18种黔产苦荞中微量元素与有效成分含量的相关性

迟明艳, 徐昌艳, 周雯

(贵州医科大学 药学院， 贵州 贵阳 550025)

苦荞属蓼科双子叶植物，俗称苦荞、又称为靼鞑麦(F.tataricum)，是一种独特的食药两用资源作物[1]，主要分布在西南地区的云南、四川、贵州等省，尤其是贵州与四川(凉山)是两个最集中的苦荞产区，我国也是世界上最大的荞麦出口国[2-3]。苦荞中含有极为丰富的总黄酮类物质，主要是芦丁、槲皮素等[4-7]，研究发现，总黄酮类化合物具有降血糖、降血脂、防癌、抗突变、增强免疫力、杀菌、抗动脉粥样硬化及抗衰老等功能[8-15]。本文采用高效液相色谱法测定黄酮类成分芦丁和槲皮素含量，紫外分光光度法测定总黄酮含量，微波消解-电感等离子体质谱法( ICP-MS) 测定镉(Cd)等13种微量元素的含量，分析这些成分与微量元素之间的相关性，为研究苦荞中主要成分与微量元素之间的联系及其质量的控制提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

Agilent 1260高效液相色谱仪(美国安捷伦科技公司)，UV2700紫外分光光仪(日本岛津)，电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS，Xseries 2，Thermo Fisher Scientific，USA)，微波消解仪(Milestone，ETHOS A，配套聚四氟乙烯罐)，TGL-16G高速离心机(上海安亭科学仪器厂)，AE240电子天平(梅特勒-托利仪器上海有限公司)，WP-UPT-20超纯水机(四川沃特尔水处理设备有限公司)，SK40-240超声波清洗器(常州郎越仪器制造有限公司)。芦丁对照品(中国药品生物制品检定所，批号111502-200101)，槲皮素对照品(中国药品生物制品检定所，批号 111704-200501);多元素混合标准储备液(加拿大摁耐睿公司，10 mg/L，S130615011)，含有有害元素铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铜(Cu)，和其他元素铝(Al)、锰(Mn)、锌(Zn)、铯(Se)、银(Ag)、锡(Sn)、锑(Sb)、钯(Ba)。内标标准储备溶液(国家标准物质研究中心，100 mg/L)，含有钪(Sc)、铟(In)、铑(Rh)、铼(Re)。18种苦荞样品经贵州医科大学药学院龙庆德副教授鉴定为蓼科植物苦荞(F.esculentum)的干燥种子。

1.2 方法

1.2.1芦丁、槲皮素的含量测定 采用高效液相色谱仪测定苦荞中芦丁和槲皮素的主要有效成分。色谱柱 Aglient C18(150 mm×4.6 mm，5 μm)，流动相甲醇(A)-0.4%磷酸水溶液(B)，流速1 mL/min；梯度洗脱(0～7 min，20%～40% A；7～14 min，40%～60% A)，检测波长360 nm，柱温 40 ℃，流进样量10 μL。方法学考察结果见表1。

表1 芦丁和槲皮素线性回归方程、线性范围、精密度、稳定性、重复性及回收率Tab.1 Regression equation, linear range, precision, stability, repeatability and recovery rate of rutin and quercetin

1.2.2总黄酮的含量测定 采用紫外分光光仪测定苦荞中总黄酮的含量,苦荞经60 ℃干燥，粉碎过40目筛，取约1 g，精密称定，置25 mL容量瓶中；乙醇定容、摇匀后，超声20 min(240 W，40 kHz)，放置、吸取上清液1 mL，于蒸发皿中，加1 g聚酰胺粉吸附，于水浴上挥去乙醇，然后转入层析柱，先用20 mL甲苯洗，甲苯液弃去，然后用甲醇洗脱黄酮，定容至25 mL量瓶中，在360 nm处测定吸光度值, 方法学考察结果见表2。

表2 总黄酮线性回归方程、线性范围、精密度、稳定性、重复性及回收率Tab.2 Regression equation, linear range, precision, stability, repeatability and recovery rate of total flavonoids

1.2.3微量元素测定 将18种苦荞分别于60 ℃干燥2 h，粉碎成粗粉，取约0.3 g置于配套的微波消解罐中，加入H2O22 mL、HNO36 mL，通风厨中预消化5 h后，置微波消解仪中参照表3消解工作参数消解至完全，使用电感耦合等离子体发射光谱仪，仪器工作参数为等离子体功率1.2 kW，雾化室流量0.98 L/min，辅助气体流量0.9 L/min，采样深度5 mm，每点滞留时间20 ms，冷却气体流量1.4 L/min，载气流量0.80 L/min，矩管水平位置0.6 mm，矩管垂直位置1.8 mm，雾化室压力2.85×105Pa。方法学考察结果见表4。

表3 微波消解升温程序Tab.3 The temperature of microwave digestion

表4 苦荞中13种微量元素线性回归方程、线性范围、检出限、精密度、重复性及回收率Tab.4 Regression equation, linear range, detection limit, precision, repeatability, stability, and recovery rate of 13 kinds of elements

1.3 数据处理

运用SPSS 22.0统计学软件对所测指标进行双变量相关性分析，P<0.05 表示二者相关性具有统计学意义。

2 结果

参照1.2.1、1.2.2、1.2.3及1.2.4项下的方法,将18种黔产苦荞中芦丁、槲皮素、总黄酮、有害元素及其他微量元素进行定量及数据分析，结果见表5、表6、表7。

2.1 有害元素与其他元素相关性

参照《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》《中国药典》(2015版)、GB-14882-94《 食品中放射性物质限制浓度标准》 中有害重金属元素限量指标：Pb≤5.0 mg/kg、Cd≤0.3 mg/kg、Hg≤0.2 mg/kg、As≤2.0 mg/kg、Cu≤20.0 mg/kg。18份苦荞样品的有害重金属元素(Pb、Cd、Hg、As、Cu)的残留量在标准限度浓度范围内，其中As与Cu、Al具有显著的负相关性，与Ag具有显著的正相关性；Cu与Al、Mn、Sb具有显著的正相关性，与Ag具有显著的负相关性；负相关表明相关元素在吸收累积的过程中具有一定的拮抗作用。见表7。

表5 贵州18种不同来源苦荞样品芦丁、槲皮素及总黄酮含量(mg/g)Tab.5 Determination of rutin,quercetin and total flavonoids in F.esculentum from different sources

表6 贵州18种不同来源苦荞样品中微量元素含量Tab.6 Determination of trace elements from different sources

注:“-”代表低于检出限。

2.2 有效成分与微量元素相关性

对测定的13种微量元素和3个成分进行双变量相关分析，微量元素和主要成分之间的相关性见表7。结果可见，芦丁与Zn、Se具有显著的正相关性，槲皮素与Zn、Se、Ag具有显著的正相关，总黄酮与Zn具有显著的正相关。由于化学成分作为一种次生代谢物， 微量元素可作为植物体内某些有机合成反应的催化剂或参与植物有效成分，其功能可影响植物化学成分的形成和积累，从而最终影响药材的药理活性。

表7 苦荞样品中不同元素与有效成分含量相关分析矩阵Tab.7 Correlative analysis matrix between contents of elements and active ingredients in F.esculentum

注:(1)表示相关性达显著水平。

3 讨论

本研究选取了苦荞中有效成分、有害元素、其他微量元素作为研究指标，通过相关性分析意在寻找其有效成分与药材各微量元素指标间的内在联系。结果表明既有协同作用，又有拮抗作用。Mn和Se的吸收呈显著性正相关，有协同作用;Ag又抑制Cu、Al的吸收，呈拮抗作用；Cu、Al又抑制As的吸收，呈拮抗作用；有效成分的含量与Zn、Se、Ag呈显著性正相关。因此，在苦荞规范化种植过程中，可调控土壤中肥料的用量和配比来改善土壤的肥力水平，降低苦荞对有害元素的吸收和累积，提高苦荞有效成分含量，从而提高药材的产量和质量[16-18]。

微量元素作为中药材中的主要物质成分之一，其含量或比例是由该中药的本性、地理环境所决定的，含量或比例的差异也就构成中药道地性或非道地性的比较基础，因而也有可能成为中药质量鉴别的依据[19-22]，所以在进行中药质量控制和中药质量评价的研究中，唯有机成分有效论和微量元素对号入座论都是片面的[23-25]，必须充分考虑微量元素之间，微量元素与有机成分之间的相互作用和相互平衡。