芍藥不同藥用部位重金屬吸收富集特征研究

曹 帥，王文建，權春梅，劉耀武

（1．亳州師范高等?？茖W校，安徽 亳州236800；2．安徽省中醫(yī)藥科學研究院亳州中醫(yī)藥科學研究所，安徽 亳州236800）

芍藥系毛茛科植物，是一種天然藥用植物，其根（主根）入藥稱為“白芍”，其藥用成分主要是芍藥苷，有平抑肝陽，斂陰養(yǎng)血，收汗緩中之功效［1］。有文獻研究報道［2］，在芍藥的各不同部位如花、莖、須根也含有不同量的芍藥苷，為了節(jié)約資源，達到資源的利用最大化，近年來芍藥各藥用部位須根、莖及芍花也紛紛被有效利用。然而重金屬污染是造成中藥材質量下降的重要原因之一，也是影響中藥走向世界的主要障礙之一。中藥中的重金屬污染主要元素包括鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）、汞（Hg）、銅（Cu），重金屬在人體中累積達到一定程度，會造成慢性中毒，嚴重時導致組織細胞出現病變，甚至致癌［3］。

亳州芍藥（簡稱“亳芍”）是安徽4大道地藥材之一，因其種植量大、品質佳、藥用廣而被中國藥典所收錄，因此對亳芍藥中重金屬研究具有重要意義。國內外對芍藥的研究多集中在對白芍的化學成分芍藥苷的含量測定［4-6］，而對白芍的重金屬含量研究尚不多見。作者所在課題組已經對白芍的重金屬含量做了一些研究［7-9］，但芍藥不同藥用部位重金屬的分布及其規(guī)律的研究尚未見報道。文章通過研究芍藥不同藥用部位重金屬含量的分布特征及對不同重金屬的吸收富集能力，達到對芍藥各藥用部位對不同重金屬吸收的特征研究。

1 儀器與材料

1．1 樣品采集

實驗所用樣品為芍藥的不同藥用部位，即芍花、芍藥的主根、須根、莖及土壤，實驗樣品分別從亳州市譙城區(qū)的沙土鎮(zhèn)、觀堂鎮(zhèn)、譙東鎮(zhèn)三個鄉(xiāng)鎮(zhèn)主產區(qū)采集。為了研究的科學性，芍藥不同藥用部位的采集與土壤的采集均要求采集同一植株及該植株生長的土壤。土壤采樣深度為表層0～20cm，采樣的植株為健康、無病蟲害樣株。樣品經安徽省中醫(yī)藥科學研究院亳州中醫(yī)藥研究所方成武教授鑒定為芍藥。

1．2 儀器與試劑

AFS-3100雙道原子熒光光度計（北京科創(chuàng)海光儀器有限公司）；SOLAARM6原子吸收光譜儀（美國熱電公司）；EthosA微波消解儀；島津AUW-220D電子天平；小型粉碎機（WB-100北京維博創(chuàng)機械設備有限公司）。

Pb、Cd、As、Hg、Cu單元素標準溶液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心），硝酸（BV-Ⅲ級，北京化學試劑研究所）、高氯酸（優(yōu)級純，天津市鑫源化工有限公司）、鹽酸（優(yōu)級純，西隴化工股份有限公司）、硫脲（分析純，北京化學試劑公司）、抗壞血酸（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）、雙氧水（優(yōu)級純，上海華誼微電子材料有限公司），實驗用水為去離子水。

1．3 實驗方法

1．3．1 樣品的處理與制備

樣品的前處理：將芍藥的各藥用部位洗凈并置于烘箱中105℃烘干、粉碎，放入干燥器中，備用。土壤直接取樣后置于烘箱中烘干，放入干燥器中，備用。

芍藥樣品的消解與制備：精確稱取各芍藥樣品于燒杯中，加硝酸—高氯酸（3∶1）混合溶液18mL，在電熱板上加熱消解樣品完全后（必要時可以補充混合酸液），再持續(xù)蒸發(fā)至高氯酸白煙散盡，冷卻后轉移消解液于50mL容量瓶中，并用5%硝酸溶液清洗燒杯3次，清洗液同樣倒入容量瓶中，定容，搖勻后靜置待測，同時做空白試驗。

土壤樣品的處理與消解：精確稱取土壤樣品，加入到50mL聚四氟乙烯燒杯中，并加入5mL的鹽酸，使樣品初步分解，再加入8mL硝酸、5mL氫氟酸、5mL高氯酸在電熱板上中溫加熱，持續(xù)蒸發(fā)至高氯酸白煙散盡，冷卻后轉移消解液于50mL容量瓶中，并用5%鹽酸溶液清洗燒杯3次，清洗液同樣倒入容量瓶中，定容，搖勻后靜置30min待測，同時做空白試驗。

1．3．2 測定方法

Pb、Cd、Cu采用原子吸收分光光度法，As、Hg采用原子熒光法。含量測定采用標準曲線法。

2 結果與分析

2．1 芍藥不同藥用部位的重金屬含量測定結果與分布特征

芍藥不同藥用部位的重金屬含量測定結果見表1。

表1 芍藥各藥用部位的重金屬含量 單位：mg／kg

《中華人民共和國藥典》（2010年版一部）及2007年7月1日對外貿易經濟合作部發(fā)布實行的《藥用植物及制劑進出口綠色行業(yè)標準》中藥材重金屬限量標準為Pb≤5．0mg／Kg，Cd≤0．3mg／Kg，As≤2．0 mg／Kg，Hg≤0．2mg／Kg，Cu≤20．0mg／Kg，可知，亳芍藥的主根、須根及莖的重金屬含量均符合，且遠遠低于限量標準，這為亳芍藥不同部位的安全性提供了依據。

由表1的測定結果可繪制出圖1至圖5，分別為Pb、Cd、As、Hg、Cu重金屬元素在不同藥用部位的分布圖。

圖1 芍藥不同藥用部位Pb的分布圖

圖2 芍藥不同藥用部位Cd的分布圖

圖3 芍藥不同藥用部位As的分布圖

從圖1～圖5可知，Pb、Cd、As、Hg、Cu這5種重金屬在芍藥不同部位的含量均不相同，Pb在同一植株中的分布規(guī)律為須根＞莖＞主根＞花；Cd在同一植株中的分布規(guī)律須根＞莖＞主根＞花，與Pb的分布規(guī)律相同；As在同一植株中的分布規(guī)律為須根＞莖＞花＞主根；Hg在同一植株中的分布規(guī)律為須根＞花＞莖＞主根；Cu在同一植株中的分布規(guī)律為須根＞莖＞主根＞花。由此可見，Pb、Cd、Cu在同一植株中的分布規(guī)律相同，均符合須根＞莖＞主根＞花的分布規(guī)律，而As、Hg的分布規(guī)律與Pb、Cd、Cu的分布規(guī)律稍有不同，因此說明這5種重金屬元素在芍藥不同部位的遷移分配規(guī)律不同，為明確重金屬在芍藥體內的遷移特性，需要進一步研究這5種重金屬在不同部位的富集系數［10］。

圖4 芍藥不同藥用部位Hg的分布圖

圖5 芍藥不同藥用部位Cu的分布圖

2．2 芍藥不同藥用部位重金屬富集系數

藥材本身對重金屬元素的選擇、積累能力是影響藥材重金屬含量的因素之一，這就要求在中藥材生產基地規(guī)劃中，要開展中藥材對重金屬元素的吸收積累特性研究，從而對土壤中重金屬的含量提出更加科學、合理的標準要求［11］。

植物對土壤元素的吸收富集能力可以用富集系數表示，即植物體內某元素的含量與該元素在土壤中的含量的比值［12］。為了進一步對芍藥不同藥用部位的吸收富集能力進行研究，作者又對芍藥采集點對應的3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤做了重金屬的含量測定，測定結果見表2。

表2 不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤的重金屬含量 單位：mg／kg

GAP對藥用植物的栽培的條件中，要求栽培土壤應符合土壤質量二級標準，參照表3國家二級土壤環(huán)境質量標準（GB15618—2008），比較分析得知，研究區(qū)土壤中5種重金屬含量均符合國家二級土壤環(huán)境質量標準要求，說明亳州地區(qū)的土壤重金屬狀況良好，適合藥用植物的種植。

表3 土壤環(huán)境質量標準 單位：mg／kg

由表1和表2測量數據可計算出5種重金屬元素在芍藥不同部位的富集系數見表4。

表4 芍藥不同部位對五種重金屬元素的富集系數

由表4可以繪制出芍藥不同部位對5種重金屬元素的吸收系數分布圖，見圖6。

由圖6可以得出以下結果：

1）芍藥不同部位對5種重金屬元素的吸收富集能力比較

圖6 芍藥不同部位對五種重金屬元素的吸收系數分布圖

對Pb、Cd、Cu的吸收富集能力為：須根＞莖＞主根＞花對As的吸收富集能力為：須根＞莖＞花＞主根對Hg的吸收富集能力為：須根＞花＞莖 ＞主根。

由以上吸收富集能力可看出，芍藥須根對5種重金屬元素的吸收富集能力最大，而主根對Pb、Cd、Cu重金屬元素的吸收富集能力較小，對As、Hg重金屬元素的吸收富集能力最小，因此在重金屬含量較高的地區(qū)應加強對須根的重金屬含量的監(jiān)測。另外，富集系數r在0．5～1．5時表示該部位重金屬含量與土壤中該重金屬的含量屬同一水平，r＜0．5表示該部位重金屬含量較土壤中該重金屬的含量相對貧化，即低于土壤中相應重金屬含量的水平。芍藥各藥用部位對5種重金屬元素的吸收富集系數基本都小于0．5（除了須根對Cd的富集系數r＞0．5），說明芍藥對土壤中五種重金屬的吸收富集能力均較小。

2）同一藥用部位對不同金屬元素的分析比較

芍藥須根對土壤中不同重金屬元素的富集能力大小順序依次為：Cd＞Cu＞Hg＞Pb＞As；芍藥主根對土壤中不同重金屬元素的富集能力大小順序依次為：Cu＞Cd＞Pb＞Hg＞As；芍藥莖對土壤中不同重金屬元素的富集能力大小順序依次為：Cu＞Cd＞Hg＞Pb＞As；芍藥花對土壤中不同重金屬元素的富集能力大小順序依次為：Cu＞Cd＞Hg＞Pb＞As。

由此得知，芍藥各藥用部位對Cu、Cd的吸收富集能力較大，對Pb、Hg的吸收能力較小，而對As的吸收富集能力最小。

3 結論

1）通過研究，首次揭示了Pb、Cd、As、Hg、Cu這5種重金屬在芍藥植株上的分布規(guī)律，Pb、Cd、Cu在同一植株中的分布規(guī)律相同，均符合須根＞莖＞主根＞花的分布規(guī)律，而As在同一植株中的分布規(guī)律為須根＞莖＞花＞主根，Hg在同一植株中的分布規(guī)律為須根＞花＞莖＞主根，由此可見，對于芍藥而言，并不是越沿植株向上重金屬含量越小，說明Pb、Cd、As、Hg、Cu在芍藥植株上的遷移具有其獨特性，可能與芍藥自身的遺傳特性有關。

2）通過研究芍藥不同部位對重金屬元素的吸收富集能力，結果表明，芍藥不同藥用部位對重金屬元素的吸收富集能力各不相同，但芍藥對土壤中5種重金屬的吸收富集能力均較小，不屬于對這5種重金屬強吸收的植物，因此種植芍藥對土壤的可選擇性較大。同一藥用部位對不同金屬元素吸收富集能力亦不相同，芍藥各藥用部位對Cu、Cd的吸收富集能力較大，對Pb、Hg的吸收能力較小，而對As的吸收富集能力最小。因此，Cu、Cd含量較大的土壤不適宜種植芍藥，另外，在采收時需注意監(jiān)測各藥用部位Cu、Cd的含量。這些研究成果可作為選擇芍藥種植基地的重要依據。

［1］國家藥典委員會．中華人民共和國藥典（一部）［S］．北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010．

［2］孟祥松，蔣磊，李繼武，等．芍藥植株不同部位芍藥苷含量分析［J］．安徽醫(yī)藥，2012，16（10）：1439-1440．

［3］楊云，王爽，肖功勝．6個主產區(qū)柴胡藥材中重金屬的含量測定［J］．遼寧中醫(yī)雜志，2010，37（11）：2220-2221．

［4］金傳山，蔡一杰，吳德玲．不同采收期亳白芍中芍藥苷與白芍總苷的含量變化［J］．中藥材，2010，33（10）：1548-1550．

［5］王甫成，時維靜．不同采收年限亳白芍中芍藥苷含量的變化［J］．中國實驗方劑學雜志，2011，17（23）：51-53．

［6］胡敏伶，任江劍，王志安．采收期和加工方法對杭白芍中芍藥苷含量的影響［J］．中國現代中藥，2010，12（1）：27-29．

［7］權春梅，曹帥，張霄翔．白芍中重金屬含量的測定［J］．長春工業(yè)大學學報：自然科學版，2014，35（3）：251-254．

［8］曹帥，權春梅，張霄翔．不同加工泡制方法對亳白芍的重金屬含量影響的研究［J］．遼寧科技學院學報，2014，16（2）：18-20．

［9］權春梅，曹帥，劉耀武．四大產地白芍中重金屬含量的測定［J］．黑河學院學報，2014，5（4）：120-122．

［10］朱維晃，楊元根，畢華，等．海南土壤中Zn、Pb、Cu、Cd四種重金屬含量及其生物有效性的研究［J］．礦物學報，2004，24（3）：239-244．

［11］賈薇．中藥材中重金屬的分析方法及其吸收富集特征研究［D］．廣州：廣州中醫(yī)藥大學（博士學位論文），2009．

［12］周亞文，劉璐，何越，等．姜黃各藥用部位對土壤中重金屬的富集能力分析［J］．科技通報，2015，3（31）：254-257．