不同地区梅花鹿茸中无机元素含量的对比分析

王泽帅，陆雨顺，李珊珊，姜辉，孙印石※

（1.中国农业科学院特产研究所，吉林 长春 130112；2.吉林特研药业有限公司，吉林 吉林 132109）

鹿茸（Cervi Cornu Pantotrichum）是鹿科鹿属动物梅花鹿（Cervus nipport Temminck）或马鹿（Cervi elaphus Linnaeus）的雄鹿未骨化密生茸毛的幼角[1]。鹿茸是我国名贵的中药材，其主要成分有无机元素、脂质、蛋白质、多肽、氨基酸及多糖等[2,3]。研究表明鹿茸除含有K、Ca、Na 及Mg 等常量元素外，还富含多种人体必需微量元素如Mn、Zn、Ni、Co 和Fe 等[4,5]。中国是世界上最早使用鹿茸作为医疗用途的国家，明代李时珍《本草纲目》记载鹿茸“生精补髓，养血益阳，强健筋骨。治一切虚损，耳聋，目暗，眩晕，虚痢”。现代主要有壮肾阳、益精血、强筋骨、调冲任和托疮毒的功效[1]。

中国是世界上梅花鹿养殖最早的国家，自商周时代就开始养鹿，历史久远。目前全国大部分省市均有养殖，其中吉林省长春市双阳区、东丰县和辽宁省西丰县是养殖量最为集中的地区。鹿茸按不同生长时期可分为初角茸、二杠茸、三杈茸和再生茸。初角茸也称毛桃茸，是鹿第1 个生茸期所生长的鹿茸。二杠茸和三杈茸为鹿茸常见形态，二杠茸是生长到分生第2 分枝前采收的梅花鹿茸，由主干和眉枝组成。三杈茸为生长到分生第3 分枝前采收的梅花鹿茸，由主干、眉枝和第2 分枝组成。当头茬茸采收之后，在锯口处会自然生长出再生茸，再生茸又称二茬茸，是鹿在同一生茸期内第1 次采收后的鹿茸。由于我国土地辽阔，地形错综复杂，气候条件多种多样，不同地区的土壤、气候等条件对于药材的品质均有不同程度的影响，已有研究表明，不同地区的鹿茸中次黄嘌呤[6]、多肽[7]、胶原蛋白[8]及核苷[9]的含量均有一定差异，但对于不同地区的鹿茸中无机元素含量分析的报道甚少。本研究采集了吉林省、辽宁省、黑龙江省、新疆、宁夏和山西等10 个省份34 批的鹿茸样品，采用湿法消解前处理结合电感耦合等离子发射光谱仪对鹿茸中23 种元素进行检测分析，以期为鹿茸质量评价提供参考。

1 仪器与试剂

1.1 样品

梅花鹿初角茸、二杠茸、三杈茸和再生茸共34 份，取样地点见表1。所有鹿茸样品均经切片、烘干和粉碎，过60 目筛，备用。

1.2 试剂

硝酸、分析纯（北京化工厂）；高氯酸、分析纯（天津政成化学制品有限公司）；超纯水（电阻率≥18.0，实验室自制）；Ag、Al、As、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mo、Na、Ni、Pb、Se、Sn、Sr、Ti、Tl 和Zn 的多元素混合标准储备液（购置于国家有色金属及电子材料分析测试中心）。

1.3 仪器

DHG-9123 A 电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）；XS205DU 电子天平（瑞士Mettler Toledo 公司）；Varian 710-ES 全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪（美国Varian 公司）。

表1 梅花鹿茸药材样品信息Table 1 Cervi Cornu Pantotrichum sample information

续表1

2 方法

2.1 对照品溶液的配制

准确量取一定体积的标准储备液，分别以2% 的硝酸定容，配制Na、Mg、K 和Ca 混合标准曲线质量浓度为0 mg L-1、1 mg L-1、2 mg L-1、5 mg L-1、8 mg L-1和10 mg L-1。Ag、Al、As、Ba、Be、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mo、Ni、Pb、Se、Sn、Sr、Ti、Tl 和Zn 混合标准曲线质量浓度为0g L-1、5g L-1、10g L-1、20g L-1、50g L-1和100g L-1。内标溶液选取一定体积的元素母液，用2%的硝酸将其稀释10g L-1，在选定的浓度范围内做标准曲线，见表2，结果表明上述元素线性关系良好。以3 倍信噪比（S/N=3）计算检出限（LOD），以10倍信噪比计算定量限（LOQ），结果见表2。

表2 元素回归方程、相关系数Table 2 Element regression equation,correlation coefficient

续表2

2.2 鹿茸样品预处理

准确称取鹿茸粉末样品0.5 g，置于三角烧瓶中，加硝酸-高氯酸（4∶1）混合溶液5 mL，混匀，瓶口加一小漏斗，浸泡过夜。置电热板上加热消解，消解程序见表3，保持微沸，若变棕黑色，再加硝酸-髙氯酸（4∶1）混合溶液适量，持续加热至溶液澄清后升高温度，继续加至冒烟，直至白烟散尽，消解液无色透明或略带色，放冷，转入50 mL 容量瓶中，用2%硝酸溶液洗涤容器，洗液合并于容量瓶中，并稀释至刻度，摇匀，即得。同法同时制备试剂空白溶液。

表3 升温消解程序Table 3 Heating digestion procedure

2.3 ICP-OES 仪器参数

RF 功率：1 200 W，稳定时间：3 s，等离子体流速：15.0 L/min，辅助气体流速：1.50 L/min，光路温度：34.9 ℃，泵速：7 r/min。

3 结果与分析

3.1 方法学考察

3.1.1 精密度试验 取23 种元素的对照品溶液各自连续进样6 次测定含量，23 种元素的RSD 为2.50%～4.20%，表明仪器的精密性良好。

3.1.2 重复性试验 随机取鹿茸样品1 号6 份，按2.3项方法制成待测溶液。测试研究涉及到的23 种元素的RSD 为2.30%～3.81%，说明此方法的重复性良好。

3.1.3 稳定性试验 取鹿茸样品1 号，按2.3 项方法制成待测溶液，分别于0 h、4 h、8 h、12 h、16 h、20 h 和24 h 上样，23 种元素的RSD 为2.18%～4.45%，表明样品在24 h 内稳定性良好。

3.1.4 加样回收试验 精密称取6 份已知无机元素含量的鹿茸样品粉末（JL1）0.5 g，加入适量的对照品，按“2.2”方法制备供试品溶液，按“2.3”仪器条件测定含量，计算各无机元素的回收率。结果发现各元素回收率为93.5%～103.7%，RSD 均在5%以下。

3.2 不同地区鹿茸23 种无机元素含量比较

取不同地区鹿茸供试品溶液，测定无机元素含量，检测结果见表4～7。实验结果表明，不同地区不同生长时期鹿茸中均检测出Ag、Al、As、Ba、Be、Ca、Cd、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mo、Na、Ni、Pb、Se、Sn、Sr、Ti 和Zn 等21 种无机元素，且在所有鹿茸样品中均未检测出Tl和Co，与李倩[10]的研究结果一致。通过比较不同地区、不同形态鹿茸样品无机元素含量，所有样品中Ca 元素的含量最高，其次为K、Na 和Mg。除常量元素外，鹿茸中也含有大量人体必需微量元素如Se、Sn 和Ni 等，丰富的无机元素是鹿茸发挥滋补功效不可或缺的成分。

不同地区鹿茸个别元素含量差异显著（P＜0.01），例如宁夏银川4 种形态鹿茸中Sr 元素的含量显著高于其他地区；宁夏初角茸中K 元素的含量显著低于其他产地初角茸，且Mg 的含量显著高于其他地区。新疆昌吉4 种形态鹿茸及黑龙江大庆的初角茸、二杠茸中Al 的含量显著高于其他地区。贵州黔东南和宁夏银川初角茸中Fe 的含量显著低于其他地区；吉林蛟河与新疆昌吉两地的二杠茸中Fe 的含量高于其他地区。贵州黔东南的二杠茸和再生茸中Ba 元素最高。所有鹿茸样品中二杠茸的Na 含量显著高于Mg 的含量，各二杠鹿茸样品均未检测出元素Be。

在初角茸与再生茸中元素Ca 和Mg 的含量显著高于二杠茸与三杈茸，元素Na 的含量在初角茸与再生茸中则显著低于二杠茸与三杈茸，表明初角茸与再生茸骨化程度较高。鹿茸中Mg 元素的含量高是因为机体内大约60%Mg 元素储存在骨骼中，其中1/3 的骨镁以覆盖羟基磷灰石晶体表面或形成水化膜包裹晶体的形式分布在皮质骨, 作为体内镁元素的交换库存以维持细胞外镁离子的正常浓度[11]。Sr 与Ca 元素的含量相关，Sr 元素几乎全部沉积在骨骼中，特别是新骨中[12]。Sr元素具有抑制骨吸收和促进骨形成的双重作用，并且可以提高骨骼硬度，因高含量Ca一般伴随高含量Sr[13]。除去Ca、Mg 元素初角茸所含人体必需元素总量低于其他3 个生长时期的鹿茸，二杠茸的含量最高，与张经华[14]的研究结果一致。所有鹿茸样品均未检测出元素Co 和Tl。初角茸与二杠茸中元素Ni的含量显著高于三杈茸与再生茸（P ＜0.05）。元素K、Zn、Sn、Fe、Cr 和Ti 的含量无显著性差异。

表4 不同地区梅花鹿初角茸无机元素含量分析（mg kg-1）Table 4 Analysis on the contents of inorganic elements in one-branched velvet of Temminck in Different Areas

表4 不同地区梅花鹿初角茸无机元素含量分析（mg kg-1）Table 4 Analysis on the contents of inorganic elements in one-branched velvet of Temminck in Different Areas

JL1 GD1 GZ1 HB1 HLJ1 NX1 XJ1 LN1人体必需元素Essential elements of human body重金属元素Heavy metal elements Ca 3 2801.18 29 925.16 35 327.58 33 783.16 32 884.69 35 726.89 33 072.24 32 738.49 K 6 319.58 5 584.43 3 134.28 5 902.05 6 920.43 1 855.06 6 586.84 4 165.40 Mg 2 905.07 2 595.31 3 741.54 3 490.45 3 168.57 5 926.77 3 148.62 2 776.85 Na 3 348.18 2 722.90 2 572.57 3 100.32 3 052.48 2 393.50 3 272.69 2 511.62 Zn 101.09 76.55 69.75 69.59 92.01 102.12 76.78 80.00 Sn 3.54 5.32 - - 13.18 1.46 - -Fe 259.28 261.65 88.27 282.20 217.92 70.61 263.60 312.10 Ni 2.26 1.53 1.87 1.02 1.33 1.97 2.09 1.86 Se - 2.42 5.08 4.35 4.58 1.19 2.86 3.49 Co - - - - - - - -Mo - - - - 0.88 - - -合计 45 740.18 41 175.27 44 940.94 46 633.16 46 356.07 46 079.59 46 425.73 42 589.80 Cu 7.16 15.32 6.40 7.71 16.66 7.09 8.35 14.09 Cd - - - 0.07 0.38 0.12 0.11 -Pb 1.45 0.56 0.55 1.02 2.42 1.94 1.42 3.65 As 0.58 1.21 0.94 0.22 1.33 0.89 1.82 1.70合计 9.19 17.09 7.90 9.02 20.79 10.04 11.69 19.43

续表4

表5 不同地区梅花鹿二杠茸无机元素含量分析（mg kg-1）Table 5 Analysis on the contents of inorganic elements in two-branched velvet antlers of Cervus nipport Temminck in different areas

表6 不同地区梅花鹿三杈茸无机元素含量分析（mg kg-1）Table 6 Analysis on the contents of inorganic elements in three-branched velvet antlers of Cervus nipport Temminck in different areas

表7 不同地区梅花鹿再生茸无机元素含量分析（mg kg-1）Table 7 Analysis on the contents of inorganic elements in regenerated velvet antlers of Cervus nipport Temminck in different areas

续表7

3.4 鹿茸中无机元素相关性分析

剔除未检出的元素，对鹿茸中20种无机元素（Ag、Al、As、Ba、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Na、Ni、Pb、Se、Sn、Sr、Ti 和Zn）进行相关性分析，结果见表8。由表可知，个别元素之间存在显著性或极显著性相关性，例如元素Ca 与Mg、Na、Se、Cu、Cr、Pb、Ag 含量极显著相关；元素K 与Mg 及Fe 的含量极显著相关，元素Na 与Ni、Cu、Cd、Pb 和Ag 含量极显著相关等。

表8 鹿茸中20 种无机元素皮尔逊相关性分析Table 8 Pearson correlation analysis of 20 inorganic elements in Cervi coinu Pantotlichum

3.5 系统聚类分析

利用SPSS 23.0 统计软件以34 批鹿茸样品中23种元素含量为变量，以欧式距离为区间，对34 批鹿茸样品元素含量进行系统聚类分析，结果见图1。当d=25时，34 批梅花鹿茸被分为两类，9～29 被聚为一类，为梅花鹿二杠茸与三杈茸，其余鹿茸被聚为一类，为梅花鹿初角茸与再生茸。

图1 梅花鹿茸聚类分析图Fig.1 Cluster analysis of Cervus nipport Temminck

图2 二杠鹿茸聚类分析图Fig.2 Cluster analysis of two-branched velvet

利用SPSS 23.0 统计软件以11 批二杠鹿茸样品中23 种元素的含量为变量，以欧式距离为区间，对11批鹿茸样品元素的含量进行系统聚类分析，结果见图2。当d=20 时，11 批梅花鹿茸被分为两类，江西、新疆、广东、湖北和山西二杠茸被聚为一类，黑龙江、吉林、辽宁、贵州、山东和宁夏二杠鹿茸被聚为一类。

4 讨论

本研究首次对全国10 个省份鹿茸中无机元素的含量进行比较，不同地区鹿茸个别无机元素的含量存在差异。鹿茸中无机元素不能自身合成，必须从环境中摄取，其主要来源于摄入饲料及饮水，少量来源于环境，例如空气和土壤等[15]，因此，不同地区鹿茸有其各自的元素特征。如贵州黔东南鹿茸中Sr 元素的含量显著高于其他地区，新疆昌吉鹿茸中Al 元素的含量高，山东青岛二杠茸Sr 的含量最低等。当地的地质、气候和药材的遗传因素及人为因素均可影响药材中无机元素的富集与积累，因此种情况可能导致当地植被中某种无机元素的含量过高，进而通过食物链进入茸鹿体内不断蓄积，最终反映到鹿茸上，其他影响因素还需进一步研究。

鹿茸中富含多种矿物质及微量元素，元素Ca 和P 可以形成主要骨物质羟基磷灰石[16]，Mg 在很大程度上代替鹿茸中羟基磷灰石中的Ca。Cu 和Zn 是细胞质中超氧化物歧化酶I 的一部分；Fe 是过氧化氢酶的一部分；元素Sn 有促进生长发育及促进伤口愈合等作用[17]；Se 则是抗氧化酶谷胱甘肽过氧化物酶的一部分[18]；Se无论对人类或反刍动物均是生长发育重要的必需微量元素之一，在反刍动物体内，Se 元素对As 和Cd 的重金属毒害作用产生拮抗作用[19]并可以提高梅花鹿的生产性能[20]，在人体内，Se元素能够预防及抑制肝癌、乳腺癌等癌症，增强抵抗力和排毒解毒等作用[21]。

鹿茸是目前发现的唯一可以完全再生的哺乳动物器官，每年夏天鹿茸进入快速生长期，此时大量无机元素由鹿体全身向鹿角部位聚集[22]。鹿茸的生长与骨化受到体内睾酮含量的调控[23]。由于初角茸与再生茸生长时期体内睾酮含量高，此时鹿茸处于骨化阶段，鹿茸中Ca 和Mg 元素的含量高。二杠茸与三杈茸的生长与采收一般在每年的5～8 月份，此时鹿体内睾酮的含量低且稳定，为鹿茸的生长旺盛期，此时的鹿茸骨化程度低。不同形态的鹿茸骨化程度不同，因此品质不同。研究表明，在氨基酸[24]、水溶性蛋白[25]、胶原[26]与多糖的比较中[27]，二杠茸含量均高于初角茸与三杈茸。龚伟等[28]的研究表明二杠茸的抗骨质疏松及促进细胞分化能力强于三杈茸及初角茸。

中药材重金属超标现象时有发生，鹿茸作为动物药材之首，其品质一直受到广泛关注。重金属可以在动物体内蓄积并经食物链放大随食品进入人体，引起机体的慢性损伤，影响神经系统、新陈代谢和免疫机能[29]。2020 版《中国药典》对中药材重金属含量一般为Cu≤20 mg/kg、As≤2 mg/kg、Cd≤1 mg/kg、Pb≤5 mg/kg，但对鹿茸的重金属含量并无具体限定要求。本研究所检测的10 个地区34 份鹿茸样品中，有5 份鹿茸样品Pb 超标，超标率达14.7 %，需要加强重视，具体原因有待进一步研究和分析。