不同物候期苦豆子中無機元素的分布及動態(tài)積累分析

王漢卿，段金廒，汪曉東，錢大瑋，郭 盛

(1.南京中醫(yī)藥大學(xué) 江蘇省中藥資源產(chǎn)業(yè)化過程協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210023；2.寧夏醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院，寧夏 銀川 750004；3.寧夏紫荊花制藥有限公司，寧夏 鹽池 751500)

不同物候期苦豆子中無機元素的分布及動態(tài)積累分析

王漢卿1，2，段金廒1*，汪曉東3，錢大瑋1，郭 盛1

(1.南京中醫(yī)藥大學(xué) 江蘇省中藥資源產(chǎn)業(yè)化過程協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210023；2.寧夏醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院，寧夏 銀川 750004；3.寧夏紫荊花制藥有限公司，寧夏 鹽池 751500)

目的揭示不同物候期苦豆子中無機元素的分布及動態(tài)積累規(guī)律。方法采用微波消解結(jié)合電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法，分別測定不同物候期苦豆子中不同器官中Ca、K、B、Na、P、Sn等29種無機元素的含量。結(jié)果無機元素在苦豆子植物中的分布具有一定規(guī)律：Ca、Cu、Mn主要分布在葉中，Na主要分布在莖中，Zn、P、K主要分布在種子中；各元素在不同物候期中呈現(xiàn)一定的動態(tài)積累規(guī)律：Ca含量在果莢中伴隨物候期有升高的趨勢，Zn含量在葉中伴隨物候期有下降的趨勢。結(jié)論不同物候期苦豆子中皆含有豐富的常量與微量元素，其不同部位所含的優(yōu)勢無機元素有較大差別，并且隨物候期的變化呈現(xiàn)一定規(guī)律。本研究為苦豆子藥材的生產(chǎn)、質(zhì)量控制及開發(fā)利用提供一定依據(jù)。

苦豆子；無機元素；物候期；動態(tài)積累

苦豆子SophoraalopecuroidesL.為豆科Leguminosae槐屬植物，別名苦甘草，其根莖、全草及種子均可藥用，具有清熱解毒、祛風(fēng)燥濕、止痛殺蟲等功效[1]。研究表明，苦豆子中含有多種化學(xué)成分：生物堿[2]、黃酮[3]、香豆素[4]、有機酸[5]、氨基酸[6]、蛋白質(zhì)[7]和多糖[8]，上述成分是其廣泛應(yīng)用于藥品、化妝品、動物飼料的物質(zhì)基礎(chǔ)，成為苦豆子的開發(fā)與綜合利用的重要依據(jù)。

無機元素通過與蛋白質(zhì)和其他有機基團結(jié)合，形成了酶、激素、維生素等生物大分子，發(fā)揮著重要的生理生化功能，對人體健康有非常重要的作用。中藥中存在的無機元素，某些本身就具有療效作用，有些可能對中藥藥效的發(fā)揮起協(xié)同作用，甚至某些元素具有雙重效應(yīng)或只有毒性效應(yīng)(主要指重金屬以及砷)[9]。同樣，植物的生長過程中，無機元素作為植物體的組成成分并且起到調(diào)節(jié)生理功能的作用[10]，是植物維持正常生理活動的必需成分。因此，研究無機元素在中草藥各器官中的分布以及各物候期的動態(tài)變化，可以對中草藥生長過程中的生理功能進行探討及中藥藥理、毒理作用發(fā)揮進行評價。

已有學(xué)者對苦豆子中無機元素進行分析[5，11-12]，但關(guān)注的樣品及元素種類較少。本文對苦豆子不同藥用部位、不同物候期的苦豆子樣品進行無機元素的分布及變化規(guī)律研究，初步揭示了苦豆子中無機元素的動態(tài)變化規(guī)律，從而為苦豆子藥材的生產(chǎn)、質(zhì)量控制及開發(fā)利用提供一定依據(jù)。

1 實驗材料

1.1 儀器

Optima 2100DV型電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(美國 Perkin Elmer公司)；Milestone Ethos T 微波消解系統(tǒng)(意大利 Milestone 公司)；BT125型萬分之一電子天平(賽多利斯科學(xué)儀器有限公司)；EPED超純水系統(tǒng)(南京易普達科技發(fā)展有限公司)。

1.2 試藥及試劑

元素標(biāo)準溶液Ca、K、B、Na、P、Sn、Se、Sr、Pb、Si、Hg、Mo 質(zhì)量濃度為1 000 g·mL-1，混合元素標(biāo)準溶液(As、Zn、Sb、Bi、Co、Cd、Ni、Ba、Fe、Mn、Cr、Mg、Cu、Al、Ti、Zr、V)質(zhì)量濃度為100 g·mL-1，均購自國家標(biāo)準物質(zhì)中心；超純水經(jīng)EPED超純水系統(tǒng)自制；硝酸(優(yōu)級純)、過氧化氫(分析純)，均購自上海國藥化學(xué)試劑公司。

1.3 樣品

野生苦豆子采自寧夏鹽池，采集后陰干，分為根、莖、葉、果莢、種子，粉碎，過60目篩，備用。采集時間：2011年6月至10月；經(jīng)南京中醫(yī)藥大學(xué)段金廒教授鑒定為豆科植物苦豆子SophoraalopecuroidesL.。藥材標(biāo)本存放于南京中醫(yī)藥大學(xué)江蘇省方劑高技術(shù)研究重點實驗室，樣品信息見表1。

表1 苦豆子樣品信息

2 方法與結(jié)果

2.1 電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜(ICP-AES)測定條件

射頻功率1.3 Kw，霧化氣流量0.8 L·min-1，輔助氣流量0.2 L·min-1，冷卻氣流量15 L·min-1，觀測方向Axial，溶液提升量1.5 mL·min-1。

2.2 供試品溶液的制備

精密稱取樣品粉末約0.5 g于聚四氟乙烯消解罐中，加入7 mL HNO3，1 mL 30% H2O2，密閉后放入微波消解爐，10 min升至200 ℃并保持10 min，微波功率1 000 W，待消解完全后，冷卻，轉(zhuǎn)移至50 mL量瓶中，加去離子水至刻度，搖勻，即得供試品溶液。同步以硝酸7 mL和30% H2O21 mL做空白試驗。

2.3 元素分析譜線的選擇

進行ICP-AES法測定時，選擇干擾少、精密度和信噪比均較高的譜線作為被測元素的分析譜線，選擇結(jié)果見表2。

2.4 工作曲線繪制及儀器檢出限測定

取標(biāo)準物質(zhì)Ca元素母液，加去離子水配置濃度分別為0、20、50、100、200、500 g·mL-1的系列標(biāo)準品溶液；K、Mg、P、Na元素母液加去離子水配置濃度分別為0、10、20、50、100、150 g·mL-1的系列標(biāo)準品溶液；Al、Fe、Si、Sr元素母液加去離子水配置濃度分別為0、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 g·mL-1的系列標(biāo)準品溶液；As、B、Ba、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Se、Sn、Ti、V、Zn、Zr元素母液加去離子水配置濃度分別為0、0.2、0.5、1.0、2.5、5.0 g·mL-1的系列標(biāo)準品溶液。上述各標(biāo)準溶液在選定的工作條件下經(jīng)ICP-AES測定后，儀器給出各元素的工作曲線及線性關(guān)系。測量空白溶液10次，以標(biāo)準偏差3倍時所對應(yīng)的分析濃度為該元素的儀器檢出限。線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)(r)及檢出限見表2，結(jié)果顯示各元素標(biāo)準曲線線性相關(guān)系數(shù)0.998 7～0.999 9，表明該方法線性關(guān)系良好。

表2 各元素的分析波長、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限結(jié)果

2.5 精密度實驗

在選定的測試條件下，采用ICP-AES方法對上述混合標(biāo)準溶液重復(fù)測定6次，結(jié)果見表3。各分析元素質(zhì)量分數(shù)的RSD在0.23%-2.56%，表明該方法精密度良好。

2.6 重復(fù)性實驗

取10號樣品為供試品，精密稱取0.5 g粉末6份，按2.2項下方法進行供試品溶液制備，在選定條件下測定各元素質(zhì)量分數(shù)，結(jié)果見表3。RSD為0.99%～2.78%，可滿足實驗的要求。

2.7 加樣回收率實驗

取10號樣品，采用標(biāo)準加入法進行加樣回收率實驗。精密稱取約0.25 g的 6份樣品，分別加入適量已知質(zhì)量濃度的元素標(biāo)準溶液。按2.2項下方法制備供試品溶液，在選定的測試條件下分別測定，結(jié)果見表3。加樣回收率為94.2%～104.1%，RSD<3%，說明該方法準確可靠。

表3 各元素的精密度、重復(fù)性及加樣回收率試驗測定結(jié)果

3 結(jié)果與討論

在上述方法學(xué)考察基礎(chǔ)上，按照選定的最佳儀器測試參數(shù)，采用標(biāo)準曲線法測定各樣品溶液中微量元素的含量，結(jié)果見表4。

表4 不同樣品中無機元素分析結(jié)果 /μg·g-1

a：樣品序號同表1；nd：未檢出

3.1 無機元素在苦豆子不同部位的分布

無機元素在苦豆子不同器官中的分布差異較大，同一元素在不同器官的含量差別可達22倍，實驗結(jié)果顯示：無機元素在苦豆子中的分布有一定規(guī)律。Ca、Cu、Mn主要分布在葉中，如Ca在葉中所占比例的均值為59.6%；Na主要分布在莖中，其在莖中所占比例的均值為58.3%；Zn、P、K主要分布在種子中，如Zn在種子中所占比例的均值為66.3%。這種分布規(guī)律與無機元素在植物器官中維持植物生長的生理作用密切相關(guān)，如葉中含量較高的元素Fe、Cu、Mn，在種子中含量較高的元素P、K、Zn。Fe、Cu并非葉綠素的組成成分，但在葉綠素的形成中卻需要鐵；Mn與光合作用關(guān)系密切，它能維持葉綠體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[13]；種子是P的特殊貯存器官，且對淀粉的合成有促進作用[14]；Zn對蛋白質(zhì)的代謝有影響，一般來講，缺Zn的植物中，蛋白含量明顯降低[15]，這是無機元素在植物生理中的作用，符合無機元素在苦豆子不同器官的分布的特點。

3.2 無機元素在苦豆子不同物候期的動態(tài)積累

無機元素不僅在植物不同器官的分布有所差異，而且在各器官的不同物候期中呈一定變化規(guī)律。一部分元素在不同物候期呈現(xiàn)升降變化幅度較大，如：Ca在果莢中7月(3.29 mg·g-1)、8月(3.41 mg·g-1)、9月(5.60 mg·g-1)、10月(7.12 mg·g-1)中含量有升高趨勢(圖1)；Na在莖中6月(0.95 mg·g-1)、7月(2.08 mg·g-1)、8月(2.31 mg·g-1)、9月(2.50 mg·g-1)、10月(1.01 mg·g-1)中含量在前4個月逐步升高后降低(圖2)；Zn在葉中6月(14.02 g·g-1)、7月(11.30 g·g-1)、8月(5.88 g·g-1)中含量有降低趨勢(圖3)。一部分元素在不同物候期中含量保持穩(wěn)定，如：Cu在根中不同物候期中含量波動微小，6月(3.9 g·g-1)、7月(5.9 g·g-1)、8月(4.2 g·g-1)、9月(5.0 g·g-1)、10月(4.0 g·g-1)；Fe在莖中不同物候期含量穩(wěn)定，6月(394.7 g·g-1)、7月(391.7 g·g-1)、8月(380.5 g·g-1)、9月(396.7 g·g-1)、10月(492.9 g·g-1)。研究還發(fā)現(xiàn)有些無機元素只在苦豆子的某器官中檢測到，如：Cr、Ti。無機元素在植物生長的物候期中呈現(xiàn)動態(tài)變化的特點是否與其不同的植物生理功能有關(guān)，是否與其不同部位的生長發(fā)育有關(guān)等科學(xué)問題，有待于進一步研究。

圖1 Ca在果莢中的動態(tài)變化

圖2 Na在莖中的動態(tài)變化

圖3 Zn在葉中的動態(tài)變化

3.3 元素分析譜線的選擇

進行ICP-AES法測定時，元素分析譜線選擇是否恰當(dāng)，直接影響到測定方法的可信度及測定結(jié)果的準確性。因此，本實驗依據(jù)光譜儀對每個元素的測定均可以同時選擇多條特征譜線的特點，同時考慮到共存元素的干擾，每個元素首先選取2～3條譜線進行測定，綜合分析強度、干擾情況及穩(wěn)定性，最終選擇干擾少、精密度和信噪比均較高的譜線作為被測元素的分析譜線。

3.4 小結(jié)

隨著中藥中無機元素的生物活性，或與有機成

分產(chǎn)生協(xié)同或拮抗作用研究的深入，無機元素的含量也成為評價中藥質(zhì)量的重要指標(biāo)。本實驗基于ICP-AES法對不同部位、不同物候期苦豆子中無機元素的分布及變化規(guī)律的研究，明確了苦豆子中所含元素的種類、不同器官中無機元素的分布情況以及隨物候期的變化趨勢?？喽棺幼鳛楦o、全草、種子皆可入藥的中藥材，無機元素在其各個藥用部位的含量以及隨著物候期的動態(tài)變化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為其進一步控制中藥材質(zhì)量提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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StudyonDistributionandDynamicAccumulationofInorganicElementsinSophoraalopecuroidesL.duringDifferentPhonologicalPerionds

WANGHanqing1，2，DUANJinao1*，WANGXiaodong3，QIANDawei1，GUOSheng1

(1.JiangsuCollaborativeInnovationCenterofChineseMedicinalResourcesIndustrialization，NanjingUniversityofChineseMedicine，Nanjing210023，China2.CollegeofPharmacy，NingxiaMedicalUniversity，Yinchuan，750004，China3.ZiJingHuaPharmaceuticalCo.，Ltd.ofNingxia，Yanchi751500，China)

Objective：To explore the distribution and dynamic change of inorganic elements inSophoraalopecuroidesL.during different phonological periods.MethodsThe content of 29 inorganic elements in different samples ofS.alopecuroideswas determined by ICP-AES with microwave digestion.ResultsThe results showed that inorganic elements can be enriched in certain organs，such as Ca、Cu、Mn are mainly distributed in leaves，Na is mainly distributed in stem，Zn，P，K，are mainly distributed in seeds.The content of these elements show certain regularity in different phenological periods such as the content of Ca gradually increased with the growth in the legume and the content of Zn gradually decreased with the growth in the leaves.ConclusionS.alopecuroidescontains a wealth of constant and trace elements in different phenological periods and the content of inorganic elements has a large difference and certain regularity in various organs and phenological.This study provides a basis for production，quality control and utilization ofS.alopecuroides.

SophoraalopecuroidesL.；Inorganic elements；Phenological phases；Dynamic accumulation

*

段金廒，教授，研究方向：中藥資源化學(xué)；Tel：(025)85811116，Email：dja@njutcm.edu.cn

10.13313/j.issn.1673-4890.2014.03.011

2013-09-14)