喀斯特地區(qū)樹栽與棚栽鐵皮石斛中多糖重金屬含量比較△

杜光映，嚴(yán)福林，何衛(wèi)軍，馬永燕，肖民利

1.貴州中醫(yī)藥大學(xué)，貴州 貴陽 550025；2.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)資源開發(fā)股份有限公司，貴州 貴陽 550025；3.安龍縣西城秀樹農(nóng)林有限責(zé)任公司，貴州 安龍 552400

鐵皮石斛為蘭科植物鐵皮石斛Dendrobium officinaleKimura et Migo 的干燥莖，具有益胃生津、滋陰清熱等功效[1]。多糖是鐵皮石斛發(fā)揮藥效的主要活性成分，總多糖含量的高低是判斷鐵皮石斛質(zhì)量的主要依據(jù)之一[2]。此外，重金屬含量也是影響中藥材品質(zhì)和食用安全性的重要因素[3]。鐵皮石斛中重金屬含量的相關(guān)報道表明，少量鐵皮石斛樣品中存在鎘（Cd）、鉛（Pb）含量超標(biāo)或接近安全閾值的情況[4?6]。目前，隨著人工栽培鐵皮石斛技術(shù)的發(fā)展，除大棚栽培是最為普遍的栽培方式外，仿野生活樹附生栽培技術(shù)也逐漸成熟。為了整體評價主要栽培方式對鐵皮石斛中重金屬及多糖含量的影響，本研究采集相同種源、相同地理位置及相似氣候背景條件下貴州安龍縣石斛仙草谷仿野生活樹附生栽培和大棚栽培的鐵皮石斛，對其多糖和5 種重金屬Pb、Cd、砷（As）、銅（Cu）、汞（Hg）含量進行測定。進一步查閱國內(nèi)近10 年采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP?MS）測定鐵皮石斛中4 種重金屬（Pb、Cd、As、Cu）含量的文獻報道，分析4 種重金屬含量的數(shù)據(jù)，為鐵皮石斛的品質(zhì)評價、重金屬對鐵皮石斛食用安全性影響的整體分析提供參考。

1 材料

1.1 儀器

ICP?MS7700X 型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國Agilent 公司）；TU?1810 型紫外?可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）；AutoDigiBlock S60 型全自動消解儀（北京萊伯泰科儀器股份有限公司）；AFS?230E 型原子熒光光譜儀（北京海光儀器公司）；MS?204S1/1 型萬分之一電子天平（瑞士Mettler?Toledo 公司）；ZLGJ?10 型臺式真空冷凍干燥機（華辰科旺達(dá)公司）。

1.2 試藥

D?無水葡萄糖（純度＞98%，批號：WD5D9AS，上海源葉生物科技有限公司）；27種元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（含Cu、Pb、As、Cd 10 μg·mL-1，批號：8500?6940，美國Agilent Technologies公司）；鉍（Bi）、鍺（Ge）、銦（In）、鋰6（Li6）、镥（Lu）、銠（Rh）、鈧（Sc）、鋱（Tb）混合內(nèi)標(biāo)溶液（100 μg·mL-1，批號：070619，美國Agilent Technologies 公司）；Hg 單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000 mg·L-1，批號：17113，中國計量科學(xué)研究院）；其余試劑均為分析純。

鐵皮石斛樣品均采自黔西南州安龍縣坡腳鄉(xiāng)同一地理位置，均為本地馴化種源。于2020 年4 月初鐵皮石斛開花之前，分別采集活樹附生栽培和大棚栽培2 年生鐵皮石斛萌條，樣品經(jīng)貴州中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院魏升華教授鑒定為蘭科植物鐵皮石斛Dendrobium officinaleKimura et Migo 的莖?；顦涓缴耘噼F皮石斛均采集于木荷樹上，每棵木荷樹上采集1～2根萌條，將所取回的10余根萌條樣品混合均勻作為1份樣品，采樣不少于120根萌條，共計采集12 份樣品（T1～T12）；以松樹皮為主要栽培基質(zhì)的大棚中采集樣品，每叢植株采集1～2 根萌條，采樣不少于120根萌條，共計采集12份樣品（P1～P12）。樣品于室內(nèi)去除葉片，以自來水、蒸餾水各沖洗2次，莖條經(jīng)凍干至恒重，粉碎，過80 目篩，置于干燥器儲存待用。

2 方法

2.1 多糖含量測定

參照《中華人民共和國藥典》（以下簡稱《中國藥典》）2020 年版鐵皮石斛項下多糖含量測定的苯酚?硫酸法[1]，平行制備鐵皮石斛樣品3份，在488 nm處測定吸光度，對照品無水葡萄糖在0～0.1 mg·mL-1質(zhì)量濃度與吸光度呈良好的線性關(guān)系，標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=0.009 3X+0.202 81（r=0.999 2）。

2.2 重金屬含量測定

ICP?MS因高靈敏度、高準(zhǔn)確性被廣泛應(yīng)用于中藥材中微量元素的含量檢測[7?8]。將處理好的樹栽和棚栽鐵皮石斛供試品共計24 份，委托中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所進行Cu、Pb、As、Cd 元素含量測定。樣品消解，標(biāo)準(zhǔn)溶液、內(nèi)標(biāo)溶液的制備及儀器工作參數(shù)均參照文獻方法[9]。

選取有代表性的樹栽和棚栽鐵皮石斛供試品各6 份，共計12 份，委托自然資源部貴陽礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心采用原子熒光光譜分析法，參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)：食品中總汞及有機汞的測定》（GB 5009.17—2014）[10]測定鐵皮石斛中Hg含量。

Cu、Pb、As、Cd、Hg元素分析測試方法、精密度、重復(fù)性、準(zhǔn)確性等均參照《生態(tài)地球化學(xué)評價樣品分析技術(shù)要求（試行）》（DD 2005—03）[11]執(zhí)行，分析質(zhì)量均符合生物樣品分析質(zhì)量要求，結(jié)果可靠。

2.3 全國鐵皮石斛主產(chǎn)區(qū)重金屬元素分布特征及含量評價

查閱近10 年國內(nèi)涉及用ICP?MS 測定鐵皮石斛中4 種重金屬元素含量的文獻報道，整理、分析和歸納鐵皮石斛樣品中4種重金屬平均含量數(shù)據(jù)。

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2003 對數(shù)據(jù)做整理，采用SPSS 26.0軟件進行探索性統(tǒng)計分析，單樣本t檢驗及兩獨立樣本t檢驗。

3 結(jié)果與分析

3.1 鐵皮石斛中多糖、重金屬含量及相關(guān)性

活樹附生栽培和大棚栽培鐵皮石斛中總多糖及Cu、Pb、As、Cd、Hg 5種重金屬含量測定結(jié)果見表1～2。兩獨立樣本t檢驗表明，總多糖含量棚栽鐵皮石斛高于樹栽鐵皮石斛（P＜0.01）；置信區(qū)間估計表明，95%的置信區(qū)間，棚栽鐵皮石斛中總多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于樹栽的最小值為1.53%，最大值為5.38%。樹栽鐵皮石斛中Cu、As、Pb、Hg 質(zhì)量分?jǐn)?shù)與棚栽鐵皮石斛差異無統(tǒng)計學(xué)意義；樹栽鐵皮石斛中Cd 質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于棚栽（P＜0.05），置信區(qū)間估計表明，95%的置信區(qū)間，Cd 質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于棚栽的最小值為0.012 μg·g-1，最大值為0.044 μg·g-1。

表1 活樹附生栽培鐵皮石斛中總多糖及5種重金屬含量

采用皮爾遜相關(guān)分析評價活樹附生栽培與大棚栽培2 種栽培方式下鐵皮石斛中Cu、Pb、As、Cd、Hg 與多糖含量之間的相關(guān)性。活樹附生栽培鐵皮石斛中多糖與Cu、As、Cd、Pb、Hg元素含量的r分別為-0.20、-0.46、-0.06、0.38、0.48；大棚栽培鐵皮石斛中多糖與Cu、As、Cd、Pb、Hg元素含量的r分別為0.65、0.51、-0.23、-0.20、-0.45。相關(guān)性分析表明，僅大棚栽培鐵皮石斛中Cu含量與總多糖含量存在顯著正相關(guān)（P＜0.05）；而活樹附生栽培的鐵皮石斛中Cu含量與多糖含量不存在相關(guān)性。

《中國藥典》2020 年版中規(guī)定以無水葡萄糖計，鐵皮石斛多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)不得低于25%[1]。單樣本t檢驗分析表明，樹栽和棚栽鐵皮石斛多糖含量均高于《中國藥典》2020年版規(guī)定的最低閾值（P＜0.01）。

重金屬元素的安全性評價參照中華人民共和國外經(jīng)貿(mào)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《藥用植物及制劑進出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》（WM/T 2—2004）[12]限量閾值（As≤2.0 μg·g-1、Pb≤5.0 μg·g-1、Cu≤20.0 μg·g-1、Cd≤0.3 μg·g-1、Hg≤0.2 μg·g-1）及浙江省地方標(biāo)準(zhǔn)《無公害鐵皮石斛第4 部分 安全質(zhì)量要求》（DB33/635.4—2007）[13]限量閾值（As≤2.0 μg·g-1、Pb≤3.0 μg·g-1、Cu≤20.0 μg·g-1、Cd≤0.3 μg·g-1、Hg≤0.2 μg·g-1）。單樣本t檢驗統(tǒng)計分析結(jié)果表明，棚栽和樹栽鐵皮石斛中Cu、Pb、As、Cd、Hg含量均顯著低于以上2項標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低下限值（P＜0.01）。說明2種不同栽培生境鐵皮石斛中5種重金屬元素均未超過安全閾值。

表2 大棚栽培鐵皮石斛中總多糖及5種重金屬含量

3.2 全國鐵皮石斛主產(chǎn)區(qū)重金屬元素分布特征及評價

查閱近10 年國內(nèi)涉及用ICP?MS 測定鐵皮石斛中4 種重金屬元素含量的文獻報道，整理、分析和歸納了約275份鐵皮石斛樣品中4種重金屬平均含量數(shù)據(jù)，見表3。

表3 全國主產(chǎn)區(qū)鐵皮石斛中4種重金屬含量 μg·g-1

鐵皮石斛中Cu、As、Cd、Pb的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為（2.265±2.807）、（0.125±0.084）、（0.112±0.124），（0.646±0.466）μg·g-1。4種重金屬平均含量順序為Cu＞Pb＞As＞Cd。Cu、Pb、As、Cd 含量的RSD 分別為1.24%、0.72%、0.67%、1.11%，表明不同產(chǎn)地鐵皮石斛中Cu和Cd的含量差異較大，而Pb和As的含量相對穩(wěn)定。

采用描述性統(tǒng)計探索分析排除異常值后，采用單樣本t檢驗分析表明，Cu、Pb、As、Cd 4 種重金屬元素均顯著低于《藥用植物及制劑進出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》（WM/T 2—2004）和《無公害鐵皮石斛第4部分 安全質(zhì)量要求》（DB33/635.4—2007）規(guī)定的下限值（P＜0.01），說明全國主產(chǎn)區(qū)鐵皮石斛中4種重金屬元素平均含量在安全閾值范圍內(nèi)。

4 小結(jié)及討論

棚栽鐵皮石斛多糖含量顯著高于樹栽鐵皮石斛，說明2種栽培方式對鐵皮石斛中多糖含量的積累有顯著影響。2種不同栽培方式2年生鐵皮石斛中多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)均大于25%，說明2年生花期前采收的鐵皮石斛可滿足《中國藥典》2020年版對多糖含量的要求。本研究結(jié)果與前人研究結(jié)論一致[21?23]，從多糖含量角度考慮，鐵皮石斛以花期前2年生萌條采收為宜。

2種栽培方式鐵皮石斛中Cu、Pb、As、Cd、Hg含量均在安全范圍。樹栽鐵皮石斛中Cd含量顯著高于棚栽，說明木荷樹皮附生基質(zhì)相對松樹皮更利于鐵皮石斛中Cd 的積累。棚栽鐵皮石斛中Cu 的積累對多糖含量的積累有促進作用，這可能是由于棚栽鐵皮石斛日常管理需噴施植物生長所需的復(fù)合微肥，因長期噴施復(fù)合微肥使得棚栽鐵皮石斛產(chǎn)生了適應(yīng)性；并且Cu 作為植物生長的必需元素，Cu 存在于植物葉綠體中并積極參與光合作用，使得Cu促進棚栽鐵皮石斛光合產(chǎn)物多糖的積累。

全國鐵皮石斛主產(chǎn)區(qū)鐵皮石斛中Cu、Pb、As、Cd 的安全性整體評價表明，4 種重金屬均在安全閾值范圍內(nèi)，說明重金屬對鐵皮石斛的污染風(fēng)險較低。