麥冬及其土壤中微量元素含量的相關性分析

袁得清， 高鵬錦， 阮毅男， 龔自力， 任路保， 滿麗娟， 呂艾娟， 宋九華

(樂山師范學院 化學學院，四川 樂山61400)

0 引言

麥冬是百合科多年生草本植物，主要以干燥塊根入藥，在我國漢代的《神農本草經(jīng)》中，被列為上品。麥冬不僅具有生津、潤肺、止咳的功效，而且含有多種活性營養(yǎng)素，具備很高的醫(yī)藥保健價值[1]。近幾年來，人們對中草藥中的無機成分，特別是中藥中微量元素的研究產(chǎn)生了濃厚的興趣[2-3]?，F(xiàn)代研究表明，微量元素是中藥歸經(jīng)及藥性物質的主要組成成分，具有數(shù)量小，功效作用大的特點，對體內的許多生物分子的活性都起著很重要的調控作用[4-7]。中藥主要通過調整人體內的微量元素以及元素比例來達到療效作用[8-9]。同一種藥材出自不同的產(chǎn)地其藥效往往會存在差異，其中一個主要原因可能是藥材中微量元素含量不同，而微量元素的成分或者含量的不同又與其生長的物理化學環(huán)境有關[10]。

本文運用火焰原子吸收光譜法測定了樂山不同產(chǎn)區(qū)的麥冬及其土壤中的鋅、銅、錳和鐵等微量元素含量，探究土壤中微量元素對麥冬藥材主根及須根中微量元素含量的影響，從而指導麥冬藥材的種植，提高麥冬藥材的有效成分的含量。

1 材料與方法

1.1 儀器試劑

A3AFG -12原子吸收分光光度計(北京普析通用儀器有限公司)，AL104電子天平(梅特勒—托利多儀器上海有限公司)， DHG-9240A電熱恒溫鼓風干燥箱(上海耀特儀器設備有限公司)，DB-IV型不銹鋼電熱板(金壇市醫(yī)療儀器)，Zn、Fe、Cu、Mn元素的標準溶液(國家有色金屬及電子材料分析測試中心)，其他試劑均為優(yōu)級純。

1.2 樣品采集

麥冬采自樂山周邊的鄉(xiāng)鎮(zhèn)及市中心，采集其塊根、須根，同時采集其生長的土壤樣品各20份。

1.3 樣品制備

土壤樣品制備：經(jīng)過自然風干，除去土樣中的石子和其他異物，用木棒研磨粉碎，用100目尼龍篩過篩。準確稱取0.200 0～0.250 0 g (精確至0.000 1 g)試樣放于聚四氟乙烯坩堝中，用少量的水浸濕樣品后加入10 mL鹽酸置于通風櫥內的電熱板上加熱，使樣品初步分解。待蒸發(fā)大概剩3 mL時取下稍冷，然后加入5 mL硝酸，5 mL氫氟酸，3 mL高氯酸，加蓋后在電熱板上中溫加熱約1 h，打開蓋子，將電熱板溫度調至在150 ℃，持續(xù)加熱除硅。為了起到很好的飛硅效果，要經(jīng)常搖動坩堝。當加熱到樣品冒濃厚高氯酸白煙時再加蓋，讓黑色有機碳化物充分地分解。當坩堝壁上的黑色有機物消去后，再次打開蓋，驅除白煙并蒸至坩堝內的東西呈粘稠狀。根據(jù)消解狀況，可再補加3 mL硝酸，3 mL的氫氟酸，1 mL高氯酸，重復上面消解過程。當白煙再一次冒盡且坩堝內樣品出現(xiàn)粘調狀時，取下冷卻后，用稀硝酸沖洗內壁及坩堝蓋，再全部將其轉移到50 mL容量瓶中，加5 mL10% NH4Cl 溶液，等冷卻后定容至標線，搖勻，用火焰原子吸收分光光度法來測定。根據(jù)樣品含量以及各個元素測定時的靈敏度不同，個別元素在測定的時候可分別稀釋適當倍數(shù)。

麥冬樣品制備：用自來水洗干凈，對麥冬的根進行塊根和須根的分離，在50 ℃的烘箱中干燥至恒重，粉碎，用 60目篩子進行過篩，稱取0.500 0 g左右(精確至0.000 1 g)。其余步驟同上述土壤樣品制備，同樣采用火焰原子吸收分光光度法進行測定。

1.4 儀器工作條件

采用A3AFG -12原子吸收分光光度計測定麥冬塊根、須根及其生長土壤中錳、銅、鋅、鐵四種微量元素的含量，各種元素儀器工作條件見表1。

表1 元素測定儀器工作條件

2 結果與分析

2.1 錳、銅、鋅、鐵元素的標準曲線方程

按照各種元素儀器工作條件，對錳、銅、鋅、鐵元素的一系列濃度梯度的標準工作液進行吸光度測定，并且以吸光度(A)對濃度(C)作標準曲線，其線性回歸方程及相關系數(shù)見表2。

表2 各微量元素的標準曲線

注：C代表金屬元素的測試濃度，A代表金屬原子的吸光度。

2.2 麥冬主根樣品溶液中錳、銅、鋅、鐵元素的含量

用原子吸收分光光度法按表1的條件對20個麥冬主根樣品中的錳、銅、鋅、鐵元素的含量進行測定，各元素含量結果見表3，對測得數(shù)據(jù)進行作圖分析，結果見圖1。

表3 麥冬主根中微量元素含量(mg/g)

續(xù)表3

綜合表3和圖1可以得出，不同產(chǎn)地的麥冬主根中錳、銅、鋅、鐵微量元素的含量均不同。其中鐵含量最高(平均含量0.34 mg/g，變幅0.19～0.68 mg/g)，其次是錳(平均含量0.11 mg/g，變幅0.05～0.19 mg/g)、銅(平均含量0.10 mg/g，變幅0.03～0.49 mg/g)、鋅含量最低(平均含量0.08 mg/g，變幅0.02～0.17 mg/g)。其中，從折線圖中不難看出4種微量元素基本具有相似的峰形(除個別銅元素外)，說明其元素含量呈基本相似規(guī)律分布；由于產(chǎn)地不同，存在少數(shù)麥冬樣品中微量元素的含量有差異的情況。其峰形中體現(xiàn)出Fe>Mn>Cu>Zn的趨勢。另外從圖1還可以看出20份麥冬樣品中同種元素的含量差異也很大，依據(jù)田玉梅所測的5種郁金無機元素比較以及樣品元素間相關性分析，在麥冬微量元素的含量中，F(xiàn)e的含量差異比較大，其余微量元素的含量相差不多，這主要與所生長的物理環(huán)境有關[11]。

圖1 麥冬主根中微量元素含量

2.3 麥冬須根樣品溶液中錳、銅、鋅、鐵元素的含量

按各元素儀器工作的條件，對20份麥冬須根樣品溶液進行測定，可以得到麥冬須根中錳、銅、鋅、鐵元素含量，結果見表4，對所測數(shù)據(jù)進行作圖分析，結果見圖2。

表4 麥冬須根中微量元素含量(mg/g)

續(xù)表4

圖2 麥冬須根中微量元素含量

由表4和圖2中可以得出，各產(chǎn)地的麥冬須根中錳、銅、鋅、鐵含量也各不同。這4種微量元素中鐵元素含量差別最大，含量最豐富(平均含量0.23 mg/g，變幅為0.13～0.37 mg/g)，其次是錳(平均含量為0.05 mg/g，變幅為0.01～0.11 mg/g)、鋅(平均含量0.04 mg/g，變幅為0.02～0.08 mg/g)，隨著產(chǎn)地不同含量無多大差異，銅的含量相對來說最低(平均含量0.02 mg/g，變幅為0.01～0.03 mg/g)。從圖2中可以看出銅的含量不僅最低，而且各產(chǎn)地樣品的含量差異也不是很大。其峰形中均體現(xiàn)出Fe>Mn>Zn>Cu的趨勢，鐵和錳的含量不管在主根還是須根中都比較高，主根中銅的含量比鋅高，而在須根中鋅的含量比銅的高。另外對比圖1和圖2還可以看出主根樣品中同種元素的含量的差異比須根大。

2.4 土壤樣品溶液中錳、銅、鋅、鐵元素的含量

根據(jù)各元素儀器工作的條件，對20份麥冬生長土壤樣品溶液進行測定，可得出土壤中錳、銅、鋅、鐵含量，結果見表5，對所測數(shù)據(jù)進行作圖分析，結果見圖3。

圖3 土壤中微量元素含量

表5 土壤中微量元素含量(mg/g)

由表5和圖3可以看出：不同產(chǎn)地的土壤中每種微量元素含量也有差異，各個元素之間表現(xiàn)出不同的區(qū)域值，其中，鐵的含量最高，其余幾種元素的含量相對較低，錳的平均含量為0.29 mg/g，含量區(qū)間為0.13～0.43 mg/g，銅的平均含量為0.22 mg/g，含量區(qū)間為0.16～0.27 mg/g，鋅的平均含量為0.17 mg/g，含量區(qū)間為0.10～0.25 mg/g，鐵的平均含量為0.66 mg/g，含量區(qū)間為0.34～0.99 mg/g。

結合表3、表4和表5知，麥冬根部及其生長土壤中的每種微量元素的含量都不相同，其中土壤中這四種微量元素含量最高，其次是麥冬主根，麥冬須根中的微量元素最少。另外從試驗可以發(fā)現(xiàn)，不管在麥冬主須跟還是在其生長土壤中微量元素含量最高的都是鐵；且主根、須根和生長土壤各樣品中鐵的含量差異最為顯著，其余三種微量元素含量在各樣品之間沒有太大的差異性，沒有表現(xiàn)出特別明顯的區(qū)域值。

2.5 微量元素間的相關性分析

2.5.1 麥冬中微量元素間的相關性分析

根據(jù)20份麥冬主根中Mn、Cu、Zn、Fe微量元素的含量，用統(tǒng)計軟件SPSS對麥冬主根中微量元素的關系進行相關性分析，結果見表6。

表6 麥冬主根中錳、銅、鋅、鐵元素的相關性分析

注：*在 0.05 水平(雙側)上顯著相關。

由表6可知，麥冬主根中的鐵元素與錳在0.05 水平上呈顯著正相關，相關系數(shù)為0.476；其他元素間無顯著相關性。

2.5.2 麥冬主根與土壤中的微量元素間的相關性分析

根據(jù)20份麥冬主根以及其生長土壤中Mn、Cu、Zn、Fe四種微量元素的含量，用統(tǒng)計軟件SPSS對麥冬主根和土壤中微量元素間的相關性進行分析，結果見表7。

表7 麥冬主根與土壤中的錳、銅、鋅、鐵元素間的相關性分析

注：*在 0.05 水平(雙側)上顯著相關。

由表7可知，麥冬主根中的銅與土壤中的錳具有顯著正相關，相關系數(shù)為0.492；麥冬主根中的鐵與土壤中錳具有顯著負相關，相關系數(shù)為-0.541；麥冬主根中的錳與土壤中鋅具有顯著正相關，相關系數(shù)為0.482；麥冬主根中的鋅元素與土壤中各個元素沒有呈現(xiàn)顯著相關性。

2.5.3 麥冬須根與土壤中的微量元素間的相關性分析

根據(jù)20份麥冬須根及其生長土壤中Mn、Cu、Zn、Fe的微量元素含量，采用統(tǒng)計軟件SPSS進行麥冬須根和土壤中微量元素間的相關性分析，結果見表8。

表8 麥冬須根和土壤中的錳、銅、鋅、鐵元素間的相關性分析

注：**在0.01水平(雙側)上顯著相關。

由表8可知，麥冬須根中的銅元素與土壤中的鋅呈極顯著正相關，相關系數(shù)為0.602；麥冬須根中的銅與土壤中的鐵具有極顯著正相關，相關系數(shù)為0.666，麥冬須根中的其他幾種微量元素與土壤中的元素均沒有顯著相關性。

2.6 麥冬主根與土壤中的錳、銅、鋅、鐵元素間的逐步回歸分析

將20份麥冬主根及其生長土壤中Mn、Cu、Zn、Fe四種微量元素的含量，用SPSS軟件作逐步回歸分析。其中，分別以土壤中的Mn (X1)、Cu(X2)、Zn(X3)、Fe(X4)元素含量作自變量，以麥冬主根中的Mn、Cu、Zn、Fe元素含量作因變量(Y)，建立麥冬主根及其生長土壤中的Mn、Cu、Zn、Fe元素含量關系的回歸方程，結果見表9。

表9 逐步回歸分析

分析表9可以得出，對麥冬主根中Mn元素含量有主要影響的是麥冬生長土壤中的鋅，其中，土壤中鋅元素含量對麥冬主根中Mn元素含量有正向促進作用，相關系數(shù)為0.449，決定系數(shù)R2為0.233；對麥冬主根中Cu和Fe元素含量有主要影響的是其生長土壤中的錳，其中，土壤中錳元素含量對麥冬主根中Cu元素含量有正向促進作用，相關系數(shù)為0.099，決定系數(shù)R2為0.242；土壤中錳元素含量對麥冬主根中Fe元素含量有抑制作用，相關系數(shù)為-0.701，決定系數(shù)R2為0.292。土壤中四種微量元素含量均對麥冬主根中Zn元素含量沒有明顯影響。

3 結論

由試驗結果可見，不同區(qū)域麥冬中錳、銅、鋅和鐵含量均不相同，在20份麥冬主根、須根及其生長土壤的樣品中，土壤中各微量元素的含量均最高，麥冬須根中錳、銅、鋅、鐵這四種微量元素含量均很低。綜合主根、須根及其土壤中的四種微量元素的含量，不難發(fā)現(xiàn)鐵元素含量均最高，而含量最低的微量元素在主須根及土壤中不是同一種，麥冬主根及其生長土壤中鋅元素含量最低，而在須根中則銅元素含量最低。研究發(fā)現(xiàn)，麥冬主根中人體所必需的微量元素的含量相對較高，可補充和協(xié)調人體中的微量元素，說明麥冬的藥用價值很好。綜上所述，可以從微量金屬元素這一角度對麥冬藥材的藥理品質進行評價。

有研究認為土壤中的各個微量元素的含量在一定程度上影響植物藥材的微量元素含量，并且對植物的不同部位影響也不一樣[12]。通過相關性分析和逐步回歸分析，發(fā)現(xiàn)麥冬主根中的錳、銅、鐵均受到土壤中微量元素的顯著影響，其中對主根中含量影響最大的是土壤中的錳元素，而對麥冬須根中的銅有極顯著影響的是土壤中的鋅和鐵，須根中的其他微量元素均不受土壤中各元素的顯著影響。通過探討土壤微量元素對麥冬藥材微量元素的影響，在無法改變土壤本身的固有特性時，可以通過追施不同比例的微肥來改變藥材中微量元素的含量，因此，建議各地在麥冬栽培過程中因地制宜，根據(jù)本地土壤特點，采取合理施肥，以提高麥冬藥材的產(chǎn)量和質量。同時本研究豐富了麥冬藥材的研究內容，完善了川麥冬的質量評價體系，為其藥理作用的深入研究和作用機理的探討提供了一定的基礎，可更好地促進麥冬藥材的開發(fā)利用。