中药微量元素分析.pdf

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书籍描述

目录
前言
第1章 微量元素与中药
一、宏量元素与微量元素
二、膳食营养素的参考摄入量
三、微量元素的生理作用
四、微量元素与健康
五、重金属
六、中药微量元素
七、南药
第2章 微量元素分析中的样品前处理技术
一、样品采集
二、样品制备
三、样品分解
第3章 中药微量元素分析常用的方法
一、紫外-可见分光光度法
二、原子吸收光谱法
三、原子荧光光谱法
四、原子发射光谱法
五、分子荧光法
六、电感耦合等离子体质谱法
七、几种元素分析技术的比较
第4章 海南常见中药微量元素的测定
一、实验药材及目标微量元素
二、试剂及仪器
三、前处理方法
四、各种测定手段方法学考察
五、海南常见中药微量元素的测定结果
第5章 海南四大南药中微量元素的生物利用性
一、生物利用性的概念
二、生物利用性的评估——体外消化法
三、试剂与方法
四、中药煎制过程中微量元素的溶出、分布与调控
五、水煎剂中微量元素的生物利用性研究
第6章 中药及药对中锰的生物利用性研究
一、初级形态分析
二、次级形态分析
三、锰的生物利用性评估
第7章 含朱砂中成药使用安全性评价
一、体外消化透析法测定含朱砂中成药中汞元素生物利用性的实验条件确定
二、人体必需营养素对朱砂中汞元素生物利用性的影响
三、膳食成分和果蔬对朱砂中汞元素生物利用性的影响
四、配伍药物组合对朱砂中汞元素生物利用性的影响
五、富含植物化学成分的食物对含朱砂口服中成药中汞生物利用性的影响
六、含朱砂口服中成药中汞的健康风险初步评价
第8章 中药材黑芝麻水煎剂重金属汞元素的脱除
一、黑芝麻及其水煎剂中微量元素含量
二、壳聚糖脱除法
三、巯基滤纸脱除法
四、小结
参考文献
附录

文摘
第1 章 微量元素与中药
一、宏量元素与微量元素
时至今日,已发现的化学元素共有110 多种,已知天然存在的有92 种,其中在生物体内存在的有81 种(不含惰性气体、锝、钫、锕、镤、砹等11 种元素)。 天然元素在生物体内的含量、功能及作用差异较大,根据含量多少人为分成宏量元素(或常量元素)和微量元素,宏量元素是相对于微量元素命名的,它们占人体重量0. 01% 以上并且是人体主要组成或构成元素。 依据人体内含量由多到少依次是氧(O)、碳(C)、氢(H)、氮(N)、钙(Ca)、磷(P)、硫(S)、钾(K)、钠(Na)、氯(Cl)和镁(Mg),共计11 种宏量元素,占人体内化学元素总量的99. 95% 以上。 这些宏量元素在人体中的主要作用是:支撑人体结构?维持细胞内外液渗透压平衡?调节体液pH?维持神经和肌肉细胞膜的生物兴奋性?止血作用等。
微量元素有70 余种,包括铁(Fe,又称半常量元素)、碘(I)、锌(Zn)、硒(Se)、氟(F)、铜(Cu)、钴(Co)、镉(Cd)、汞(Hg)、铅(Pb)、铝(Al)、钨(W)、钡(Ba)、钛(Ti)、铌(Nb)、锆(Zr)、铷(Rb)、锗(Ge)和稀土元素等。 人体中常见元素的标准含量见表1-1。
对于微量元素划分的含量界限略有争议,1990 年FAO/ IAEA/ WHO 联合组织了人体营养专家委员会,提出在人体组织中浓度小于250μg/g-1(即0. 025% )的元素为微量元素。
由于其含量微乎其微,需要摄入的数量很少,因此,在通过膳食以外的途径进行补充时,必须非常谨慎。
各国科学家们通过对人类疾病研究和建立动物模型,并规定当某一微量元素含量长期低于一定量时将导致生理功能损伤,或某微量元素对生物体具有重要功能或为结构组成部分,则认为该微量元素为必需微量元素。 目前已证实14 种必需微量元素――铁(Fe)、碘(I)、铜(Cu)、锌(Zn)、锰(Mn)、钴(Co)、钼(Mo)、硒(Se)、铬(Cr)、镍(Ni)、锡(Sn)、硅(Si)、钒(V)和氟(F),同时也确定了其日摄入量范围。
二、膳食营养素的参考摄入量
自20 世纪中叶,营养学家就开始根据相关知识,建议机体营养素的参考摄入量,以预防营养素摄入量不足或过多对机体造成的危害。 2000 年10 月,中国营养学会在推荐的日摄食量(recommended dietary allowances,RDAs)基础上,出版了?中国居民膳食营养素参考摄入量?。 它考虑到预防营养缺乏症和有利于慢性病预防的双重需要,同时针对群体使用营养素补充剂逐渐增多的实际情况,还兼顾了各种营养素在体内的平衡协调,对各种营养素制定了一系列参考值。 这些参考值为营养素的平均摄入量界定了一个安全范围,把每日摄入量控制在一定范围,既可避免营养不足的危险,又可防止过多摄入的危害,同时还照顾到了各营养素在体内的平衡协调(图1-1)。 膳食营养素参考摄入量(dietary reference intakes,DRIs)主要包括4 项内容:
(一) 平均需要量
平均需要量(estimated average requirement,EAR)是某一特定性别、年龄及生理状况的群体对某营养素需要量的平均值。 摄入量达到EAR 水平可以满足群体中半数个体对该营养素的需要,而不能满足另外半数个体的需要。 EAR 是制定RNIs 的基础,若个体摄入量呈常态分布,已知EAR 的标准差,则一个人群的RNIs 定为EAR 加两个标准差(SD),即RNIs=EAR+2SD。 如果关于需要量变异的资料不够充分,不能计算SD 时,一般设EAR 的变异系数为10% ,这样RNIs=1. 2EAR。 针对人群,EAR 可以用于评估群体中摄入不足的发生率。
针对个体,可以检查其摄入不足的可能性。
(二) 推荐摄入量
推荐摄入量(recommended nutrient intakes,RNIs)相当于传统使用的RDAs,是满足某一特定性别、年龄及生理状况的群体中绝大多数(97% ~98% )个体需要量的摄入水平。 长期摄入量达到RNIs 水平,可以维持组织中有适当的储备。 RNIs 是健康个体的膳食营养素摄入量目标,个体摄入量低于RNIs 时并不一定表明该个体未达到适宜营养状态。 如果某个体的平均摄入量达到或超过了RNI,可以认为该个体没有摄入不足的危险。
(三) 适宜摄入量
在个体需要量的研究数据不足而不能计算EAR,因而不能得到RNIs 时,可设定适宜摄入量(adequate intakes,AIs)来代替RNIs。 AIs 是通过观察或实验获得的健康人群某种营养素的摄入量。 AIs 应能满足目标人群中几乎所有个体的需要,准确性远不如RNIs,可能显著高于RNIs。 AIs 主要用做个体的营养素摄入目标,同时用做限制过多摄入的标准。 当健康个体摄入量达到AIs 时,出现营养缺乏的危险性很小。 而如果长期摄入量超过AIs,则有可能产生毒副作用。
(四) 可耐受最高摄入量
可耐受最高摄入量(tolerable upper intake level,UL)是平均每日可以摄入该营养素的最高限量,这个量对一般人群中的几乎所有个体不至于损害健康。 UL 的主要用途是检查个体摄入量过高的可能,避免发生中毒。 当摄入量超过UL 时,发生毒副作用的危险性会增加。 UL 并不是一个建议的摄入水平,“可耐受”指这一剂量在生物学上大体是可耐受的,但并不表示可能是有益的,健康个体摄入量超过RNIs 或AIs 没有明确的益处。 在大多数情况下,UL 包括膳食、强化食物和添加剂等各种来源的营养素之和。
本书附录中附表1 列举了“中国居民膳食营养素参考摄入量”中的常量和微量元素的每日推荐摄入量或适宜摄入量。
三、微量元素的生理作用
微量元素在人体内的含量很低,但是生理功能非常广泛,可以作为许多生物大分子的关键组成部分,对维持机体正常的生理活动具有极其重要的作用,下面简要介绍。
(一) 酶的组成部分
人体内无时无刻不发生着化学反应,几乎所有的这些反应都需要酶作为催化剂。 而酶是一类具有催化活性高、底物专一性强、反应条件温和的生物大分子。 酶可分为蛋白质和RNA 两大类,其中蛋白质占绝大多数。
酶蛋白的结构通常分为四级,而一级结构是之后所有结构的基础,一级结构是建立在氨基酸序列之上。 而高级结构则是在一级结构之上进行旋转、折叠等步骤,以达到一定的空间结构,产生活性中心。 有时酶仅靠蛋白质空间结构不足以达到一定的活性,需要其他物质的参与,称之为辅酶/ 辅基或辅助因子。 此类酶蛋白占总体的1/3 左右,其中靠金属微量元素作用的酶蛋白不在少数,主要分为金属活化酶和金属酶两大类。
1. 金属活化酶
此类酶只有与金属离子络合时,才表现出催化活性,因此称之为金属活化酶。 此类酶与金属离子结合通常是可逆的,解离常数较大,纯化过程中金属离子极易从酶中脱离,特异性较差。 金属离子通常是碱金属和碱土金属,但也有部分微量元素参与。 例如,当锰与DNA 聚合酶结合时,DNA 聚合酶表现出其生物活性,当锰游离出酶蛋白时,酶活性失效。
2. 金属酶
此类酶中酶蛋白与金属离子之间结合牢固,且具有较强的特异性,金属离子是酶的组成部分,因此称之为金属酶。 此类酶中金属可以直接参与催化作用,也可以与底物形成多种形式的结合物参与催化作用。 例如,铁和原卟啉形成血红素,锌与DNA 聚合酶、RNA 聚合酶的结合。
(二) 激素、维生素的组成部分
激素(hormone)是指内分泌腺和散布机体内的内分泌细胞分泌的高效能生物活性物质,其通过血液循环、旁分泌、自分泌和神经内分泌等方式作用于靶细胞从而发挥调节作用。 激素分泌过剩或过少都可能影响机体正常的生长发育,甚至导致疾病的发生。 许多激素需要微量元素作为组成部分或是辅助激素作用。 例如,甲状腺激素的原料是机体内的碘和酪氨酸,当机体中长期缺乏碘,甲状腺激素分泌过少时,会导致地方性甲状腺肿,对于处于生长发育期的儿童来说,将导致呆小症的发生。
维生素(vitamin)是人和动物营养、生长所必需的某些少量有机化合物,对机体的新陈代谢、生长、发育、健康有极重要作用。 例如,维生素B12 是一种含钴有机化合物,化学性质稳定,是人体造血不可缺少的物质,缺少则会产生恶性贫血症。
(三) 功能蛋白的组成部分
微量元素可以与特定蛋白质结合,将微量元素进行聚集和运输或是将其他元素携带运输到机体其他部位。
转铁蛋白(transferrin,TRF)是血浆中主要的含铁蛋白质,负责运载由消化管吸收的铁和由红细胞降解释放的铁,并以TRF-Fe3+ 的形式进入骨髓中,供成熟红细胞的生成。 但转铁蛋白只能与三价铁结合,因此血清中还有一种协同其作用的铜蓝蛋白(ceruloplasmin,CER),由含铜蛋白组成,可以将二价铁氧化至三价铁。
血红蛋白(hemoglobin,Hb)中血红素是由铁与原卟啉结合而成,并承担机体运输氧气的作用。
(四) 对免疫功能的影响
免疫功能(immunologic function)是机体在种系进化和个体发育过程中逐步获得的防卫能力。 主要包括三个方面:机体抵抗外界传染性因子的免疫防护功能?机体清除损伤和死亡细胞,维持自身生理平衡的自身稳定功能?对机体监视,发现并清除突变细胞的免疫监视功能。
微量元素的过剩或缺失都将会引起机体免疫功能降低,从而导致疾病的入侵或无法清除突变细胞。 例如,铁、铜、锌等微量元素的缺乏将会导致某些免疫器官发生萎缩,从而使得体液免疫和细胞免疫能力降低。 而碘缺乏时,可导致甲状腺激素分泌减少,进而引起甲状腺肿?与此同时通过反馈作用,使垂体分泌过多的促甲状腺激素激发激素,进一步促进甲状腺肿瘤的发生。 但是碘过剩时也会导致甲状腺肿瘤。 可见,微量元素对机体免疫系统具有双重作用。
(五) 对核酸的影响
核酸(nucleic acid)是核苷酸单体聚合而成的一类生物大分子,是生物细胞最基本和最重要的成分。 核酸为信息性生物大分子,决定蛋白质的性质。 存在于所有动植物细胞、微生物和病毒(阮病毒除外)、噬菌体内,是生命的最基本物质之一,对生物的生长、遗传、变异等现象都起着重要的决定作用。
核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),DNA 是真核生物、原核生物以及部分病毒(部分病毒遗传物质是RNA)的遗传物质,RNA 由信使RNA(mRNA)、核糖体RNA(rRNA)和转运RNA(tRNA)组成,是遗传物质转录和表达为相应蛋白质的必备媒介物。 在此期间微量元素起到重要作用,例如,调节基因表达的蛋白质大多数需要锌离子与蛋白质结合,形成超二级结构才能表现出活性。
四、微量元素与健康
任何一种微量元素的摄入量超过一定程度时就会对机体产生毒害作用,即便是必需微量元素也是如此。 在考虑微量元素对人体的健康效应时还应注意元素的体内存在形态,例如,三价铬在人体内是糖耐量因子的组成部分,而糖耐量因子是胰岛素的辅助成分,一旦人体长期缺乏三价铬将导致与心脑血管或糖代谢有关的疾病?但是六价铬在机体内却是强致癌剂,可导致许多癌症的发生。 因此,同样是铬,但对人体健康而言,差异极其显著。
必需微量元素也并非是越多越好,而是存在一个平台浓度(图1-2)。 当必需微量元素在机体内含量小于平台浓度下限或高于平台浓度上限时,都将会对机体正常功能造成影响,甚至死亡。 而处于平台浓度区间时,将不会对机体正常机能造成影响。 不同的必需微量元素平台浓度范围不同,例如,硒的最低需求量为17 μg/d-1(即全血硒约0. 05 μg/ml-1),生理需求量为40 μg/d-1,最高安全摄入量400 μg/d-1,界限中毒剂量为800 μg/d-1。 而碘的安全摄入上限值各国差异较大,详见表1-2。
而机体中的非必需微量元素和有毒微量元素并非一存在就会对机体造成伤害,而是机体对其有一定的耐受浓度,若其浓度小于此耐受浓度将无害于机体,反之将会对机体造成伤害,甚至死亡。 因此在研究这些微量元素对机体的影响时,应研究微量元素在体内的累积量,例如长时间接触有毒金属化合物,因日积月累就有可能对机体造成严重的影响。 矿区或重工业区附近居民血液中重金属超标造成机体各种功能下降或死亡就源于此。 图1-2显示不同微量元素含量对机体的影响情况。
(一) 最重量级的微量元素――铁
铁在自然界的储量比较丰富,但在人体内属于微量元素,是体内含量最多的微量元素。
正常情况下,成年男子体内铁含量为50~55 mg/kg-1,成年女子为35~40 mg/kg-1。 铁在人体内最重要的生理学作用是参与氧的运输和造血过程。 铁是血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素以及部分呼吸酶的必备组成部分。 其中,以血红蛋白中含量最高,而血红蛋白是人体内氧气的运输工具。 当铁长期缺乏时将可能导致缺铁性贫血(iron deficient anemia,IDA)。
缺乏铁除可能导致IDA 外,缺铁还可能导致血糖升高、甲状腺素水平升高、免疫功能受阻等。 缺铁性贫血是全球(尤其是发展中国家)主要营养缺乏症之一,已引起世界各国政府及组织的普遍关注。 2001 年世界卫生组织指出全球有40 亿~50 亿人处于铁缺乏状态,而由于铁缺乏导致的贫血在20 亿贫血患者中占相当数量。 2005 年世界卫生组织指出全球有15 亿~17 亿贫血患者,高发于非洲、东南亚和中东地区,好发于学龄儿童和育龄妇女,并提到我国婴幼儿(<5 岁)约有20% 处于贫血状态(WHO,2008)。 2002 年中国居民营养与健康状况调查结果显示:中国居民贫血患病率为20. 1% ,其中男性为15. 8% ,女性为23. 3% ?城市居民为18. 2% ,农村为20. 8% ,老年人贫血患病率随年龄的增加呈上升趋势。 2004 年对贵州省龙里县251 名3~7 岁儿童的监测中发现,贫血儿童占34. 66% ?105 名7~14 岁儿童贫血率为20. 95% 。 对770 名成年妇女的贫血状况监测发现,妇女贫血率为41. 43% 。
“铁强化酱油”是向酱油中加入稳定的乙二胺四乙酸铁钠(NaFeEDTA)作为补铁剂,通过使用达到补充铁元素的目的。 2000 年,在我国贵州省毕节市对贫血率较高的自然高危人群各年龄组进行14 000 人的“铁强化酱油”干预试验,结果表明:经过一年半,每天食用铁强化酱油15 ml,机体内血红蛋白、血浆铁蛋白明显升高,贫血率明显下降(陈君石等,2003)。
我国卫生部自2004 年起陆续在北京、贵州、河北等9 省、市开展(中华人民共和国卫生部,2003),2010 年10 月21 日,中国疾病预防控制中心启动了“铁强化酱油”项目二期工程。 表明中国政府对改善国民营养问题的决心。
(二) 最受关注的元素――碘
碘是人类发现的第二种必需微量元素,正常情况下,成人体内碘总量为15~20 mg,其中70% ~80% 存在于甲状腺。 碘是甲状腺激素(thyroid hormone,TH)的重要组成部分,TH 的作

内容简介
《中药微量元素分析》涉及近100种海南常见中药样品,内容包括中药微量元素及其分析方法概述、中药原药微量元素分析、中药微量元素的溶出度与水煎剂(汤药)中微量元素及形态的分布与调控研究、中药水煎剂微量元素的生物利用性评估、含朱砂中成药(口服)中汞元素(Hg)的生物利用性与使用安全性评价以及中药水煎剂中重金属(以Hg为例)的脱除等。
《中药微量元素分析》可供从事中药微量元素分析及微量元素相关研究的科研人员、研究生等参考和使用。

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