喀斯特地区树栽与棚栽铁皮石斛中多糖重金属含量比较△

杜光映，严福林，何卫军，马永燕，肖民利

1.贵州中医药大学，贵州 贵阳 550025；2.贵州省地质矿产资源开发股份有限公司，贵州 贵阳 550025；3.安龙县西城秀树农林有限责任公司，贵州 安龙 552400

铁皮石斛为兰科植物铁皮石斛Dendrobium officinaleKimura et Migo 的干燥茎，具有益胃生津、滋阴清热等功效[1]。多糖是铁皮石斛发挥药效的主要活性成分，总多糖含量的高低是判断铁皮石斛质量的主要依据之一[2]。此外，重金属含量也是影响中药材品质和食用安全性的重要因素[3]。铁皮石斛中重金属含量的相关报道表明，少量铁皮石斛样品中存在镉（Cd）、铅（Pb）含量超标或接近安全阈值的情况[4‑6]。目前，随着人工栽培铁皮石斛技术的发展，除大棚栽培是最为普遍的栽培方式外，仿野生活树附生栽培技术也逐渐成熟。为了整体评价主要栽培方式对铁皮石斛中重金属及多糖含量的影响，本研究采集相同种源、相同地理位置及相似气候背景条件下贵州安龙县石斛仙草谷仿野生活树附生栽培和大棚栽培的铁皮石斛，对其多糖和5 种重金属Pb、Cd、砷（As）、铜（Cu）、汞（Hg）含量进行测定。进一步查阅国内近10 年采用电感耦合等离子体质谱法（ICP‑MS）测定铁皮石斛中4 种重金属（Pb、Cd、As、Cu）含量的文献报道，分析4 种重金属含量的数据，为铁皮石斛的品质评价、重金属对铁皮石斛食用安全性影响的整体分析提供参考。

1 材料

1.1 仪器

ICP‑MS7700X 型电感耦合等离子体质谱仪（美国Agilent 公司）；TU‑1810 型紫外‑可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）；AutoDigiBlock S60 型全自动消解仪（北京莱伯泰科仪器股份有限公司）；AFS‑230E 型原子荧光光谱仪（北京海光仪器公司）；MS‑204S1/1 型万分之一电子天平（瑞士Mettler‑Toledo 公司）；ZLGJ‑10 型台式真空冷冻干燥机（华辰科旺达公司）。

1.2 试药

D‑无水葡萄糖（纯度＞98%，批号：WD5D9AS，上海源叶生物科技有限公司）；27种元素混合标准溶液（含Cu、Pb、As、Cd 10 μg·mL-1，批号：8500‑6940，美国Agilent Technologies公司）；铋（Bi）、锗（Ge）、铟（In）、锂6（Li6）、镥（Lu）、铑（Rh）、钪（Sc）、铽（Tb）混合内标溶液（100 μg·mL-1，批号：070619，美国Agilent Technologies 公司）；Hg 单元素标准溶液（1000 mg·L-1，批号：17113，中国计量科学研究院）；其余试剂均为分析纯。

铁皮石斛样品均采自黔西南州安龙县坡脚乡同一地理位置，均为本地驯化种源。于2020 年4 月初铁皮石斛开花之前，分别采集活树附生栽培和大棚栽培2 年生铁皮石斛萌条，样品经贵州中医药大学药学院魏升华教授鉴定为兰科植物铁皮石斛Dendrobium officinaleKimura et Migo 的茎。活树附生栽培铁皮石斛均采集于木荷树上，每棵木荷树上采集1～2根萌条，将所取回的10余根萌条样品混合均匀作为1份样品，采样不少于120根萌条，共计采集12 份样品（T1～T12）；以松树皮为主要栽培基质的大棚中采集样品，每丛植株采集1～2 根萌条，采样不少于120根萌条，共计采集12份样品（P1～P12）。样品于室内去除叶片，以自来水、蒸馏水各冲洗2次，茎条经冻干至恒重，粉碎，过80 目筛，置于干燥器储存待用。

2 方法

2.1 多糖含量测定

参照《中华人民共和国药典》（以下简称《中国药典》）2020 年版铁皮石斛项下多糖含量测定的苯酚‑硫酸法[1]，平行制备铁皮石斛样品3份，在488 nm处测定吸光度，对照品无水葡萄糖在0～0.1 mg·mL-1质量浓度与吸光度呈良好的线性关系，标准曲线为Y=0.009 3X+0.202 81（r=0.999 2）。

2.2 重金属含量测定

ICP‑MS因高灵敏度、高准确性被广泛应用于中药材中微量元素的含量检测[7‑8]。将处理好的树栽和棚栽铁皮石斛供试品共计24 份，委托中国科学院地球化学研究所进行Cu、Pb、As、Cd 元素含量测定。样品消解，标准溶液、内标溶液的制备及仪器工作参数均参照文献方法[9]。

选取有代表性的树栽和棚栽铁皮石斛供试品各6 份，共计12 份，委托自然资源部贵阳矿产资源监督检测中心采用原子荧光光谱分析法，参照《食品安全国家标准：食品中总汞及有机汞的测定》（GB 5009.17—2014）[10]测定铁皮石斛中Hg含量。

Cu、Pb、As、Cd、Hg元素分析测试方法、精密度、重复性、准确性等均参照《生态地球化学评价样品分析技术要求（试行）》（DD 2005—03）[11]执行，分析质量均符合生物样品分析质量要求，结果可靠。

2.3 全国铁皮石斛主产区重金属元素分布特征及含量评价

查阅近10 年国内涉及用ICP‑MS 测定铁皮石斛中4 种重金属元素含量的文献报道，整理、分析和归纳铁皮石斛样品中4种重金属平均含量数据。

2.4 数据统计与分析

采用Excel 2003 对数据做整理，采用SPSS 26.0软件进行探索性统计分析，单样本t检验及两独立样本t检验。

3 结果与分析

3.1 铁皮石斛中多糖、重金属含量及相关性

活树附生栽培和大棚栽培铁皮石斛中总多糖及Cu、Pb、As、Cd、Hg 5种重金属含量测定结果见表1～2。两独立样本t检验表明，总多糖含量棚栽铁皮石斛高于树栽铁皮石斛（P＜0.01）；置信区间估计表明，95%的置信区间，棚栽铁皮石斛中总多糖质量分数高于树栽的最小值为1.53%，最大值为5.38%。树栽铁皮石斛中Cu、As、Pb、Hg 质量分数与棚栽铁皮石斛差异无统计学意义；树栽铁皮石斛中Cd 质量分数高于棚栽（P＜0.05），置信区间估计表明，95%的置信区间，Cd 质量分数高于棚栽的最小值为0.012 μg·g-1，最大值为0.044 μg·g-1。

表1 活树附生栽培铁皮石斛中总多糖及5种重金属含量

采用皮尔逊相关分析评价活树附生栽培与大棚栽培2 种栽培方式下铁皮石斛中Cu、Pb、As、Cd、Hg 与多糖含量之间的相关性。活树附生栽培铁皮石斛中多糖与Cu、As、Cd、Pb、Hg元素含量的r分别为-0.20、-0.46、-0.06、0.38、0.48；大棚栽培铁皮石斛中多糖与Cu、As、Cd、Pb、Hg元素含量的r分别为0.65、0.51、-0.23、-0.20、-0.45。相关性分析表明，仅大棚栽培铁皮石斛中Cu含量与总多糖含量存在显著正相关（P＜0.05）；而活树附生栽培的铁皮石斛中Cu含量与多糖含量不存在相关性。

《中国药典》2020 年版中规定以无水葡萄糖计，铁皮石斛多糖质量分数不得低于25%[1]。单样本t检验分析表明，树栽和棚栽铁皮石斛多糖含量均高于《中国药典》2020年版规定的最低阈值（P＜0.01）。

重金属元素的安全性评价参照中华人民共和国外经贸行业标准《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》（WM/T 2—2004）[12]限量阈值（As≤2.0 μg·g-1、Pb≤5.0 μg·g-1、Cu≤20.0 μg·g-1、Cd≤0.3 μg·g-1、Hg≤0.2 μg·g-1）及浙江省地方标准《无公害铁皮石斛第4 部分 安全质量要求》（DB33/635.4—2007）[13]限量阈值（As≤2.0 μg·g-1、Pb≤3.0 μg·g-1、Cu≤20.0 μg·g-1、Cd≤0.3 μg·g-1、Hg≤0.2 μg·g-1）。单样本t检验统计分析结果表明，棚栽和树栽铁皮石斛中Cu、Pb、As、Cd、Hg含量均显著低于以上2项标准规定的最低下限值（P＜0.01）。说明2种不同栽培生境铁皮石斛中5种重金属元素均未超过安全阈值。

表2 大棚栽培铁皮石斛中总多糖及5种重金属含量

3.2 全国铁皮石斛主产区重金属元素分布特征及评价

查阅近10 年国内涉及用ICP‑MS 测定铁皮石斛中4 种重金属元素含量的文献报道，整理、分析和归纳了约275份铁皮石斛样品中4种重金属平均含量数据，见表3。

表3 全国主产区铁皮石斛中4种重金属含量 μg·g-1

铁皮石斛中Cu、As、Cd、Pb的平均质量分数分别为（2.265±2.807）、（0.125±0.084）、（0.112±0.124），（0.646±0.466）μg·g-1。4种重金属平均含量顺序为Cu＞Pb＞As＞Cd。Cu、Pb、As、Cd 含量的RSD 分别为1.24%、0.72%、0.67%、1.11%，表明不同产地铁皮石斛中Cu和Cd的含量差异较大，而Pb和As的含量相对稳定。

采用描述性统计探索分析排除异常值后，采用单样本t检验分析表明，Cu、Pb、As、Cd 4 种重金属元素均显著低于《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》（WM/T 2—2004）和《无公害铁皮石斛第4部分 安全质量要求》（DB33/635.4—2007）规定的下限值（P＜0.01），说明全国主产区铁皮石斛中4种重金属元素平均含量在安全阈值范围内。

4 小结及讨论

棚栽铁皮石斛多糖含量显著高于树栽铁皮石斛，说明2种栽培方式对铁皮石斛中多糖含量的积累有显著影响。2种不同栽培方式2年生铁皮石斛中多糖质量分数均大于25%，说明2年生花期前采收的铁皮石斛可满足《中国药典》2020年版对多糖含量的要求。本研究结果与前人研究结论一致[21‑23]，从多糖含量角度考虑，铁皮石斛以花期前2年生萌条采收为宜。

2种栽培方式铁皮石斛中Cu、Pb、As、Cd、Hg含量均在安全范围。树栽铁皮石斛中Cd含量显著高于棚栽，说明木荷树皮附生基质相对松树皮更利于铁皮石斛中Cd 的积累。棚栽铁皮石斛中Cu 的积累对多糖含量的积累有促进作用，这可能是由于棚栽铁皮石斛日常管理需喷施植物生长所需的复合微肥，因长期喷施复合微肥使得棚栽铁皮石斛产生了适应性；并且Cu 作为植物生长的必需元素，Cu 存在于植物叶绿体中并积极参与光合作用，使得Cu促进棚栽铁皮石斛光合产物多糖的积累。

全国铁皮石斛主产区铁皮石斛中Cu、Pb、As、Cd 的安全性整体评价表明，4 种重金属均在安全阈值范围内，说明重金属对铁皮石斛的污染风险较低。