
藥用植物中的礦物元素是其藥效發揮、品質評價與安全管控的核心指標,元素種類與含量直接影響中藥材的藥用價值、食用安全性及道地性。傳統藥用植物元素檢測多依賴單一檢測技術,存在檢測效率低、前處理繁瑣、無法兼顧快速篩查與精準定量的問題。
激光誘導擊穿光譜(LIBS)技術是一種新興的元素檢測和分析技術。當激光作用于樣品表面時,在極短的時間內誘導產生含有樣品物質信息的等離子體。通過對等離子體發出的光譜進行收集分析,建立光譜與元素一一對應的關系。由此可以檢測出元素周期表中的大部分元素。通過標準物質定標后可以進一步得到元素的含量信息。激光誘導擊穿光譜技術(LIBS)與電感耦合等離子體發射光譜技術(ICP-OES)結合,開展藥用植物樣品礦物元素的聯合檢測研究,可以構建高效、精準的元素分析體系,為藥用植物品質鑒定、元素溯源及安全檢測提供了全新的技術支撐,對中藥材標準化檢測領域具有重要實踐意義。

文中指出,激光誘導擊穿光譜技術(LIBS)用于5種藥用植物樣品中常量元素與微量元素的快速檢測分析。LIBS 檢測結果證實樣品中含有碳、鐵、鎂、硅、鈣、氧、氫、氮、鈉等多種元素,但這5種藥用植物體內各類元素的含量均存在差異。

上圖為5種藥用植物中主要元素的特征光譜,元素信息準確可見。

上圖為5種藥用植物樣品 L1~L5 的偏最小二乘(PLS)因子得分圖。結果表明,僅依靠第1個 PLS 因子,無法實現5種樣品的有效區分。將第 1、2 兩個 PLS 因子共同作為判別變量時,不同樣品對應的得分聚類區域便可相互分離開(圖 b)。納入更多 PLS 因子,能夠進一步提升偏最小二乘判別分析(PLS-DA)模型的分類準確率。
研究首先利用 LIBS 技術對植物的根、葉片等植株組織開展常量及微量元素定性分析。隨后基于采集的 LIBS 光譜數據,采用譜線強度比值法測算各類元素對應的含量。將所得檢測結果,與電感耦合等離子體發射光譜法(ICP-OES)測得的譜線強度比值結果進行比對驗證。同時依托 LIBS 全譜數據開展偏最小二乘判別分析(PLS-DA),以此挖掘 5 種藥用植物樣品之間的光譜特征差異。借助上述統計學算法可構建校正模型與分類識別模型,后續依托建好的模型即可便捷判別未知植物樣品,預測樣品屬性與元素組分。運用譜線強度比值法對礦質元素進行定量測算,精準預估出藥用植物樣品中各類元素的相對含量;LIBS 測算結果與 ICP-OES 測定數據吻合度良好。

上圖為LIBS與 ICP-OES數據結果比對,檢測數據吻合度良好。據此可得出結論:該批植物樣品中其余各類元素的相對含量測算結果準確可靠,可滿足藥用研究參考要求。
本研究不僅驗證了 LIBS 聯合 ICP-OES 技術可用于監測不同藥用植物元素組成的動態變化,同時佐證了這5種藥用植物各自獨特的藥用價值;各樣品內部元素相對含量配比適宜,具備藥用應用價值。該研究充分證實:LIBS 技術結合化學計量學方法,可作為藥用植物的重要分析手段,用于探究不同植物生物樣本的差異化特征。
文中LIBS技術的應用是該研究的核心創新與技術亮點,承擔著快速篩查、定性分析、高效初篩的關鍵作用,彌補了傳統檢測技術的諸多短板。首先,LIBS具備無復雜樣品前處理的獨特優勢,無需對藥用植物樣品進行消解、萃取等化學預處理,極大簡化了實驗流程,規避了化學試劑造成的樣品污染與元素損耗,同時降低了檢測成本與實驗耗時,適配大批量藥用植物樣品的快速篩查場景。其次,LIBS可實現多元素同步快速定性檢測,能夠瞬時同步獲取樣品中多種元素的光譜特征信息,快速判定藥用植物的元素組成特征,為樣品初步品質分級提供依據。該研究通過兩種技術聯用的方式,構建了“LIBS快速初篩+ICP-OES精準定量"的藥用植物元素檢測新模式。整體來看,ICP-OES作為傳統標準檢測技術,為實驗數據提供基準,保障定量結果的精準可靠;而LIBS作為新型快速光譜技術,承擔高效篩查、快速定性的核心功能,二者形成技術互補。
文中實驗可采用北京澳作生態儀器有限公司自主研發的EcoChem 激光光譜元素分析系統,該系統采用激光誘導擊穿光譜(LIBS)技術。激光能量200mJ@1064nm,能量輸出0-100%可調;重現率20Hz;光斑大小50-300μm連續可調;三維全自動工作臺;樣品室可通入氦氣或氬氣。


通過本文的研究驗證了LIBS技術在藥用植物礦物元素檢測中的可行性與實用性,證實其可作為藥用植物品質評價、安全篩查、產地溯源的高效新型技術。兩種技術聯用模式兼顧了檢測效率、精準度與經濟性,為藥用植物元素分析標準化、快速化、現場化檢測提供了新路徑,也為后續中藥材的質量管控、資源開發利用提供了重要的技術參考與數據支撐。激光誘導擊穿光譜技術作為一種新興的、快速的、微損的微區化學分析技術,有著傳統儀器所不具備的更多功能。隨著這一技術的發展,它必將在元素分析領域發揮越來越重要的作用。
聯系我們
北京澳作生態儀器有限公司 公司地址:北京市海淀區路3號院6號樓1單元一層101A 技術支持:化工儀器網掃一掃 更多精彩
微信二維碼
網站二維碼