毕业论文--辽宁本溪地区蝉蜕微量元素含量测定及分析研究.doc

沈阳药科大学高等教育自学考试毕业论文辽宁本溪地区蝉蜕微量元素含量测定及分析研究学生姓名： 专业形式层次： 中 药 学 （本 科 段） 学号（或准考证号）： 指导教师： 实习单位： 完成时间： 2017年 9月 通讯地址： 邮政编码： 联系电话（手机）： 高等教育自学考试毕业论文诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做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。 毕业论文作者签名： 2017年9月 6日目 录摘 要1Abstract2第1章 综述3第2章 材料与仪器42.1 材料42.2 仪器与试剂以及标准物质4第3章 对不同蝉蜕微量元素含量的测定分析53.1 实验条件53.2制备试品的溶液53.3 制备标准品的溶液53.4 各试品溶液所得数据的线性关系53.5 进行精密度的实验63.6 进行重复性的实验63.7 进行加样回收的试验73.8 测定蝉蜕样品中各微量元素的含量73.9 对4种蝉蜕的主要成分进行分析并确定微量元素的含量83.10 对4种蝉蜕中的微量元素的含量进行聚类分析9第4章 结论11参考文献12致谢1317辽宁本溪地区蝉蜕微量元素含量测定及分析研究药学专业2015级 自考本科 摘 要通过建立电感耦合等离子发射光谱（inductively coupled plasma optical emission spectrometry, ICP-OES）对蝉蜕中的各种微量元素含量进行测定，分析不同品种蝉蜕微量元素含量特征、差异。采用微波消解法预处理蝉蜕，样品中的微量元素的含量采用ICP-OES 法测定；利用聚类分析和主要成分分析对测得结果进行汇总分析。得出蝉蜕内各种元素在线性范围内具有良好的线性关系，其中各元素的平均回收率也在 96.86%109.60%之间，RSD6%（n=6），r在0.99921.0000之间，微量分析达到要求。在4种蝉蜕的样品中普遍含量相对较高的微量元素有Fe、Al、K、Mg，还有存在一些特征微量元素分别是Al、As、Ga、In、Mg、Tl，不同蝉蜕种类之间亲缘关系和微量元素的含量差异存在一定的相关性。该方法对蝉蜕微量元素的含量进行测定及分析结果对于蝉蜕药用发展具有一定借鉴价值。关键词：蝉蜕；微量元素；检测分析AbstractThrough the establishment of inductively coupled plasma emission spectrum, inductively coupled plasma optical emission spectrometry, icp-aes and engage) to determination of cicada in various trace elements, analysis of different varieties of cicada trace elements characteristics and differences.By microwave digestion using nitric acid pretreatment of cicada, the content of trace elements in the samples by ICP - engage method;Using cluster analysis and principal component analysis to analyze the measured results.Draw a cicada in various elements in the inside have good linear range and the average recovery was 96.86% 109.60%, RSD 6% (n = 6), r is between 0.9992 1.0000, meet the requirements of trace analysis.Four kinds of common content is higher In samples of cicada element Al, Fe, K, Mg, and some characteristics of trace elements for Al, As, Ga, In, Mg, Tl;Cicada between different species genetic relationship and differences of the trace elements have a certain correlation between.The method for determining cicada trace element content and the analysis results have certain reference value to the development of cicada medicinal.Key words:Cicada slough；trace element；Detection and analysis 第1章 综述蝉蜕，是蝉的幼虫蜕变成成虫时蜕下的壳。本品又名蝉退、蝉衣、虫蜕、蝉壳、蚱蟟皮、知了皮，金牛儿。蝉蜕形似蝉而中间空，稍弯曲，长3-4厘米，宽约2厘米，表面黄棕色，半透明有光泽。头部长有触角1对，多断落；复眼突出；颈部先端突出，口器发达，下唇伸长成管状。胸部背面呈现十字型裂片，裂口呐卷，脊背两侧具小翅2对；腹面有足3对，被细毛。腹部圆，共9节。体轻中空，易碎。味淡无异味、身干、色黄亮、体轻、完整无杂质者为佳。蝉蜕在我国主要分布较广，辽宁地区主要以辽东、辽南为主，常栖于杨、柳、榆、槐、枫杨等树，夏、秋是收集蝉蜕的最佳季节，于树干上采集。收集后去净泥土、杂质，晒干。置于干燥处，忌潮湿，防止压碎。 药用动物大多为大分子化合物，成分复杂，分离分析难度较大。蝉蜕中主要含有甲壳质、蛋白质、氨基酸以及人体所需的多种微量元素。蝉蜕在我国的用药历史悠久,因其毒副作用小,选择性抑制细胞等特点使蝉蜕的应用领域极其广泛，具有抗惊厥、镇静止痛、镇咳、祛痰、平喘、解痉、抗感染、抗氧化、抗肿瘤、抗凝以及对心脑血管保护等作用。微量元素是药性物质基础和中药归经中的组成部分，其对众多生物分子的活性起着重要的调控作用。然而不同品种的药材，其在遗传特性、生长发育、生理代谢及进化层次等的方面存在着较大的差异，因而对各种元素的吸收能力也有所不同，就是这种差异对药效的发挥有着十分重要的作用。Al、Ga、In、Mg、Tl 是蝉蜕的特征微量元素，此外还包括 Co、Fe、K、Cu、Mn、Sr、Ba 、 B、Cd、Li、Pb、Cr、Ni、Zn、As 等元素，是蝉蜕在中药学临床应用研究的重要方向。辽宁本溪地区的蝉科类昆虫有十余种，经过本人的调查研究发现蚱蝉、蒙古寒蝉、蟪蛄、鸣鸣蝉拥有这4种蝉蜕资源。因此，本人对以上4种蝉蜕及蚱蝉蜕的微量元素含量进行了测定，并进行了主要成分分析和聚类分析验证其含量差异，蝉蜕中各微量元素之间的含量关系进行了明确，为日后蝉蜕在药用中的质量控制、资源开发研究提供明确的依据。第2章 材料与仪器2.1 材料样品：实验共用蚱蝉（Cryptotympanae Pustulatae）、鸣鸣蝉（Oncotympana Maculaticollis）蒙古寒蝉（Meimuna Opaliferae）、蟪蛄（PlatypleuraKaempferi）4种蝉的蝉蜕为样品，采于 2017 年 6 月至 2017年 8月间，4种样品采集自辽宁本溪地区桓仁县、本溪县一带。各样品均经过天马药业集团有限公司有关专家和研究人员鉴定。2.2 仪器与试剂以及标准物质 所用仪器包括iCAP 6000 Series 等离子体发射光谱仪（Thermo 公司）、BS110S 型电子天平（北京赛多利斯天平有限公司）、MARS 240/50 型微波消解仪（美国 CEM 公司）、多元素混合标准品的储备液（B、Al、Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、In、K、Li、Mg、Mn、Ni、Pb、Sr、Tl、Zn 标准性溶液，各样品的离子浓度为 10gmL -1 ；As 标准溶液的离子浓度为 1.0gmL -1 ）（Merck 公司）、二次去离子水、氩气(体积分数为 99.99%)、浓 HNO 3 (GR) （东莞市盛能化工有限公司）。第3章 对不同蝉蜕微量元素含量的测定分析3.1 实验条件 仪器参数设置：样品冲洗的时间:30s；雾化器泵冲洗的泵速：50rmin -1 ；样品延时:0.0s；最大的积分时间：30s；泵延时时间：5s；RF 功率:1150W；将样品导入到雾化器中；垂直观测等离子；分析泵速：50rmin -1 ；辅助气:0.5 Lmin -1 。对各元素的分析测定及波长，详见表 1。3.2制备试品的溶液将样品去粉碎、杂质后洗净蝉蜕，所需 4种蝉蜕样品精密称取 0.2g，平行 3 份。把样品放入聚氟乙烯微波消化罐中，精密加入浓HNO3 8.00mL，静置过夜。把放入消化罐的试品溶液用微波消化仪消解30分钟。在进行冷却后，样品的消化液澄清透明，此时，将消化液用去离子水稀释并容于50mL量瓶中，从而得到供试品溶液。3.3 制备标准品的溶液 取 Al、B、Ba、Cd、Co、Ga、In、K、Li、Cr、Cu、Fe、Tl、Zn、Mg、Mn、Ni、Pb、Sr 和 As 混合标准品储备液，As 被稀释成浓度为 0.2gmL-1 、0.4gmL-1 、0.6gmL-1 、0.8gmL-1 、1.0gmL-1 的标准品性溶液，用5% HNO3分别稀释成浓度为 2gmL-1 、4gmL-1 、6gmL-1 、8gmL-1 、10gmL-1 的标准品性溶液，。3.4 各试品溶液所得数据的线性关系将标准品的溶液按照其浓度依次注入到电感耦合等离子发射光谱仪中的进样管里，软件分析的响应值(Y)为纵坐标，浓度(X)为横坐标，进行测定，绘制出标准曲线，从而得出回归方程，其标准品的相关系数r应不低于0.9990，结果见表 1。3.5 进行精密度的实验提取浓度为 2gmL-1 标准品的溶液及 0.2gmL-1 As标准品的溶液，进行连续测定 6 次，从而计算响应值RSD值，其RSD的值均在 0.23%0.94%之间，证明仪器精密度是良好的。3.6 进行重复性的实验 以蚱蝉的蜕作为代表性的样品，将蟪蛄蝉蜕的样品精密称取 6 份，制备样品后，以供试品溶液进行制备，在所选定的样品分析实验前提下进行测定，从而计算含量RSD值，RSD值均小于3%，进而分析符合要求。表1 各元素的线性回归方程及其相关系数Tab.1 Linear regression equation and correlation coefficient of each element元素线性范围（gmL -1 ）回归方程相关系数波长(nm)Al2.0-10.0Y=111.8799X+1.35280.9987167.0As0.2-1.0Y=2103.1434X+7.29450.9999189.0B2.0-10.0Y=22393.4790X+1907.94901.0000249.7Ba2.0-10.0Y=871274.6459X+5338.50790.9995455.4Cd2.0-10.0Y=40588.4356X+1.60460.9999228.8Co2.0-10.0Y=27364.6822X-4.63410.9999228.6Cr2.0-10.0Y=45838.8022X+344.15760.9999283.5Cu2.0-10.0Y=41851.2317X+228.72790.9998324.7Fe2.0-10.0Y=25580.2611X+66.17860.9999259.9Ca2.0-10.0Y=6046.6397X+46.60450.9998294.3In2.0-10.0Y=2045.9319X+17.75110.9997230.6K2.0-10.0Y=198819.6861X+19368.46550.9994766.4Li2.0-10.0Y=168977.3629X+93.25080.9999670.7Mg2.0-10.0Y=1263354.5490X+12733.54210.9992279.5Mn2.0-10.0Y=171183.0928X+91.70260.9995257.6Ni2.0-10.0Y=23605.1797X-148.31210.9999221.6Pb2.0-10.0Y=4923.4442X+3.62730.9998220.3Sr2.0-10.0Y=1487899.7320X+764.65240.9996407.7Tl2.0-10.0Y=2303.2045X+3.86120.9997190.8Zn2.0-10.0Y=42283.3202X+345.63660.9997213.83.7 进行加样回收的试验 以蟪蛄蝉的蝉蜕为代表性的样品，分别精密称取蟪蛄蝉蜕样品6份，每份0.1g，依次精密加入到标准品溶液中，进行测定，从而计算其加样回收率及RSD，结果表明，其各元素的加样回收率均在96.86%109.60%，RSD10%，微量分析符合要求，详细的结果请见表2。表 2 样品的加样回收率（n=6）Tab.2 Sample recovery of sample (n=6)元素加样回收率%RSD%元素加样回收率%RSD%Al97.774.54In108.303.54As105.183.73K102.784.58B96.864.32Li105.283.87Ba101.243.25Mg101.255.47Cd101.173.78Mn105.563.46Co106.723.88Ni104.364.17Cr109.193.84Pb105.243.71Cu109.604.14Sr108.863.81Fe108.655.12Tl103.233.903.8 测定蝉蜕样品中各微量元素的含量 在上述实验条件下，使用电感耦合等离子体发射光谱仪（inductively coupled plasma optical emission spe -ctrometry, ICP-OES）分析测定 20种微量元素含量分别为：B、Ba、Al、Cd、Co、Cr、Li、Mg、Mn、Ni、Pb、Sr、Tl、Cu、Fe、Ga、In、K、Zn 和 As 等。按照供试品溶液开始制备供试液，分析并测定用电感耦合等离子发射光谱仪，并注入其进样管中。从标准曲线上读出相应的浓度，计算各元素的含量，结果见表3。表3 4种蝉蜕中微量元素的含量(gg -1, n=3)Tab.3 The content of trace elements in seven kinds of Periostracum Cicadae (gg -1 ,n=3)样品/元素蒙古寒蝉蚱蝉蟪蛄鸣鸣蝉Al6336.349005.9810548.8812096.50Fe1301.524027.533896.832794.65K1990.603313.491949.651224.52Mg723.161287.23665.701081.33Mn214.93522.22490.93294.03Cu73.8381.0875.7235.18Zn71.1254.0479.0958.08Ba12.8435.9627.0626.13Sr2.466.495.255.20In5.006.073.975.52Pb4.155.519.795.30Ni8.535.426.936.94Ga6.574.865.117.88Li1.494.124.604.13Cr4.283.178.246.07Co1.442.011.911.24As1.701.071.491.94Cd0.220.300.470.17B0.000.240.390.35Tl0.270.170.200.133.9 对4种蝉蜕的主要成分进行分析并确定微量元素的含量 主要成分分析目的之一是用少量因子描述因素之间的关系或其多种指标。由表3 可知，各微量元素的数据十分繁多而且离散的存在于4种蝉蜕中，于是我采用 SPSS 17.0 软件进行主要成分分析，并将进行标准化处理后的数据整理成表，详见表4、5。从表4体现了主要的成分初始解分析从而描述原有变量的总体性，如图表，前 6 个主要成分累计方差的贡献率为 100.0000%，从而得到6个主要成分蝉蜕的含量为100.0000%的信息。从表5得到的则是方差最大正交法对因子载荷矩阵旋转后的结果，从表 5 中得到，第一主因子，主要和 As、Ga、Tl 正相关，第二主因子，主要和 Al、As、Ga、In、Mg 正相关，但是由于总方差超过 50%的贡献来自第一、二主因子，从而可以认为 Al、As、Ga、In、Mg、Tl 为4种蝉蜕所含有的特征微量元素。表 4 主要成分分析方差贡献率和特征根Tab.4 The variance contribution rate and characteristic root are analyzed主成分特征根方差的贡献率(%)方差累计的贡献率(%)19.154345.771345.771324.267121.335467.106733.007815.039082.145741.79058.952591.098250.99334.966496.064660.78713.9354100.0000表5 样品的主要成分矩阵Tab.5 The main component matrix of the sample元素Z1Z2Z3Z4Z5Z6方差公因子Al-0.1297-0.6128-0.09560.48870.58430.13521.0000As-0.11600.58230.38730.35080.5495-0.26941.0000B0.1977-0.8671-0.14510.35290.20540.14581.0000Ba-0.2031-0.8723-0.0742-0.15880.3971-0.09741.0000Cd-0.0084-0.72000.23650.2218-0.5441-0.28371.0000Co0.4334-0.75560.2198-0.3094-0.2472-0.19011.0000Cr0.0482-0.39940.19970.8921-0.02900.04011.0000Cu-0.4278-0.51260.6096-0.3354-0.25300.07821.0000Fe-0.0316-0.98090.02960.00670.1813-0.05551.0000Ga0.21180.7461-0.00260.31500.5458-0.03641.0000In0.05360.30230.0663-0.47000.7957-0.21731.0000K0.1207-0.6125-0.0080-0.7254-0.28970.01141.0000Li-0.0715-0.8888-0.00530.25350.37490.00841.0000Mg-0.1133-0.5889-0.0598-0.39110.63390.28641.0000Mn0.2348-0.88690.0218-0.1619-0.0566-0.35831.0000Ni0.2336-0.33900.14230.0893-0.26780.85471.0000Pb0.0113-0.4823-0.04950.5454-0.4733-0.49331.0000Sr-0.1491-0.8040-0.3708-0.11750.2865-0.31291.0000Tl-0.07020.6828-0.1499-0.1111-0.6044-0.35881.0000Zn-0.2916-0.2155-0.31600.1466-0.81570.28601.00003.10 对4种蝉蜕中的微量元素的含量进行聚类分析4种蝉蜕中的微量元素数据含量离散，直观比较相似程度，结论很难得出。使用聚类分析，离散数据在经标准化的处理之后，再对样品相似性进行评价，此法可以将同族蝉蜕聚在了一起，并将不同族的蝉蜕分开。本文采用 SPSS 17.0 软件进行系统聚类分析，结果见图 1。由图 1 可知，4个样品聚为。第1 组有1个样品，其中1自为1 组；第 2 组有3个样品，3号、4号和2号聚合为一组，两组分属不同族。 标尺0 5 10 15 20 25 编号 1 3 4 2图 1 4种蝉蜕中微量元素聚类分析树图Fig.1 Cluster analysis tree of trace elements in four kinds of Perioatracum Cicadae注：1.蒙古寒蝉 2.蚱蝉 3.蟪蛄 4鸣鸣蝉第4章 结论蝉科资源在本溪地区分布较为丰富，但是各种蝉蜕样本的鉴定与采集，全部在晚上实时观察并及时捕捉幼虫“脱壳”的全过程，才能将“蝉蜕-成虫”对应的标本进行采集，通过成虫鉴定出蝉蜕的相应品种，所以在研究工作开展的过程中比较困难。所以在这种情况下采集多批次蝉蜕标本难度较大，所以多批次比较目前无法进行。各种蝉蜕中微量元素的相对含量具有明显的种间差异性。其中 Ba、Co、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Sr 在蚱蝉蝉蜕中的含量最高；B、Cd、Li、Pb 在蟪蛄蝉蜕中的含量最高；Al、Cr、Ni 在鸣鸣蝉蝉蜕中的含量最高；Ga、In 在蒙古寒蝉蝉蜕中的含量最高。由主要成分的分析可以得出Al、As、Ga、In、Mg、Tl是存在于蝉蜕中的特征微量元素 ，若想得出蝉蜕的药用效果是否与这6种元素有关，还需要深入研究。聚类分析各样本层次的不同，得出根据不同种类蝉蜕样品微量元素含量的不同，可以分为两类：蒙古寒蝉蝉蜕是一类；蟪蛄蝉蜕、鸣鸣蝉蝉蜕和蚱蝉蝉蜕聚为一类。蝉蜕在不同种类之间亲缘关系和微量元素的含量差异具有相关性，若需要知道在药性上是否有联系还需要进一步探索。蝉蜕之中微量元素的含量测定有过相关的报道，可是地区差异的不同，研究的结果也有所不同，蝉蜕研究文献主要集中在化学成分及药理作用等方面，本文对本溪地区 4 种蝉蜕的微量元素进行了含量测定、含量差异的主要成分分析和聚类分析，研究结果可为日后蝉蜕的药用资源开发、质量选择等深入研究提供相关依据。参考文献1国家药典委员会.中华人民共和国药典(二部)M.北京:化学工业出版社,2016：256.2何敏.蝉蜕与临床学创新用进展J.内蒙古中医药,2010,1:44-46.3曹治权，曹广智，王秀萍等 . 中药中生物活性关系与微量元素的存在状态的研究J. 广东微量元素科学期刊，2009,2（10）：18-26.4吴忠，林敬明，苏薇薇.中药质量标准化和中药现代化系列J.2016:30(1):158-160.5石晶,罗毅波,宋希强.我