礦質元素及ｐＨ值與梔子中梔子苷含量的相關性

摘 要：為了探討梔子苷含量與土壤及藥材中的礦質元素的相關關系，用主成分分析方法對8個不同產地的梔子土壤中13種礦質元素及pH與藥材中12種礦質元素進行了多因素分析。結果表明：Fe和Ni、Fe和Al、Mn和Co之間呈極顯著正相關。影響梔子苷含量的Mg和pH貢獻率分別為49．614％和20．826％，兩者對梔子苷的變異貢獻率最大。同時進行了梔子苷含量的變化與主成分的多元相關分析，證實了礦質元素與中藥功效之間存在相關性。

關鍵詞：梔子；礦質元素；主成分分析

中圖分類號：0945．18

文獻標識碼：A

文章編號：1007-7847(2006)02—0134-05

山梔子又名黃梔子，為常綠灌木茜草科(Rubaceae)梔子屬(Cordenia)山梔子(Cordeniajasminoides Ellis)的成熟果實。梔子味甘、性寒，具有瀉火除煩、清熱利濕、涼血散淤的功能。主要用于熱病心煩、目赤、黃疸、熱淋尿澀、吐血、外治扭傷腫痛。梔子中主要有效成分為梔子苷(gentiobioside)。不同地點采集的梔子樣品，其梔子苷含量差異較大，即使是同一地點不同地塊上采集的樣品梔子苷含量也有很大差異，這說明除了氣候影響之外，土壤類型也是影響梔子苷含量的重要因素。《中國道地藥材論叢》一書指出：凡用藥必講求道地性。古代學者有關藥材道地性的論述頗豐，如：“古之醫者…用藥必依土地，所以治十得九”，“凡用藥必須擇土地之所宜者，則藥力具，用之有據。”這里指出了道地藥材產出的必要條件，即療效好的藥材只產在一定的地區內。

主成分分析是從多個存在一定相關關系的變量中選出幾個新的綜合變量，而新的綜合變量又能反映原來多個變量所提供的主要信息，從而簡化數據結構，尋找變量間的線性關系。近年來，國內外對梔子苷的藥理作用、化學成分等進行了大量研究，但尚未見到植物體內梔子苷含量與土壤中和藥材中的礦質元素的相關性研究。本文采用主成分分析法對不同產區梔子藥材中梔子苷含量及藥材和土壤中的礦質元素進行分析，以期為梔子藥材生產中梔子苷的調控研究提供理論依據。

1 材料和方法

1．1 樣品采集

采集8個不同地點(表1)的梔子果實和采樣地的0～20cm土層的土壤樣本，帶回實驗室。土壤樣品自然風干后保存用于礦質元素測定，采集到的果實于烘箱中55℃烘干備用。

1．2 樣品分析

1．2．1 梔子苷的高效液相測定

取梔子藥材粉末(過60目篩)0．100g，精密稱定，置25mL量瓶中，加甲醇20mL，搖勻，稱定質量，超聲提取20min，取出，放冷，用甲醇補重，搖勻，用微孔濾膜(0．45μm)濾過，即可進行HPLC分析。色譜條件：色譜柱為Diamonsil^TMC₁₈柱(250mm×4．6mm，5μm)(美國迪馬公司)，柱溫30℃，流動相為乙腈：水(15：85)，進樣量為10μL，檢測波長為258nm。

1．2．2 藥材中礦質元素的分析

電子天平準確稱取樣品0．200g，加入1mL硝酸和1mL雙氧水，置于聚四氟乙烯罐，放入不銹鋼外套中，擰緊，在烘箱中160℃加熱4h，冷卻后取出罐，用超純水定容至10mL，待測。

1．2．3 土壤中礦質元素的分析

土壤樣品風干研磨，過100目篩，準確稱取0．100S，置入聚四氟乙烯罐中，加入3mL硝酸、1mL高氯酸、1mL氫氟酸，放于不銹鋼外套中于烘箱中160℃加熱4～5h，冷卻后取出罐，在電熱板上敞口加熱去硅及殘留的氫氟酸，待大量白煙冒盡．樣品呈可流動球珠狀時取下，加入1mL硝酸，微熱，冷卻至常溫，用高純水定容至10mL，再用法國JY-ULTIMA型ICP-AES型電感耦合等離子光譜儀測定無機元素含量。

1．3 相關分析與主成分分析方法

以梔子苷含量、土壤中13種礦質元素含量及pH、藥材中12種礦質元素的含量建立分析數據庫，應用SPSSl0．0統計軟件，進行主成分分析，選取主成分，利用主成分值與梔子苷含量的變化的相關關系，建立回歸方程。

2 結果與分析

2．1 各指標的相關系數分析

表2是土壤中13種礦質元素含量及pH與梔子苷(Y)含量的相關系數陣，從表2可以看出，Fe和Ni、Fe和Al、Mn和Co之間呈極顯著正相關，說明它們之間有較強或一定的相互促進作用。

2．2 因子分析

2．2．1 因子提取及解釋

因子提取的目的之一是抓住研究體系最主要的因素。因此，在標準化后的數據矩陣D中，n個變量兩兩之間的相關關系構成n行n列的相關矩陣只，是一個實對稱矩陣。計算相關矩陣R的特征值和特征向量得到n個特征值，也就是可得到n個公共因子。但是在這n個特征值中，有的很小，說明這些公共因子不重要。因子分析希望在不損失過多原始變量之間關系信息的基礎上，用盡可能少的公共因子來表示原始變量之間的相關性，從而達到抓住本質、簡化問題的目的，因此在n個公共因子中可以刪去那些不重要的因子，從而得到主因子數．本文分別計算8個不同產地的梔子藥材中礦質元素和土壤中礦質元素與梔子苷含量的相關性。

2．2．2 主成分的特征值及貢獻率

表3列出了通過對土壤主成分分析求得的各主成分的特征值及貢獻率。其中第1主成分的貢獻率為49．614％，第2主成分為20．826％，二者對不同產區梔子苷的變異貢獻率最大，第3主成分的貢獻率為13．180％，第4、5主成分對梔子苷的變異貢獻率很小。前3個主成分的累積貢獻率達83．620％，已能反映8個不同產地土壤礦質元素與梔子苷的變化，故選前3個主成分進行分析即可。

表4列出了通過對藥材主成分分析求得的各主成分的特征值及貢獻率。其中第1主成分的貢獻率為41．219％，第2主成分為19．891％，二者對不同產區梔子苷的變異貢獻率最大，第3、4主成分的貢獻率分別為14．274％和12．625％。前4個主成分的累積貢獻率達88．009％，已能反映8個不同產地藥材礦質元素與梔子苷的變化關系，故選前4個主成分進行分析即可。

2．2．3 主成分的指標因子負荷量與各指標因子的分類

根據特征值和特征向量可計算得到初始因子載荷矩陣，為更好地看出因子載荷矩陣的各系數與變量之間的關系，將初始因子矩陣作為方差最大正交因子旋轉，得到旋轉后的因子載荷矩陣見表5、6。因子分析的目的之一是鑒別有實際意義的因子，經過旋轉后的旋轉因子矩陣得到有意義的因子。表5列出了土壤中前3個主成分的指標因子負荷量。根據各主成分各指標因子負荷量的大小，將各指標因子進行分類。第1主成分中，指標因子負荷量較大的變量是Mg，Mg是葉綠素的成分，對光合作用有重要作用，與碳水化合物的轉化和降解有關。第2主成分中，指標因子負荷量較大的變量是pH值。第3主成分中，指標因子負荷變量最大的是Zn、P．Zn是合成生長素前身－色氨酸的必需元素，缺乏時不能合成生長素，是許多脫氫酶、蛋白酶等的必要組成成分。P參與多種代謝過程，是核酸、核蛋白和磷脂的主要成分，與蛋白質合成，細胞分裂、細胞生長有密切關系，是許多輔酶的成分。這些因子通過調節植物生長發育，而與梔子苷含量關系密切。

表6列出了藥材中前4個主成分的指標因子負荷量。根據各主成分各指標因子負荷量的大小，將各指標因子進行分類。第1主成分中，指標因子負荷量最大的變量是Cr，第2、3、4主成分分中指標因子負荷變量最大的分別是Pe、Ca和Zn。說明藥材中Cr、Fe、Ca、Zn與梔子苷的含量密切相關。

2．2．4 梔子苷的動態變化與主成分的多元相關分析

不同產地土壤中及藥材中主成分的特征值與梔子苷的變化分別見表7、8，各主成分與梔子苷的多元線形相關分析結果見表9、10．從表9中可以看出，土壤中各主成分只有第2主成分即Mg元素與梔子苷之間的相關性達到顯著相關，復相關系數為0．674。這與表2的相關系數分析結果相一致，從而進一步確定Mg對梔子苷含量的顯著影響作用。3個因子間相關系數為0，說明這3個因子從主成分分析的角度來講是獨立存在的。從表10中可以看出，藥材中各主成分只有第4主成分即Zn元素與梔子苷呈顯著負相關，即鋅含量越低梔子苷含量越高，復相關系數為－0．584。

3 討論

在各種問題的多指標分析中，往往指標的個數多，又有相互關系，導致分析工作比較困難。多元統計的主成分分析是指在不損失或很少損失原有信息的前提下，將原來個數較多而且彼此相關的指標轉換為新的個數較少而彼此獨立或不相關的綜合指標，從而簡化多指標分析。本文通過主成分分析得出Mg和pH為影響梔子苷含量的主要成分，每個主成分都反映了所控制的各性狀之間的相互關系，第1的主成分Mg的貢獻率達49．614％，第2主成分pH的貢獻率為20．826％，說明這兩個因子對梔子苷含量影響最大。