改良酸性土壤对川芎药用质量的影响

宁梓君等

[摘要] 目的 研究施用生石灰改良酸性土壤，提高土壤pH值，降低川芎镉含量的同时对川芎药用质量的影响。 方法 选取一块面积约为230 m2的酸性土壤，分为4等块。设置1个空白组（PCK组）和3个处理组（P1、P2、P3组）。在川芎栽种前，向川芎栽培土壤施用生石灰，各组生石灰施用量分别为PCK：0 kg/hm2；P1：750 kg/hm2；P2：1125 kg/hm2；P3：1500 kg/hm2。按照2010版《药典》规定川芎项下方法对收获期川芎的药用质量进行评价。 结果 各组川芎样品的各项指标均符合《药典》（2010版）川芎项下限量要求。相对于PCK组，各处理组的浸出物及阿魏酸含量升高。P1、P2、P3组浸出物含量分别升高12.15%、7.99%、10.07%，阿魏酸含量分别升高0.88%、3.95%、21.93%，阿魏酸含量随生石灰的施用量增大而升高。 结论 以生石灰改良酸性川芎栽培土壤未对川芎药用质量造成不良影响。生石灰可用于改良酸性川芎栽培土壤以降低川芎镉含量的田间试验。

[关键词] 川芎；土壤改良；生石灰；药用质量；阿魏酸

[中图分类号] R282.2 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2015）02（a）-0004-04

Effect of acidic soil improvement on the medicinal quality of Ligusticum chuanxiong Hort.

NING Zi-jun1，2 LI Bin2 LI Chun-miao2 HE Chun-yang1，2 XIA Hou-lin1 CHEN Xing2

1.College of Pharmacy，Pharmaceutical Analysis，Chengdu University of Traditional Chinese Medicine，Chengdu 611130，China；2.Institute of Pharmaceutical Sciences，Sichuan Academy of Chinese Medicine Sciences，Chengdu 610041，China

[Abstract] Objective To study the effect of quicklime application on the medicinal quality of Ligusticum chuanxiong Hort. and the quicklime application was used to raise the soil pH values and reduce the Cd content in Ligusticum chuanxiong Hort.. Methods A piece of acidic soil which area was 230 m2 was divided into 4 equal portions.A blank group （PCK） and 3 treatment groups （P1，P2，P3） were set.Applying quicklime to the soil before planting Ligusticum chuanxiong Hort.（quicklime application rate： PCK：0 kg/hm2；P1：750 kg/hm2；P2：1125 kg/hm2；P3：1500 kg/hm2），then followed rules of Chinese Pharmacopoeia （edition 2010） to evaluate the medicinal quality of Ligusticum chuanxiong Hort.. Results All indexes of each group of Ligusticum chuanxiong Hort. met the requirement of Chinese Pharmacopoeia （edition 2010）.Compared with PCK group，ethanol soluble extractives and ferulic acid content was increased，ethanol soluble extractive of treatment groups were increased by 12.15%，7.99%，10.07% and ferulic acid content of them was increased by 0.88%，3.95%，21.93%，respectively and ferulic acid content was increased with the increasing of quicklime application rate. Conclusion No harmful effect was found on the medicinal quality of Ligusticum chuanxiong Hort. of the experiment of improving the acidic soils by quicklime application.Quicklime can be used on the field experiment of improving acidic soils and reducing the Cd content in Ligusticum chuanxiong Hort..

[Key words] Ligusticum chuanxiong Hort.；Soil improvement；Quicklime；Medicinal quality；Ferulic acid

川芎来源于伞形科藁本属植物川芎（Ligusticum chuanxiong Hort.）的干燥根茎，为我国四川省的道地药材，主产于四川省彭州市和都江堰市。川芎入肝、胆、心包经，有活血行气、祛风止痛之功效，可用于治疗胸痹心痛、月经不调、风湿痹痛等[1]。现有研究表明，川芎植物有富集土壤中镉的能力[2-3]。镉是一种剧毒的重金属元素，通过食物链进入人体，对肝、肾、免疫系统和生殖系统等造成一系列损害，镉过量会使组织代谢系统发生障碍以及抑制多种酶的活性，可引发骨痛病、肺水肿等多种疾病[4-5]。川芎对镉的富集能力严重影响了川芎的质量和药用价值，威胁服用者的用药安全，近年来川芎的镉含量超标，已经成为阻碍其对外出口的主要因素。对此，本课题组对四川省彭州市川芎种植基地进行了长期研究调查，发现川芎中的镉主要来源于其栽培土壤，并且镉含量随土壤酸度的增大而增加[6-7]。因此改良酸性土壤，提高土壤pH值是降低川芎镉含量的关键。

目前对于中、轻度镉污染的酸性土壤，施入生石灰是投入低、效率高的改良方法[8]。由于川芎是药用植物，故本研究按照2010版《药典》规定的川芎项下方法对施用生石灰后收获期的川芎质量进行了评价，以期为后期研究工作提供理论依据。

1 材料与仪器

1.1 供试样品

本实验的川芎样品均取自四川省敖平镇川芎种植基地。

1.2 主要试剂

甲醇（分析纯：成都长联化工试剂有限公司；色谱纯：Fisher Scientific），甲苯（优级纯，成都长联化工试剂有限公司），冰醋酸（优级纯，成都市科龙化工试剂厂），阿魏酸对照品（中国药品生物制品检定所，批号：0773-9708），盐酸（优级纯，成都金山化学试剂有限公司），硝酸银（分析纯，成都市科龙化工试剂厂）。

1.3 主要仪器

电子恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司），Waters e2659高效液相色谱仪（美国）配Waters 2486检测器（美国），JA2003N型电子天平（1/1万，上海精密科学仪器有限公司），AUW220D型电子天平（1/10万，岛津公司），Millipore超纯水机（美国）。

2 方法与结果

2.1 田间处理及样品采集

于彭州市敖平镇选取一块典型的酸性川芎栽培土壤作为实验用地，总面积约230 m2。本研究设置4个实验组：1个空白组和3个处理组，分别标记为PCK、P1、P2和P3。在川芎栽种前，将实验用地分为4等块，向各地块均匀撒入生石灰，施用量分别为PCK：0 kg/hm2；P1：750 kg/hm2；P2：1125 kg/hm2；P3：1500 kg/hm2。施撒后翻地混匀。于川芎收获期，在各地块内以“S”形线路随机取5点，采集川芎全株，自然风干，去除地上部分以及沙砾、须根等异物，切片，干燥、粉碎，得到川芎供试品。

2.2 检查

2.2.1 水分

精密称取药材粉末（过二号筛）12 g，置圆底烧瓶中，加甲苯约200 ml，并加入干燥、洁净的沸石数粒。圆底烧瓶依次连接水分测定管以及冷凝管。自冷凝管顶端加入甲苯，至充满水分测定管狭细部分。将圆底烧瓶置电热套中缓慢加热，待甲苯开始沸腾时，调节温度，使每秒钟馏出2滴。待测定管刻度部分的水量不再增加时，将冷凝管内部用甲苯冲洗，再用饱蘸甲苯的长刷将管壁上附着的甲苯推下，继续蒸馏5 min，放冷至室温，拆卸装置，放置，待水与甲苯完全分离。检读水量，计算含水量（%）。

2.2.2 总灰分与酸不溶灰分

精密称取药材粉末（过二号筛）4 g，置炽灼至恒重的坩埚中，称定重量。缓缓炽热至完全炭化时，逐渐升高温度至600℃，使完全灰化并至恒重。根据残渣重量，计算川芎供试品中总灰分含量（%）。取以上灰分，在坩埚中小心加入稀盐酸约10 ml，用表面皿覆盖坩埚，置水浴上加热10 min，表面皿用热水5 ml冲洗，洗液并入坩埚中，用无灰滤纸滤过，坩埚内的残渣用水洗于滤纸上，并洗涤至洗液不显氯化物反应为止。滤渣连同滤纸移置同一坩埚中，干燥炽灼至恒重。根据残渣重量，计算川芎供试品中酸不溶性灰分的含量（%）。

2.3 浸出物

取药材粉末（过四号筛）3 g，精密称定，置100 ml的锥形瓶中，精密加70%乙醇50 ml，密塞，称定重量，静置1 h，连接回流冷凝管，加热至沸腾，并保持微沸1 h。放冷后，取下锥形瓶，密塞，再称定重量，用70%乙醇补足减失的重量，摇匀，用干燥滤器滤过，精密量取滤液25 ml，置于干燥至恒重的蒸发皿中，在水浴上蒸干后，于105℃干燥3 h，置干燥器中冷却30 min，迅速精密称定重量。以干燥品计算川芎供试品中醇溶性浸出物的含量（%）。

2.4 阿魏酸含量测定

2.4.1 色谱条件

Waters Symmetry C18色谱柱（4.6 mm×150 mm，5 μm），流动相为甲醇-1%醋酸溶液（20∶80），检测波长为230 nm，柱温30℃，进样量为10 μl。该色谱条件下，样品中阿魏酸与其他成分达到基线分离。对照品及川芎样品的高效液相色谱图如图1。

2.4.2 对照品溶液制备

取阿魏酸对照品适量，精密称取20 mg，置100 ml棕色量瓶中，用70%甲醇水溶液稀释至刻度，摇匀，得对照品储备液。精密量取储备液1 ml，置10 ml棕色量瓶中，用70%甲醇水溶液稀释至刻度，摇匀，得对照品溶液。

2.4.3 供试品溶液制备

取药材粉末（过四号筛）适量，精密称取0.5 g，置具塞锥形瓶中，精密加入70%甲醇50 ml，密塞，称定重量，加热回流30 min，放冷，再称定重量，用70%甲醇补足减失的重量，摇匀，静置，取上清液，滤过，取续滤液，即得。

2.4.4 方法学考查

2.4.4.1 线性及范围考查 精密吸取对照品溶液3、5、10、15、20 μl，注入HPLC色谱仪。以峰面积（A）对分析物质量浓度（C）做线性回归，如图2，结果表明阿魏酸在0.062～0.411 μg范围内，线性关系良好。

图2 阿魏酸对照品峰面积及线性关系图

1.阿魏酸

2.4.4.2 精密度试验 精密吸取对照品溶液10 μl，注入HPLC色谱仪，连续进样6次，计算对照品中阿魏酸峰面积的RSD为0.61%。

2.4.4.3 重复性试验 精密称取编号为PCK的川芎药材粉末6份，按“2.4.3”项下方法制备供试品溶液，分别进样10 μl，计算供试品中阿魏酸峰面积的RSD为1.25%。

2.4.4.4 稳定性试验 按“2.4.3”项下方法制备供试品溶液，分别于0、2、4、8、12、24 h进样10 μl，计算供试品中阿魏酸峰面积的RSD为0.78%。

2.4.4.5 加样回收试验 取已知阿魏酸含量的川芎药材粉末适量，精密称取0.2 g，共6份，置具塞锥形瓶中。分别加入阿魏酸对照品5 ml后，按“2.4.3”项下方法制备供试品溶液，依法测定，结果见表1，计算回收率。回收率（%）=（加样后测得量-样品中阿魏酸量）/加样量×100%。

表1 加样回收试验

2.5 测定结果

按照以上方法对川芎样品各项指标进行测定，结果见表2。

表2 川芎样品各指标测定结果

*系指2010版《中国药典》川芎项下指标

由表2可知，各组川芎样品的各项指标均符合《药典》（2010版）川芎项下限量要求。相对于PCK组，各处理组的含水量及酸不溶灰分含量有一定的升高，总灰分含量降低，浸出物及阿魏酸含量升高。P1、P2、P3组浸出物含量分别升高12.15%、7.99%、10.07%，阿魏酸含量分别升高0.88%、3.95%、21.93%，各组阿魏酸含量随生石灰的施用量增大而升高。升高量（%）=（处理组测得量-PCK组测得量）/PCK组测得量×100%。

3 讨论

3.1 测定川芎各指标的方法

本实验严格按照《药典》（2010版）川芎项下方法对川芎样品的水分、灰分、浸出物和阿魏酸含量进行测定和分析，重现性及稳定性良好。川芎中化学成分较复杂，其中阿魏酸、川芎嗪和藁本内酯是公认的主要药效成分[9]，但由于川芎嗪含量太低，仅占生药量的0.01%～0.02%，且具有升华性，藁本内酯不稳定，可发生脱氢、氧化、水解、降解等异构化反应[10-11]，所以本实验参照《药典》（2010版）要求以阿魏酸含量作为评价川芎药用质量的参考指标。

3.2 生石灰对川芎质量的影响

由以上测定结果可知，施用生石灰后，川芎药材质量符合《药典》（2010版）中川芎项下限量要求，且浸出物及阿魏酸含量升高。相对于PCK组，处理组的含水量及灰分含量有一定的变化，但均低于《药典》（2010版）中的限量要求，故可认为此变化未对川芎的药用质量造成影响。已有研究表明，施用石灰可降低土壤中重金属活性，增加土壤对重金属的吸附作用，同时还具有改善土壤结构，调节土壤养分，促进作物的生长的功能[12-14]。川芎浸出物及阿魏酸含量升高，可能与生石灰促进川芎生长，使其根茎生物量增加有关。结果提示，施用生石灰对川芎药材质量无不良影响，生石灰可用于改良酸性的川芎栽培土壤。

[参考文献]

[1] 中华人民共和国药典委员会.中华人民共和国药典（一部）[M].北京：中国医药科技出版社，2010：38.

[2] 李晓念，陈幸，李彬，等.川产道地药材川芎中重金属的来源途径研究[J].安徽农业科学，2010，38（34）：19361-19363.

[3] 易桂花，彭培好.川产道地中药材川芎根茎对土壤重金属元素的吸收富集特征[J].安徽农业科学，2007，35（33）：10744-10745.

[4] 张娟萍，张喜风.镉污染对人体危害的初探[J].价值工程，2013（25）：282-283.

[5] 刘彩霞，廖梦霞，邓天龙.川产道地药材川弯的品种和质量[J].中草药，2004，35（10）：附2-附4.

[6] 杨江，陈幸，李彬，等.川芎镉含量与栽培土壤pH及镉活性态含量的相关性研究[J].中国农学通报，2014，30（7）：142-147.

[7] 徐琴，陈幸，李彬等.川芎镉含量与栽培土壤pH及活性态Cd含量关系初探[J].安徽农业科学，2013，41（3）：1044-1046.

[8] 汤民，张进忠，张丹，等.土壤改良剂及其组合原位钝化果园土壤中的Pb、Cd[J].环境科学，2012，33（10）：3569-3576.

[9] 王虎，胡昌江，高源，等.川芎质量控制的研究进展[J].亚太传统医药，2012，8（5）：204-205.

[10] 李桂生，马成俊.藁本内酯的稳定性研究及异构化产物的分析[J].中草药，2000，31（6）：405-407.

[11] 吕光华，程世琼，陈金泉，等.HPLC测定川芎药材和饮片中游离阿魏酸和总阿魏酸的含量及其质量评价指标[J].中国中药杂志，2010，35（2）：194-198.

[12] 熊礼明.石灰对土壤吸附镉行为及有效性的影响[J].环境科学研究，1994，7（1）：35-38.

[13] Albasel N，Cottenie A.Heavy metals uptake from contaminated soils as affected by peat，lime，and chelates[J].Soil Sci Soc Am J，1985，49（2）：386-390.

[14] 汤民.果园土壤Pb、Cd污染及其原位钝化研究[D].重庆：西南大学，2012.

（收稿日期：2014-08-05 本文编辑：郭静娟）