桂產(chǎn)腫節(jié)風無機元素分析

黃少軍，馬留輝，孟嗣杰，唐志臣，黃勇

（1廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)大學，廣西南寧 530007；2四川藍城檢測技術(shù)有限公司，四川成都 610000；3成都市龍泉驛區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗檢測站，四川成都 610100；4廣西中醫(yī)藥大學，廣西南寧 530001）

0 引言

【研究意義】腫節(jié)風又名九節(jié)茶、九節(jié)風、接骨金栗等，為金粟蘭科植物草珊瑚［Sarcandra glabra（Thunb.）Nakai］的干燥全草，廣泛分布于我國長江以南地區(qū)，尤其是廣西、廣東等嶺南地區(qū)。腫節(jié)風具有清熱涼血、活血消斑、祛風通絡(luò)等功效，現(xiàn)代藥理研究也表明其具有抗菌消炎、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、保肝等藥理作用（林彤和彭立生，2020），是腫節(jié)風片、復方草珊瑚含片、血康口服液等中藥制劑的主要原料，也是草珊瑚口香糖、草珊瑚袋泡茶等食品和保健品的主要成分，具有廣闊的應(yīng)用前景（吳遠媚，2017），是廣西重點發(fā)展的壯瑤藥材品種之一。研究表明，藥材中無機元素的存在與中藥臨床治療效果有著密切關(guān)系，除影響藥材中次生代謝產(chǎn)物的積累外，還常與其藥用有機成分產(chǎn)生協(xié)同作用，增強其臨床療效（顧志榮等，2020）。近年來隨著我國工業(yè)化的快速發(fā)展，重金屬污染日益嚴重，中藥材的重金屬超標現(xiàn)象也日益嚴重，品質(zhì)不斷下降（趙蓉等，2016）。因此，考察中藥材中無機元素及重金屬元素的含量，成為全面評價中藥材質(zhì)量的必要指標。【前人研究進展】目前，關(guān)于腫節(jié)風的研究主要集中在化學成分的分離與鑒定。許旭東等（2008）對草珊瑚中香豆素類化學成分進行研究，結(jié)果表明，草珊瑚中的4,4′-雙異嗪皮啶、秦皮乙素、秦皮素等6種香豆素類成分具有較強的抗菌活性，開發(fā)利用前景廣闊。黎雄等（2011）從腫節(jié)風中分離得到4α-hydroxy-5αHlindan-8（9）-en-8,12-olide、chloranthalactone E、8β,9α-dihydroxylindan-（5）,7（1）-ieb-8α,12-olide和chloranoside A等4個倍半萜內(nèi)酯類成分；還發(fā)現(xiàn)其含有原兒茶酸、咖啡酸、迷迭香酸等15種酚酸類化學成分（黎雄等，2012）。潘馨等（2017）研究表明，不同產(chǎn)地的腫節(jié)風中落新婦苷、新綠原酸、綠原酸等9個次生代謝產(chǎn)物的含量差異顯著。黃晶玲等（2018）研究表明，腫節(jié)風中含有左旋乙酸龍腦酯、喇叭茶醇、桉油烯醇等67種揮發(fā)性成分，揮發(fā)油含量豐富。邵堅等（2021）采用超高效液相色譜—串聯(lián)四極桿飛行時間高分辨率質(zhì)譜（UPLC-Q-TOF/MS）對腫節(jié)風中的19種化學成分進行分析，結(jié)果表明，我國傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)腫節(jié)風黃酮含量顯著高于越南產(chǎn)區(qū)，且多數(shù)有效成分的含量差異性顯著?！颈狙芯壳腥朦c】前人對腫節(jié)風化學成分的分離與鑒定分析較多，但關(guān)于腫節(jié)風無機元素測定及重金屬污染方面的研究鮮見報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】對來自廣西不同產(chǎn)區(qū)的11批腫節(jié)風藥材樣品中的23種無機元素進行含量測定，并對測定結(jié)果進行多元統(tǒng)計分析，同時對重金屬污染進行綜合評價，以期為桂產(chǎn)腫節(jié)風藥材的應(yīng)用及質(zhì)量評價提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

腫節(jié)風藥材收集自廣西橫州市、恭城瑤族自治縣等地，共11份（表1），經(jīng)廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)大學周媛副教授鑒定為金粟蘭科植物草珊瑚的干燥全草。經(jīng)超純水沖洗干凈，于50℃下烘干，再經(jīng)球磨儀打粉后，過100目篩備用。無機元素的標準溶液均購自美國Inorganic Ventures公司，硝酸為德國默克分析純，水為超純水。主要儀器設(shè)備：Avio200型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、NexION 350型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國PerkinElmer公司）；ME104E分析天平［梅特勒—托利多儀器（上海）有限公司］；微波消解儀（上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司）。

表1 腫節(jié)風藥材來源Table 1 Source of S.glabra

1.2 試驗方法

1.2.1 供試品溶液制備精確稱取樣品0.2000～0.5000 g，加入硝酸8 mL，加蓋放置過夜，放入微波消解儀進行消解，消解程序參數(shù)見表2。消解后放入趕酸儀，100℃加熱30 min，用2%硝酸定容至25 mL。

表2 微波消解程序參數(shù)Table 2 Parameters of the microwave digestion process

1.2.2 儀器工作條件電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICPMS）：RF功率1200 W；霧化器流量0.88 L/min；等離子體流量0.88 L/min；輔助氣流量1.20 L/min；偏轉(zhuǎn)板電壓-12.0 V。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，ICP）：RF功率1300 W；霧化器流量0.55 L/min；等離子體流量12.00 L/min；輔助氣流量0.2 L/min；觀測方式：Na和Ca使用徑向觀測，Ti使用軸向觀測。

1.2.3 標準品配制所使用的B、Cr、Cu、Fe等23種元素的標準溶液濃度均為1000 mg/L。將所測的23種元素分為3組，分別配制對照品溶液。第一組：取Ca、Na、Ti標準溶液適量，加2%硝酸稀釋配制成含Ca和Na元素5、20、50、80和100 mg/L，含Ti元素0.05、0.1、0.5、1和2 mg/L的混合標準溶液。第二組：先取適量的Au標準溶液，加2%硝酸溶液配制成含Au元素的2 mg/L Hg標準穩(wěn)定劑，再取Hg標準溶液適量，加入Hg標準穩(wěn)定劑稀釋配制成0.1、0.5、1、3和5μg/L系列標準溶液。第三組：取剩余各元素的標準液適量，加2%硝酸稀釋配制成含B、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Zn元素10、50、100、300和500μg/L；含As、Cd、Ni、Pb、Se、Sr、V元素1、5、10、30和50μg/L；含Sb、Sn元素0.1、0.5、1、3和5μg/L的系列標準溶液。以20μg/L Rh溶液為內(nèi)標元素。

1.2.4 線性關(guān)系考察吸取各系列標準溶液，在儀器的工作條件下，以質(zhì)量濃度與內(nèi)標元素的比值為橫坐標、吸光值為縱坐標，繪制標準工作曲線，并測定其檢出限和定量限。由于Ca、Na、Ti元素在ICPMS上響應(yīng)度過高，因此這3種元素采用ICP測定，其余元素采用ICP-MS測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 重金屬污染分析以WM/T 2—2004《藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標準》的限量（Pb≤5.0 mg/kg、Cd≤0.3 mg/kg、Hg≤0.2 mg/kg、As≤2.0 mg/kg、Cu≤20.0 mg/kg）為標準，采用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對腫節(jié)風藥材中Pb、Cd、Hg、As和Cu 5種有害重金屬的污染進行綜合評價（高振杰等，2015；潘媛等，2018；鐘源等，2018）。

單因子污染指數(shù)計算公式為：

式中，Pi為樣品i的單因子指數(shù)，Ci為樣品i的實測值，Ri為樣品i的評價標準值。Pi＞1表明受到污染，Pi越大表明污染程度越高。

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)計算公式如下：

式中，P綜合為綜合污染指數(shù)，Pmax為所有污染物單因子指數(shù)中的最大值，Pave為污染物單因子指數(shù)的平均值。綜合污染分級見表3。

表3 重金屬污染等級劃分Table 3 Grade classification of heavy metal pollution

1.3.2 相關(guān)分析采用相關(guān)分析衡量不同元素之間是否具有協(xié)同或拮抗作用，以SPSS 26.0對腫節(jié)風藥材的23種無機元素進行相關(guān)分析。

1.3.3 元素特征圖譜為更直觀準確地繪制元素特征圖譜，參考前人研究（史靜超等，2018；王哲等，2019；賈妙婷等，2021）的方法，將不同元素的含量擴大或縮小至同一數(shù)量級（K、Ca縮小100倍，Na、Fe、Zn縮小10倍，As、V、Li、Cd、Mn、Hg、Se、Mg、Sn擴大10倍，Mo、Sb擴大100倍）。

1.3.4 主成分分析參考何首烏（羅益遠等，2015）、烏梅（歐金梅等，2020）和馬勃（岳麗丹等，2021）等中藥材的分析方法，對腫節(jié)風藥材中的23種無機元素數(shù)據(jù)進行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 工作曲線及儀器檢出限、定量限測定結(jié)果

由表4可知，各個無機元素的標準工作曲線相關(guān)系數(shù)為0.9991～0.9999，表明1.2方法下各元素線性關(guān)系均良好。

表4 腫節(jié)風無機元素線性關(guān)系考察結(jié)果Table 4 Linear relationship observation of inorganic elements in S.glabra

2.2 無機元素含量直觀分析結(jié)果

由表5可知，腫節(jié)風藥材中23種無機元素的含量差異明顯，K元素的平均含量（10888 mg/kg）最高，其次為Ca（5319 mg/kg）；Fe（349.2 mg/kg）、Na（115.6 mg/kg）、Zn（107.5 mg/kg）平均含量亦達100 mg/kg以上；B、Sr、Ti、Pb、Ni、Cu、Cr、V 8種無機元素的平均含量相對較低，在1.00～30.00 mg/kg；其余無機元素的平均含量很少，均在1 mg/kg以下，以As（0.1348 mg/kg）、Mo（0.1048 mg/kg）和Sb（0.0477 mg/kg）含量最低。此外，不同產(chǎn)地腫節(jié)風藥材中各個元素的含量差異明顯，變異系數(shù)均相對較大，最小的是Mn，為7.62%，最大的是Sb，達87.21%。

表5 腫節(jié)風藥材中無機元素的測定結(jié)果（mg/kg）Table 5 Results of inorganic elements in S.glabra medicine（mg/kg）

2.3 重金屬污染的綜合評價結(jié)果

由表6可知，腫節(jié)風樣品中，5種重金屬元素平均單項污染指數(shù)由大到小排序為Pb＞Hg＞Cd＞Cu＞As。其中Pb是最主要的污染物，單項污染指數(shù)平均值為1.30，超標率為72.73%，其次是Hg和Cd，超標率分別為45.45%和18.18%，Cu和As則基本不存在污染情況。總體來看，桂產(chǎn)腫節(jié)風的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為1.32，污染程度為輕度污染，需引起重視。

表6 腫節(jié)風5種重金屬的污染指數(shù)Table 6 Pollution index of 5 heavy metals in S.glabra

2.4 無機元素的相關(guān)分析結(jié)果

由表7可知，腫節(jié)風中23種無機元素含量之間有13個極顯著正相關(guān)（P＜0.01，下同），14個顯著正相關(guān)（P＜0.05，下同），1個極顯著負相關(guān)，9個顯著負相關(guān)，表明腫節(jié)風對元素吸收存在一定的協(xié)同或拮抗效應(yīng)，也說明腫節(jié)風對元素吸收存在一定的選擇性。

2.5 無機元素特征圖譜

由圖1可知，11個不同產(chǎn)地腫節(jié)風藥材中各元素相對含量不完全相同，K、Sb、Sr、Cr等元素的含量差異較大，但從整體看不同產(chǎn)地腫節(jié)風元素呈現(xiàn)較相似的分布態(tài)勢。

2.6 主成分分析結(jié)果

由表8可知，前6個主成分累積貢獻率達88.67%（＞85%），具有較強的代表性，因此選擇前6個主成分進行分析。采用最大化方差法進行旋轉(zhuǎn)，獲得因子載荷矩陣。

表8 主成分的初始特征值與貢獻率Table 8 Initial eigenvalue and contribution rate of principal components

由表9可知，對第一主成分貢獻大的元素為As和B，對第二主成分貢獻大的元素為Fe，對第三主成分貢獻大的元素為Sr，對第四主成分貢獻大的元素為Sn，對第五主成分貢獻大的元素為Hg，對第六主成分貢獻大的元素為Mn?？梢姡珹s、B、Fe、Sr、Sn、Hg和Mn是腫節(jié)風藥材的特征元素，可用于其質(zhì)量控制。

表9 旋轉(zhuǎn)變換后的因子矩陣Table 9 Factor matrix after rotation transform

3 討論

本研究測定了11批桂產(chǎn)腫節(jié)風樣品中的23種無機元素，分析結(jié)果顯示腫節(jié)風中含有豐富的無機元素，如人體必需的常量元素K、Ca、Na、Mg，對人體有益的微量元素Fe、Zn、B、Mn、Se等，有害微量元素Pb、Cd、Hg、As、Cu、Sb等。不同元素的含量差異大，以K、Ca、Fe的平均含量較高，分別達10888、5319和

349.2 mg/kg，Sb含量最低，僅有0.0477 mg/kg，且不同產(chǎn)區(qū)的腫節(jié)風藥材中各個元素的含量有明顯差異，變異系數(shù)均相對較大?，F(xiàn)代藥理研究表明，中藥材的藥效除與次生代謝產(chǎn)物有關(guān)外，無機元素也產(chǎn)生重要作用（強正澤等，2017）。如K對維護心臟正常功能、在細胞新陳代謝及神經(jīng)傳導功能正常運行等方面均具有重要的作用（吳茂江，2011）。Ca對人體骨骼發(fā)育和維持心臟正常生理功能均至關(guān)重要（姚莉和段玉峰，2004）。Na在調(diào)節(jié)細胞水量，維持人體滲透壓、酸堿平衡、血壓，協(xié)助神經(jīng)和肌肉的正常運作等方面有著十分重要的作用（石昌來和魏峰，2014）。Mg是人體必需的陽離子元素之一，能參與骨骼組成，影響體內(nèi)酶活性，具有免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、調(diào)節(jié)機體代謝等作用，體內(nèi)缺Mg可能引起心律失常、骨質(zhì)疏松、手足搐搦等（姜海龍等，2015）。Fe是血紅蛋白、肌紅蛋白、細胞色素及其他酶系統(tǒng)的主要成分，是維持生命活動所必需的微量元素（簡金龍等，2012）。Zn對促進機體生長發(fā)育、維持細胞功能、調(diào)節(jié)機體免疫具有重要作用（伍臣和夏倩，2021）。B是植物必需的微量營養(yǎng)元素，不僅能降低動物腫瘤細胞活性、提高骨形成速率、降低骨的再吸收等功效，還具有抗炎、止痛等作用（萬洋靈和郭順堂，2016）。Mn分布于各個器官與組織中，參與人體多種酶的合成與激活，以及人體骨骼造血和糖類、脂肪代謝，能加速蛋白質(zhì)、維生素C和維生素B等合成，提高人體免疫力（馬彥平等，2020）。Se在調(diào)節(jié)免疫功能、抗氧化、抗病毒、抗衰老、預防心血管疾病、抗癌等方面均具有重要作用（殷菲敏等，2021）。上述元

素所表現(xiàn)出的生理功能與腫節(jié)風具有抗腫瘤、抗癌、抗菌消炎、免疫調(diào)節(jié)、促進骨折愈合等作用相一致。相關(guān)研究也表明，腫節(jié)風中Zn、Cu、Mn、Se、Mg等元素可能與腫瘤的發(fā)病和防治有較密切的聯(lián)系（李先春等，1997），其元素的分布特點可能與其消炎、清熱、解毒和舒筋活血等作用有關(guān)（楊波等，2008）。因此，可認為腫節(jié)風中所含有的無機元素也是其功效物質(zhì)之一，在其藥效發(fā)揮過程中起著相應(yīng)的作用。主成分分析結(jié)果表明，As、B、Fe、Sr、Sn、Hg和Mn是腫節(jié)風的特征無機元素，在今后的研究中可重點分析這幾種元素。

近幾年的研究表明，我國中藥材重金屬超標問題嚴峻，形勢不容忽視（左甜甜等，2019）。本研究分析了樣品中當前最受關(guān)注的5種重金屬元素（Pb、Cd、As、Cu、Hg），結(jié)果表明，Cu和As含量低于《藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標準》，Pb、Hg和Cd均存在超標現(xiàn)象。綜合分析表明，11個批次樣品的重金屬污染水平中，有7個屬于輕度污染水平，4個處于警戒水平。中藥材中重金屬超標不僅影響中藥材質(zhì)量，且大多數(shù)重金屬無法被生物降解，隨著重金屬在藥材中的不斷累積，其毒性也不斷增加，最終危害人體生命健康（左甜甜等，2017；楚楚等，2021）。因此腫節(jié)風作為廣西重點發(fā)展的民族藥，在生產(chǎn)上應(yīng)注意把控其質(zhì)量，對腫節(jié)風的持續(xù)開發(fā)利用具有積極意義和實用價值。

不同中藥材中無機元素的種類與含量有較大差異，中藥材均有其獨特的元素分布特征（趙一懿等，2019a）。本研究以所測23種元素為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了腫節(jié)風無機元素特征圖譜，可為其藥材的鑒別提供參考。但仍需對正品與偽品中的無機元素進行具體測定與分析，并結(jié)合數(shù)學統(tǒng)計方法，進一步確定腫節(jié)風藥材中具有專屬性和特征性的元素（趙一懿等，2019b），同時加強對腫節(jié)風重金屬污染進行有效控制，從源頭上把控腫節(jié)風藥材的質(zhì)量。

4 結(jié)論

本研究測定了11批次腫節(jié)風藥材無機元素含量，基本涵蓋了廣西腫節(jié)風藥材主產(chǎn)地，可反映桂產(chǎn)腫節(jié)風藥材無機元素含量的整體情況。發(fā)現(xiàn)藥材存在Pb、Hg和Cd超標現(xiàn)象，篩選出7種特征無機元素，繪制出腫節(jié)風藥材無機元素圖譜，該結(jié)果可為腫節(jié)風藥材的質(zhì)量評價及藥材中重金屬限量標準的制定提供參考。