微量元素开题报告.doc

编号：Q/NJXX-QR-JX-36-2008毕业设计(论文)开题报告 系 部 药学院 专 业 中药资源与开发 姓 名 阮华 学 号 040007117 题 目 ICP-AES法测定黄连中Fe、Mg、Zn含量 指导教师 李新丽 一、毕业设计论文开题报告论 文 题 目 ICP-AES法测定黄连中Fe、Mg、Zn含量课 题 来 源1、 选题背景和意义中药是中医药的重要组成部分。中草药的药效与所含微量元素的种类和含量有着密切的关系, 这一现象近年来越来越受到国内外学者的广泛关注。有关文献报道了微量元素具有较为重要的生理功能, 揭示出微量元素与生物大分子之间有着紧密的联系。微量元素的测定可为阐明中药的作用机理和新药的创新提供数据, 也能为中药材的鉴定和改进提供一定的依据。长期以来，人们对于中药的研究偏重于有机成分的分析, 而在无机成分( 微量元素) 的分析甚少, 现代科学研究已经证明特定状态的微量元素是维持健康和防病治病的必要条件之一。中医药领域是世界上最早发现微量元素与疾病的关系, 并使用含有微量元素的药物对疾病进行治疗。中药无论是单方还是复方都含有很多化学成分, 除各种有机成分外, 几乎每一种中药都含有数十种微量元素。微量元素是中药归经和药性物质基础的重要组成部分, 其特点是数量小,功能作用大。中药的前处理方法有多种，每种前处理方法又有多种影响因素。使用数理统计的方法，确定相对较好的前处理方法，有利于后续的检测工作。20世纪80年代以来,人们采用多种测试手段对中药微量元素的含量进行了测定,如原子吸收光谱(AAS)法、原子荧光光谱(AFS)法、电感偶合等离子体发射光谱( ICP-AES)法、电感偶合等离子体质谱( ICP-MS)法、电化学分析法、光度分析法、发光分析法、色谱分析法、X射线分析法、化学分析法等。电感耦合等离子原子发射光谱法( inductively coupled plasma atomic emission spectrometry, ICP -AES)是近年来发展迅速的分析方法, 具有检出限低, 灵敏度高, 精密度好, 线性范围宽, 对有机物样品可有效的消除化学、物理干扰, 利用化学工作站可对光谱干扰进行有效校正, 同时检测多种元素的优点, 已广为应用于生物样品中微量元素的测定。2、 主要工作思路实验对象为地道产区的黄连与非地道产区的黄连，通过微量元素含量之间的差异来表征品质之间的差异。使用三种不同的前处理方法：干法（高温灰化）、湿法、微波消解法对同一样品进行处理，通过正交试验来确定影响前处理方法效率的主要因素（温度、处理时间、试剂使用情况等），体现微波消解前处理方法的优势。实验的检测手段采用ICP-AES法，通过精密度与回收率的考察确定方法的可靠性。3、 文献综述3.1 微量元素与中药品质之间的关系 中药之所以有效, 必有其物质基础存在, 这就要研究中药的有效化学成分。中药药用价值与其富含的微量元素有直接的关系。微量元素与人体健康密切相关, 人体内缺少微量元素会导致各种疾病。近年来, 一些研究表明, 微量元素具有某些生物活性作用, 将某些富含微量元素的中药, 用于疾病的治疗, 有可能调整体内微量元素变化所引起的紊乱【1】。黄连为毛茛科植物黄连(Coptis Chinses Franch)、三角叶黄连(Coptis Deltaid C.Y.Cheng et Hsiao)、云南黄连(Coptis Teeta Wall)的干燥根茎。近年来,中药有效成分中的无机微量元素正在日益受到重视。方清茂等【2】采用AAS法测定了土壤和所种植的黄连中As,Pb, Cr, Hg等元素含量的关系。王小逸等【3】采用HR-ICP-MS法测定了黄连中与清热解毒有关的Mg, Zn,Mn, Ca的含量。唐睿等【4】采用ICP-AES法测定了黄连中6种被认为与清热解毒作用相关的微量元素的含量。在日常使用黄连的过程中，我们习惯将黄连分为味连，雅连，马尾连和胡黄连。其中味连品质较佳,雅连更优【5】。黄连是清热药，那么其所含的微量元素（种类或者含量）必定和其他种类的中药有区别。可以从Fe、Mg、Zn的药效作用上来看黄连的清热解毒作用。从相关文献中可知Mg是酶反应的重要配体之一, 缺乏时导致钾离子浓度降低, 钠离子浓度升高, 细胞内外的渗透压平衡被破坏, 引起高血压和其他病变【6-7】。黄连中含Mg丰富, 可能是具有清热解毒之功效的主要原因。而Zn含量虽然不高, 但作用很大。Zn是人体上千种酶的组成成分和激活因子, 同时Zn还能参与核酸和蛋白质的合成, 影响细胞分裂、生长、再生, 增强机体抗感染能力, 达到抗炎抗菌的作用【8】。Zn含量高的药材表现出清热活血的特性【9】。Fe在人体新陈代谢过程中起着非常重要的作用，它直接参与氧的运输和存储。人体缺Fe将导致免疫功能下降、贫血、疲劳、抵抗力降低、发育不良等【10】。通常含Fe高的药材，对人的补气补血有益。这些药理作用与黄连的清热解毒功能有着必然的联系。根据王小逸等【3】测定了黄连中与清热解毒有关的微量元素的含量，表1列出部分微量元素的含量，可以看出黄连中部分微量元素的含量较普通植物高出许多，这与报道中的情况即微量元素在药效方面体现的效果一致【3】。从测定结果可以看出,黄连原药材的3种微量元素中, Mg的含量最高,同时含有丰富的Fe和Zn。这几种元素在一般清热解毒中药中均有较高的含量【11】。同时也可以看出不同黄连品质与微量元素含量之间的关系，即说明为什么味连品质较佳，雅连更优。表1 清热解毒元素含量Table1.the concentrations of the elements related to heal-clearing and detoxicating(g/g)MgZnFe味连1191.555.7135.9雅连2606.8152.9297.33.2 前处理方法在元素分析测试过程中,样品基体将对元素测定的准确性产生严重影响。特别是中药样品,到目前为止，中药中的很多成分还未研究透彻，其基体成分非常复杂,因此需进行样品前(预)处理。消化处理是元素分析中常用的一种样品前处理方法,即破坏、消解样品中的有机物,破坏有机物的价键结构，因为有些待测元素是以化合物的形式存在于中药材中的，从而释放出被结合的待测元素。此种方法通常在高温或高温结合强氧化剂条件下,使样品中有机物分解,其中碳、氢、氧等元素生成二氧化碳和水蒸气逸出。已见报道的消化技术主要有湿法消化、微波消化、干法灰化和密闭压力罐法,其中湿法消化和微波消化这两种方法应用得较多。丛肖等运用ICP-AES法测定蔬菜中的重金属含量【12】对消解方法进行了比较，平均测定结果见表2。由表2可以看出，微波消解的样品值略高于其他两种的消化值，主要是微波消解比较完全，而且过程中无损失；对其余两种消解方法来说，干法消解样品的结果较好于湿法消解的结果，湿法消解采用容器容量较大，转移不易彻底，因此造成测量值偏低，而且其在消解过程中易形成酸雾危害操作人员的身体健康；干法消解与微波消解相比不仅耗时较长，而且在消解过程中易造成挥发元素的损失【12】。可以直观看出微波消解是一个很好的消化方法。但是微波消解的设备昂贵，实验成本较高。而现在未有文献详细报道对于每种消化方法的具体影响因素（温度，处理持续时间，试剂使用情况等）是什么，这有待于进一步研究。 表2 消解方法的比较 Table 2 Comparison among different digestion methods for the determinations of four heavy metals元素消解液中重金属含量/(g/ml)ZnCuPbCd微波消解1.3840.7540.0260.006干法消解1.3810.6980.0190.004湿法消解1.2210.6720.0170.003 微波消化是一种新兴的样品前处理技术,与传统的通过热传导使样品从外部受热分解的加热方法不同,它利用微波加热的工作原理,直接以试样和酸的混合物为发热体,最广泛的酸是HNO3、HCl、HF、HClO4、H2O2 等, 它们都是良好的微波吸收体,在微波炉中的稳定性，从内部进行加热,借助微波的高辐射能，在短时间内使有机物完全分解。采用微波消化技术对中药样品进行前处理,具有溶样速度快、样品分解完全、待测元素损失较少、试剂耗量少、空白值低、样品测定回收率较高等优点,尤其对成分复杂、采用常规消化法长时间难以完全消化的中草药样品的处理效果更佳【13】。已在植物样品前处理中得到广泛应用。密闭微波消解有以下优点: 酸用量小,消解速度快、不会引入污染物,不会造成易挥发性元素的损失,准确性高,易于实现自动化【14】。特别适用于含有易挥发元素(如As , Hg等) 的样品。中药中微量元素分析方法及其应用湿法消化中,微波消解样品应在低功率下间歇地短时间进行。当功率过大时, 反应太激烈, 易发生冲罐现象,故要多步骤地进行微波消解。3.3 检测方法3.3.1 检测方法分类 从近几年的文献资料来看,AAS、AFS、ICP-AES和ICP-MS法已成为中药微量元素分析的主要方法,它们的特点及适用范围见表3【15】。表3 中药中微量元素分析常用方法及其适用性Table 3 Determination method of trace element in Traditional Chinese Medicine and their application方法适用性AAS法 石墨炉AAS(GF-AAS)法灵敏度达110-9g，选择性好，方法简便，分析速度快。但石墨炉耗价昂贵，且不能同时测定多个元素。 火焰AAS(FAAS)法重现性好，灵敏度达110-6g。 氢化物发生AAS(HG-AAS)法检测限低于GF-AAS法，且干扰较少，但可检测的元素较少。AFS法检出限低于AAS 法,谱线简单且干扰少,线性范围较宽,但可检测的元素有限。 HG-AFS法检出限低于AFS 法。ICP-AES法灵敏度高,可同时或顺序测定多种金属元素;可对高温金属元素进行快速分析,检出限为0.1100g/L。 气动雾化-ICP-AES(PN-ICP-AES)法采用气动雾化液体进样,即用气动雾化器将液体转变成气溶胶,形成的雾滴在载气流的作用下传输到等离子体中。HG-ICP-AES法用某些能产生活性氢的还原剂,将液体试样中元素还原成挥发性氢化物,通过载气流以断续或连续推动方式送入ICP 检测。 电热蒸发-ICP-AES(ETV-ICP-AES) 法利用溶液雾化进样技术,简便、易于操作、重现性好。ICP-MS法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,检出限为0.011g/L。HG-ICP-MS检出限相对ICP-MS 而言,改善12 个数量级。3.3.2 ICP-AES简介ICP-AES 法的工作原理是:采用高频偶合等离子体作为能源,使分析样品转化为原子蒸气状态,并用激光激发原子,再由光栅分光系统将各种组分原子发射的多种波长的光分解成光谱,由光电倍增管检测分析。ICP-AES 法用于元素分析测试具有以下优点【15】:(1) 简便、快速,一般每个样品的分析所需时间仅为34 min (2) 检出限低,多数可达5g/L 以下 (3) 方法的动态线性范围宽,一般可达56 个数量级,可同时进行高含量和低含量元素的分析 (4) 可同时分析多种元素,无需化学分离 (5) 可定性定量分析金属元素,也可分析部分非金属元素 (6) 基体效应小,背景干扰小,信噪比高,精密度和准确度高3.3.3实验方法唐睿等利用ICP-AES法测定中药黄连中的微量元素，他们从仪器及其工作参数，试剂的选择（实验药材和标准溶液），校准曲线的测定，样品的处理与消解，方法的精密度和回收率的考察等方面进行试验。同样，王懿萍等在峨眉产黄连微量元素的研究中，韦薇等利用ICP-AES法测定彝药黄连（根）中微量元素，王艳泽等利用微波消解/电感耦合等离子质谱测定黄连中的微量元素都采用了类似的操作步骤。这些文献中报道的实验数据可以为接下来的实验提供参考。 参考文献1 刘磊,杨艳.电感耦合等离子体-原子发射光谱法测定中药中微量元素J.光谱实验室,2010,27(5):1964.2 方清茂,张浩,李昆.川黄连的土壤与药材中部分微量元素的含量J.华西药学杂志, 2002,17 (4 ) :282.3 王小逸,ZhuW, Witkamp G T,等.高分辨电感耦合等离子质谱测定黄连中的微量元素 J .光谱学与光谱分析,2003, 23 (6) :1167-1168.4 唐睿,黄庆华,严志红.ICP-AES测定中药黄连中微量元素 J .光谱实验室, 2006, 23 (3) : 500.5 王懿萍,何姗,吴玉娟.峨眉产黄连微量元素研究J.时珍国医国药,2007,18(5):1045. 6 王刚,陈建荣,林炳承.中药中微量元素的测定的研究进展J.药物分析杂志,2002,22(2):151. 7 周本宏,刘怀香,罗顺香等.常用明目中药中微量元素的分析J.药品检测.1998.13(2):112-113.8 祁嘉义.临床元素化学M.北京:化学工业出版社,2003.7273.9 田柱萍,何邦平,王小燕,林