基于12種微量元素評價(jià)甘肅不同產(chǎn)區(qū)紅芪質(zhì)量

李成義，強(qiáng)正澤，王燕，王明偉，李碩

甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，甘肅 蘭州 730000

基于12種微量元素評價(jià)甘肅不同產(chǎn)區(qū)紅芪質(zhì)量

李成義，強(qiáng)正澤，王燕，王明偉，李碩

甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，甘肅 蘭州 730000

目的以甘肅不同產(chǎn)區(qū)紅芪為研究對象，紅芪中微量元素含量為評價(jià)指標(biāo)，評價(jià)甘肅不同產(chǎn)區(qū)紅芪質(zhì)量，為紅芪質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考依據(jù)。方法采用火焰原子吸收分光度法測定甘肅不同產(chǎn)區(qū)紅芪中鐵、銅、鈣、錳、鋅、鎂、鉻、鈷、鈉、鋰、鎳、鉀微量元素含量，應(yīng)用SPSS21.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析，采用主成分提取公因子，建立質(zhì)量綜合排名分析函數(shù)。結(jié)果提取了3個(gè)公因子F1、F2、F3，質(zhì)量評價(jià)函數(shù)為Y= 0.657F1+0.119F2+0.089F3；鉻、鋰、鈷、銅、鋅、鐵、鎂是影響紅芪質(zhì)量的特征性元素；以微量元素評價(jià)紅芪質(zhì)量時(shí)，野生紅芪的質(zhì)量優(yōu)于栽培紅芪的質(zhì)量，質(zhì)量排名結(jié)果與隴南為紅芪主產(chǎn)區(qū)相符，定西地區(qū)部分樣品質(zhì)量較優(yōu)。結(jié)論以微量元素評價(jià)紅芪質(zhì)量表征了不同產(chǎn)區(qū)紅芪質(zhì)量之間的差異性，結(jié)果較為合理。

不同產(chǎn)區(qū)；紅芪；微量元素；質(zhì)量評價(jià)

紅芪為豆科植物多序巖黃芪Hedysarum polybotrysHand.-Mazz.的干燥根，是甘肅地產(chǎn)藥材之一，最早記錄在《神農(nóng)本草經(jīng)》黃芪項(xiàng)下，用藥歷史悠久，具有補(bǔ)氣固表、利尿托毒等功效［1］。古代將紅芪分為上中下三品進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)?！侗静菝审堋酚涊d：“……種有三品，治無兩般。木芪莖短理橫，功力殊劣，此為下品?！紊姿?、赤水二鄉(xiāng)，俱屬隴西，白水頗勝，此為中品。綿芪出山西沁州綿上，此品極佳，為上品?！彪S著許多現(xiàn)代學(xué)科的交叉，中藥質(zhì)量評價(jià)的方法趨向于代謝組學(xué)的方法［2］、選擇離子集成譜的方法［3］、色譜聯(lián)用技術(shù)［4］、一測多評結(jié)合指紋圖譜技術(shù)［5］、主成分分析［6］、聚類分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)理統(tǒng)計(jì)［7］等方面，如楊氏等［8］從來源、性狀、顯微、理化、薄層色譜、醇溶性浸出物等方面對甘肅紅芪質(zhì)量進(jìn)行了初步系統(tǒng)評價(jià)，袁氏等［9］認(rèn)為可以建立紅芪的指紋圖譜方法控制紅芪質(zhì)量。中藥中微量元素不僅與藥效、藥性［10-11］、具有生物活性的次生代謝產(chǎn)物產(chǎn)生［12-13］、某些中藥的道地性［14］有一定相關(guān)系，而且是中藥質(zhì)量控制不可或缺的特征參數(shù)［15］，同時(shí)是“道地藥材”與非“道地藥材”藥材質(zhì)量差異的因素之一［16］。本研究以微量元素為指標(biāo)評價(jià)紅芪質(zhì)量，旨在為揭示甘肅紅芪道地性、闡明其藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的及建立質(zhì)量評價(jià)體系提供參考依據(jù)。

1 儀器與試藥

SOLAAR S-2型原子吸收分光度計(jì)（SOLAAR S-2）、SB450300型電熱板（湖北英山國營無限電元件廠）、101-2型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠）、VPH-1-5T型超純水制造系統(tǒng)（批號(hào)7061205）、BS 224型分析天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）。量瓶等玻璃儀器均用鉻酸洗液浸泡24 h后用自來水、蒸餾水沖洗干凈，50 ℃烘干備用。

鐵（Fe）、銅（Cu）、鈣（Ca）、錳（Mn）、鋅（Zn）、鎂（Mg）、鉻（Cr）、鈷（Co）、鈉（Na）、鋰（Li）、鎳（Ni）、鉀（K）標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度1000 μg/mL）均購于國家有色金屬及電子材料分析測試中心：Fe GSB 04-1726-20049，批號(hào)153029-1；Cu GSB 04-1725-2004，批號(hào)153040-1；Ca GSB 04-1720-2004，批號(hào)152030-2；Mn GSB 04-1736-2004，批號(hào) 152021-2；Zn GSB 62025-90（3001），批號(hào)07092978；Mg GSB 04-1726-2004，批號(hào)152033-2；Cr GSB 04-1722-2004，批號(hào)153001-1；Co GSB 04-1723-2004（a），批號(hào)153111；Na GSB 04-1738-2004，批號(hào) 152034-3；Li GSB 04-17-2004，批號(hào)153002-1；Ni GSB 04-1740-2004，批號(hào)153034-1；K GSB 04-1733-2004，批號(hào)153004-1；高氯酸、濃硝酸均為分析純。

采集甘肅不同產(chǎn)區(qū)的紅芪樣品66份，經(jīng)甘肅中醫(yī)藥大學(xué)楊扶德教授鑒定，為豆科植物多序巖黃芪Hedysarum polybotrysHand.-Mazz.的干燥根，經(jīng)搓條沖洗干凈后晾干，粉碎備用。樣品來源信息見表1。

表1 紅芪樣品來源信息

2 方法與結(jié)果

2.1 樣品處理

將 66份不同產(chǎn)地的紅芪樣品分別用自來水沖洗干凈泥土，用蒸餾水清洗后于60 ℃恒溫干燥箱烘至恒重，用研缽研細(xì)。每份樣品平行 2次，精密稱取1.000 0g粉末于聚四氟乙烯消解罐中，準(zhǔn)確加入濃硝酸與高氯酸（4∶1）液20mL，放置24 h后于電熱板上加熱消化處理，使其保持微沸狀態(tài)，至溶液呈無色透明狀，停止加熱，冷卻后用1%硝酸定容于50mL容量瓶中，備用。空白溶液同法操作。

2.2 測定條件

采用火焰原子吸收光譜儀對各元素進(jìn)行測定，測定條件見表2。

表2 元素測定條件

2.3 方法學(xué)考察

2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 分別取Ca、K、Zn、Mn、Co、Li、Cr、Mg、Cu、Fe、Na、Ni標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液2.5mL用去離子水定容至50mL容量瓶中，分別按表3所示濃度逐級稀釋，按“2.2”項(xiàng)下條件由低到高進(jìn)樣，記錄各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線，回歸方程、相關(guān)系數(shù)見表3。在配制Mg元素的溶液時(shí)，加入5mL氯化鍶（50 mg/mL）溶液，以消除其他元素的干擾。

表3 各元素標(biāo)準(zhǔn)液濃度回歸方程及相關(guān)系數(shù)

2.3.2 精密度試驗(yàn) 分別配制3、4、1.5、2、0.2、2、3、2、0.9、5、2、2、5 μg/mL的Ca、K、Zn、Mn、 Co、Li、Cr、Mg、Cu、Fe、Na、Ni的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按“2.2”項(xiàng)下條件測定其吸光度值，重復(fù)進(jìn)樣6次，結(jié)果各元素吸光度RSD值分別為1.2%、1.5%、1.2%、0.8%、1.1%、0.9%、1.6%、0.4%、1.8%、1.3%、0.7%、0.5%，表明儀器精密度良好。

2.3.3 重復(fù)性試驗(yàn) 取武都安化鎮(zhèn)米倉山李家廟村野生紅芪樣品，平行6份，按“2.1”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，測定樣品中Ca、K、Zn、Mn、Co、Li、Cr、Mg、Cu、Fe、Na、Ni元素的含量，結(jié)果各元素吸光度RSD值分別為1.2%、0.6%、1.1%、0.9%、1.5%、1.9%、1.3%、2.4%、1.3%、1.7%、2.6%、1.2%，表明實(shí)驗(yàn)方法重復(fù)性良好。

2.3.4 穩(wěn)定性試驗(yàn) 取野生紅芪樣品（h22），按“2.1”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，在室溫避光條件下，分別于0、8、16、24 h進(jìn)樣，Ca、K、Zn、Mn、Co、Li、Cr、Mg、Cu、Fe、Na、Ni元素吸光度的RSD值分別為1.9%、2.4%、1.1%、1.8%、1.5%、1.9%、0.5%、1.4%、2.2%、2.5%、1.6%、2.3%，表明供試品溶液在室溫避光條件下24 h穩(wěn)定，符合試驗(yàn)要求。

2.3.5 加樣回收率試驗(yàn) 精密稱取野生紅芪樣品（h22）1g，平行6份，分別加入一定濃度的12種微量元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，按“2.2”項(xiàng)下條件測定各元素含量，結(jié)果見表4。

表4 加樣回收率試驗(yàn)結(jié)果（n=6）

2.3.6 樣品測定 將制備的紅芪樣品液按“2.2”項(xiàng)下條件進(jìn)樣，記錄各元素的吸光度值，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算含量。其中Ca、Na、K、Mg元素按質(zhì)量濃度范圍分別稀釋不同倍數(shù)。不同產(chǎn)地紅芪樣品中各元素含量見表5。

2.4 數(shù)據(jù)處理分析

采用SPSS 21.0對66份紅芪樣品中12種微量元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行因子分析。采用主成分分析法提取了3個(gè)公因子，應(yīng)用具有Kaiser標(biāo)準(zhǔn)化的正交旋轉(zhuǎn)法，旋轉(zhuǎn)在5次迭代后收斂，解釋的總方差見表6，3個(gè)公因子包含了初始信息的85.519%，信息損失為14.481%，可以代表各微量元素對紅芪質(zhì)量的影響。公因子載荷量越大，對紅芪質(zhì)量的影響越強(qiáng)，各公因子載荷量見表7。以各紅芪產(chǎn)區(qū)綜合得分及排名對紅芪進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)。紅芪產(chǎn)區(qū)得分的高低，表示不同產(chǎn)區(qū)紅芪質(zhì)量優(yōu)劣，得分越高，表明此產(chǎn)區(qū)紅芪質(zhì)量越好。以各公因子的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重系數(shù)，計(jì)算紅芪各個(gè)產(chǎn)地的綜合得分（Y），Y=0.657F1+0.119F2+0.089F3，各公因子得分計(jì)算公式為為因子得分矩陣第i行、第j列的系數(shù)，Xj為元素含量值），各產(chǎn)區(qū)綜合排名及得分見表8。

表5 不同產(chǎn)地紅芪微量元素含量（μg/g）

續(xù)表5

表6 公因子的特征值及貢獻(xiàn)率

表7 公因子載荷量

表8 不同產(chǎn)地紅芪總得分及排名

3 討論

本研究測定了甘肅不同產(chǎn)地66份紅芪樣品中12種微量元素的含量，數(shù)據(jù)表明，各產(chǎn)區(qū)之間微量元素含量不同，野生紅芪與栽培紅芪微量元素含量也不相同，綜合分析表明不同產(chǎn)地紅芪存在質(zhì)量優(yōu)劣的特征，為以微量元素為指標(biāo)評價(jià)甘肅不同產(chǎn)區(qū)紅芪的質(zhì)量提供了思路。

通過采用因子分析處理數(shù)據(jù)，提取了3個(gè)公因子，分別為 F1、F2、F3，公因子載荷量表明，公因子 F1中載荷量較大的元素為Cr、Li、Co，公因子F2中載荷量較大的元素為Cu、Zn，公因子F3中載荷量較大的元素為Fe、Mg，說明Cr、Li、Co、Cu、Zn、Fe、Mg是影響紅芪質(zhì)量的特征性元素。通過各產(chǎn)區(qū)紅芪質(zhì)量綜合得分及排名分析發(fā)現(xiàn)，野生紅芪質(zhì)量得分及排名較栽培紅芪靠前，說明以微量元素評價(jià)紅芪質(zhì)量時(shí)，野生紅芪優(yōu)于栽培紅芪；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，武都、宕昌紅芪樣品排名在前15名中占大多數(shù)，這一結(jié)果與武都、宕昌為紅芪主產(chǎn)區(qū)一致，而定西產(chǎn)區(qū)如漳縣、渭源縣、岷縣紅芪質(zhì)量排名靠前，紅芪質(zhì)量較優(yōu)，這與馬氏等［17］研究認(rèn)為定西地區(qū)土壤、氣溫等生態(tài)因子適合紅芪生長的結(jié)論吻合，表明本研究結(jié)果較為合理；本研究 66份紅芪樣品來源于甘肅隴南與定西兩大紅芪產(chǎn)區(qū)，定西產(chǎn)區(qū)部分樣品質(zhì)量排名較優(yōu)，可能存在紅芪由主產(chǎn)區(qū)武都、宕昌向遷移產(chǎn)區(qū)定西遷移規(guī)律，而是否存在紅芪產(chǎn)區(qū)遷移規(guī)律以及產(chǎn)區(qū)遷移的機(jī)制如何，有待于結(jié)合分子生態(tài)學(xué)等學(xué)科技術(shù)做進(jìn)一步深入研究；再比較主產(chǎn)區(qū)武都、宕昌各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的栽培品質(zhì)量排名，發(fā)現(xiàn)同一產(chǎn)區(qū)栽培品質(zhì)量參差不齊，而且野生品也存在同樣的現(xiàn)象，說明以微量元素評價(jià)紅芪質(zhì)量能更加細(xì)化不同產(chǎn)區(qū)紅芪質(zhì)量之間的差異性。

研究表明，中藥中的微量元素一方面是其功效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，如Cu、Mn是影響補(bǔ)益類中藥功效的重要微量元素［18］，Zn、Ca、Fe元素在止血類中藥中普遍較高，且微量元素的含量與止血類中藥的性味存在一定關(guān)聯(lián)［19］，熟地黃、山萸肉、山藥的功效與Fe、Cr、Co、Mn的作用相關(guān)，茯苓、牡丹皮、澤瀉的功效與Zn、Cu的作用相關(guān)［20］；另一方面中藥中微量元素與有效成分之間構(gòu)成一定關(guān)系，如甘草藥材中的甘草苷含量與Mn、Pb含量呈顯著正相關(guān)，與Cu、Na含量呈顯著負(fù)相關(guān)，甘草酸含量與Mg、Cd、La含量呈顯著正相關(guān)，與 K、Fe含量呈顯著負(fù)相關(guān)［12］，青蒿、白芍及梔子等中藥中有效成分與微量元素 Fe、Cu、Zn等之間存在相關(guān)性［21-23］。因此，中藥中的微量元素和有效成分作為道地藥材的藥效學(xué)基礎(chǔ)，二者之間的聯(lián)系可能是中藥材在體內(nèi)發(fā)揮作用的原因，可以作為中藥材質(zhì)量評價(jià)的指標(biāo)，本研究對紅芪質(zhì)量評價(jià)體系的建立有輔助作用。由于本文篇幅有限，紅芪有效成分與微量元素的相關(guān)性分析將另文分析，同時(shí)微量元素與紅芪藥效的相關(guān)性有待深入研究。

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Study on Quality Evaluation of Hedysari Radix from Different Producing Areas in Gansu Province Based on the Contents of 12 Trace Elements

LI Cheng-yi， QIANG Zheng-ze， WANG Yan，WANG Ming-wei， LI Shuo
（Department of Pharmacy， Gansu University of Chinese Medicine， Lanzhou 730000，China）

ObjectiveTo evaluate the quality of Hedysari Radix from different producing areas in Gansu Province by setting Hedysari Radix from different producing areas in Gansu Province as study subjects and trace elements in Hedysari Radix as evaluation indexes； To provide the references for establishment of the quality standards of Hedysari Radix.MethodsThe content of Fe， Cu， Ca， Mn， Zn， Mg， Cr， Co， Na， Li， Ni and K in Hedysari Radix were detected by using flame atomic absorbption method. Data were analyzed by the factor analysis conducted by SPSS21.0 software. The common factors were extracted by principal component and analytic function for quality comprehensive ranking was established.Resu ltsThree common factors were extracted， namely F1， F2， and F3. The quality function wasY=0.657F1+0.119F2+0.089F3. Cr， Li， Co， Cu， Zn， Fe and Mg were the characteristic trace elements of Hedysari Radix that could affect the quality of Hedysari Radix. When the quality of Hedysari Radix was evaluated by the contents of trace elements， the quality of wild Hedysari Radix were better than cultivated Hedysari Radix and the quality rank was consistent with the idea that Longnan is the main producing area of Hedysari Radix. The quality of samples from Dingxi area was better.ConclusionThe quality evaluation of Hedysari Radix based on trace elements shows the differences in Hedysari Radix from different producing areas in Gansu Province and the results are relatively reasonable.

different producing areas； Hedysari Radix； trace elements； quality evaluation

10.3969/j.issn.1005-5304.2016.06.024

R284.1

A

1005-5304（2016）06-0092-07

2015-07-09）

（

2015-08-21；編輯：陳靜）

國家自然科學(xué)基金（81360621）

李碩，E-mail：290608323@qq.com