不同生長年限紅芪微量元素特征研究

強正澤，李成義，李碩，王明偉

甘肅中醫藥大學藥學院，甘肅 蘭州 730000

不同生長年限紅芪微量元素特征研究

強正澤，李成義，李碩，王明偉

甘肅中醫藥大學藥學院，甘肅 蘭州 730000

目的以不同生長年限紅芪為研究對象，探討其微量元素特征與紅芪質量的相關關系。方法采集不同生長年限的紅芪，采用火焰原子吸收分光光度計測定紅芪中12種微量元素，并應用SPSS21.0軟件對數據進行Duncan多重比較、Spearman相關分析、判別分析及因子分析。結果不同生長年限紅芪中鎳、鎂、錳元素含量之間存在明顯差異；生長年限與鋅元素含量之間存在顯著中等程度負相關關系，與鋰元素含量之間存在顯著中等程度正相關關系；銅、鐵、鈣、鉀、鋅、鈉、錳元素含量與紅芪生長年限之間存在Fisher線性關系；不同生長年限紅芪質量具有差異性，且主產區2年生紅芪質量也具有差異性，4年生、3年生紅芪比8年生、6年生紅芪質量好。結論紅芪生長年限與某些微量元素關系密切，微量元素與紅芪的質量具有一定關系。

紅芪；生長年限；微量元素；質量

紅芪為豆科植物多序巖黃芪Hedysarum polybotrys Hand. Mazz.的干燥根［1］，具有補氣固表、排膿、斂瘡生肌功效，已在甘肅定西地區與南部廣泛栽培，其中武都米倉山紅芪被引為“米倉紅芪”。微量元素是一切中藥的基本成分，是中藥有效藥成分的核心組分，是傳統中藥理論量化的物質基礎［2-3］，還是中藥質量控制不可或缺的特征參數［4］。研究發現，微量元素含量在某些不同生長年限的中藥中呈現一定的變化規律［5］，微量元素含量的高低不僅可以評價中藥品質的優劣［6］，而且能夠通過不同生長年限中藥微量元素的含量特征評價中藥的最佳采收年限［7］；同時研究還發現，由于生長年限的不同導致藥材中初級代謝產物與次級代謝產物含量參差不齊，影響了中藥的質量［8-9］。此外，學者以紅芪根干重、黃酮、總多糖等為評價指標，研究了生長年限對紅芪產量與品質的影響，發現生長年限對紅芪產量與品質均具有顯著影響［10］，因此，分析不同生長年限紅芪中微量元素的特征，對研究紅芪生長年限、藥材質量的響應關系及綜合開發利用具有實際意義。

本研究收集不同生長年限的紅芪樣品，采用火焰原子吸收分光光度計測定了12種微量，應用判別分析等分析方法，研究不同生長年限紅芪中微量元素的特征，旨在為紅芪生長年限的鑒別研究及質量標準體系的建立提供基礎性依據。

1　儀器與試藥

不同生長年限栽培樣品均采集于紅芪主產區甘肅省隴南地區（武都、宕昌），藥材樣品由甘肅中醫藥大學藥學院李成義教授鑒定，為豆科植物多序巖黃芪Hedysarum polybotrys Hand. Mazz.的干燥根。經搓條后晾干，粉碎備用。樣品信息見表1。

表1　紅芪樣品信息

標準溶液（濃度1000 μg/mL）均購于國家有色金屬及電子材料分析測試中心，鐵（Fe）GSB 04-1726-20049，批號153029-1；銅（Cu）GSB 04-1725-2004，批號 153040-1；鈣（Ca）GSB 04-1720-2004，批號152030-2；錳（Mn）GSB 04-1736-2004，批號152021-2；鋅（Zn）GSB 62025-90（3001），批號07092978；鎂（Mg）GSB 04-1726-2004，批號152033-2；鉻（Cr）GSB 04-1722-2004，批號 153001-1；鈷（Co）GSB 04-1723-2004（a），批號 153111；鈉（Na）GSB 04-1738-2004，批號152034-3；鋰（Li）GSB 04-17-2004，批號153002-1；鎳（Ni）GSB 04-1740-2004，批號153034-1；鉀（K）GSB 04-1733-2004，批號153004-1；高氯酸、濃硝酸均為分析純。

SOLAAR S-2型原子吸收光譜儀、SB450300型電熱板（湖北英山國營無限電元件廠），101-2型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海躍進醫療器械廠），BS 224型分析天平（北京賽多利斯儀器系統有限公司）。量瓶等玻璃儀器，使用前均用鉻酸洗液浸泡24 h，然后用自來水、去離子水沖洗干凈，50 ℃烘干備用。

2　方法與結果

2.1樣品處理

將12份不同生長年限的紅芪樣品分別用自來水沖洗干凈，再用蒸餾水清洗后于60 ℃恒溫干燥箱烘至恒重，用研缽研細。每份樣品平行2次，精密稱取1.000 0 g粉末于100 mL燒杯中，準確加入濃硝酸-高氯酸（4∶1）液20 mL，放置24 h后于電熱板上加熱消化處理，使其保持微沸狀態，至溶液呈無色透明狀，停止加熱，冷卻后用1%硝酸定容于50 mL容量瓶中，備用。空白溶液同樣操作。

2.2含量測定及準確度試驗

將處理好的紅芪樣品按文獻［11］中微量元素測定方法進行測定，結果見表2。以S2樣品做加樣回收率試驗，平行6份，結果見表3，本方法的準確度符合要求。

表2　紅芪中微量元素含量（±s，μg/g）

表2　紅芪中微量元素含量（±s，μg/g）

樣品編號　Fe　Cu　Ca　K　Zn　Ni S1　2.062 5±0.014 2　0.429 7±0.022 2　3.278 7±0.258 3　17.754 4±0.277 9　6.482 0±0.217 1　0.219 8±0.001 1 S2　0.968 0±0.067 6　0.309 9±0.009 8　3.185 8±0.259 0　18.100 0±0.489 9　3.271 7±0.296 7　0.231 1±0.001 3 S3　1.827 2±0.117 8　0.260 8±0.072 5　3.288 9±0.251 8　17.529 7±0.020 0　3.549 4±0.365 1　0.225 8±0.000 3 S4　1.711 1±0.004 5　0.212 7±0.049 6　3.102 7±0.243 8　18.076 2±0.082 1　3.311 3±0.156 4　0.228 7±0.002 4 S5　1.644 3±0.013 2　0.302 6±0.130 7　3.007 9±0.242 4　18.306 5±0.177 7　4.195 8±0.113 8　0.230 8±0.000 8 S6　1.714 5±0.062 0　0.296 1±0.088 2　3.123 2±0.230 8　17.351 4±0.172 1　3.658 5±0.053 7　0.214 2±0.002 6 S7　2.313 0±0.000 7　0.310 5±0.147 8　3.241 8±0.225 3　16.814 8±0.040 2　3.773 5±0.021 5　0.215 5±0.000 8 S8　1.164 4±0.011 5　0.264 9±0.034 3　3.089 1±0.184 8　17.782 5±0.200 9　4.259 8±0.170 7　0.197 2±0.004 4 S9　1.769 9±0.080 2　0.185 6±0.006 2　3.227 3±0.166 1　17.260 2±0.018 8　3.395 4±0.081 2　0.196 6±0.004 6 S10　2.127 6±0.257 5　0.214 9±0.010 3　3.030 2±0.132 8　17.336 8±0.193 1　3.637 4±0.143 5　0.211 5±0.000 9 S11　1.378 4±0.021 1　0.264 0±0.092 7　3.411 6±0.206 0　17.781 4±0.117 5　3.137 9±0.064 5　0.223 0±0.001 8 S12　1.682 1±0.007 8　0.309 6±0.002 0　3.183 1±0.165 7　17.281 3±0.069 7　3.186 0±0.072 0　0.213 5±0.001 9

續表2

表3　加樣回收率試驗結果（n=6）

2.3生長年限與微量元素的相關關系

為了明確紅芪中生長年限與微量元素含量的相關關系，以紅芪中12種微量元素含量及生長年限數據建立數據庫，采用SPSS21.0軟件進行Spearman相關性分析、Duncan多重比較分析、判別分析及質量綜合排名的因子分析。

2.3.1Duncan多重比較分析Duncan多重比較分析多用于2組以上樣本均數的差別比較［12］，本研究中由于2年生樣品較多，故進行Duncan多重比較分析時取其均值進行比較，結果見表4。由Duncan多重比較分析結果可以得出，在2年生、3年生、4年生、6年生、8年生紅芪樣品中Cu、Fe、Ca、K、Zn、Na、Cr、Li、Co元素含量無明顯差異，而Ni、Mg、Mn元素含量在不同年限紅芪樣品中具有明顯差異；其中 Ni元素含量在2年生、3年生、6年生紅芪樣品中無明顯差異，4年生與8年生樣品無明顯差異，2年生、3年生、6年生紅芪樣品分別與4年生、8年生紅芪樣品之間具有顯著差異；Mg元素含量在2年生、3年生、8年生樣品之間無明顯差異，而在4年生與6年生紅芪樣品之間具有顯著差異，同時4年生、6年生紅芪樣品中Mg元素含量分別與2年生、3年生、8年生紅芪樣品之間具有顯著差異；Mn元素含量在2年生、3年生、4年生、6年生、8年生紅芪樣品之間均具有顯著差異。2.3.2Spearman相關性分析紅芪生長年限與微量元素含量 Spearman相關性分析結果見表 5。結果表明，生長年限與Zn元素含量間存在顯著中等程度負相關關系（r=-0.612），與Li元素含量間存在顯著中等程度正相關關系（r=0.595），與Cu、K、Ni、Mg、Mn、Co元素含量間存在不顯著負相關關系，與Ca、Na、Cr元素含量間存在不顯著弱正相關關系。

表4　紅芪生長年限與微量元素Duncan多重比較分析結果

表5　紅芪生長年限與微量元素Spearman相關性分析結果（r）

2.3.3判別分析采用判別分析對不同生長年限紅芪中微量元素進行檢驗［13］，發現紅芪中Cu、Fe、Ca、K、Zn、Na、Mn元素含量與生長年限之間存在Fisher線性關系，同時得到5種微量元素與生長年限之間的Fisher線性判別式：

式中，Y（2）、Y（3）、Y（4）、Y（6）、Y（8）分別代表2、3、 4、6、8年生長年限，X1～X7分別代表Cu、Fe、Ca、K、Zn、Na、Mn元素含量。

2.3.4因子分析為了明確微量元素與紅芪質量的關系，對所得數據進行因子分析，總共提取了4個主成分，方差貢獻率見表6。以不同生長年限紅芪綜合得分及排名為標準，對紅芪進行質量評價。得分越高表明該樣品質量越好。以各公因子的方差貢獻率為權重系數，計算不同生長年限紅芪的質量綜合得分（Y），Y=0.370 2F1+0.228 2F2+0.159 6F3+0.126 3F4，各公因子得分計算公式 Fi=∑bijXj（bij為因子得分矩陣第i行、第j列的系數，Xj為元素含量），不同生長年限紅芪綜合排名及得分數據見表7。可見，不同生長年限紅芪質量具有差異性，其中4年生、3年生質量比8年生、6年生紅芪質量較好，而主產區2年生紅芪樣品質量排名不同，說明主產區2年生紅芪質量也具有差異性。

表6　主成分特征值及方差貢獻率

表7　紅芪質量總得分及排名

3　討論

本研究收集了12份不同生長年限的紅芪樣品，測定了其中12種微量元素的含量，發現在紅芪中Fe、Ca、K、Zn、Na、Mg元素含量相對較高。紅芪屬于補益類中藥，這與范氏［14］研究補益中藥中的Zn、Cu、Mn和Fe等元素含量豐富的結果相似。

本研究結果表明，隨著紅芪生長年限的變化，紅芪中Ni、Mg、Mn元素的含量產生了不同程度的差異性，Zn、Li元素含量分別與生長年限具有顯著中等程度負相關、顯著中等程度正相關關系，同時Cu、Fe、Ca、K、Zn、Na、Mn元素含量與紅芪生長年限之間具有Fisher的線性關系，這可能與紅芪在某一生長年限時生長環境不同有關。以微量元素為指標評價不同生長年限紅芪質量時，發現不同生長年限的紅芪質量綜合排名不同，其中4、3年生紅芪質量排名較為靠前，與文獻［10］研究紅芪以3年生質量較佳的結果相似，表明本研究結果有一定借鑒意義，同時說明以微量元素評價紅芪質量有一定的合理性。隨著中藥鑒定學科的發展，中藥生長年限的鑒別已成為中藥鑒定的熱點與難點，現有的鑒別技術如顯微、DNA分子標記及成分鑒別都依據中藥在生長過程中由于生態因素等原因的影響而出現的細微變化實現，而本研究通過建立微量元素與生長年限的判別分類函數，可為紅芪生長年限的鑒別提供基礎性依據。因此，生長年限是影響紅芪質量的因素，紅芪生長年限與某些微量元素的含量之間關系密切，紅芪中微量元素含量與紅芪的質量具有一定的關系。

本研究以紅芪主產區武都、宕昌為采樣點，分析了不同生長年限紅芪中微量元素的特征及與質量之間的關系，研究結果仍具有一定的局限性。分析其原因有以下幾點：①盡管武都、宕昌都是紅芪的主產區，但在紅芪生產立地條件、氣象因子等方面有一定差異；②樣品數量不足，2年生紅芪樣品居多，其他年限的樣品較少；③測定的微量元素數僅有12種，其中重金屬元素只測定了 Cu，缺少鉛、鎘、砷、汞等元素含量，因此對不同生長年限紅芪藥材的安全性評價指標有限。微量元素、生長年限、藥材質量三者的關系有待于進一步深入分析。

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Study on Characteristics of Trace Elements of Hedysari Radix in Different Growth Ages

QIANG Zheng-ze， LI Cheng-yi， LI Shuo， WANG Ming-wei
（Department of Pharmacy， Gansu University of Chinese Medicine， Lanzhou 730000， China）

Objective To discuss the correlativity of the characteristics of trace elements and the quality in Hedysari Radix in different growth ages by taking the Hedysari Radix with different growth ages in Gansu as the research objects. Methods Hedysari Radix in different growth ages was collected. The contents of 12 trace elements in Hedysari Radix were detected by using flame atomic absorptions pectrophotometer.The multiple comparisons，correlation analysis， discriminant analysis and factor analysis were performed by SPSS21.0. Results The contents of Ni， Mg， and Mn were significant in Hedysari Radix with different growth ages. The growth ages had significantly negative correlation with Zn contents and had significantly positive correlation with Li contents. The contents of Cu，Fe， Ca， K， Zn， Na， and Mn and growth ages existed Fisher linear. The quality of Hedysari Radix with different growth ages had difference；the quality of Hedysari Radix with 2-year-old growth ages also had difference； the quality of 3 and 4-year-old Hedysari Radix was better than 6 and 8-year-old. Conclusion There are closely relationships between growth and the contents of certain trace elements. The quality of Hedysari Radix has some relationships with the contents of trace elements.

Hedysari Radix； growth ages； trace elements； quality

R284.1

A

1005-5304（2016）10-0087-05

2015-09-07）

（

2015-10-31；編輯：陳靜）

國家自然科學基金地區基金（81360621）；甘肅省高校中（藏）藥化學與質量研究省級重點實驗室開放基金項目（zzy-2015-01）

李成義，E-mail：gslichengyi@163.com

DOl：10.3969/j.issn.1005-5304.2016.10.020