不同年份多花黃精多糖和重金屬含量與土壤關(guān)聯(lián)性評(píng)價(jià)

吳江 朱榮平 樊成 劉詩(shī)菡 邱首哲 徐怡 胡晶鼎 陳途

摘要：為了測(cè)定湖北省咸寧市崇陽(yáng)縣2個(gè)發(fā)展規(guī)模較大的黃精種植基地中不同年份多花黃精生品、炮制品的多糖和重金屬含量及對(duì)應(yīng)種植環(huán)境中土壤重金屬含量，采集10份不同年份多花黃精生品和10份土壤樣品，根據(jù)2020年版《中華人民共和國(guó)藥典》規(guī)定，對(duì)多花黃精生藥進(jìn)行炮制處理，并采用硫酸-蒽酮法對(duì)炮制品中的多糖含量進(jìn)行測(cè)定，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定多花黃精及對(duì)應(yīng)土壤中重金屬元素含量。結(jié)果表明，隨著多花黃精生長(zhǎng)年限的增加，多花黃精多糖的含量呈先升高后降低趨勢(shì)，在比較不同年份的多糖含量時(shí)發(fā)現(xiàn)，3年生或4年生的多花黃精多糖含量較高；經(jīng)炮制后，多花黃精重金屬含量均有不同程度的降低；這2個(gè)種植基地土壤中重金屬含量有差異，部分種植基地土壤中鎘元素存在輕微污染現(xiàn)象，其他重金屬元素在安全范圍內(nèi)。綜合考慮多花黃精的生長(zhǎng)周期、重金屬含量和多糖含量等因素，多花黃精最佳采收年限為第3年或第4年，多花黃精品質(zhì)較好。

關(guān)鍵詞：多花黃精；多糖；重金屬；土壤；關(guān)聯(lián)性

中圖分類號(hào)：S567.2? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2024）06-0181-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.06.029 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Evaluation of the correlation between the content of polysaccharides and heavy metals in Polygouatum cyrtouema Hua. and soil in different years

WU Jiang1， ZHU Rong-ping1， FAN Cheng2， LIU Shi-han3， QIU Shou-zhe4， XU Yi1， HU Jing-ding1， CHEN Tu1

（1. Public Inspection and Testing Center of Xianning， Xianning? 437000， Hubei， China； 2.Health Commission of Jiangxi Province，Nanchang? 330006， China； 3.School of Pharmacy，Hubei University of Science and Technology， Xianning? 437000， Hubei， China； 4. Xianning Academy of Agricultural Sciences， Xianning? 437000， Hubei，China）

Abstract：In order to determine the polysaccharides and heavy metals content of Polygouatum cyrtouema Hua. raw and processed products from two large-scale Huangjing planting bases in Chongyang County， Xianning City， Hubei Province in different years， as well as the corresponding soil heavy metals content in the planting environment， 10 Polygouatum cyrtouema Hua. raw products and 10 soil samples from different years were collected，according to the 2020 edition of the Pharmacopoeia of the Peoples Republic of China， the raw medicine Polygouatum cyrtouema Hua. was processed and the polysaccharides content in the processed product was determined using the sulfuric acid anthrone method. The content of heavy metal elements in Polygouatum cyrtouema Hua. and corresponding soil was determined using inductively coupled plasma mass spectrometry. The results showed that as the growth years of Polygouatum cyrtouema Hua. increased， the polysaccharides content of Polygouatum cyrtouema Hua. showed a trend of first increasing and then decreasing. When comparing the polysaccharides content of different years， it was found that the polysaccharides content of Polygouatum cyrtouema Hua. aged 3 or 4 years was higher；after processing， the heavy metals content of Polygouatum cyrtouema Hua. decreased to varying degrees；there was a difference in the heavy metals content in the soil of these two planting bases. Some planting bases had slight pollution of cadmium elements in the soil， while other heavy metal elements were within the safe range. Taking into account factors such as the growth cycle， heavy metals content， and polysaccharides content of Polygouatum cyrtouema Hua.， the optimal harvesting period for Polygouatum cyrtouema Hua. was the third or fourth year， and the quality of Polygouatum cyrtouema Hua. was relatively good.

Key words：Polygouatum cyrtouema Hua.；polysaccharides；heavy metals；soil； correlation

中藥材黃精有3個(gè)來(lái)源，分別是黃精（Polygouatum sibiricum Red.）、多花黃精（Polygouatum cyrtouema Hua.）、滇黃精（Polygouatum kiugiauum Coll. et Hemsl.）的根莖［1］，具養(yǎng)陰益氣、滋補(bǔ)脾肺腎的功效，主要活性成分有多糖、甾體皂苷、植物甾醇、黃酮、三萜、生物堿等。藥理學(xué)研究證明黃精多糖具有增強(qiáng)免疫功能、抗炎、抗病毒等多種作用［2］。黃精多糖含量受品種、產(chǎn)地、環(huán)境、生長(zhǎng)年限、炮制工藝等多種因素影響［3］，重金屬元素也是影響其品質(zhì)的重要因素。黃精生品味麻，富含黏液質(zhì)，刺人咽喉，而炮制后的黃精甘甜無(wú)刺激，故黃精多以炮制品入藥。本研究以湖北省咸寧市崇陽(yáng)縣2個(gè)種植基地的多花黃精及對(duì)應(yīng)產(chǎn)地土壤為研究對(duì)象，根據(jù)種植年份和地理位置不同，分別采集了2年生、3年生、4年生、5年生鮮品多花黃精樣品和土壤樣品，通過(guò)測(cè)定多花黃精多糖和重金屬含量及對(duì)應(yīng)產(chǎn)地土壤重金屬含量，了解并掌握不同年限多花黃精炮制前后多糖、重金屬含量變化［4］及種植土壤中重金屬含量，為多花黃精的品質(zhì)控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

多花黃精藥材來(lái)源于湖北省咸寧市崇陽(yáng)縣的2個(gè)藥材種植基地（Y1、Y2），經(jīng)過(guò)湖北中醫(yī)藥大學(xué)胡志剛教授鑒定，該藥材被確認(rèn)為百合科黃精屬的多花黃精干燥根莖，多花黃精樣品10份，分別為Y11、Y12、Y13、Y14、Y15、Y21、Y22、Y23、Y24、Y25，土壤樣品10份，分別為YT11、YT12、YT13、YT14、YT15、YT21、YT22、YT23、YT24、YT25。

1.2 樣品預(yù)處理

將來(lái)自不同種植基地的10份多花黃精樣品洗凈與挑選，使多花黃精鮮品達(dá)到凈制標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)凈制后藥用部分進(jìn)行初步篩選與分級(jí)操作、修整切片，對(duì)不具備藥用價(jià)值和不滿足藥材規(guī)格的部分予以剔除。將經(jīng)初加工的多花黃精鮮品按不同產(chǎn)地、年份分為2份，待用。

1.2.1 多花黃精生品 取經(jīng)初加工的多花黃精鮮品，除去雜質(zhì)，洗凈，切片，于60 ℃干燥至恒重，粉碎后過(guò)60目篩，備用。

1.2.2 多花黃精炮制品 將多花黃精鮮品放入蒸鍋中，隔水蒸至透心，于60 ℃干燥至恒重，粉碎后過(guò)60目篩，備用。

1.3 主要儀器設(shè)備

DHG-9147A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；XS105DU型電子天平［梅特勒托利多科技（中國(guó)）有限公司］；DK-98-Ⅱ型電熱恒溫水浴鍋（天津市泰斯特儀器有限公司）；T9S型雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）；WX-8000型微波消解儀（上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司）；ICAP RQ型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀［賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司］；TK20型趕酸儀（上海新儀微波化學(xué)科技有限公司），PGJ-20-YS型品冠超純水機(jī)（武漢品冠儀器設(shè)備有限公司）。

1.4 試劑

硫酸、硝酸（MOS級(jí)，北京化學(xué)試劑研究所有限責(zé)任公司）；蒽酮（化學(xué)純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所）；無(wú)水乙醇（分析純，常熟市鴻盛精細(xì)化工有限公司）；D-無(wú)水葡萄糖對(duì)照（批號(hào)110833-202109，中國(guó)食品藥品檢定研究院）；鉛、鎘、砷、汞、銅混合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照溶液（批號(hào)BWT30118-100-100，壇墨質(zhì)檢科技股份有限公司）。

1.5 硫酸-蒽酮法測(cè)定多糖含量

多糖的測(cè)定方法有很多，主要有硫酸-蒽酮法［5］、苯酚-硫酸法［6］、DNS法［7］、間接碘量法［8］、高效液相色譜法［9］等。本試驗(yàn)采用硫酸-蒽酮法測(cè)定多花黃精多糖含量，采用紫外-可見(jiàn)分光光度法，在582 nm波長(zhǎng)處測(cè)量供試品溶液的吸光度，利用回歸方程對(duì)多糖溶液的濃度進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)一步可計(jì)算出多花黃精中的多糖含量。

1.5.1 制備對(duì)照品溶液 將葡萄糖對(duì)照品干燥至恒重，取0.033 25 g，精密稱定，放入100 mL容量瓶中，用去離子水溶解，然后定容至刻度，搖勻。

1.5.2 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線 分別稱取對(duì)照品溶液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mL，倒入10 mL具塞刻度試管中，并向每個(gè)試管中加去離子水至2.0 mL，充分搖勻。然后，在冰水浴中逐個(gè)加入新鮮配制的0.2%蒽酮-硫酸溶液至刻度，混勻后放入水浴中保持10 min。取出后立即放入冰水浴中冷卻10 min，再取出。以相應(yīng)試劑作為空白對(duì)照，按照紫外-可見(jiàn)分光光度法（通則0401）在582 nm波長(zhǎng)處測(cè)定每個(gè)試管的吸光度。以吸光度（Y）為縱坐標(biāo)、濃度（X）為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖1），得出回歸方程：Y=0.036 7X-0.000 2，R2=0.999 9，吸光度和濃度的線性關(guān)系良好。

1.5.3 制備多花黃精供試品溶液 分別精密稱取不同年限多花黃精生品和炮制品細(xì)粉0.25 g，置圓底燒瓶中。加入150 mL 80%乙醇溶液，水浴回流1 h，將其中的脂溶性成分去除，趁熱過(guò)濾，濾渣用80%熱乙醇洗滌3次，每次10 mL，將殘?jiān)盀V紙放置于圓底燒瓶中，加150 mL去離子水，加熱回流提取? ? ?1 h，趁熱過(guò)濾，用熱水洗滌濾渣及燒瓶4次，1次10 mL。將濾液與洗液合并、放冷，轉(zhuǎn)移到250 mL容量瓶中，加去離子水至250 mL，搖勻，精密量取1mL，加入到10 mL具塞干燥試管中，加0.2%蒽酮-硫酸溶液，制備供試品溶液。按照紫外-可見(jiàn)分光光度法（通則0401）在582 nm波長(zhǎng)處測(cè)定每個(gè)樣品的吸光度。

1.6 電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定重金屬含量

重金屬測(cè)定常用方法主要有原子吸收分光光度法［10］、電感耦合等離子體質(zhì)譜法［11］等。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）進(jìn)行元素分析，其操作簡(jiǎn)單，具有檢出限低、線性范圍廣能同時(shí)測(cè)定多種元素、分析快速、準(zhǔn)確度高、靈敏度好等優(yōu)勢(shì)［12］。

1.6.1 電感耦合等離子體質(zhì)譜條件 等離子體射頻功率為1 300 W，等離子體氣體流量為15 L/min，輔助氣流量為0.30 L/min，載氣流量為0.90 L/min，載氣壓力為230 kPa，樣品提升量為1.6 mL/min，穩(wěn)定時(shí)間為30 s，采集模式為質(zhì)譜圖，峰型3個(gè)點(diǎn)，重復(fù)測(cè)定3次。

1.6.2 標(biāo)準(zhǔn)品貯備溶液的制備 精密量取混合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照溶液1.00 mL，置于200 mL容量瓶中，用10%硝酸溶液定容制成標(biāo)準(zhǔn)貯備液（10～30 ℃貯存）。

1.6.3 標(biāo)準(zhǔn)品溶液的制備 精密量取適量的標(biāo)準(zhǔn)貯備液，加入2%硝酸溶液，配制一系列鉛、砷、鎘、汞、銅元素濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液：Cu（0、20、50、100、200、500 ng/mL）、As（0、2、5、10、20、50 ng/mL）、Cd（0、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 ng/mL）、Pb（0、5、10、20、40、100 ng/mL）、Hg（0、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 ng/mL）。

1.6.4 內(nèi)標(biāo)溶液的制備 精密量取適量的鍺、銦、鈧、鉍混合內(nèi)標(biāo)溶液，然后用去離子水將其稀釋成濃度為 100 ng/mL的內(nèi)標(biāo)溶液。

1.6.5 供試品溶液的制備 取多花黃精生品、炮制品和對(duì)應(yīng)土壤樣品于60 ℃干燥2 h，研細(xì)備用。取供試品0.2 g，精密稱定，將供試品放入耐壓且耐高溫的微波消解罐中，然后加硝酸5 mL和氫氟酸2 mL，在120 ℃下進(jìn)行預(yù)消解，持續(xù)30 min。消解完成后，消解液冷卻至60 ℃以下，從消解罐中取出消解液，放冷。將消解液轉(zhuǎn)移至50 mL的容量瓶中，加入200 μL的金單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度為1 μg/mL），然后用去離子水稀釋至刻度，搖勻，得到供試品溶液。采用相同的步驟制備試劑空白溶液，但是在制備過(guò)程中不添加金單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.6.6 校準(zhǔn)曲線的制備 同位素為208Pb、114Cd、75As、202Hg和63Cu，其中63Cu、75As以72Ge為內(nèi)標(biāo)，114Cd以115In為內(nèi)標(biāo)，202Hg、208Pb以185Re為內(nèi)標(biāo)，并按照設(shè)備要求對(duì)測(cè)定的元素進(jìn)行校正。以濃度為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的響應(yīng)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，繪制重金屬標(biāo)準(zhǔn)曲線，擬合線性回歸方程。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出相應(yīng)的濃度。在同樣的分析條件下進(jìn)行空白試驗(yàn)以消除空白干擾。

1.6.7 單因子污染指數(shù)法 采用單因子污染指數(shù)法對(duì)土壤中重金屬開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。用實(shí)際值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，此法反映的是僅存在1項(xiàng)污染物的污染程度，是最基礎(chǔ)的評(píng)價(jià)方法。土壤中污染物i的單因子污染指數(shù)（Pi）的計(jì)算公式如下。

Pi = Ci/Si? ? ? ?（1）

式中，Ci 為土壤中污染物i的含量；Si為土壤中污染物i的背景值或標(biāo)準(zhǔn)限值。Pi用于評(píng)估土壤中污染物i的污染程度，根據(jù)Pi的大小將農(nóng)用地土壤因子污染物超標(biāo)程度進(jìn)行等級(jí)劃分，如表1所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 多花黃精炮制品多糖含量

根據(jù)《中華人民共和國(guó)藥典》2020年版一部（以下簡(jiǎn)稱《中國(guó)藥典》）規(guī)定［13］，按干燥品計(jì)算，多糖以無(wú)水葡萄糖（C6H12O6）計(jì)，不得低于7.0%。由表2可知，多花黃精炮制品多糖含量因產(chǎn)地和年份的不同而有所差異。隨著生長(zhǎng)年限的增加，經(jīng)過(guò)炮制處理的多花黃精多糖含量呈先上升后下降的趨勢(shì)。在比較不同年份多花黃精多糖含量時(shí)發(fā)現(xiàn)，3年生或4年生的多花黃精多糖含量較高。

2.2 重金屬含量

5種元素標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2至圖6所示，114Cd的相關(guān)系數(shù)（R2）最大，為0.999 4，5種元素的濃度與其信號(hào)響應(yīng)強(qiáng)度呈較好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均超過(guò)0.990 0。

2.2.1 多花黃精樣品中重金屬含量 根據(jù)《中國(guó)藥典》規(guī)定，鉛含量不得超過(guò)5.00 mg/kg，鎘含量不得超過(guò)1.00 mg/kg，砷含量不得超過(guò)2.00 mg/kg，汞含量不得超過(guò)0.20 mg/kg，銅含量不得超過(guò)20.00 mg/kg。由表3可知，多花黃精生品和炮制品中的鉛、砷、汞元素含量均遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值，因此風(fēng)險(xiǎn)較低。銅、鎘元素含量較高，銅元素平均含量達(dá)6.80 mg/kg，最高達(dá)13.00 mg/kg，鎘元素平均含量達(dá)0.19 mg/kg，最高達(dá)0.70 mg/kg，但仍在安全范圍內(nèi)。此外，通過(guò)對(duì)比多花黃精生品和炮制品發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)炮制的多花黃精重金屬含量較低，炮制過(guò)程可以有效減少重金屬對(duì)多花黃精藥材品質(zhì)的影響。因此，對(duì)于多花黃精的炮制過(guò)程，建議采取合適的措施，如使用潔凈的水源和適當(dāng)?shù)募庸ぜ夹g(shù)來(lái)降低多花黃精中的重金屬含量，從而更好地保障消費(fèi)者的健康安全。

2.2.2 土壤中重金屬含量 根據(jù)GB 15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》要求，銅含量不得超過(guò)100.00 mg/kg，砷含量不得超過(guò)30.00 mg/kg，鎘含量不得超過(guò)0.30 mg/kg，汞含量不得超過(guò)2.40 mg/kg，鉛含量不得超過(guò)120.00 mg/kg。本研究對(duì)10份土壤樣品進(jìn)行檢測(cè)（表4），發(fā)現(xiàn)樣品中均含有銅、砷、鎘、汞、鉛元素，其中，銅、砷、汞、鉛元素含量均低于標(biāo)準(zhǔn)限值，YT24土壤樣品中鎘元素含量略高于標(biāo)準(zhǔn)限值。

對(duì)采集的10份土壤樣品進(jìn)行了單項(xiàng)重金屬分析評(píng)估，結(jié)果（表5）表明，YT24土壤樣品的鎘元素輕微超標(biāo)，可能是由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)化種植技術(shù)所導(dǎo)致，鉛、砷、汞、銅元素均未超標(biāo)，說(shuō)明這些元素對(duì)該地區(qū)土壤未造成污染。鎘元素的單因子污染指數(shù)較高，多花黃精種植土壤受鎘元素污染風(fēng)險(xiǎn)較高，因此，建議多花黃精種植基地關(guān)注土壤中鎘元素，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)控制其含量，確保土壤的質(zhì)量和農(nóng)產(chǎn)品安全。

3 小結(jié)與討論

隨著生長(zhǎng)年限的增加，多花黃精多糖的含量呈先升高后降低趨勢(shì)，在比較不同年份的多糖含量時(shí)發(fā)現(xiàn)，3年生或4年生的多花黃精多糖含量較高；經(jīng)炮制后，多花黃精重金屬含量均有不同程度的降低；這2個(gè)種植基地土壤中重金屬含量有差異，鎘元素存在輕微污染現(xiàn)象，其他重金屬元素在安全范圍內(nèi)。此外，Y23和Y24多花黃精莖稈呈紫色，相應(yīng)土壤中的銅離子濃度比其他土壤樣品稍高，在植物體內(nèi)銅離子在不同組織、器官中的分布有差異，這與植物對(duì)銅離子的耐性程度有關(guān)［14］，植物根系從土壤中吸收銅離子后，主要將其固定于細(xì)胞壁或液泡中，多余的銅離子則通過(guò)銅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白運(yùn)輸?shù)降厣喜康慕M織或器官［15］，推測(cè)可能是銅離子濃度對(duì)黃精莖稈顏色有一定影響。為加強(qiáng)對(duì)中藥材種植質(zhì)量的控制，本研究同時(shí)對(duì)中藥材和其種植土壤進(jìn)行檢測(cè)，為多花黃精中藥材種植環(huán)境、農(nóng)藥使用、有機(jī)化肥選擇、規(guī)范化種植管理、合理采收與評(píng)價(jià)黃精藥材質(zhì)量提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐，也為進(jìn)一步研究黃精藥材炮制前后重金屬形態(tài)的變化提供了依據(jù)。

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