不同生长年限红芪微量元素特征研究

强正泽，李成义，李硕，王明伟

甘肃中医药大学药学院，甘肃 兰州 730000

不同生长年限红芪微量元素特征研究

强正泽，李成义，李硕，王明伟

甘肃中医药大学药学院，甘肃 兰州 730000

目的以不同生长年限红芪为研究对象，探讨其微量元素特征与红芪质量的相关关系。方法采集不同生长年限的红芪，采用火焰原子吸收分光光度计测定红芪中12种微量元素，并应用SPSS21.0软件对数据进行Duncan多重比较、Spearman相关分析、判别分析及因子分析。结果不同生长年限红芪中镍、镁、锰元素含量之间存在明显差异；生长年限与锌元素含量之间存在显著中等程度负相关关系，与锂元素含量之间存在显著中等程度正相关关系；铜、铁、钙、钾、锌、钠、锰元素含量与红芪生长年限之间存在Fisher线性关系；不同生长年限红芪质量具有差异性，且主产区2年生红芪质量也具有差异性，4年生、3年生红芪比8年生、6年生红芪质量好。结论红芪生长年限与某些微量元素关系密切，微量元素与红芪的质量具有一定关系。

红芪；生长年限；微量元素；质量

红芪为豆科植物多序岩黄芪Hedysarum polybotrys Hand. Mazz.的干燥根［1］，具有补气固表、排脓、敛疮生肌功效，已在甘肃定西地区与南部广泛栽培，其中武都米仓山红芪被引为“米仓红芪”。微量元素是一切中药的基本成分，是中药有效药成分的核心组分，是传统中药理论量化的物质基础［2-3］，还是中药质量控制不可或缺的特征参数［4］。研究发现，微量元素含量在某些不同生长年限的中药中呈现一定的变化规律［5］，微量元素含量的高低不仅可以评价中药品质的优劣［6］，而且能够通过不同生长年限中药微量元素的含量特征评价中药的最佳采收年限［7］；同时研究还发现，由于生长年限的不同导致药材中初级代谢产物与次级代谢产物含量参差不齐，影响了中药的质量［8-9］。此外，学者以红芪根干重、黄酮、总多糖等为评价指标，研究了生长年限对红芪产量与品质的影响，发现生长年限对红芪产量与品质均具有显著影响［10］，因此，分析不同生长年限红芪中微量元素的特征，对研究红芪生长年限、药材质量的响应关系及综合开发利用具有实际意义。

本研究收集不同生长年限的红芪样品，采用火焰原子吸收分光光度计测定了12种微量，应用判别分析等分析方法，研究不同生长年限红芪中微量元素的特征，旨在为红芪生长年限的鉴别研究及质量标准体系的建立提供基础性依据。

1　仪器与试药

不同生长年限栽培样品均采集于红芪主产区甘肃省陇南地区（武都、宕昌），药材样品由甘肃中医药大学药学院李成义教授鉴定，为豆科植物多序岩黄芪Hedysarum polybotrys Hand. Mazz.的干燥根。经搓条后晾干，粉碎备用。样品信息见表1。

表1　红芪样品信息

标准溶液（浓度1000 μg/mL）均购于国家有色金属及电子材料分析测试中心，铁（Fe）GSB 04-1726-20049，批号153029-1；铜（Cu）GSB 04-1725-2004，批号 153040-1；钙（Ca）GSB 04-1720-2004，批号152030-2；锰（Mn）GSB 04-1736-2004，批号152021-2；锌（Zn）GSB 62025-90（3001），批号07092978；镁（Mg）GSB 04-1726-2004，批号152033-2；铬（Cr）GSB 04-1722-2004，批号 153001-1；钴（Co）GSB 04-1723-2004（a），批号 153111；钠（Na）GSB 04-1738-2004，批号152034-3；锂（Li）GSB 04-17-2004，批号153002-1；镍（Ni）GSB 04-1740-2004，批号153034-1；钾（K）GSB 04-1733-2004，批号153004-1；高氯酸、浓硝酸均为分析纯。

SOLAAR S-2型原子吸收光谱仪、SB450300型电热板（湖北英山国营无限电元件厂），101-2型电热恒温鼓风干燥箱（上海跃进医疗器械厂），BS 224型分析天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）。量瓶等玻璃仪器，使用前均用铬酸洗液浸泡24 h，然后用自来水、去离子水冲洗干净，50 ℃烘干备用。

2　方法与结果

2.1样品处理

将12份不同生长年限的红芪样品分别用自来水冲洗干净，再用蒸馏水清洗后于60 ℃恒温干燥箱烘至恒重，用研钵研细。每份样品平行2次，精密称取1.000 0 g粉末于100 mL烧杯中，准确加入浓硝酸-高氯酸（4∶1）液20 mL，放置24 h后于电热板上加热消化处理，使其保持微沸状态，至溶液呈无色透明状，停止加热，冷却后用1%硝酸定容于50 mL容量瓶中，备用。空白溶液同样操作。

2.2含量测定及准确度试验

将处理好的红芪样品按文献［11］中微量元素测定方法进行测定，结果见表2。以S2样品做加样回收率试验，平行6份，结果见表3，本方法的准确度符合要求。

表2　红芪中微量元素含量（±s，μg/g）

表2　红芪中微量元素含量（±s，μg/g）

样品编号　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

续表2

表3　加样回收率试验结果（n=6）

2.3生长年限与微量元素的相关关系

为了明确红芪中生长年限与微量元素含量的相关关系，以红芪中12种微量元素含量及生长年限数据建立数据库，采用SPSS21.0软件进行Spearman相关性分析、Duncan多重比较分析、判别分析及质量综合排名的因子分析。

2.3.1Duncan多重比较分析Duncan多重比较分析多用于2组以上样本均数的差别比较［12］，本研究中由于2年生样品较多，故进行Duncan多重比较分析时取其均值进行比较，结果见表4。由Duncan多重比较分析结果可以得出，在2年生、3年生、4年生、6年生、8年生红芪样品中Cu、Fe、Ca、K、Zn、Na、Cr、Li、Co元素含量无明显差异，而Ni、Mg、Mn元素含量在不同年限红芪样品中具有明显差异；其中 Ni元素含量在2年生、3年生、6年生红芪样品中无明显差异，4年生与8年生样品无明显差异，2年生、3年生、6年生红芪样品分别与4年生、8年生红芪样品之间具有显著差异；Mg元素含量在2年生、3年生、8年生样品之间无明显差异，而在4年生与6年生红芪样品之间具有显著差异，同时4年生、6年生红芪样品中Mg元素含量分别与2年生、3年生、8年生红芪样品之间具有显著差异；Mn元素含量在2年生、3年生、4年生、6年生、8年生红芪样品之间均具有显著差异。2.3.2Spearman相关性分析红芪生长年限与微量元素含量 Spearman相关性分析结果见表 5。结果表明，生长年限与Zn元素含量间存在显著中等程度负相关关系（r=-0.612），与Li元素含量间存在显著中等程度正相关关系（r=0.595），与Cu、K、Ni、Mg、Mn、Co元素含量间存在不显著负相关关系，与Ca、Na、Cr元素含量间存在不显著弱正相关关系。

表4　红芪生长年限与微量元素Duncan多重比较分析结果

表5　红芪生长年限与微量元素Spearman相关性分析结果（r）

2.3.3判别分析采用判别分析对不同生长年限红芪中微量元素进行检验［13］，发现红芪中Cu、Fe、Ca、K、Zn、Na、Mn元素含量与生长年限之间存在Fisher线性关系，同时得到5种微量元素与生长年限之间的Fisher线性判别式：

式中，Y（2）、Y（3）、Y（4）、Y（6）、Y（8）分别代表2、3、 4、6、8年生长年限，X1～X7分别代表Cu、Fe、Ca、K、Zn、Na、Mn元素含量。

2.3.4因子分析为了明确微量元素与红芪质量的关系，对所得数据进行因子分析，总共提取了4个主成分，方差贡献率见表6。以不同生长年限红芪综合得分及排名为标准，对红芪进行质量评价。得分越高表明该样品质量越好。以各公因子的方差贡献率为权重系数，计算不同生长年限红芪的质量综合得分（Y），Y=0.370 2F1+0.228 2F2+0.159 6F3+0.126 3F4，各公因子得分计算公式 Fi=∑bijXj（bij为因子得分矩阵第i行、第j列的系数，Xj为元素含量），不同生长年限红芪综合排名及得分数据见表7。可见，不同生长年限红芪质量具有差异性，其中4年生、3年生质量比8年生、6年生红芪质量较好，而主产区2年生红芪样品质量排名不同，说明主产区2年生红芪质量也具有差异性。

表6　主成分特征值及方差贡献率

表7　红芪质量总得分及排名

3　讨论

本研究收集了12份不同生长年限的红芪样品，测定了其中12种微量元素的含量，发现在红芪中Fe、Ca、K、Zn、Na、Mg元素含量相对较高。红芪属于补益类中药，这与范氏［14］研究补益中药中的Zn、Cu、Mn和Fe等元素含量丰富的结果相似。

本研究结果表明，随着红芪生长年限的变化，红芪中Ni、Mg、Mn元素的含量产生了不同程度的差异性，Zn、Li元素含量分别与生长年限具有显著中等程度负相关、显著中等程度正相关关系，同时Cu、Fe、Ca、K、Zn、Na、Mn元素含量与红芪生长年限之间具有Fisher的线性关系，这可能与红芪在某一生长年限时生长环境不同有关。以微量元素为指标评价不同生长年限红芪质量时，发现不同生长年限的红芪质量综合排名不同，其中4、3年生红芪质量排名较为靠前，与文献［10］研究红芪以3年生质量较佳的结果相似，表明本研究结果有一定借鉴意义，同时说明以微量元素评价红芪质量有一定的合理性。随着中药鉴定学科的发展，中药生长年限的鉴别已成为中药鉴定的热点与难点，现有的鉴别技术如显微、DNA分子标记及成分鉴别都依据中药在生长过程中由于生态因素等原因的影响而出现的细微变化实现，而本研究通过建立微量元素与生长年限的判别分类函数，可为红芪生长年限的鉴别提供基础性依据。因此，生长年限是影响红芪质量的因素，红芪生长年限与某些微量元素的含量之间关系密切，红芪中微量元素含量与红芪的质量具有一定的关系。

本研究以红芪主产区武都、宕昌为采样点，分析了不同生长年限红芪中微量元素的特征及与质量之间的关系，研究结果仍具有一定的局限性。分析其原因有以下几点：①尽管武都、宕昌都是红芪的主产区，但在红芪生产立地条件、气象因子等方面有一定差异；②样品数量不足，2年生红芪样品居多，其他年限的样品较少；③测定的微量元素数仅有12种，其中重金属元素只测定了 Cu，缺少铅、镉、砷、汞等元素含量，因此对不同生长年限红芪药材的安全性评价指标有限。微量元素、生长年限、药材质量三者的关系有待于进一步深入分析。

［1］ 国家药典委员会.中华人民共和国药典：一部［M］.北京：中国医药科技出版社，2015：152.

［2］ 秦俊法，陈磐华.中国的中药微量元素研究Ⅰ微量元素：一切中药的基本成分［J］.广东微量元素科学，2010，17（11）：1-18.

［3］ 秦俊法，林宣贤.中国的中药微量元素研究Ⅱ微量元素：中药有效药成分的核心组分［J］.广东微量元素科学，2010，17（12）：1-12.

［4］ 秦俊法.中国的中药微量元素研究Ⅴ.微量元素：中药质量控制不可或缺的特征参数［J］.广东微量元素科学，2011，18（3）：1-10.

［5］ 邝兆进，叶雪兰，马晋芳，等.悬浮液进样-FAAS测定不同年限党参中的4种微量元素［J］.光谱实验室，2011，28（3）：1227-1231.

［6］ 徐润生，毛程鹏，虞锐鹏，等.微波消解ICP-AES法测定不同生长年限白芍的微量元素［J］.光谱学与光谱分析，2008，28（3）：671-674.

［7］ 王宏伟，李金玲，李攀登，等.不同产地及生长年限的穿龙薯蓣微量元素含量测定［J］.安徽农业科学，2010，38（11）：5623-5625.

［8］ 吕惠珍，黄宝优，吴庆华，等.不同产地及生长年限鸡血藤药材质量研究［J］.广东农业科学，2010，37（9）：63-64.

［9］ 薛英，李晓伟，李震宇，等.采用UPLC/Q-TOF MS与NMR代谢组学技术研究生长年限对远志药材质量的影响［J］.药学学报，2015，50（3）：340-347.

［10］ 叶菊，蔺海明，程卫东，等.生长年限及坡向对红芪产量和品质的影响［J］.草地学报，2013，21（2）：288-294.

［11］ 袁珂，薛月芹，桂仁意，等.微波消解-原子吸收光谱法测定不同产地淡竹叶中微量元素的含量［J］.光谱学与光谱分析，2010，30（3）：804-808.

［12］ 李建恒，侯力峰，乔亚君，等.不同产地土壤因子与黄顶菊黄酮类成分相关性分析［J］.西北农业学报，2014，23（2）：191-197.

［13］ 周桂芬，吕圭源.柱前衍生化HPLC分析不同来源、不同生长年限铁皮石斛多糖的组成和含量［J］.中国药学杂志，2011，46（8）：626-629.

［14］ 范文秀.补益中药微量元素的比较研究［J］.光谱学与光谱分析，2007，27（7）：1433-1435.

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；编辑：陈静）

国家自然科学基金地区基金（81360621）；甘肃省高校中（藏）药化学与质量研究省级重点实验室开放基金项目（zzy-2015-01）

李成义，E-mail：gslichengyi@163.com

DOl：10.3969/j.issn.1005-5304.2016.10.020