基于HPLC-ICP-MS技术和Tessier法研究重金属元素在药用植物中的化学形态和迁移富集特征

Superstandard of heavy metals in traditional Chinese medicines has become the key problems of drug safety.The research on traditional Chinese medicines of heavy metals ignored the chemical speciation analysis and valence state analysis of elements, and ignored the organ distribution,migratiom and accumulation of heavy metals in various organs of the growth process. The 25 kinds of commonly used medicine documented in 2010 edition of "Chinese Pharmacopoeia" will be chosen as a target traditional Chinese medicines, The different concentrations of heavy metal elements (chrome, cadmium, mercury, lead, arsenic and copper) in the cultural system will be studied to reveal the accumulation, subcellular distribution, the change of physiological characteristics of seedling, the vitality and cell morphology of the root and chemical forms of heavy metal elements in medical plants using hydroponics technique.The migratiom and chemical speciation of the heavy metal in medicinal plant different organs (root, stem, leave, flower, fruit, seed) will be analyzed using pot experiment. The distribution, migration, speciation analysis and valence state of heavy metals in various organs using the sequential extraction procedure by Tessier and HPLC-ICP-MS.A multi-dimensional analysis system of heavy metal will be established to understand the relationship between the total metal,migration,speciation and valence state in medical plants, and to provide theoretical basis for the phytoremediation of heavy metal pollution of traditional Chinese medicines.

中药材中重金属超标已成为用药安全性的关键问题。目前中药材中重金属的研究缺少元素不同形态和价态的分析；忽视了重金属元素在药用植物生长过程中的各器官的分布、迁移和富集。本项目选择2010年版《中国药典》所收载的25种常用中药材，采用蔬菜、花卉中重金属研究的水培方法和盆栽试验，研究药用植物幼苗中重金属(铬、镉、汞、铅、砷和铜)的亚细胞分布、生理特征的变化、根系的活力和根的细胞形态特点；研究重金属元素在药用植物的根、茎、叶、花、果实、种子等器官的迁移、富集和化学形态。采用Tessier的五步分级法研究重金属元素在药用植物各器官的化学形态，采用HPLC-ICP-MS测定不同价态的重金属元素，从而建立多维的药用植物重金属分析体系。通过药用植物中重金属总量、分布、迁移、富集、形态和价态之间的关系，建立一个科学、完善被国际认可的中药材重金属元素的限量控制标准，也为重金属污染区的植物修复提供理论依据。

中药材中重金属超标已成为用药安全性的关键问题。目前中药材中重金属的研究缺少元素不同形态和价态的分析；忽视了重金属元素在药用植物生长过程中的各器官的分布、迁移和富集。本项目建立了原子吸收法测定中药材中不同形态重金属含量的方法，采用Tessier提取法对16味药材中的重金属及有害元素(铜、镉、铅、汞和砷)的不同形态进行萃取，并测定了5种形态的含量。建立了HPLC-ICP-MS测定16中药用植物中砷的不同价态的分析方法，16种中药材中的砷均主要以As(III)和As(V)的无机砷形态存在，在植物源性药材中没有检测出有机砷都以无机砷形态存在，而在全蝎、水蛭和地龙三种动物药材中存在AsB。采用水培法研究了四种豆科植物在不同重金属(铜，铬，铅，镉和汞)胁迫下，植物幼苗的根部和地上部分对重金属吸收、转移和富集等，探讨了不同重金属对药用植物幼苗酶活性、可溶性蛋白、游离脯氨酸等生理特性的影响。在此基础上，采用水培方法研究了五种重金属不同浓度胁迫下，六种中药植物幼苗中重金属的分布，各植物生物量及植株体内生理生化过程的变化。对中药植物幼苗中的叶绿素含量，可溶性蛋白，抗氧化酶系统，MDA和PRO含量随重金属的不同和浓度变化发生的变化进行了研究，进一步探讨了中药植物幼苗抗重金属生理生态学适应机制。选取了多种药用植物，在植物园栽培，于不同月份采集，分别测定了植物各生长月份，不同部位的重金属(铜、镉、铅、汞和砷)含量，多方位的系统研究了中药材中重金属的含量及变化，获得了重金属蓄积能力强弱的初步判断，以及药用植物不同部位的重金属含量差异情况，得到了药用植物生长过程中重金属的含量变化。同时，选取了其中白芍、茴香、白芷和虎杖四种药用植物，采用Tessier五步连续法分析了重金属及有害元素的5种化学形态在药用植物体内的分布特征及动态吸收积累特征。本课题的结果能提供中药中较为全面的重金属元素信息，指导建立合适准确的重金属限量标准，为药用植物的无污染种植及采摘提供科学依据.