不同物候期苦豆子中无机元素的分布及动态积累分析

王汉卿，段金廒，汪晓东，钱大玮，郭 盛

(1.南京中医药大学 江苏省中药资源产业化过程协同创新中心，南京 210023；2.宁夏医科大学 药学院，宁夏 银川 750004；3.宁夏紫荆花制药有限公司，宁夏 盐池 751500)

不同物候期苦豆子中无机元素的分布及动态积累分析

王汉卿1，2，段金廒1*，汪晓东3，钱大玮1，郭 盛1

(1.南京中医药大学 江苏省中药资源产业化过程协同创新中心，南京 210023；2.宁夏医科大学 药学院，宁夏 银川 750004；3.宁夏紫荆花制药有限公司，宁夏 盐池 751500)

目的揭示不同物候期苦豆子中无机元素的分布及动态积累规律。方法采用微波消解结合电感耦合等离子体-原子发射光谱法，分别测定不同物候期苦豆子中不同器官中Ca、K、B、Na、P、Sn等29种无机元素的含量。结果无机元素在苦豆子植物中的分布具有一定规律：Ca、Cu、Mn主要分布在叶中，Na主要分布在茎中，Zn、P、K主要分布在种子中；各元素在不同物候期中呈现一定的动态积累规律：Ca含量在果荚中伴随物候期有升高的趋势，Zn含量在叶中伴随物候期有下降的趋势。结论不同物候期苦豆子中皆含有丰富的常量与微量元素，其不同部位所含的优势无机元素有较大差别，并且随物候期的变化呈现一定规律。本研究为苦豆子药材的生产、质量控制及开发利用提供一定依据。

苦豆子；无机元素；物候期；动态积累

苦豆子SophoraalopecuroidesL.为豆科Leguminosae槐属植物，别名苦甘草，其根茎、全草及种子均可药用，具有清热解毒、祛风燥湿、止痛杀虫等功效[1]。研究表明，苦豆子中含有多种化学成分：生物碱[2]、黄酮[3]、香豆素[4]、有机酸[5]、氨基酸[6]、蛋白质[7]和多糖[8]，上述成分是其广泛应用于药品、化妆品、动物饲料的物质基础，成为苦豆子的开发与综合利用的重要依据。

无机元素通过与蛋白质和其他有机基团结合，形成了酶、激素、维生素等生物大分子，发挥着重要的生理生化功能，对人体健康有非常重要的作用。中药中存在的无机元素，某些本身就具有疗效作用，有些可能对中药药效的发挥起协同作用，甚至某些元素具有双重效应或只有毒性效应(主要指重金属以及砷)[9]。同样，植物的生长过程中，无机元素作为植物体的组成成分并且起到调节生理功能的作用[10]，是植物维持正常生理活动的必需成分。因此，研究无机元素在中草药各器官中的分布以及各物候期的动态变化，可以对中草药生长过程中的生理功能进行探讨及中药药理、毒理作用发挥进行评价。

已有学者对苦豆子中无机元素进行分析[5，11-12]，但关注的样品及元素种类较少。本文对苦豆子不同药用部位、不同物候期的苦豆子样品进行无机元素的分布及变化规律研究，初步揭示了苦豆子中无机元素的动态变化规律，从而为苦豆子药材的生产、质量控制及开发利用提供一定依据。

1 实验材料

1.1 仪器

Optima 2100DV型电感耦合等离子发射光谱仪(美国 Perkin Elmer公司)；Milestone Ethos T 微波消解系统(意大利 Milestone 公司)；BT125型万分之一电子天平(赛多利斯科学仪器有限公司)；EPED超纯水系统(南京易普达科技发展有限公司)。

1.2 试药及试剂

元素标准溶液Ca、K、B、Na、P、Sn、Se、Sr、Pb、Si、Hg、Mo 质量浓度为1 000 g·mL-1，混合元素标准溶液(As、Zn、Sb、Bi、Co、Cd、Ni、Ba、Fe、Mn、Cr、Mg、Cu、Al、Ti、Zr、V)质量浓度为100 g·mL-1，均购自国家标准物质中心；超纯水经EPED超纯水系统自制；硝酸(优级纯)、过氧化氢(分析纯)，均购自上海国药化学试剂公司。

1.3 样品

野生苦豆子采自宁夏盐池，采集后阴干，分为根、茎、叶、果荚、种子，粉碎，过60目筛，备用。采集时间：2011年6月至10月；经南京中医药大学段金廒教授鉴定为豆科植物苦豆子SophoraalopecuroidesL.。药材标本存放于南京中医药大学江苏省方剂高技术研究重点实验室，样品信息见表1。

表1 苦豆子样品信息

2 方法与结果

2.1 电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)测定条件

射频功率1.3 Kw，雾化气流量0.8 L·min-1，辅助气流量0.2 L·min-1，冷却气流量15 L·min-1，观测方向Axial，溶液提升量1.5 mL·min-1。

2.2 供试品溶液的制备

精密称取样品粉末约0.5 g于聚四氟乙烯消解罐中，加入7 mL HNO3，1 mL 30% H2O2，密闭后放入微波消解炉，10 min升至200 ℃并保持10 min，微波功率1 000 W，待消解完全后，冷却，转移至50 mL量瓶中，加去离子水至刻度，摇匀，即得供试品溶液。同步以硝酸7 mL和30% H2O21 mL做空白试验。

2.3 元素分析谱线的选择

进行ICP-AES法测定时，选择干扰少、精密度和信噪比均较高的谱线作为被测元素的分析谱线，选择结果见表2。

2.4 工作曲线绘制及仪器检出限测定

取标准物质Ca元素母液，加去离子水配置浓度分别为0、20、50、100、200、500 g·mL-1的系列标准品溶液；K、Mg、P、Na元素母液加去离子水配置浓度分别为0、10、20、50、100、150 g·mL-1的系列标准品溶液；Al、Fe、Si、Sr元素母液加去离子水配置浓度分别为0、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 g·mL-1的系列标准品溶液；As、B、Ba、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Se、Sn、Ti、V、Zn、Zr元素母液加去离子水配置浓度分别为0、0.2、0.5、1.0、2.5、5.0 g·mL-1的系列标准品溶液。上述各标准溶液在选定的工作条件下经ICP-AES测定后，仪器给出各元素的工作曲线及线性关系。测量空白溶液10次，以标准偏差3倍时所对应的分析浓度为该元素的仪器检出限。线性回归方程、相关系数(r)及检出限见表2，结果显示各元素标准曲线线性相关系数0.998 7～0.999 9，表明该方法线性关系良好。

表2 各元素的分析波长、线性方程、相关系数、检出限结果

2.5 精密度实验

在选定的测试条件下，采用ICP-AES方法对上述混合标准溶液重复测定6次，结果见表3。各分析元素质量分数的RSD在0.23%-2.56%，表明该方法精密度良好。

2.6 重复性实验

取10号样品为供试品，精密称取0.5 g粉末6份，按2.2项下方法进行供试品溶液制备，在选定条件下测定各元素质量分数，结果见表3。RSD为0.99%～2.78%，可满足实验的要求。

2.7 加样回收率实验

取10号样品，采用标准加入法进行加样回收率实验。精密称取约0.25 g的 6份样品，分别加入适量已知质量浓度的元素标准溶液。按2.2项下方法制备供试品溶液，在选定的测试条件下分别测定，结果见表3。加样回收率为94.2%～104.1%，RSD<3%，说明该方法准确可靠。

表3 各元素的精密度、重复性及加样回收率试验测定结果

3 结果与讨论

在上述方法学考察基础上，按照选定的最佳仪器测试参数，采用标准曲线法测定各样品溶液中微量元素的含量，结果见表4。

表4 不同样品中无机元素分析结果 /μg·g-1

a：样品序号同表1；nd：未检出

3.1 无机元素在苦豆子不同部位的分布

无机元素在苦豆子不同器官中的分布差异较大，同一元素在不同器官的含量差别可达22倍，实验结果显示：无机元素在苦豆子中的分布有一定规律。Ca、Cu、Mn主要分布在叶中，如Ca在叶中所占比例的均值为59.6%；Na主要分布在茎中，其在茎中所占比例的均值为58.3%；Zn、P、K主要分布在种子中，如Zn在种子中所占比例的均值为66.3%。这种分布规律与无机元素在植物器官中维持植物生长的生理作用密切相关，如叶中含量较高的元素Fe、Cu、Mn，在种子中含量较高的元素P、K、Zn。Fe、Cu并非叶绿素的组成成分，但在叶绿素的形成中却需要铁；Mn与光合作用关系密切，它能维持叶绿体结构的稳定性[13]；种子是P的特殊贮存器官，且对淀粉的合成有促进作用[14]；Zn对蛋白质的代谢有影响，一般来讲，缺Zn的植物中，蛋白含量明显降低[15]，这是无机元素在植物生理中的作用，符合无机元素在苦豆子不同器官的分布的特点。

3.2 无机元素在苦豆子不同物候期的动态积累

无机元素不仅在植物不同器官的分布有所差异，而且在各器官的不同物候期中呈一定变化规律。一部分元素在不同物候期呈现升降变化幅度较大，如：Ca在果荚中7月(3.29 mg·g-1)、8月(3.41 mg·g-1)、9月(5.60 mg·g-1)、10月(7.12 mg·g-1)中含量有升高趋势(图1)；Na在茎中6月(0.95 mg·g-1)、7月(2.08 mg·g-1)、8月(2.31 mg·g-1)、9月(2.50 mg·g-1)、10月(1.01 mg·g-1)中含量在前4个月逐步升高后降低(图2)；Zn在叶中6月(14.02 g·g-1)、7月(11.30 g·g-1)、8月(5.88 g·g-1)中含量有降低趋势(图3)。一部分元素在不同物候期中含量保持稳定，如：Cu在根中不同物候期中含量波动微小，6月(3.9 g·g-1)、7月(5.9 g·g-1)、8月(4.2 g·g-1)、9月(5.0 g·g-1)、10月(4.0 g·g-1)；Fe在茎中不同物候期含量稳定，6月(394.7 g·g-1)、7月(391.7 g·g-1)、8月(380.5 g·g-1)、9月(396.7 g·g-1)、10月(492.9 g·g-1)。研究还发现有些无机元素只在苦豆子的某器官中检测到，如：Cr、Ti。无机元素在植物生长的物候期中呈现动态变化的特点是否与其不同的植物生理功能有关，是否与其不同部位的生长发育有关等科学问题，有待于进一步研究。

图1 Ca在果荚中的动态变化

图2 Na在茎中的动态变化

图3 Zn在叶中的动态变化

3.3 元素分析谱线的选择

进行ICP-AES法测定时，元素分析谱线选择是否恰当，直接影响到测定方法的可信度及测定结果的准确性。因此，本实验依据光谱仪对每个元素的测定均可以同时选择多条特征谱线的特点，同时考虑到共存元素的干扰，每个元素首先选取2～3条谱线进行测定，综合分析强度、干扰情况及稳定性，最终选择干扰少、精密度和信噪比均较高的谱线作为被测元素的分析谱线。

3.4 小结

随着中药中无机元素的生物活性，或与有机成

分产生协同或拮抗作用研究的深入，无机元素的含量也成为评价中药质量的重要指标。本实验基于ICP-AES法对不同部位、不同物候期苦豆子中无机元素的分布及变化规律的研究，明确了苦豆子中所含元素的种类、不同器官中无机元素的分布情况以及随物候期的变化趋势。苦豆子作为根茎、全草、种子皆可入药的中药材，无机元素在其各个药用部位的含量以及随着物候期的动态变化的基础数据为其进一步控制中药材质量提供基础数据。

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StudyonDistributionandDynamicAccumulationofInorganicElementsinSophoraalopecuroidesL.duringDifferentPhonologicalPerionds

WANGHanqing1，2，DUANJinao1*，WANGXiaodong3，QIANDawei1，GUOSheng1

(1.JiangsuCollaborativeInnovationCenterofChineseMedicinalResourcesIndustrialization，NanjingUniversityofChineseMedicine，Nanjing210023，China2.CollegeofPharmacy，NingxiaMedicalUniversity，Yinchuan，750004，China3.ZiJingHuaPharmaceuticalCo.，Ltd.ofNingxia，Yanchi751500，China)

Objective：To explore the distribution and dynamic change of inorganic elements inSophoraalopecuroidesL.during different phonological periods.MethodsThe content of 29 inorganic elements in different samples ofS.alopecuroideswas determined by ICP-AES with microwave digestion.ResultsThe results showed that inorganic elements can be enriched in certain organs，such as Ca、Cu、Mn are mainly distributed in leaves，Na is mainly distributed in stem，Zn，P，K，are mainly distributed in seeds.The content of these elements show certain regularity in different phenological periods such as the content of Ca gradually increased with the growth in the legume and the content of Zn gradually decreased with the growth in the leaves.ConclusionS.alopecuroidescontains a wealth of constant and trace elements in different phenological periods and the content of inorganic elements has a large difference and certain regularity in various organs and phenological.This study provides a basis for production，quality control and utilization ofS.alopecuroides.

SophoraalopecuroidesL.；Inorganic elements；Phenological phases；Dynamic accumulation

*

段金廒，教授，研究方向：中药资源化学；Tel：(025)85811116，Email：dja@njutcm.edu.cn

10.13313/j.issn.1673-4890.2014.03.011

2013-09-14)