不同物候期苦豆子中無機(jī)元素的分布及動(dòng)態(tài)積累分析

王漢卿，段金廒，汪曉東，錢大瑋，郭 盛

(1.南京中醫(yī)藥大學(xué) 江蘇省中藥資源產(chǎn)業(yè)化過程協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210023；2.寧夏醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院，寧夏 銀川 750004；3.寧夏紫荊花制藥有限公司，寧夏 鹽池 751500)

不同物候期苦豆子中無機(jī)元素的分布及動(dòng)態(tài)積累分析

王漢卿1，2，段金廒1*，汪曉東3，錢大瑋1，郭 盛1

(1.南京中醫(yī)藥大學(xué) 江蘇省中藥資源產(chǎn)業(yè)化過程協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210023；2.寧夏醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院，寧夏 銀川 750004；3.寧夏紫荊花制藥有限公司，寧夏 鹽池 751500)

目的揭示不同物候期苦豆子中無機(jī)元素的分布及動(dòng)態(tài)積累規(guī)律。方法采用微波消解結(jié)合電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法，分別測(cè)定不同物候期苦豆子中不同器官中Ca、K、B、Na、P、Sn等29種無機(jī)元素的含量。結(jié)果無機(jī)元素在苦豆子植物中的分布具有一定規(guī)律：Ca、Cu、Mn主要分布在葉中，Na主要分布在莖中，Zn、P、K主要分布在種子中；各元素在不同物候期中呈現(xiàn)一定的動(dòng)態(tài)積累規(guī)律：Ca含量在果莢中伴隨物候期有升高的趨勢(shì)，Zn含量在葉中伴隨物候期有下降的趨勢(shì)。結(jié)論不同物候期苦豆子中皆含有豐富的常量與微量元素，其不同部位所含的優(yōu)勢(shì)無機(jī)元素有較大差別，并且隨物候期的變化呈現(xiàn)一定規(guī)律。本研究為苦豆子藥材的生產(chǎn)、質(zhì)量控制及開發(fā)利用提供一定依據(jù)。

苦豆子；無機(jī)元素；物候期；動(dòng)態(tài)積累

苦豆子SophoraalopecuroidesL.為豆科Leguminosae槐屬植物，別名苦甘草，其根莖、全草及種子均可藥用，具有清熱解毒、祛風(fēng)燥濕、止痛殺蟲等功效[1]。研究表明，苦豆子中含有多種化學(xué)成分：生物堿[2]、黃酮[3]、香豆素[4]、有機(jī)酸[5]、氨基酸[6]、蛋白質(zhì)[7]和多糖[8]，上述成分是其廣泛應(yīng)用于藥品、化妝品、動(dòng)物飼料的物質(zhì)基礎(chǔ)，成為苦豆子的開發(fā)與綜合利用的重要依據(jù)。

無機(jī)元素通過與蛋白質(zhì)和其他有機(jī)基團(tuán)結(jié)合，形成了酶、激素、維生素等生物大分子，發(fā)揮著重要的生理生化功能，對(duì)人體健康有非常重要的作用。中藥中存在的無機(jī)元素，某些本身就具有療效作用，有些可能對(duì)中藥藥效的發(fā)揮起協(xié)同作用，甚至某些元素具有雙重效應(yīng)或只有毒性效應(yīng)(主要指重金屬以及砷)[9]。同樣，植物的生長過程中，無機(jī)元素作為植物體的組成成分并且起到調(diào)節(jié)生理功能的作用[10]，是植物維持正常生理活動(dòng)的必需成分。因此，研究無機(jī)元素在中草藥各器官中的分布以及各物候期的動(dòng)態(tài)變化，可以對(duì)中草藥生長過程中的生理功能進(jìn)行探討及中藥藥理、毒理作用發(fā)揮進(jìn)行評(píng)價(jià)。

已有學(xué)者對(duì)苦豆子中無機(jī)元素進(jìn)行分析[5，11-12]，但關(guān)注的樣品及元素種類較少。本文對(duì)苦豆子不同藥用部位、不同物候期的苦豆子樣品進(jìn)行無機(jī)元素的分布及變化規(guī)律研究，初步揭示了苦豆子中無機(jī)元素的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，從而為苦豆子藥材的生產(chǎn)、質(zhì)量控制及開發(fā)利用提供一定依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 儀器

Optima 2100DV型電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(美國 Perkin Elmer公司)；Milestone Ethos T 微波消解系統(tǒng)(意大利 Milestone 公司)；BT125型萬分之一電子天平(賽多利斯科學(xué)儀器有限公司)；EPED超純水系統(tǒng)(南京易普達(dá)科技發(fā)展有限公司)。

1.2 試藥及試劑

元素標(biāo)準(zhǔn)溶液Ca、K、B、Na、P、Sn、Se、Sr、Pb、Si、Hg、Mo 質(zhì)量濃度為1 000 g·mL-1，混合元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(As、Zn、Sb、Bi、Co、Cd、Ni、Ba、Fe、Mn、Cr、Mg、Cu、Al、Ti、Zr、V)質(zhì)量濃度為100 g·mL-1，均購自國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；超純水經(jīng)EPED超純水系統(tǒng)自制；硝酸(優(yōu)級(jí)純)、過氧化氫(分析純)，均購自上海國藥化學(xué)試劑公司。

1.3 樣品

野生苦豆子采自寧夏鹽池，采集后陰干，分為根、莖、葉、果莢、種子，粉碎，過60目篩，備用。采集時(shí)間：2011年6月至10月；經(jīng)南京中醫(yī)藥大學(xué)段金廒教授鑒定為豆科植物苦豆子SophoraalopecuroidesL.。藥材標(biāo)本存放于南京中醫(yī)藥大學(xué)江蘇省方劑高技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，樣品信息見表1。

表1 苦豆子樣品信息

2 方法與結(jié)果

2.1 電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜(ICP-AES)測(cè)定條件

射頻功率1.3 Kw，霧化氣流量0.8 L·min-1，輔助氣流量0.2 L·min-1，冷卻氣流量15 L·min-1，觀測(cè)方向Axial，溶液提升量1.5 mL·min-1。

2.2 供試品溶液的制備

精密稱取樣品粉末約0.5 g于聚四氟乙烯消解罐中，加入7 mL HNO3，1 mL 30% H2O2，密閉后放入微波消解爐，10 min升至200 ℃并保持10 min，微波功率1 000 W，待消解完全后，冷卻，轉(zhuǎn)移至50 mL量瓶中，加去離子水至刻度，搖勻，即得供試品溶液。同步以硝酸7 mL和30% H2O21 mL做空白試驗(yàn)。

2.3 元素分析譜線的選擇

進(jìn)行ICP-AES法測(cè)定時(shí)，選擇干擾少、精密度和信噪比均較高的譜線作為被測(cè)元素的分析譜線，選擇結(jié)果見表2。

2.4 工作曲線繪制及儀器檢出限測(cè)定

取標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)Ca元素母液，加去離子水配置濃度分別為0、20、50、100、200、500 g·mL-1的系列標(biāo)準(zhǔn)品溶液；K、Mg、P、Na元素母液加去離子水配置濃度分別為0、10、20、50、100、150 g·mL-1的系列標(biāo)準(zhǔn)品溶液；Al、Fe、Si、Sr元素母液加去離子水配置濃度分別為0、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 g·mL-1的系列標(biāo)準(zhǔn)品溶液；As、B、Ba、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Se、Sn、Ti、V、Zn、Zr元素母液加去離子水配置濃度分別為0、0.2、0.5、1.0、2.5、5.0 g·mL-1的系列標(biāo)準(zhǔn)品溶液。上述各標(biāo)準(zhǔn)溶液在選定的工作條件下經(jīng)ICP-AES測(cè)定后，儀器給出各元素的工作曲線及線性關(guān)系。測(cè)量空白溶液10次，以標(biāo)準(zhǔn)偏差3倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的分析濃度為該元素的儀器檢出限。線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)(r)及檢出限見表2，結(jié)果顯示各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線線性相關(guān)系數(shù)0.998 7～0.999 9，表明該方法線性關(guān)系良好。

表2 各元素的分析波長、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限結(jié)果

2.5 精密度實(shí)驗(yàn)

在選定的測(cè)試條件下，采用ICP-AES方法對(duì)上述混合標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)測(cè)定6次，結(jié)果見表3。各分析元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的RSD在0.23%-2.56%，表明該方法精密度良好。

2.6 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)

取10號(hào)樣品為供試品，精密稱取0.5 g粉末6份，按2.2項(xiàng)下方法進(jìn)行供試品溶液制備，在選定條件下測(cè)定各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，結(jié)果見表3。RSD為0.99%～2.78%，可滿足實(shí)驗(yàn)的要求。

2.7 加樣回收率實(shí)驗(yàn)

取10號(hào)樣品，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行加樣回收率實(shí)驗(yàn)。精密稱取約0.25 g的 6份樣品，分別加入適量已知質(zhì)量濃度的元素標(biāo)準(zhǔn)溶液。按2.2項(xiàng)下方法制備供試品溶液，在選定的測(cè)試條件下分別測(cè)定，結(jié)果見表3。加樣回收率為94.2%～104.1%，RSD<3%，說明該方法準(zhǔn)確可靠。

表3 各元素的精密度、重復(fù)性及加樣回收率試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)果與討論

在上述方法學(xué)考察基礎(chǔ)上，按照選定的最佳儀器測(cè)試參數(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定各樣品溶液中微量元素的含量，結(jié)果見表4。

表4 不同樣品中無機(jī)元素分析結(jié)果 /μg·g-1

a：樣品序號(hào)同表1；nd：未檢出

3.1 無機(jī)元素在苦豆子不同部位的分布

無機(jī)元素在苦豆子不同器官中的分布差異較大，同一元素在不同器官的含量差別可達(dá)22倍，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：無機(jī)元素在苦豆子中的分布有一定規(guī)律。Ca、Cu、Mn主要分布在葉中，如Ca在葉中所占比例的均值為59.6%；Na主要分布在莖中，其在莖中所占比例的均值為58.3%；Zn、P、K主要分布在種子中，如Zn在種子中所占比例的均值為66.3%。這種分布規(guī)律與無機(jī)元素在植物器官中維持植物生長的生理作用密切相關(guān)，如葉中含量較高的元素Fe、Cu、Mn，在種子中含量較高的元素P、K、Zn。Fe、Cu并非葉綠素的組成成分，但在葉綠素的形成中卻需要鐵；Mn與光合作用關(guān)系密切，它能維持葉綠體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[13]；種子是P的特殊貯存器官，且對(duì)淀粉的合成有促進(jìn)作用[14]；Zn對(duì)蛋白質(zhì)的代謝有影響，一般來講，缺Zn的植物中，蛋白含量明顯降低[15]，這是無機(jī)元素在植物生理中的作用，符合無機(jī)元素在苦豆子不同器官的分布的特點(diǎn)。

3.2 無機(jī)元素在苦豆子不同物候期的動(dòng)態(tài)積累

無機(jī)元素不僅在植物不同器官的分布有所差異，而且在各器官的不同物候期中呈一定變化規(guī)律。一部分元素在不同物候期呈現(xiàn)升降變化幅度較大，如：Ca在果莢中7月(3.29 mg·g-1)、8月(3.41 mg·g-1)、9月(5.60 mg·g-1)、10月(7.12 mg·g-1)中含量有升高趨勢(shì)(圖1)；Na在莖中6月(0.95 mg·g-1)、7月(2.08 mg·g-1)、8月(2.31 mg·g-1)、9月(2.50 mg·g-1)、10月(1.01 mg·g-1)中含量在前4個(gè)月逐步升高后降低(圖2)；Zn在葉中6月(14.02 g·g-1)、7月(11.30 g·g-1)、8月(5.88 g·g-1)中含量有降低趨勢(shì)(圖3)。一部分元素在不同物候期中含量保持穩(wěn)定，如：Cu在根中不同物候期中含量波動(dòng)微小，6月(3.9 g·g-1)、7月(5.9 g·g-1)、8月(4.2 g·g-1)、9月(5.0 g·g-1)、10月(4.0 g·g-1)；Fe在莖中不同物候期含量穩(wěn)定，6月(394.7 g·g-1)、7月(391.7 g·g-1)、8月(380.5 g·g-1)、9月(396.7 g·g-1)、10月(492.9 g·g-1)。研究還發(fā)現(xiàn)有些無機(jī)元素只在苦豆子的某器官中檢測(cè)到，如：Cr、Ti。無機(jī)元素在植物生長的物候期中呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)是否與其不同的植物生理功能有關(guān)，是否與其不同部位的生長發(fā)育有關(guān)等科學(xué)問題，有待于進(jìn)一步研究。

圖1 Ca在果莢中的動(dòng)態(tài)變化

圖2 Na在莖中的動(dòng)態(tài)變化

圖3 Zn在葉中的動(dòng)態(tài)變化

3.3 元素分析譜線的選擇

進(jìn)行ICP-AES法測(cè)定時(shí)，元素分析譜線選擇是否恰當(dāng)，直接影響到測(cè)定方法的可信度及測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，本實(shí)驗(yàn)依據(jù)光譜儀對(duì)每個(gè)元素的測(cè)定均可以同時(shí)選擇多條特征譜線的特點(diǎn)，同時(shí)考慮到共存元素的干擾，每個(gè)元素首先選取2～3條譜線進(jìn)行測(cè)定，綜合分析強(qiáng)度、干擾情況及穩(wěn)定性，最終選擇干擾少、精密度和信噪比均較高的譜線作為被測(cè)元素的分析譜線。

3.4 小結(jié)

隨著中藥中無機(jī)元素的生物活性，或與有機(jī)成

分產(chǎn)生協(xié)同或拮抗作用研究的深入，無機(jī)元素的含量也成為評(píng)價(jià)中藥質(zhì)量的重要指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)基于ICP-AES法對(duì)不同部位、不同物候期苦豆子中無機(jī)元素的分布及變化規(guī)律的研究，明確了苦豆子中所含元素的種類、不同器官中無機(jī)元素的分布情況以及隨物候期的變化趨勢(shì)。苦豆子作為根莖、全草、種子皆可入藥的中藥材，無機(jī)元素在其各個(gè)藥用部位的含量以及隨著物候期的動(dòng)態(tài)變化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為其進(jìn)一步控制中藥材質(zhì)量提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

[1] 宋立人,等.中華本草[M].第11卷.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1999：629-632.

[2] 李艷艷，馮俊濤，張興.苦豆子化學(xué)成分及其生物活性研究進(jìn)展[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2005，14(2)：133-136.

[3] M Iinuma，M Ohyama，T Tanka.Six flavonostilbenes and a flavanoe in roots ofSophoraalopecuroides[J].Phytochemistry，1995，38(2)：519-525.

[4] 郭曉風(fēng)，李秀麗，白音夫.中藥苦豆子二氫香豆素成分的研究[J].內(nèi)蒙古中醫(yī)藥，2007，22(7)：45-46.

[5] 王鍵，王洪新，呂潭玲.苦豆子種子無機(jī)元素及其油中脂肪酸成分分析[J].中藥材，2002，25(2)：107.

[6] 張建華，烏云，侯建化，等.苦豆子游離氨基酸的成份測(cè)定[J].氨基酸和生物資源，1997，19(4)：39-40.

[7] 唐海淑，朱凱，安冉，等.苦豆子蛋白粗提物抗菌活性的初步研究[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，46(2)：425-429.

[8] 張巖，馬麗娜，王鵬，等.苦豆子多糖脫蛋白工藝比較[J].中國新藥雜志2012，21(8)：921-925.

[9] 王剛，陳榮達(dá)，林炳承.中藥中微量元素測(cè)定的研究進(jìn)展[J].藥物分析雜志，2002，22(2)：151-155.

[10] 陳高海.微量營養(yǎng)元素對(duì)植物生理功能及其增產(chǎn)的作用[J].化肥工業(yè)，1989，(3)：33-37.

[11] 溫潤娟，郭軍成，王麗.原子吸收光譜法測(cè)定寧夏幾種中草藥中微量元素含量[J].廣東微量元素科學(xué)，2008，15(6)：47-50.

[12] 陳曉麗，吳艷，鄭雷.苦豆子不同生育時(shí)期礦質(zhì)元素分析[J].光譜學(xué)與光譜分析，2012，32(10)：2831-2833.

[13] 陳高海.微量營養(yǎng)元素對(duì)植物生理功能及其增產(chǎn)的作用[J].化學(xué)工業(yè)，1989，(3)：34-37.

[14] 梁德印，徐美德.鉀在植物生理中的作用[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，1986，(9)：31.

[15] 徐曉燕，楊肖娥，楊玉愛.鋅在植物中的形態(tài)及生理作用機(jī)理研究進(jìn)展[J].廣東微量元素科學(xué)，1999，6(11)：1-6.

StudyonDistributionandDynamicAccumulationofInorganicElementsinSophoraalopecuroidesL.duringDifferentPhonologicalPerionds

WANGHanqing1，2，DUANJinao1*，WANGXiaodong3，QIANDawei1，GUOSheng1

(1.JiangsuCollaborativeInnovationCenterofChineseMedicinalResourcesIndustrialization，NanjingUniversityofChineseMedicine，Nanjing210023，China2.CollegeofPharmacy，NingxiaMedicalUniversity，Yinchuan，750004，China3.ZiJingHuaPharmaceuticalCo.，Ltd.ofNingxia，Yanchi751500，China)

Objective：To explore the distribution and dynamic change of inorganic elements inSophoraalopecuroidesL.during different phonological periods.MethodsThe content of 29 inorganic elements in different samples ofS.alopecuroideswas determined by ICP-AES with microwave digestion.ResultsThe results showed that inorganic elements can be enriched in certain organs，such as Ca、Cu、Mn are mainly distributed in leaves，Na is mainly distributed in stem，Zn，P，K，are mainly distributed in seeds.The content of these elements show certain regularity in different phenological periods such as the content of Ca gradually increased with the growth in the legume and the content of Zn gradually decreased with the growth in the leaves.ConclusionS.alopecuroidescontains a wealth of constant and trace elements in different phenological periods and the content of inorganic elements has a large difference and certain regularity in various organs and phenological.This study provides a basis for production，quality control and utilization ofS.alopecuroides.

SophoraalopecuroidesL.；Inorganic elements；Phenological phases；Dynamic accumulation

*

段金廒，教授，研究方向：中藥資源化學(xué)；Tel：(025)85811116，Email：dja@njutcm.edu.cn

10.13313/j.issn.1673-4890.2014.03.011

2013-09-14)