不同地區(qū)梅花鹿茸中無(wú)機(jī)元素含量的對(duì)比分析

王澤帥，陸雨順，李珊珊，姜輝，孫印石※

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所，吉林 長(zhǎng)春 130112；2.吉林特研藥業(yè)有限公司，吉林 吉林 132109）

鹿茸（Cervi Cornu Pantotrichum）是鹿科鹿屬動(dòng)物梅花鹿（Cervus nipport Temminck）或馬鹿（Cervi elaphus Linnaeus）的雄鹿未骨化密生茸毛的幼角[1]。鹿茸是我國(guó)名貴的中藥材，其主要成分有無(wú)機(jī)元素、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸及多糖等[2,3]。研究表明鹿茸除含有K、Ca、Na 及Mg 等常量元素外，還富含多種人體必需微量元素如Mn、Zn、Ni、Co 和Fe 等[4,5]。中國(guó)是世界上最早使用鹿茸作為醫(yī)療用途的國(guó)家，明代李時(shí)珍《本草綱目》記載鹿茸“生精補(bǔ)髓，養(yǎng)血益陽(yáng)，強(qiáng)健筋骨。治一切虛損，耳聾，目暗，眩暈，虛痢”?，F(xiàn)代主要有壯腎陽(yáng)、益精血、強(qiáng)筋骨、調(diào)沖任和托瘡毒的功效[1]。

中國(guó)是世界上梅花鹿養(yǎng)殖最早的國(guó)家，自商周時(shí)代就開(kāi)始養(yǎng)鹿，歷史久遠(yuǎn)。目前全國(guó)大部分省市均有養(yǎng)殖，其中吉林省長(zhǎng)春市雙陽(yáng)區(qū)、東豐縣和遼寧省西豐縣是養(yǎng)殖量最為集中的地區(qū)。鹿茸按不同生長(zhǎng)時(shí)期可分為初角茸、二杠茸、三杈茸和再生茸。初角茸也稱毛桃茸，是鹿第1 個(gè)生茸期所生長(zhǎng)的鹿茸。二杠茸和三杈茸為鹿茸常見(jiàn)形態(tài)，二杠茸是生長(zhǎng)到分生第2 分枝前采收的梅花鹿茸，由主干和眉枝組成。三杈茸為生長(zhǎng)到分生第3 分枝前采收的梅花鹿茸，由主干、眉枝和第2 分枝組成。當(dāng)頭茬茸采收之后，在鋸口處會(huì)自然生長(zhǎng)出再生茸，再生茸又稱二茬茸，是鹿在同一生茸期內(nèi)第1 次采收后的鹿茸。由于我國(guó)土地遼闊，地形錯(cuò)綜復(fù)雜，氣候條件多種多樣，不同地區(qū)的土壤、氣候等條件對(duì)于藥材的品質(zhì)均有不同程度的影響，已有研究表明，不同地區(qū)的鹿茸中次黃嘌呤[6]、多肽[7]、膠原蛋白[8]及核苷[9]的含量均有一定差異，但對(duì)于不同地區(qū)的鹿茸中無(wú)機(jī)元素含量分析的報(bào)道甚少。本研究采集了吉林省、遼寧省、黑龍江省、新疆、寧夏和山西等10 個(gè)省份34 批的鹿茸樣品，采用濕法消解前處理結(jié)合電感耦合等離子發(fā)射光譜儀對(duì)鹿茸中23 種元素進(jìn)行檢測(cè)分析，以期為鹿茸質(zhì)量評(píng)價(jià)提供參考。

1 儀器與試劑

1.1 樣品

梅花鹿初角茸、二杠茸、三杈茸和再生茸共34 份，取樣地點(diǎn)見(jiàn)表1。所有鹿茸樣品均經(jīng)切片、烘干和粉碎，過(guò)60 目篩，備用。

1.2 試劑

硝酸、分析純（北京化工廠）；高氯酸、分析純（天津政成化學(xué)制品有限公司）；超純水（電阻率≥18.0，實(shí)驗(yàn)室自制）；Ag、Al、As、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mo、Na、Ni、Pb、Se、Sn、Sr、Ti、Tl 和Zn 的多元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（購(gòu)置于國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）。

1.3 儀器

DHG-9123 A 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；XS205DU 電子天平（瑞士Mettler Toledo 公司）；Varian 710-ES 全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國(guó)Varian 公司）。

表1 梅花鹿茸藥材樣品信息Table 1 Cervi Cornu Pantotrichum sample information

續(xù)表1

2 方法

2.1 對(duì)照品溶液的配制

準(zhǔn)確量取一定體積的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，分別以2% 的硝酸定容，配制Na、Mg、K 和Ca 混合標(biāo)準(zhǔn)曲線質(zhì)量濃度為0 mg L-1、1 mg L-1、2 mg L-1、5 mg L-1、8 mg L-1和10 mg L-1。Ag、Al、As、Ba、Be、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mo、Ni、Pb、Se、Sn、Sr、Ti、Tl 和Zn 混合標(biāo)準(zhǔn)曲線質(zhì)量濃度為0g L-1、5g L-1、10g L-1、20g L-1、50g L-1和100g L-1。內(nèi)標(biāo)溶液選取一定體積的元素母液，用2%的硝酸將其稀釋10g L-1，在選定的濃度范圍內(nèi)做標(biāo)準(zhǔn)曲線，見(jiàn)表2，結(jié)果表明上述元素線性關(guān)系良好。以3 倍信噪比（S/N=3）計(jì)算檢出限（LOD），以10倍信噪比計(jì)算定量限（LOQ），結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 元素回歸方程、相關(guān)系數(shù)Table 2 Element regression equation,correlation coefficient

續(xù)表2

2.2 鹿茸樣品預(yù)處理

準(zhǔn)確稱取鹿茸粉末樣品0.5 g，置于三角燒瓶中，加硝酸-高氯酸（4∶1）混合溶液5 mL，混勻，瓶口加一小漏斗，浸泡過(guò)夜。置電熱板上加熱消解，消解程序見(jiàn)表3，保持微沸，若變棕黑色，再加硝酸-髙氯酸（4∶1）混合溶液適量，持續(xù)加熱至溶液澄清后升高溫度，繼續(xù)加至冒煙，直至白煙散盡，消解液無(wú)色透明或略帶色，放冷，轉(zhuǎn)入50 mL 容量瓶中，用2%硝酸溶液洗滌容器，洗液合并于容量瓶中，并稀釋至刻度，搖勻，即得。同法同時(shí)制備試劑空白溶液。

表3 升溫消解程序Table 3 Heating digestion procedure

2.3 ICP-OES 儀器參數(shù)

RF 功率：1 200 W，穩(wěn)定時(shí)間：3 s，等離子體流速：15.0 L/min，輔助氣體流速：1.50 L/min，光路溫度：34.9 ℃，泵速：7 r/min。

3 結(jié)果與分析

3.1 方法學(xué)考察

3.1.1 精密度試驗(yàn) 取23 種元素的對(duì)照品溶液各自連續(xù)進(jìn)樣6 次測(cè)定含量，23 種元素的RSD 為2.50%～4.20%，表明儀器的精密性良好。

3.1.2 重復(fù)性試驗(yàn) 隨機(jī)取鹿茸樣品1 號(hào)6 份，按2.3項(xiàng)方法制成待測(cè)溶液。測(cè)試研究涉及到的23 種元素的RSD 為2.30%～3.81%，說(shuō)明此方法的重復(fù)性良好。

3.1.3 穩(wěn)定性試驗(yàn) 取鹿茸樣品1 號(hào)，按2.3 項(xiàng)方法制成待測(cè)溶液，分別于0 h、4 h、8 h、12 h、16 h、20 h 和24 h 上樣，23 種元素的RSD 為2.18%～4.45%，表明樣品在24 h 內(nèi)穩(wěn)定性良好。

3.1.4 加樣回收試驗(yàn) 精密稱取6 份已知無(wú)機(jī)元素含量的鹿茸樣品粉末（JL1）0.5 g，加入適量的對(duì)照品，按“2.2”方法制備供試品溶液，按“2.3”儀器條件測(cè)定含量，計(jì)算各無(wú)機(jī)元素的回收率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)各元素回收率為93.5%～103.7%，RSD 均在5%以下。

3.2 不同地區(qū)鹿茸23 種無(wú)機(jī)元素含量比較

取不同地區(qū)鹿茸供試品溶液，測(cè)定無(wú)機(jī)元素含量，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4～7。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同地區(qū)不同生長(zhǎng)時(shí)期鹿茸中均檢測(cè)出Ag、Al、As、Ba、Be、Ca、Cd、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mo、Na、Ni、Pb、Se、Sn、Sr、Ti 和Zn 等21 種無(wú)機(jī)元素，且在所有鹿茸樣品中均未檢測(cè)出Tl和Co，與李倩[10]的研究結(jié)果一致。通過(guò)比較不同地區(qū)、不同形態(tài)鹿茸樣品無(wú)機(jī)元素含量，所有樣品中Ca 元素的含量最高，其次為K、Na 和Mg。除常量元素外，鹿茸中也含有大量人體必需微量元素如Se、Sn 和Ni 等，豐富的無(wú)機(jī)元素是鹿茸發(fā)揮滋補(bǔ)功效不可或缺的成分。

不同地區(qū)鹿茸個(gè)別元素含量差異顯著（P＜0.01），例如寧夏銀川4 種形態(tài)鹿茸中Sr 元素的含量顯著高于其他地區(qū)；寧夏初角茸中K 元素的含量顯著低于其他產(chǎn)地初角茸，且Mg 的含量顯著高于其他地區(qū)。新疆昌吉4 種形態(tài)鹿茸及黑龍江大慶的初角茸、二杠茸中Al 的含量顯著高于其他地區(qū)。貴州黔東南和寧夏銀川初角茸中Fe 的含量顯著低于其他地區(qū)；吉林蛟河與新疆昌吉兩地的二杠茸中Fe 的含量高于其他地區(qū)。貴州黔東南的二杠茸和再生茸中Ba 元素最高。所有鹿茸樣品中二杠茸的Na 含量顯著高于Mg 的含量，各二杠鹿茸樣品均未檢測(cè)出元素Be。

在初角茸與再生茸中元素Ca 和Mg 的含量顯著高于二杠茸與三杈茸，元素Na 的含量在初角茸與再生茸中則顯著低于二杠茸與三杈茸，表明初角茸與再生茸骨化程度較高。鹿茸中Mg 元素的含量高是因?yàn)闄C(jī)體內(nèi)大約60%Mg 元素儲(chǔ)存在骨骼中，其中1/3 的骨鎂以覆蓋羥基磷灰石晶體表面或形成水化膜包裹晶體的形式分布在皮質(zhì)骨, 作為體內(nèi)鎂元素的交換庫(kù)存以維持細(xì)胞外鎂離子的正常濃度[11]。Sr 與Ca 元素的含量相關(guān)，Sr 元素幾乎全部沉積在骨骼中，特別是新骨中[12]。Sr元素具有抑制骨吸收和促進(jìn)骨形成的雙重作用，并且可以提高骨骼硬度，因高含量Ca一般伴隨高含量Sr[13]。除去Ca、Mg 元素初角茸所含人體必需元素總量低于其他3 個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期的鹿茸，二杠茸的含量最高，與張經(jīng)華[14]的研究結(jié)果一致。所有鹿茸樣品均未檢測(cè)出元素Co 和Tl。初角茸與二杠茸中元素Ni的含量顯著高于三杈茸與再生茸（P ＜0.05）。元素K、Zn、Sn、Fe、Cr 和Ti 的含量無(wú)顯著性差異。

表4 不同地區(qū)梅花鹿初角茸無(wú)機(jī)元素含量分析（mg kg-1）Table 4 Analysis on the contents of inorganic elements in one-branched velvet of Temminck in Different Areas

表4 不同地區(qū)梅花鹿初角茸無(wú)機(jī)元素含量分析（mg kg-1）Table 4 Analysis on the contents of inorganic elements in one-branched velvet of Temminck in Different Areas

JL1 GD1 GZ1 HB1 HLJ1 NX1 XJ1 LN1人體必需元素Essential elements of human body重金屬元素Heavy metal elements Ca 3 2801.18 29 925.16 35 327.58 33 783.16 32 884.69 35 726.89 33 072.24 32 738.49 K 6 319.58 5 584.43 3 134.28 5 902.05 6 920.43 1 855.06 6 586.84 4 165.40 Mg 2 905.07 2 595.31 3 741.54 3 490.45 3 168.57 5 926.77 3 148.62 2 776.85 Na 3 348.18 2 722.90 2 572.57 3 100.32 3 052.48 2 393.50 3 272.69 2 511.62 Zn 101.09 76.55 69.75 69.59 92.01 102.12 76.78 80.00 Sn 3.54 5.32 - - 13.18 1.46 - -Fe 259.28 261.65 88.27 282.20 217.92 70.61 263.60 312.10 Ni 2.26 1.53 1.87 1.02 1.33 1.97 2.09 1.86 Se - 2.42 5.08 4.35 4.58 1.19 2.86 3.49 Co - - - - - - - -Mo - - - - 0.88 - - -合計(jì) 45 740.18 41 175.27 44 940.94 46 633.16 46 356.07 46 079.59 46 425.73 42 589.80 Cu 7.16 15.32 6.40 7.71 16.66 7.09 8.35 14.09 Cd - - - 0.07 0.38 0.12 0.11 -Pb 1.45 0.56 0.55 1.02 2.42 1.94 1.42 3.65 As 0.58 1.21 0.94 0.22 1.33 0.89 1.82 1.70合計(jì) 9.19 17.09 7.90 9.02 20.79 10.04 11.69 19.43

續(xù)表4

表5 不同地區(qū)梅花鹿二杠茸無(wú)機(jī)元素含量分析（mg kg-1）Table 5 Analysis on the contents of inorganic elements in two-branched velvet antlers of Cervus nipport Temminck in different areas

表6 不同地區(qū)梅花鹿三杈茸無(wú)機(jī)元素含量分析（mg kg-1）Table 6 Analysis on the contents of inorganic elements in three-branched velvet antlers of Cervus nipport Temminck in different areas

表7 不同地區(qū)梅花鹿再生茸無(wú)機(jī)元素含量分析（mg kg-1）Table 7 Analysis on the contents of inorganic elements in regenerated velvet antlers of Cervus nipport Temminck in different areas

續(xù)表7

3.4 鹿茸中無(wú)機(jī)元素相關(guān)性分析

剔除未檢出的元素，對(duì)鹿茸中20種無(wú)機(jī)元素（Ag、Al、As、Ba、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Na、Ni、Pb、Se、Sn、Sr、Ti 和Zn）進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表8。由表可知，個(gè)別元素之間存在顯著性或極顯著性相關(guān)性，例如元素Ca 與Mg、Na、Se、Cu、Cr、Pb、Ag 含量極顯著相關(guān)；元素K 與Mg 及Fe 的含量極顯著相關(guān)，元素Na 與Ni、Cu、Cd、Pb 和Ag 含量極顯著相關(guān)等。

表8 鹿茸中20 種無(wú)機(jī)元素皮爾遜相關(guān)性分析Table 8 Pearson correlation analysis of 20 inorganic elements in Cervi coinu Pantotlichum

3.5 系統(tǒng)聚類分析

利用SPSS 23.0 統(tǒng)計(jì)軟件以34 批鹿茸樣品中23種元素含量為變量，以歐式距離為區(qū)間，對(duì)34 批鹿茸樣品元素含量進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果見(jiàn)圖1。當(dāng)d=25時(shí)，34 批梅花鹿茸被分為兩類，9～29 被聚為一類，為梅花鹿二杠茸與三杈茸，其余鹿茸被聚為一類，為梅花鹿初角茸與再生茸。

圖1 梅花鹿茸聚類分析圖Fig.1 Cluster analysis of Cervus nipport Temminck

圖2 二杠鹿茸聚類分析圖Fig.2 Cluster analysis of two-branched velvet

利用SPSS 23.0 統(tǒng)計(jì)軟件以11 批二杠鹿茸樣品中23 種元素的含量為變量，以歐式距離為區(qū)間，對(duì)11批鹿茸樣品元素的含量進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果見(jiàn)圖2。當(dāng)d=20 時(shí)，11 批梅花鹿茸被分為兩類，江西、新疆、廣東、湖北和山西二杠茸被聚為一類，黑龍江、吉林、遼寧、貴州、山東和寧夏二杠鹿茸被聚為一類。

4 討論

本研究首次對(duì)全國(guó)10 個(gè)省份鹿茸中無(wú)機(jī)元素的含量進(jìn)行比較，不同地區(qū)鹿茸個(gè)別無(wú)機(jī)元素的含量存在差異。鹿茸中無(wú)機(jī)元素不能自身合成，必須從環(huán)境中攝取，其主要來(lái)源于攝入飼料及飲水，少量來(lái)源于環(huán)境，例如空氣和土壤等[15]，因此，不同地區(qū)鹿茸有其各自的元素特征。如貴州黔東南鹿茸中Sr 元素的含量顯著高于其他地區(qū)，新疆昌吉鹿茸中Al 元素的含量高，山東青島二杠茸Sr 的含量最低等。當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、氣候和藥材的遺傳因素及人為因素均可影響藥材中無(wú)機(jī)元素的富集與積累，因此種情況可能導(dǎo)致當(dāng)?shù)刂脖恢心撤N無(wú)機(jī)元素的含量過(guò)高，進(jìn)而通過(guò)食物鏈進(jìn)入茸鹿體內(nèi)不斷蓄積，最終反映到鹿茸上，其他影響因素還需進(jìn)一步研究。

鹿茸中富含多種礦物質(zhì)及微量元素，元素Ca 和P 可以形成主要骨物質(zhì)羥基磷灰石[16]，Mg 在很大程度上代替鹿茸中羥基磷灰石中的Ca。Cu 和Zn 是細(xì)胞質(zhì)中超氧化物歧化酶I 的一部分；Fe 是過(guò)氧化氫酶的一部分；元素Sn 有促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育及促進(jìn)傷口愈合等作用[17]；Se 則是抗氧化酶谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的一部分[18]；Se無(wú)論對(duì)人類或反芻動(dòng)物均是生長(zhǎng)發(fā)育重要的必需微量元素之一，在反芻動(dòng)物體內(nèi)，Se 元素對(duì)As 和Cd 的重金屬毒害作用產(chǎn)生拮抗作用[19]并可以提高梅花鹿的生產(chǎn)性能[20]，在人體內(nèi)，Se元素能夠預(yù)防及抑制肝癌、乳腺癌等癌癥，增強(qiáng)抵抗力和排毒解毒等作用[21]。

鹿茸是目前發(fā)現(xiàn)的唯一可以完全再生的哺乳動(dòng)物器官，每年夏天鹿茸進(jìn)入快速生長(zhǎng)期，此時(shí)大量無(wú)機(jī)元素由鹿體全身向鹿角部位聚集[22]。鹿茸的生長(zhǎng)與骨化受到體內(nèi)睪酮含量的調(diào)控[23]。由于初角茸與再生茸生長(zhǎng)時(shí)期體內(nèi)睪酮含量高，此時(shí)鹿茸處于骨化階段，鹿茸中Ca 和Mg 元素的含量高。二杠茸與三杈茸的生長(zhǎng)與采收一般在每年的5～8 月份，此時(shí)鹿體內(nèi)睪酮的含量低且穩(wěn)定，為鹿茸的生長(zhǎng)旺盛期，此時(shí)的鹿茸骨化程度低。不同形態(tài)的鹿茸骨化程度不同，因此品質(zhì)不同。研究表明，在氨基酸[24]、水溶性蛋白[25]、膠原[26]與多糖的比較中[27]，二杠茸含量均高于初角茸與三杈茸。龔偉等[28]的研究表明二杠茸的抗骨質(zhì)疏松及促進(jìn)細(xì)胞分化能力強(qiáng)于三杈茸及初角茸。

中藥材重金屬超標(biāo)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，鹿茸作為動(dòng)物藥材之首，其品質(zhì)一直受到廣泛關(guān)注。重金屬可以在動(dòng)物體內(nèi)蓄積并經(jīng)食物鏈放大隨食品進(jìn)入人體，引起機(jī)體的慢性損傷，影響神經(jīng)系統(tǒng)、新陳代謝和免疫機(jī)能[29]。2020 版《中國(guó)藥典》對(duì)中藥材重金屬含量一般為Cu≤20 mg/kg、As≤2 mg/kg、Cd≤1 mg/kg、Pb≤5 mg/kg，但對(duì)鹿茸的重金屬含量并無(wú)具體限定要求。本研究所檢測(cè)的10 個(gè)地區(qū)34 份鹿茸樣品中，有5 份鹿茸樣品Pb 超標(biāo)，超標(biāo)率達(dá)14.7 %，需要加強(qiáng)重視，具體原因有待進(jìn)一步研究和分析。