y=0.029X+0.000Y=0.000X-0.001Y=0.037X-0.210Y=0.002X-0.003Y=0.000X-0.0000.999 1450.999 9990.999 9880.999 8950.999 4940.999 9790.999 965元素标准曲线方程r值123456RSD（%）58.257.858.757.957.657.10.962 2552 2502 2952 2682 2662 2810.732 1112 0772 1232 0952 0392 0901.445.846.648.248.347.046.22.216.316.016.516.216.116.31.09.369.249.489.349.239.431.10.3090.3650.3460.3060.3620.3397.5序号钠（mg/kg）钾（mg/kg）钙（mg/kg）铁（mg/kg）铜（g/kg）锌（g/kg）硒（g/kg）58中国当代医药2023年1月第30卷第3期CHINA MODERN MEDICINE Vol.30 No.3 January 2023药物研究吉林吉林吉林吉林泰安泰安泰安泰安泰安泰安泰安平均52675476695612480802931681022 9864 4523 7203 4433 2612 2389574 4022 4361 9451 3532 8361 8182 5621 8351 8662 3482 0782 1261 9771 5451 6231 7741 959115.056.755.557.134.245.1162.0126.035.552.429.469.922.220.523.917.618.315.913.133.69.214.211.218.217.131.831.524.814.79.28.331.022.513.48.1419.30.4060.7320.5090.6360.2930.2920.2431.1000.3890.2490.2370.462产地钠（mg/kg）钾（mg/kg）钙（mg/kg）铁（mg/kg）铜（g/kg）锌（g/kg）硒（g/kg）表411批灵芝中7种金属元素的含量钠钾钙铁铜锌硒168 mg/kg1 353 mg/kg1 774 mg/kg29.4 mg/kg11.2 g/kg8.14 g/kg0.237 g/kg5050500.0020.0020.0020.002100100999595959999100100999898100101979696981061021001001000.0160.0160.0160.01610310410394919310510410393909210410310299100991011011015005005000.0180.0180.0180.018989898969696102102102100991001021021029695971021051011019510297102971022.41.82.14.01.71.62.3元素样品中各元素含量平均回收率（%）RSD（%）低浓度加标（g）回收率（%）中浓度加标（g）回收率（%）高浓度加标（g）回收率（%）表3准确度实验结果2.5样品分析结果将空白溶液和 2 份试样溶液分别注入电感耦合等离子体质谱仪中，测定 3 次，得到待测元素的信号响应值，根据标准曲线得到消解液中待测元素的浓度，计算出含量（表 4）。3结论灵芝具有明确的疗效，可用于治疗疾病，市场前景广阔。为了解灵芝中金属元素含量状况，本研究建立了微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定灵芝中 7 种金属元素。结果显示，不同厂家灵芝中的7 种金属元素含量较高，提示灵芝可为人体补充营养元素。其中钠、钾可以维持体内酸碱平衡；钙可以强壮骨骼；铁可以用于血红蛋白的合成，避免缺铁性贫血；铜是蛋白质和酶的组成物质；锌可以保证人体正常食欲；硒可以增强免疫功能，防癌抗癌。所以灵芝中的钠、钾、钙、铁、铜、锌、硒元素，可保证人体日常金属元素所需的摄入量，用于日常保健有益身体健康。通过分析 11 批灵芝中 7 种金属元素的含量，发现钾元素的含量较高，并含有微量的硒元素，平均含量水平依次为钾钙钠铁锌铜硒。其中钠元素含量最高约为最低的 6 倍，钾元素含量最高约为最低的 5 倍，钙元素含量最高约为最低的 2 倍，铁元素含量最高是最低的 5 倍多，铜元素含量最高约为最低的 4 倍，锌元素含量最高约为最低的 4 倍，硒元素含量最高约为最低的 5 倍。但同一产地不同厂家灵芝中的 7 种金属元素含量差别较大，初步推测与灵芝的种植方式和栽培土壤有关，有待进一步分析研究。根据 中华人民共和国药典 2020 年版16及 GB/T 27417-2017 合格评定化学分析方法确认和验证指南17，本研究中得到的回收率和精密度实验、重复性实验结果及钠、钾、钙、铁、铜、锌、硒的 r0.999，均符合要求。本研究建立了微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定灵芝中 7 种金属元素的方法，并对不同产地不同厂家灵芝进行了分析比较，样品前处理操作简59药物研究中国当代医药2023年1月第30卷第3期CHINA MODERN MEDICINE Vol.30 No.3 January 2023单，实验方法检出限较低、精密度好、准确度较高、线性关系好、重复性较好、灵敏度较高、分析速度较快，并且可同时测定多种金属元素；以 8 ml 硝酸和 1 ml过氧化氢作为消解液，可使样品消解更加完全，增加样品稳定性，同时，样品在封闭的消解罐中消解，可减少环境污染；使用铑、铼元素为内标溶液，在测定过程中，根据回收实时计算结果，能够降低干扰，保证分析结果的可靠性，可为灵芝中的营养元素分析提供技术支持。另外分析灵芝中的金属元素，可了解其营养价值，具有重要的现实意义。参考文献1国家药典委员会.中华人民共和国药典（一部）M.北京：中国医药科技出版社，2020：195.2罗云，陈霖，张雪涟，等.灵芝三萜类成分药理活性研究进展J.中国药理学通报，2021，37（9）：1185-1188.3谢溢坤，张静，余茜，等.灵芝多糖类成分及其生物活性研究进展J.中草药，2021，52（17）：5414-5429.4潘海涛，张国亮，钱华，等.基于结肠癌 HCT116 细胞三维培养模型的灵芝水提物抗肿瘤活性研究J.中国现代应用药学，2021，38（13）：1550-1558.5许晓燕，罗霞，宋怡，等.灵芝多糖通过调节内皮细胞ICAM-1 表达促进 T 淋巴细胞肿瘤浸润的研究J.中国中药杂志，2021，46（19）：5072-5079.6钟佳倚，陈海兵，叶大增，等.基于网络药理学及实验验证探讨灵芝抗胃癌的分子机制J.中国中药杂志，2022，47（1）：203-223.7曹春浩，陈成顺，赵紫华，等.基于网络药理及分子对接预测灵芝酚对慢性肾脏病作用机制J.免疫学杂志，2021，37（10）：910-916.8张菲菲，成芳，马红芬，等.灵芝多糖对川崎病小鼠 淋巴细胞转化和外周血细胞因子的调节作用J.中华医院感染学杂志，2021，31（10）：1446-1450.9彭彦淳，范思远，李晓慧，等.灵芝液体发酵物对肉鸡生产性能、免疫功能和抗氧化性能的影响J.黑龙江畜牧兽医，2021（2）：107-112.10肖玉焕，韩丽，李浩然，等.灵芝多糖防治中枢神经系统疾病的研究进展J.中草药，2020，51（24）：6391-6395.11赵丽媛，祝芙蓉，黄梓芮，等.灵芝活性成分及其对肠道菌群和机体代谢影响的研究进展J.食品与发酵工业，2022，48（11）：297-302.12叶丽云，孟国良，吴龙月，等.灵芝子实体多糖对小鼠急性酒精肝损伤预防的代谢组分析J.菌物学报，2021，40（9）：2376-2389.13彭聪，黎力之，张进明，等.灵芝多糖的抗氧化作用及其在动物生产中的应用研究进展J.中国畜牧杂志，2021，57（9）：33-38.14吴淑琴，童玉鑫，王长康，等.灵芝多糖的生物学功能及其在畜禽生产中的应用研究进展J.中国畜牧杂志，2022，58（3）：26-31.15范明君，齐景伟，王园，等.灵芝菌糠在动物生产中的应用J.饲料研究，2021，44（2）：156-159.16国家药典委员会.中华人民共和国药典（四部）M.北京：中国医药科技出版社，2020：480-483.17中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.合格评定化学分析方法确认和验证指南，GB/T27417-2017Z.中华人民共和国国家标准，2017：6.（收稿日期：2021-12-22）60