长白山两种橐吾属植物矿质元素测定与分析

王 珊，张佳艺，王 博，赵桂云，朱 梅

(1.北华大学理学院，吉林 吉林 132013；2.吉林卫生学校，吉林 吉林 132106)

橐吾属(LigulariaCass.)系菊科(Compositae)千里光族(Senecioneae Cass.)多年生草本植物，全属约有150种，我国约有110余种[1].约30种橐吾属植物的根、茎、叶、花是我国民间中草药(如根及根茎是中药“紫苑”的代用品，具有润肺止咳、活血化瘀、清热解毒的作用[2])，化学成分分析及药理作用研究显示，橐吾属植物具有抗氧化[3-4]、抗炎[5]、抗菌[6]、抑癌[7]、免疫调节[8]等生物学作用；有些橐吾属植物还可以作为山野菜食用[9].长白山是吉林省橐吾属植物的主要分布地，其中，复序橐吾(LigulariajaluensisKom.)是长白山特有种，狭苞橐吾(LigulariaintermediaNakai)是岳桦林下优势种.在长白山区，复序橐吾和狭苞橐吾的嫩叶风味独特，是当地群众喜爱的山野菜；花可冲泡代茶饮，清热去火，可见，复序橐吾和狭苞橐吾具有潜在的药、食两用价值.

本文以长白山野生复序橐吾、狭苞橐吾的叶和花为材料，采用电感耦合等离子体发射光谱法对16种矿质元素(Ca、Fe、K、Mg、Mn、Mo、Ni、Zn、Cu、Al、B、Be、Co、P、Cr、Sr)在两种橐吾叶和花中的含量进行测定分析，为后续将复序橐吾和狭苞橐吾作为新药源植物、食用野菜、绿色饲料等应用提供参考数据.

1 材料与仪器

1.1 试验材料

供试材料采自海拔401 m的吉林省敦化青沟子林场和海拔930 m的长白县十五道沟，经东北师范大学生命科学学院肖洪兴教授鉴定为复序橐吾(LigulariajaluensisKom.)和狭苞橐吾(LigulariaintermediaNakai).取样品的叶和花，依次用自来水、蒸馏水、超纯水清洗干净，自然晾干后置于干燥箱中烘干，分别将干燥的复序橐吾、狭苞橐吾叶和花粉碎，过80目筛，放置于干燥器中备用.

过氧化氢(AR)、浓硝酸(GR)等购于北京化工厂；超纯水由实验室自制；16种元素标准储备液(均为1 000 μg/mL)购于国家钢铁材料测试中心.

1.2 主要仪器

iCAP6300型全谱直读等离子体发射光谱仪，美国THEROM公司；MARS微波消解仪，美国CEM公司；ZA120R4电子分析天平，上海赞维衡器有限公司；多功能小型高速实验室粉碎机，重庆瑞仟顺制药设备有限公司；超纯水机，上海乐枫生物科技有限公司.

2 试验方法

2.1 仪器工作参数优化

为保证等离子体发射光谱仪检测灵敏度及分辨率达到检测要求，在多次优化的基础上，确定仪器主要技术参数，见表1.

表1 仪器主要工作条件Tab.1 Main working conditions of the instrument

2.2 分析谱线波长确定

按照分析谱线的选择原则，通过谱线选择试验(参照文献[10]的方法)确定测定16种矿质元素的分析谱线波长，见表2.

表2 16种待测元素分析谱线波长Tab.2 Analytical line wavelengths of 16 elements to be measured

2.3 标准工作曲线绘制

参考文献[10]的方法，以空白溶液配制元素混合标准溶液.在仪器最佳工作条件下测试元素混合标准溶液，重复测定11次，绘制标准曲线，确定16种元素的回归方程(y为谱线强度，x为质量浓度)，见表3.由表3可知，相关系数(r)在0.996 7～0.999 9，符合测试要求.

表3 16种元素的回归方程及相关系数Tab.3 Regression equations and correlation coefficients of 16 elements

2.4 样品制备及矿质元素含量测定

用分析天平准确称取备用的试验材料0.500 g置于微波消解罐中，加入浓HNO35 mL，过氧化氢2 mL，内标储备液0.5 mL，加盖浸泡过夜；加3 mL浓HNO3，在微波消解器中消解10 min，转移至50 mL容量瓶，用超纯水定容至刻度，静止备用.按同样方法制备空白溶液.

调试仪器，测定消解完全的样品溶液，重复5次取平均值，获得被测元素的质量浓度，通过换算得出质量分数.

3 结果与分析

试验结果表明，复序橐吾、狭苞橐吾叶和花中均含有16种矿质元素，其中，Ca、K、Mg、P是人体所需的常量元素；B、Co、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、Zn、Sr、Al是人体所需的微量元素；2种金属元素为Be和Sr.

3.1 常量元素含量

由表4可知：K、Ca、Mg、P含量在两种橐吾“叶+花”的加和量相近；K、Ca的质量分数均大于9 000 mg/kg；Mg、P的质量分数均超过2 000 mg/kg.叶和花中各元素含量呈现K>Ca>Mg，叶中Mg的含量比P高，花中Mg的含量低于P.

表4 两种橐吾属植物常量元素含量Tab.4 Contents of constant elements in two kinds of Ligularia plants w/(mg·kg-1)

两种橐吾K、Ca、Mg、P含量的主要差异是狭苞橐吾叶和花中K的质量分数(29 313.17、29 209.73 mg/kg)高于复序橐吾；复序橐吾叶中Mg的质量分数(4 071.61 mg/kg)明显高于狭苞橐吾(2 852.37 mg/kg)；复序橐吾叶中Ca的质量分数(15 805.02 mg/kg)高于狭苞橐吾(13 718.03 mg/kg)，而在两种橐吾花中Ca的含量相近.以上数据表明，在常量矿质元素方面，两种橐吾叶和花中均含有丰富的K、Ca、Mg、P，叶中K、Ca、Mg含量高于花，P的含量低于花.由此推测，作为两种橐吾地上部分的叶和花都具有一定的开发利用价值.

3.2 微量元素含量

由表5可知：复序橐吾、狭苞橐吾叶和花中均含有10种微量元素.按1995年WHO/FAO对必需微量元素的界定标准[11]，两种橐吾叶和花中含有7种(Fe、Zn、Cu、Mn、Mo、Co、Cr)人体必需微量元素、2种(Ni和B)人体可能必需微量元素，以及1种(Al)有潜在毒性，但低剂量时可能是人体必需的元素.

表5 两种橐吾属植物微量元素含量Tab.5 Contents of microelement in two kinds of Ligularia plants w/(mg·kg-1)

比较复序橐吾、狭苞橐吾各微量元素“叶+花”的加和量发现：10种微量元素在两种橐吾地上部分的含量不同.其中，复序橐吾Fe、Mn、Al、B的含量高于狭苞橐吾，而Cr、Co、Cu、Mo、Ni、Z的含量低于狭苞橐吾.

在Fe、Mn、Mo、Cu、Co含量方面，Fe、Mn含量较高，Fe的质量分数为106.57～638.57 mg/kg，在复序橐吾花中含量最高；Mn、Mo质量分数均高于花，Mn的质量分数为79.02～319.93 mg/kg，花中Cu、Co的含量高于叶，Co的质量分数较低，为0.08～0.22 mg/kg.

在Cr、Ni、Zn、Al、B含量方面，狭苞橐吾叶和花中Zn的质量分数(62.58、40.25 mg/kg)均高于复序橐吾(22.18、31.31 mg/kg)；B的质量分数在两种橐吾叶和花中相近，为32.19～37.85 mg/kg；Cr、Ni、Zn、Al在两种橐吾叶和花中的含量差异较大，复序橐吾花中Cr、Ni、Zn、Al含量大于叶，而在狭苞橐吾花中只有Al含量大于叶，花中Cr、Zn、Ni含量均比叶中含量少.

与蹄叶橐吾叶中微量元素含量相比[12-13]，除Zn、Mo、Cu外，复序橐吾、狭苞橐吾叶和花中其他微量元素含量均高于蹄叶橐吾.

由以上数据可见：复序橐吾花中有5种微量元素含量明显高于狭苞橐吾.在花的开发利用上可优选复序橐吾；在叶的开发利用上两种橐吾均可选择，并且可以替代蹄叶橐吾.

3.3 与常见蔬菜和野菜矿质元素含量比较

对比复序橐吾、狭苞橐吾花和叶与菠菜、大白菜、韭菜、生菜4种常见蔬菜及蒲公英、蕨菜、马舌菜、刺嫩芽4种野菜中的矿质元素含量[14-16]，见表6.结果发现：2种橐吾叶和花中P、Mn、Zn、K、Ca、Mg、Fe等7种元素含量明显高于参与对比的叶菜类蔬菜和野菜，其中，P、K、Ca、Mg、Mn比这些常见蔬菜和野菜矿质元素含量高出5～10倍.

表6 两种橐吾属植物与蔬菜和野菜中7种矿质元素含量Tab.6 Contents of seven mineral elements in two kinds of Ligularia plants，vegetables and wild vegetables w/(mg·kg-1)

3.4 金属元素Be和Sr含量

Be对人体有害，在两种橐吾叶和花中Be的质量分数都很低(0.20～0.26 mg/kg)；Sr在两种橐吾中的质量分数为31.89～136.00 mg/kg.Sr是有益于人体骨骼、皮肤健康的金属元素，还具有预防心血管疾病的作用，但日常饮用水中含量甚微，主要来自叶菜类.因此，复序橐吾、狭苞橐吾的叶和花可用于补充人体所需的Sr.

4 结论与讨论

本研究显示：长白山复序橐吾和狭苞橐吾叶和花中的矿质元素种类较丰富，其中，Ca、Mg、K在常量元素中含量较高，Zn、Fe、Mn、B在微量元素中含量较高，且这7种元素含量明显高于菠菜、大白菜、韭菜、生菜4种常见蔬菜及蒲公英、蕨菜、马舌菜、刺嫩芽4种野菜.因此可知，复序橐吾、狭苞橐吾叶和花具有潜在的食用和药用价值.本次研究结果可为长白山复序橐吾和狭苞橐吾作为新药源植物、功能性野菜、饲料添加剂等方面的应用与研究提供参考数据.

有研究表明，药用植物的有效成分除黄酮类、生物碱、萜类、皂苷及多糖等有机成分外也有许多无机成分[17]，其中，矿质元素含量与药用植物的营养价值、中药功效存在一定相关性[18-19].在人和动物体内的物质和能量代谢，生长发育、疾病、衰老等过程中矿质元素都发挥了重要作用[20-21]，如Fe对稳定机体造血、免疫等生理功能发挥了重要作用[22]；Mg对机体的许多生理生化过程有重要的调节作用，可用于治疗和预防偏头痛[23]；Ca除了是构成骨骼和牙齿的重要成分外，还有维持肌肉、神经兴奋性和细胞正常生命活动等作用[24]，能在一定程度上预防和控制高血压[25-26]；K对维护心脏功能具有十分重要的生理作用，对血管还有独立的保护作用[27-28]；Mn可参与多种酶的合成与激活或作为酶活性中心的组成成分，具有参与物质代谢，促进人体生长发育，调节内分泌，提高免疫功能，预防心脑血管疾病等作用[29-30]；Zn是与人体代谢联系最广泛的元素，可参与维持人体正常的生理机能，促进生长发育[31-32]；B具有维持骨健康、改善脑功能和调节免疫功能的作用[33].综上可见，一些矿质元素在体内的生理生化作用广泛，是维持人和动物机体正常生命活动所必需的.本研究表明，复序橐吾、狭苞橐吾叶和花中的矿质元素较丰富、含量较高，可与常见蔬菜及野菜相媲美，可对其进行利用.

长白山复序橐吾和狭苞橐吾的野生资源分布广、储量大，但查阅相关文献资料发现，目前人们对长白山橐吾属植物的研究尚不够充分.因此，深入开展复序橐吾和狭苞橐吾研究具有理论和现实意义.