不同地区野生蛤蒌叶中多种元素的比较与分析

陈伟珍，杨桂珍，黎洪玲，王锦辉

（1.岭南师范学院化学化工学院，广东湛江524048；2.岭南师范学院新材料研究院，广东湛江524048）

蛤蒌（Piper sarmentosum Roxb）又名蒟酱、假蒌、假蒟、山蒌等，为胡椒科属（Piperaceae）植物，主要分布在福建、广东、海南、广西、贵州及西藏南部等地，其味微辛、性温。蛤蒌的叶子有一股很香的味道，叶子的表面坚韧且光滑[1-2]。云南、广东民间常取其茎叶及果穗治腹胀、腹痛、肠炎腹泻、食欲不振、风湿痛、疝气痛，外用治外伤出血、跌打痨伤、冻疮等。蛤蒌主要生长在自然无公害环境中，比如生于山谷密林中或村旁湿润处，具有无污染、鲜嫩、清醇、芳香等特点，还具有极高的药用价值和相应的保健作用，因此被誉为“天然绿色食品”。因而，蛤蒌作为现代人渴求“回归自然”的野味食品越来越受到人们的青睐，其常用来包粽子、蒸肉饼、炒田螺、煮米饭、煮汤、面食小吃等。在当地的各大酒家都有一种美食叫“蛤蒌饭”——用蛤蒌的叶子和大米、猪肉、虾仁等食材混在一起来做饭，具有特殊香味，很受市民的欢迎。蛤蒌的叶子含有丰富的矿物质营养元素、挥发油、氨基酸、蛋白质以及维生素等[3-5]。现代研究表明蛤蒌叶提取物具有抑制α-葡萄糖苷酶活性，降低血糖的作用[6]；对H2O2诱导的人脐静脉内皮细胞具有显著的抗氧化活性[7]；对切除卵巢引起骨质疏松有促进骨折愈合的作用[8]；此外，它还具有抗结核杆菌、杀疟原虫活性及抗真菌的作用[9-10]。蛤蒌是少有的“无毒药”，因为其内所含丰富营养，是不可多得的食材和药材。因此，蛤蒌叶具有高养生保健价值和十分广阔的开发前景。当前野生蛤蒌已经不能满足市场的需求，为了保护和利用蛤蒌这一珍贵药用植物资源，发展蛤蒌的人工栽培势在必行。组织快繁种质资源选择是关键，因而对不同生长地野生蛤蒌主要矿质元素进行测定具有一定的现实意义。目前比较分析湛江不同地区野生蛤蒌叶多种矿质元素含量的文献未见报道。

本试验以湛江市廉江市、遂溪县和赤坎区这3 个地方的野生蛤蒌叶为研究对象，采用微波消解法对蛤蒌叶进行预处理，用电感耦合等离子体原子发射光谱法（inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，ICP-AES）测定野生蛤蒌叶中 Ca、Mg、Zn、Mn、Cr、Fe、Ni、Cu、Cd、Pb 和 As 等 11 种矿质元素的含量，比较这3 个地方的野生蛤蒌叶中11 种矿质元素含量的差异并分析这种差异可能存在的原因，以期为蛤蒌叶的安全食用、药用及进一步开发利用和栽培该药材资源提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

蛤蒌叶：采摘于湛江市的廉江市、遂溪县和赤坎区寸金公园，廉江市的标为样品A，遂溪县的标为样品B，赤坎区寸金公园的标为样品C。

Ca、Mg、Zn、Mn、Cr、Fe、Ni、Cu、Cd、Pb 和 As 等 11种元素的标准贮备液（1 000 g/mL）：国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院；浓HNO3（优级纯）：广州化学试剂厂；H2O2（30%，优级纯）：天津市科密欧化学试剂有限公司；氩气（纯度99.999%）：湛江市氧气厂。

1.1.2 仪器

微波样品处理系统（MD6A-6H）：北京盈安美诚科学仪器有限公司；电感耦合等离子体原子发射光谱仪（HK-9600 型）：北京华科天成科技有限公司；超纯水机（Master-D 型）：上海和泰仪器有限公司；固体样品粉碎机（XA-1 型）：常州荣冠实验分析仪器厂；数显鼓风干燥箱（GZX-9070MBE）：上海博迅实业有限公司医疗设备厂；电子天平（AUY120）：岛津企业管理有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 样品消解

新鲜的蛤蒌叶用自来水冲洗，再分别用蒸馏水、超纯水冲洗干净叶子。分别将3 种样品放在用超纯水冲洗过的干净的托盘上面，置于80 ℃的烘箱中烘干、粉碎、过60 目筛，备用。准确称取样品0.3 g（准确至0.000 1 g）于聚四氟乙烯消解罐中，加入5 mL HNO3和5 mL H2O2，轻轻晃动使混合均匀，盖好盖子，放入微波消解仪中，对仪器的工作参数进行优化，按表1 的参数至消解完全。冷却后旋开活塞排气，把溶液转移到50 mL 的小烧杯中，用少量超纯水冲洗消解罐2 次～3 次。放在电热板上进行水浴赶酸，赶至剩余 1 mL～2 mL 溶液，冷却至室温（25 ℃），转移到 25 mL 的比色管中，定容，待测[11]。

表1 微波消解条件Table 1 Microwave digestion program for the decomposition

1.2.2 建立标准曲线

分别取 Zn、Mn、Cr、Fe、Ni、Cu、Cd、Pb 和 As 等 11种元素的标准贮备液，加体积分数5%的HNO3溶液配制成 0.00、0.10、0.50、1.00、5.00、10.00 g/mL 的混合标准液，用于测定 Zn、Mn、Cr、Fe、Ni、Cu、Cd、Pb 和 As 元素的标准曲线。取Ca、Mg 元素标准储备液，加体积分数5%的 HNO3溶液，配制成 0.00、10.00、50.00、100.0 g/mL 的混合标准液。

1.2.3 各元素含量的测定

对仪器的工作参数进行优化：以标准溶液系列中浓度最高的溶液作谱图分析，选择测定Ca、Mg、Zn、Mn、Cr、Fe、Ni、Cu、Cd、Pb 和 As 等 11 种元素适合的波长及各元素适合的负高压，根据各元素谱线强度的大小选择冷却气流量、载气流量、溶液提升量等参数，选择的原则是检出限要低，灵敏度高，干扰少等。得到该仪器的最佳工作条件是：阳极电压3 900 V；阳极电流0.29 mA；栅极电流0.24 mA；积分时间0.5 s；溶液提升量1.5 mL/min；冷却气流量800 L/h；载气压力0.15 MPa；载气流量20 L/h。按照选定的仪器工作条件，测定各元素的含量，各试样重复测定3 次。

1.2.4 方法精密度和加标回收率

准确称取 0.3 g（准确至 0.000 1 g）样品 A6 份，进行平行测定，加入到6 个干净且干燥的聚四氟乙烯消解罐底部，再加入5 mL HNO3和5 mL H2O2，轻轻晃动使混合均匀，盖好盖子，并在副罐加入防爆膜，旋紧塞子。按1.2.1 方法进行。计算相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）。

准确称取0.3 g（准确至0.000 1 g）样品A 于聚四氟乙烯消解罐底部，加入5 mL HNO3和5 mL H2O2，各元素的标准加入量见表4。按1.2.1 方法进行，计算加标回收率。

1.3 数据分析

采用Excel 2010 软件进行数据处理；采用SPSS 20.0 软件进行数据的相关性比较分析。

2 结果与分析

2.1 消解液用量的探讨

消解液用量的选择及其消解效果见表2。

表2 消解液用量的探讨Table 2 Discussion on the dosage of digestion solution

续表2 消解液用量的探讨Continue table 2 Discussion on the dosage of digestion solution

由表2 可知，3 种不同的样品中，每0.300 0 g 蛤蒌叶在HNO3和H2O2的加入量均为5.0 mL 时，采用微波消解法消解样品，消解时间约为15 min，样品消解完全，消解液透明澄清，消解效果理想。

2.2 分析波长和标准曲线的线性回归方程及相关系数

各元素波长、标准曲线的回归方程和线性相关系数见表3。

表3 元素波长、线性方程及相关系数Table 3 Element wavelength，linear equation and correlation coefficient

由表3 可知，各元素的相关系数均R2≥0.999 5，线性范围回归较好。

2.3 方法检出限、精密度和加标回收率

该方法的检出限是通过测定空白溶液10 次，由10 次测量结果的标准偏差s 计算得来的。采用公式DL=k·s 计算[11]。

式中：DL表示检出限，g/L；s 表示浓度测定结果的标准偏差，g/mL；k=3。

方法检出限、精密度和加标回收率的测定结果见表4。

由表4 可知，该测定方法的RSD 在1.6%～6.4%之间，小于10%，方法的精密度较好。回收率在91.0%～103.2%之间，说明该测定方法准确性较好，基本符合分析要求。11 种元素的方法检出限在2.2 g/L～13.0 g/L之间，符合要求。

表4 加标回收率及方法精密度的测定Table 4 Determination of the recovery rate and the precision of the method

2.4 样品的测定结果

在选定的条件下测定3 种样品中11 种矿质元素的含量，结果见表5。

由表5 可知，所测的3 个不同地区野生蛤蒌叶中矿质元素含量很丰富，平均含量的大小顺序为Ca＞Mg＞Fe＞Mn＞Zn＞Cu＞Ni＞Cr＞Pb＞As＞Cd，其中 Ca 的含量最高，平均值为26 332.77 mg/kg。其次是Mg，平均值为2 869.29 mg/kg，Fe、Mn 和 Zn 元素的含量也较高，分别为 201.18、62.74、60.52 mg/kg，不同地区的蛤蒌叶各元素的含量有显著性差异，其中，赤坎区的蛤蒌叶含Ca、Fe、Cu、Ni、Cr、Pb 和 As 的量最高，分别为 28 434.77、295.70、11.18、7.06、6.33、2.82、2.87 mg/kg，铁含量分别是廉江样品和遂溪样品的2.4 倍和1.6 倍；廉江地区的蛤蒌叶中Mn 含量最高，为124.97 mg/kg，分别是遂溪样品和赤坎样品的5.7 倍和3.0 倍；遂溪地区的蛤蒌叶中Zn 含量最高，为82.79 mg/kg，分别是廉江样品和赤坎样品的1.6 倍和1.8 倍；廉江和遂溪两个地区的Cu含量没有显著性差异，而赤坎区的Cu 含量相对高一点；遂溪和赤坎区的Mg 含量没有显著性差异，且比廉江地区的含量略高。所测定的蛤蒌叶样品中Cd、Pb 和As，这3 种有毒重金属元素含量均较低。

表5 3 种蛤蒌叶中11 种矿质元素的含量（n=3）Table 5 The contents of 11 mineral elements in the leaves of three species of Piper sarmentosum Roxb（n=3）

对同一样品中不同元素之间的显著性分析：样品A（廉江地区）中各元素的含量大小顺序为Ca＞Mg＞Mn＞Fe＞Zn＞Cu＞Ni＞Cr＞Pb＞As＞Cd，含量较高的 Ca 和Mg 均和其它元素有极显著性差异，Mn 和Fe 的含量差不多，两者没显著性差异，Pb、As 和Cd 三者没显著性差异，其它元素间都有显著性差异；样品B（遂溪地区）中各元素的含量大小顺序为 Ca＞Mg＞Fe＞Zn＞Mn＞Cu＞Cr＞Ni＞As＞Pb＞Cd，含量较高的 Ca、Mg、Fe 和 Zn 均和其它元素有极显著性差异，As、Pb 和Cd 三者没显著性差异，其它元素间都有显著性差异；样品C（赤坎地区）中各元素的含量大小顺序为 Ca＞Mg＞Fe＞Zn＞Mn＞Cu＞Ni＞Cr＞As＞Pb＞Cd，含量较高的 Ca、Mg 和 Fe 均和其它元素有极显著性差异，Zn 和Mn 的含量差不多，Ni 和Cr 的含量差不多，As 和Pb 的含量差不多，它们每两者之间没显著性差异，其它元素间都有显著性差异。总体表现出样品C（赤坎地区）蛤蒌叶多种矿质元素的含量较高，具有一定开发和利用优势。

蛤蒌叶中 Ca、Mg、Fe、Zn 和 Mn 的含量很高，属于超钙富钾富锌超铁蔬菜，而Ca/Mg 比值高，所以对缺钙、镁的人群，如儿童、中老年人和高血压患者的健康十分有利[4，12-14]。现代科学证明，微量元素是人体新陈代谢中起着重要作用的化学元素，人体如果缺乏某种微量元素，就会降低免疫功能，导致一些疾病的发生。例如，镁具有舒张血管而使血压下降的作用，食用含镁丰富的食品对高血压及胆固醇引起的动脉硬化有一定的防治作用。钙可以加强大脑皮层的抑制过程，调节兴奋和抑制过程的平衡[15-18]。铁是构成血红蛋白、肌红蛋白及一些酶的必要成分，人体内铁的不足或缺乏可导致缺铁性贫血，根据Hellry 报道[19]，成年女性周期性的月经血排出导致铁失去的主要原因，蛤蒌叶中铁的含量也较高，特别是赤坎区的样品铁含量高达295.70 mg/kg。锌影响胰岛素的合成、贮藏、分泌及其活性，对机体的生长发育非常重要，3 个不同地区的样品中，遂溪地区蛤蒌叶中锌的含量最高。铜是多种氧化酶的组成成分。锰能增强体内氧化磷酸化作用，与能量代谢关系密切，也是多种中药生物酶的活性中心，参与蛋白质代谢[20-21]。

有研究表明，植物化学成分与不同生长环境显著相关，至于其形成原因，普遍认为一方面与不同区域的生态环境不尽相同有关，另一方面也与遗传背景差异有关[22-23]。本试验研究结果显示，3 个地区野生蛤蒌叶中矿质元素的含量有显著差异。

3 结论

本试验采用ICP-AES 对湛江市廉江、遂溪、赤坎3 个不同地区野生蛤蒌叶中 Ca、Mg、Zn、Mn、Cr、Fe、Ni、Cu、Cd、Pb 和 As 等 11 种矿质元素的含量进行测定。分析结果显示，样品中 Ca、Mg、Fe、Mn、Zn 的含量较为丰富，3 个不同地区野生蛤蒌叶中矿质元素含量具有显著差异（P＜0.05），其中赤坎地区的 Fe、Ni、Cu、Cr、Ca、Pb 和As 等6 种元素的含量均比其它两个地区的高，廉江地区Mn 的含量最高，遂溪地区Zn 的含量最高。同一样品中不同元素之间也存在显著性差异，含量较高的Ca 和Mg 均和其它元素有极显著性差异，差异原因除了与3 个地区生态环境不同有关外，其遗传背景是否有差异有待进一步研究。总体表现出样品C（赤坎地区）蛤蒌叶多种矿质元素的含量较高，具有一定开发和利用优势。本试验研究结果对进一步开发利用野生蛤蒌资源，组织培养材料的选择、良种筛选以及大量开发、发展蛤蒌产业具有一定指导意义。