不同生長(zhǎng)年限紅芪微量元素特征研究

強(qiáng)正澤，李成義，李碩，王明偉

甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，甘肅 蘭州 730000

不同生長(zhǎng)年限紅芪微量元素特征研究

強(qiáng)正澤，李成義，李碩，王明偉

甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，甘肅 蘭州 730000

目的以不同生長(zhǎng)年限紅芪為研究對(duì)象，探討其微量元素特征與紅芪質(zhì)量的相關(guān)關(guān)系。方法采集不同生長(zhǎng)年限的紅芪，采用火焰原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定紅芪中12種微量元素，并應(yīng)用SPSS21.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Duncan多重比較、Spearman相關(guān)分析、判別分析及因子分析。結(jié)果不同生長(zhǎng)年限紅芪中鎳、鎂、錳元素含量之間存在明顯差異；生長(zhǎng)年限與鋅元素含量之間存在顯著中等程度負(fù)相關(guān)關(guān)系，與鋰元素含量之間存在顯著中等程度正相關(guān)關(guān)系；銅、鐵、鈣、鉀、鋅、鈉、錳元素含量與紅芪生長(zhǎng)年限之間存在Fisher線性關(guān)系；不同生長(zhǎng)年限紅芪質(zhì)量具有差異性，且主產(chǎn)區(qū)2年生紅芪質(zhì)量也具有差異性，4年生、3年生紅芪比8年生、6年生紅芪質(zhì)量好。結(jié)論紅芪生長(zhǎng)年限與某些微量元素關(guān)系密切，微量元素與紅芪的質(zhì)量具有一定關(guān)系。

紅芪；生長(zhǎng)年限；微量元素；質(zhì)量

紅芪為豆科植物多序巖黃芪Hedysarum polybotrys Hand. Mazz.的干燥根［1］，具有補(bǔ)氣固表、排膿、斂瘡生肌功效，已在甘肅定西地區(qū)與南部廣泛栽培，其中武都米倉(cāng)山紅芪被引為“米倉(cāng)紅芪”。微量元素是一切中藥的基本成分，是中藥有效藥成分的核心組分，是傳統(tǒng)中藥理論量化的物質(zhì)基礎(chǔ)［2-3］，還是中藥質(zhì)量控制不可或缺的特征參數(shù)［4］。研究發(fā)現(xiàn)，微量元素含量在某些不同生長(zhǎng)年限的中藥中呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律［5］，微量元素含量的高低不僅可以評(píng)價(jià)中藥品質(zhì)的優(yōu)劣［6］，而且能夠通過(guò)不同生長(zhǎng)年限中藥微量元素的含量特征評(píng)價(jià)中藥的最佳采收年限［7］；同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn)，由于生長(zhǎng)年限的不同導(dǎo)致藥材中初級(jí)代謝產(chǎn)物與次級(jí)代謝產(chǎn)物含量參差不齊，影響了中藥的質(zhì)量［8-9］。此外，學(xué)者以紅芪根干重、黃酮、總多糖等為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究了生長(zhǎng)年限對(duì)紅芪產(chǎn)量與品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)年限對(duì)紅芪產(chǎn)量與品質(zhì)均具有顯著影響［10］，因此，分析不同生長(zhǎng)年限紅芪中微量元素的特征，對(duì)研究紅芪生長(zhǎng)年限、藥材質(zhì)量的響應(yīng)關(guān)系及綜合開(kāi)發(fā)利用具有實(shí)際意義。

本研究收集不同生長(zhǎng)年限的紅芪樣品，采用火焰原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定了12種微量，應(yīng)用判別分析等分析方法，研究不同生長(zhǎng)年限紅芪中微量元素的特征，旨在為紅芪生長(zhǎng)年限的鑒別研究及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系的建立提供基礎(chǔ)性依據(jù)。

1　儀器與試藥

不同生長(zhǎng)年限栽培樣品均采集于紅芪主產(chǎn)區(qū)甘肅省隴南地區(qū)（武都、宕昌），藥材樣品由甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院李成義教授鑒定，為豆科植物多序巖黃芪Hedysarum polybotrys Hand. Mazz.的干燥根。經(jīng)搓條后晾干，粉碎備用。樣品信息見(jiàn)表1。

表1　紅芪樣品信息

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

SOLAAR S-2型原子吸收光譜儀、SB450300型電熱板（湖北英山國(guó)營(yíng)無(wú)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），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，使用前均用鉻酸洗液浸泡24 h，然后用自來(lái)水、去離子水沖洗干凈，50 ℃烘干備用。

2　方法與結(jié)果

2.1樣品處理

將12份不同生長(zhǎng)年限的紅芪樣品分別用自來(lái)水沖洗干凈，再用蒸餾水清洗后于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 0 g粉末于100 mL燒杯中，準(zhǔn)確加入濃硝酸-高氯酸（4∶1）液20 mL，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(wú)色透明狀，停止加熱，冷卻后用1%硝酸定容于50 mL容量瓶中，備用?？瞻兹芤和瑯硬僮鳌?/p>

2.2含量測(cè)定及準(zhǔn)確度試驗(yàn)

將處理好的紅芪樣品按文獻(xiàn)［11］中微量元素測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表2。以S2樣品做加樣回收率試驗(yàn)，平行6份，結(jié)果見(jiàn)表3，本方法的準(zhǔn)確度符合要求。

表2　紅芪中微量元素含量（±s，μg/g）

表2　紅芪中微量元素含量（±s，μg/g）

樣品編號(hào)　Fe　Cu　Ca　K　Zn　Ni S1　2.062 5±0.014 2　0.429 7±0.022 2　3.278 7±0.258 3　17.754 4±0.277 9　6.482 0±0.217 1　0.219 8±0.001 1 S2　0.968 0±0.067 6　0.309 9±0.009 8　3.185 8±0.259 0　18.100 0±0.489 9　3.271 7±0.296 7　0.231 1±0.001 3 S3　1.827 2±0.117 8　0.260 8±0.072 5　3.288 9±0.251 8　17.529 7±0.020 0　3.549 4±0.365 1　0.225 8±0.000 3 S4　1.711 1±0.004 5　0.212 7±0.049 6　3.102 7±0.243 8　18.076 2±0.082 1　3.311 3±0.156 4　0.228 7±0.002 4 S5　1.644 3±0.013 2　0.302 6±0.130 7　3.007 9±0.242 4　18.306 5±0.177 7　4.195 8±0.113 8　0.230 8±0.000 8 S6　1.714 5±0.062 0　0.296 1±0.088 2　3.123 2±0.230 8　17.351 4±0.172 1　3.658 5±0.053 7　0.214 2±0.002 6 S7　2.313 0±0.000 7　0.310 5±0.147 8　3.241 8±0.225 3　16.814 8±0.040 2　3.773 5±0.021 5　0.215 5±0.000 8 S8　1.164 4±0.011 5　0.264 9±0.034 3　3.089 1±0.184 8　17.782 5±0.200 9　4.259 8±0.170 7　0.197 2±0.004 4 S9　1.769 9±0.080 2　0.185 6±0.006 2　3.227 3±0.166 1　17.260 2±0.018 8　3.395 4±0.081 2　0.196 6±0.004 6 S10　2.127 6±0.257 5　0.214 9±0.010 3　3.030 2±0.132 8　17.336 8±0.193 1　3.637 4±0.143 5　0.211 5±0.000 9 S11　1.378 4±0.021 1　0.264 0±0.092 7　3.411 6±0.206 0　17.781 4±0.117 5　3.137 9±0.064 5　0.223 0±0.001 8 S12　1.682 1±0.007 8　0.309 6±0.002 0　3.183 1±0.165 7　17.281 3±0.069 7　3.186 0±0.072 0　0.213 5±0.001 9

續(xù)表2

表3　加樣回收率試驗(yàn)結(jié)果（n=6）

2.3生長(zhǎng)年限與微量元素的相關(guān)關(guān)系

為了明確紅芪中生長(zhǎng)年限與微量元素含量的相關(guān)關(guān)系，以紅芪中12種微量元素含量及生長(zhǎng)年限數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，采用SPSS21.0軟件進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析、Duncan多重比較分析、判別分析及質(zhì)量綜合排名的因子分析。

2.3.1Duncan多重比較分析Duncan多重比較分析多用于2組以上樣本均數(shù)的差別比較［12］，本研究中由于2年生樣品較多，故進(jìn)行Duncan多重比較分析時(shí)取其均值進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)表4。由Duncan多重比較分析結(jié)果可以得出，在2年生、3年生、4年生、6年生、8年生紅芪樣品中Cu、Fe、Ca、K、Zn、Na、Cr、Li、Co元素含量無(wú)明顯差異，而Ni、Mg、Mn元素含量在不同年限紅芪樣品中具有明顯差異；其中 Ni元素含量在2年生、3年生、6年生紅芪樣品中無(wú)明顯差異，4年生與8年生樣品無(wú)明顯差異，2年生、3年生、6年生紅芪樣品分別與4年生、8年生紅芪樣品之間具有顯著差異；Mg元素含量在2年生、3年生、8年生樣品之間無(wú)明顯差異，而在4年生與6年生紅芪樣品之間具有顯著差異，同時(shí)4年生、6年生紅芪樣品中Mg元素含量分別與2年生、3年生、8年生紅芪樣品之間具有顯著差異；Mn元素含量在2年生、3年生、4年生、6年生、8年生紅芪樣品之間均具有顯著差異。2.3.2Spearman相關(guān)性分析紅芪生長(zhǎng)年限與微量元素含量 Spearman相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表 5。結(jié)果表明，生長(zhǎng)年限與Zn元素含量間存在顯著中等程度負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.612），與Li元素含量間存在顯著中等程度正相關(guān)關(guān)系（r=0.595），與Cu、K、Ni、Mg、Mn、Co元素含量間存在不顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與Ca、Na、Cr元素含量間存在不顯著弱正相關(guān)關(guān)系。

表4　紅芪生長(zhǎng)年限與微量元素Duncan多重比較分析結(jié)果

表5　紅芪生長(zhǎng)年限與微量元素Spearman相關(guān)性分析結(jié)果（r）

2.3.3判別分析采用判別分析對(duì)不同生長(zhǎng)年限紅芪中微量元素進(jìn)行檢驗(yàn)［13］，發(fā)現(xiàn)紅芪中Cu、Fe、Ca、K、Zn、Na、Mn元素含量與生長(zhǎng)年限之間存在Fisher線性關(guān)系，同時(shí)得到5種微量元素與生長(zhǎng)年限之間的Fisher線性判別式：

式中，Y（2）、Y（3）、Y（4）、Y（6）、Y（8）分別代表2、3、 4、6、8年生長(zhǎng)年限，X1～X7分別代表Cu、Fe、Ca、K、Zn、Na、Mn元素含量。

2.3.4因子分析為了明確微量元素與紅芪質(zhì)量的關(guān)系，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析，總共提取了4個(gè)主成分，方差貢獻(xiàn)率見(jiàn)表6。以不同生長(zhǎng)年限紅芪綜合得分及排名為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)紅芪進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。得分越高表明該樣品質(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)算不同生長(zhǎng)年限紅芪的質(zhì)量綜合得分（Y），Y=0.370 2F1+0.228 2F2+0.159 6F3+0.126 3F4，各公因子得分計(jì)算公式 Fi=∑bijXj（bij為因子得分矩陣第i行、第j列的系數(shù)，Xj為元素含量），不同生長(zhǎng)年限紅芪綜合排名及得分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表7。可見(jiàn)，不同生長(zhǎng)年限紅芪質(zhì)量具有差異性，其中4年生、3年生質(zhì)量比8年生、6年生紅芪質(zhì)量較好，而主產(chǎn)區(qū)2年生紅芪樣品質(zhì)量排名不同，說(shuō)明主產(chǎn)區(qū)2年生紅芪質(zhì)量也具有差異性。

表6　主成分特征值及方差貢獻(xiàn)率

表7　紅芪質(zhì)量總得分及排名

3　討論

本研究收集了12份不同生長(zhǎng)年限的紅芪樣品，測(cè)定了其中12種微量元素的含量，發(fā)現(xiàn)在紅芪中Fe、Ca、K、Zn、Na、Mg元素含量相對(duì)較高。紅芪屬于補(bǔ)益類中藥，這與范氏［14］研究補(bǔ)益中藥中的Zn、Cu、Mn和Fe等元素含量豐富的結(jié)果相似。

本研究結(jié)果表明，隨著紅芪生長(zhǎng)年限的變化，紅芪中Ni、Mg、Mn元素的含量產(chǎn)生了不同程度的差異性，Zn、Li元素含量分別與生長(zhǎng)年限具有顯著中等程度負(fù)相關(guān)、顯著中等程度正相關(guān)關(guān)系，同時(shí)Cu、Fe、Ca、K、Zn、Na、Mn元素含量與紅芪生長(zhǎng)年限之間具有Fisher的線性關(guān)系，這可能與紅芪在某一生長(zhǎng)年限時(shí)生長(zhǎng)環(huán)境不同有關(guān)。以微量元素為指標(biāo)評(píng)價(jià)不同生長(zhǎng)年限紅芪質(zhì)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)不同生長(zhǎng)年限的紅芪質(zhì)量綜合排名不同，其中4、3年生紅芪質(zhì)量排名較為靠前，與文獻(xiàn)［10］研究紅芪以3年生質(zhì)量較佳的結(jié)果相似，表明本研究結(jié)果有一定借鑒意義，同時(shí)說(shuō)明以微量元素評(píng)價(jià)紅芪質(zhì)量有一定的合理性。隨著中藥鑒定學(xué)科的發(fā)展，中藥生長(zhǎng)年限的鑒別已成為中藥鑒定的熱點(diǎn)與難點(diǎn)，現(xiàn)有的鑒別技術(shù)如顯微、DNA分子標(biāo)記及成分鑒別都依據(jù)中藥在生長(zhǎng)過(guò)程中由于生態(tài)因素等原因的影響而出現(xiàn)的細(xì)微變化實(shí)現(xiàn)，而本研究通過(guò)建立微量元素與生長(zhǎng)年限的判別分類函數(shù)，可為紅芪生長(zhǎng)年限的鑒別提供基礎(chǔ)性依據(jù)。因此，生長(zhǎng)年限是影響紅芪質(zhì)量的因素，紅芪生長(zhǎng)年限與某些微量元素的含量之間關(guān)系密切，紅芪中微量元素含量與紅芪的質(zhì)量具有一定的關(guān)系。

本研究以紅芪主產(chǎn)區(qū)武都、宕昌為采樣點(diǎn)，分析了不同生長(zhǎng)年限紅芪中微量元素的特征及與質(zhì)量之間的關(guān)系，研究結(jié)果仍具有一定的局限性。分析其原因有以下幾點(diǎn)：①盡管武都、宕昌都是紅芪的主產(chǎn)區(qū)，但在紅芪生產(chǎn)立地條件、氣象因子等方面有一定差異；②樣品數(shù)量不足，2年生紅芪樣品居多，其他年限的樣品較少；③測(cè)定的微量元素?cái)?shù)僅有12種，其中重金屬元素只測(cè)定了 Cu，缺少鉛、鎘、砷、汞等元素含量，因此對(duì)不同生長(zhǎng)年限紅芪藥材的安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)有限。微量元素、生長(zhǎng)年限、藥材質(zhì)量三者的關(guān)系有待于進(jìn)一步深入分析。

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Study on Characteristics of Trace Elements of Hedysari Radix in Different Growth Ages

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

Objective To discuss the correlativity of the characteristics of trace elements and the quality in Hedysari Radix in different growth ages by taking the Hedysari Radix with different growth ages in Gansu as the research objects. Methods Hedysari Radix in different growth ages was collected. The contents of 12 trace elements in Hedysari Radix were detected by using flame atomic absorptions pectrophotometer.The multiple comparisons，correlation analysis， discriminant analysis and factor analysis were performed by SPSS21.0. Results The contents of Ni， Mg， and Mn were significant in Hedysari Radix with different growth ages. The growth ages had significantly negative correlation with Zn contents and had significantly positive correlation with Li contents. The contents of Cu，F(xiàn)e， Ca， K， Zn， Na， and Mn and growth ages existed Fisher linear. The quality of Hedysari Radix with different growth ages had difference；the quality of Hedysari Radix with 2-year-old growth ages also had difference； the quality of 3 and 4-year-old Hedysari Radix was better than 6 and 8-year-old. Conclusion There are closely relationships between growth and the contents of certain trace elements. The quality of Hedysari Radix has some relationships with the contents of trace elements.

Hedysari Radix； growth ages； trace elements； quality

R284.1

A

1005-5304（2016）10-0087-05

2015-09-07）

（

2015-10-31；編輯：陳靜）

國(guó)家自然科學(xué)基金地區(qū)基金（81360621）；甘肅省高校中（藏）藥化學(xué)與質(zhì)量研究省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目（zzy-2015-01）

李成義，E-mail：gslichengyi@163.com

DOl：10.3969/j.issn.1005-5304.2016.10.020