不同产地多花黄精中元素含量的主成分及相关性分析

楼柯浪 张春椿 陶 倩 罗晓朦 张水利#

1 浙江省中医药研究院 浙江 杭州 310007 2 浙江中医药大学 浙江 杭州 310053 3 浙江医药高等专科学校 浙江 宁波 315000

黄精为百合科植物滇黄精Polygonatum kingianumColl. et Hemsl、、黄 精Polygonatum sibiricumRed.或多花黄精Polygonatum cyrtonema的干燥根茎，味甘，性平，能补气养阴，健脾润肺益肾。现代研究表明，元素是中药药效物质的重要组成部分，对人体的正常生长、发育起着积极作用[1]。中药材的药效与其所含元素的种类和含量有密切关系，而受其产地、加工、栽培条件及气候等因素的影响，所含元素在种类和含量上具备一定的规律性，故掌控这些规律将有利于对中药材进行质量评价。该研究拟采用电感耦合等离子体发射光谱法测定浙江缙云、江西樟树、湖南怀化等17个不同产地多花黄精中元素的含量，并通过主成分分析和相关性分析方法对测定结果进行分析，以期为多花黄精的资源开发、质量控制和综合利用提供参考依据。

1 仪器与试剂

1.1 仪器：AR224CN电子天平[奥豪斯仪器（上海）有限公司]；实验标准筛（浙江上虞市华康化验仪器厂，筛孔边长2.0mm）；GZX-9070MBE电热鼓风干燥箱（上海博迅实业有限公司医疗设备厂）；iCAP6000ICP-OES全谱直读等离子体发射光谱仪（美国热电公司）；MARS240/50微波消解仪（美国CEM公司）。

1.2 试剂：HNO3，优级纯，天津科密欧化学试剂有限公司；各元素标准溶液：1000ppm，国家有色金属及电子材料分析测试中心。黄精药材分别采集于福建浦城，江苏盐城，江西宜春、樟树，湖南怀化、龙山，四川广元，贵州六盘水，浙江磐安、云和等17个县，经浙江中医药大学俞冰副教授鉴定为百合科植物多花黄精。

2 方法与结果

2.1 标准溶液配置：分别精密吸取As、Cd、Co、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb、Se、Zn的标准单元素溶液适量用30%硝酸溶液配置成6种不同浓度的混合溶液。绘制标准曲线，见表1。

表1 10种元素的回归方程

2.2 样品溶液制备：取各批次50℃干燥至恒重的多花黄精药材样品，取出放冷至室温，粉碎，精密称取0.3g，加入HNO38ml，放入微波消解罐中密闭，静置24h，放入微波消解仪中消解，微波消解程序见表2。消解结束后，用水迅速冷却，待消解罐温度降至45℃以下后开盖，将管内消化液转移至50ml容量瓶中，加蒸馏水定容至刻度线，摇匀，过滤，取滤液，即得样品溶液。

表2 微波消解程序

2.3 元素含量测定：使用iCAP6000型电感耦合等离子体原子发射光谱仪进行检测。射频功率：1150W；辅助气体流量：0.5L/min；分析泵速：50r/min；雾化器泵冲洗泵速：50r/min；最大积分时间：30s；等离子体观测：水平；最大积分时间：30s；样品冲洗次数：3次；样品延时：0s；样品冲洗时间：30s。按设定的条件对17种不同产地多花黄精中各元素进行测定，平行测定3次，浓度平均值由仪器自动得出后再扣除空白值，最终得各元素含量，结果见表3。

表3 不同产地多花黄精元素测定结果（μg/g）

2.4 多花黄精元素主成分分析：见表4。从中可知，以1为特征值下限，表中显示前4个成分特征值大于1，前4个成分的累计贡献率达到91.088%，包含的信息较多，且第1个主成分的方差贡献率达到40.456%，贡献率为最大，包含的信息也最多。

表4 相关系数的特征值和方差贡献率

将表4中的主成分载荷矩阵中每个成分的值除以主成分相对应的特征值的平方根，得到4个主成分的特征向量，而特征向量对应主成分中每个峰的系数，故4个主成分的评分表达式如下：

F1=-0.385Z（As）+0.925Z（Cd）-0.224Z（Co）+0.812Z（Cu）+0.221Z（Fe）+0.871Z（Mn）+0.768Z（Ni）+0.932Z（Pb）-0.721Z（Se）+0.975Z（Zn）

F2=0.888Z（As）-0.468Z（Cd）+0.956Z（Co）+0.634Z（Cu）+0.971Z（Fe）+0.457Z（Mn）+0.454Z（Ni）-0.491Z（Pb）+0.305Z（Se）+0.126Z（Zn）

F3=0.650Z（As）-0.565Z（Cd）+0.451Z（Co）+0.521Z（Cu）-0.356Z（Fe）-0.375Z（Mn）-0.519Z（Ni）+0.494Z（Pb）+0.898Z（Se）+0.288Z（Zn）

F4=-0.270Z（As）+0.515Z（Cd）+0.497Z（Co）-0.704Z（Cu）+0.468Z（Fe）+0.657Z（Mn）-0.802Z（Ni）-0.543Z（Pb）-0.138Z（Se）-0.361Z（Zn）

表5 多花黄精成分分析结果因子载荷矩阵

由表5可知，第一主成分在Cd、Cu、Mn、Pb、Zn元素上有较大载荷系数，为正相关，可命名Cd、Cu、Mn、Pb、Zn为含量主因子。第二主成分在Co、Fe元素上有较大载荷系数，可命名为Co、Fe含量主因子。第三主成分在Se元素上有较大载荷系数，为正相关，可命名Se为含量主因子。第四主成分在Mn元素上有较大载荷系数，为正相关，可命名为Mn含量主因子。综合评分F=0.444F1+0.297F2+0.134F3+0.125F4（权重系数为各主成分方差贡献率占主成分累积贡献率之比），因此，从上述表达式可知，F1的特征值最大，对综合评分影响较大，最能代表主成分中包含的信息，其中系数较大的五个为Z（Cd）、Z（Cu）、Z（Mn）、Z（Pb）、Z（Zn），证明这5个元素的含量对于多花黄精的质量控制起着至关重要的作用。主成分得分及排序见表6。

表6 主成分得分及排序

表7 多花黄精元素间相关性研究

2.5 多花黄精元素之间相关性分析：见表7。从中可见，多花黄精药材中元素之间共有12个相关系数。其中，多花黄精中Fe与Co，Mn与Cd，Ni与Cu，Pb与Mn、Cd，Zn与Cd、Cu、Mn、Pb，均呈极其显著相关。As与Co、Fe以及Zn与Ni存在显著相关。这提示各元素评价指标之间相关性显著，不互相独立，其富集具有协同作用。

3 讨论

目前已知Fe、Zn、Cu、Mn、Se等均为人体必需的微量元素，它们参与人体内的新陈代谢、各种生物和化学反应等，对机体各种活动起着积极作用。如Fe是人体血红蛋白的重要组成部分，能维持人体细胞的正常功能，提高人体免疫力；Zn能促进酶的合成，对机体生长发育有重大作用；Cu是胶原的重要组成部分，能促进骨骼、皮肤以及结缔组织形成，也可增强对Fe的吸收；Mn能参与蛋白质的合成；Se能增强对细胞膜的保护，避免自由基侵害，促使白细胞和红细胞正常功能的发挥。可见Fe、Zn、Cu、Mn、Se对中药材质量的评价具有极其重要的意义。郁连红等[2]采用土壤基施法，研究Zn、Mn分别对用根茎种植的多花黄精一个生长季节后的老根、新根和黄精多糖的效应，发现Zn、Mn处理对多花黄精的根茎产量均有显著或极显著促进作用，对黄精多糖含量均有显著或极显著的提高效应。黄精多糖作为多花黄精的有效成分，是《中国药典》规定的主要检测成分，而Zn、Mn对黄精多糖的产生具有积极效应，故Zn、Mn对多花黄精的质量评价具有重要作用。

中药中元素的含量与其功效存在着一种必然联系，其在中药材质量评价中的地位不容忽视。重金属原义是指比重大于5的金属（一般指密度大于4.5g/cm3），目前尚没有严格的统一定义。重金属不能被生物降解，相反却能在人体中富集，累积达到一定程度，能使人体蛋白质及酶失去活性，也能在人体器官中累积，造成慢性中毒。故虽然Zn、Mn元素对多花黄精多糖的累积具有促进作用，对人体亦有不可或缺的作用，但植物大量的摄入，人体过量的富集却会造成巨大的危害。因此，如何合理地使用Zn、Mn元素促进多花黄精植物多糖的积累，满足人体需要，又不会造成重金属中毒将会成为黄精元素质量控制的关键，并且可以为其他中药材科学使用相关元素促进有效成分的快速积累提供参考依据。