基于12种微量元素评价甘肃不同产区红芪质量

李成义，强正泽，王燕，王明伟，李硕

甘肃中医药大学药学院，甘肃 兰州 730000

基于12种微量元素评价甘肃不同产区红芪质量

李成义，强正泽，王燕，王明伟，李硕

甘肃中医药大学药学院，甘肃 兰州 730000

目的以甘肃不同产区红芪为研究对象，红芪中微量元素含量为评价指标，评价甘肃不同产区红芪质量，为红芪质量标准的制定提供参考依据。方法采用火焰原子吸收分光度法测定甘肃不同产区红芪中铁、铜、钙、锰、锌、镁、铬、钴、钠、锂、镍、钾微量元素含量，应用SPSS21.0软件对数据进行因子分析，采用主成分提取公因子，建立质量综合排名分析函数。结果提取了3个公因子F1、F2、F3，质量评价函数为Y= 0.657F1+0.119F2+0.089F3；铬、锂、钴、铜、锌、铁、镁是影响红芪质量的特征性元素；以微量元素评价红芪质量时，野生红芪的质量优于栽培红芪的质量，质量排名结果与陇南为红芪主产区相符，定西地区部分样品质量较优。结论以微量元素评价红芪质量表征了不同产区红芪质量之间的差异性，结果较为合理。

不同产区；红芪；微量元素；质量评价

红芪为豆科植物多序岩黄芪Hedysarum polybotrysHand.-Mazz.的干燥根，是甘肃地产药材之一，最早记录在《神农本草经》黄芪项下，用药历史悠久，具有补气固表、利尿托毒等功效［1］。古代将红芪分为上中下三品进行质量评价。《本草蒙筌》记载：“……种有三品，治无两般。木芪茎短理横，功力殊劣，此为下品。……水芪生白水、赤水二乡，俱属陇西，白水颇胜，此为中品。绵芪出山西沁州绵上，此品极佳，为上品。”随着许多现代学科的交叉，中药质量评价的方法趋向于代谢组学的方法［2］、选择离子集成谱的方法［3］、色谱联用技术［4］、一测多评结合指纹图谱技术［5］、主成分分析［6］、聚类分析、人工神经网络等数理统计［7］等方面，如杨氏等［8］从来源、性状、显微、理化、薄层色谱、醇溶性浸出物等方面对甘肃红芪质量进行了初步系统评价，袁氏等［9］认为可以建立红芪的指纹图谱方法控制红芪质量。中药中微量元素不仅与药效、药性［10-11］、具有生物活性的次生代谢产物产生［12-13］、某些中药的道地性［14］有一定相关系，而且是中药质量控制不可或缺的特征参数［15］，同时是“道地药材”与非“道地药材”药材质量差异的因素之一［16］。本研究以微量元素为指标评价红芪质量，旨在为揭示甘肃红芪道地性、阐明其药效物质基础的及建立质量评价体系提供参考依据。

1 仪器与试药

SOLAAR S-2型原子吸收分光度计（SOLAAR S-2）、SB450300型电热板（湖北英山国营无限电元件厂）、101-2型电热恒温鼓风干燥箱（上海跃进医疗器械厂）、VPH-1-5T型超纯水制造系统（批号7061205）、BS 224型分析天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）。量瓶等玻璃仪器均用铬酸洗液浸泡24 h后用自来水、蒸馏水冲洗干净，50 ℃烘干备用。

铁（Fe）、铜（Cu）、钙（Ca）、锰（Mn）、锌（Zn）、镁（Mg）、铬（Cr）、钴（Co）、钠（Na）、锂（Li）、镍（Ni）、钾（K）标准溶液（浓度1000 μg/mL）均购于国家有色金属及电子材料分析测试中心：Fe GSB 04-1726-20049，批号153029-1；Cu GSB 04-1725-2004，批号153040-1；Ca GSB 04-1720-2004，批号152030-2；Mn GSB 04-1736-2004，批号 152021-2；Zn GSB 62025-90（3001），批号07092978；Mg GSB 04-1726-2004，批号152033-2；Cr GSB 04-1722-2004，批号153001-1；Co GSB 04-1723-2004（a），批号153111；Na GSB 04-1738-2004，批号 152034-3；Li GSB 04-17-2004，批号153002-1；Ni GSB 04-1740-2004，批号153034-1；K GSB 04-1733-2004，批号153004-1；高氯酸、浓硝酸均为分析纯。

采集甘肃不同产区的红芪样品66份，经甘肃中医药大学杨扶德教授鉴定，为豆科植物多序岩黄芪Hedysarum polybotrysHand.-Mazz.的干燥根，经搓条冲洗干净后晾干，粉碎备用。样品来源信息见表1。

表1 红芪样品来源信息

2 方法与结果

2.1 样品处理

将 66份不同产地的红芪样品分别用自来水冲洗干净泥土，用蒸馏水清洗后于60 ℃恒温干燥箱烘至恒重，用研钵研细。每份样品平行 2次，精密称取1.000 0g粉末于聚四氟乙烯消解罐中，准确加入浓硝酸与高氯酸（4∶1）液20mL，放置24 h后于电热板上加热消化处理，使其保持微沸状态，至溶液呈无色透明状，停止加热，冷却后用1%硝酸定容于50mL容量瓶中，备用。空白溶液同法操作。

2.2 测定条件

采用火焰原子吸收光谱仪对各元素进行测定，测定条件见表2。

表2 元素测定条件

2.3 方法学考察

2.3.1 标准曲线的绘制 分别取Ca、K、Zn、Mn、Co、Li、Cr、Mg、Cu、Fe、Na、Ni标准储备液2.5mL用去离子水定容至50mL容量瓶中，分别按表3所示浓度逐级稀释，按“2.2”项下条件由低到高进样，记录各元素标准曲线，回归方程、相关系数见表3。在配制Mg元素的溶液时，加入5mL氯化锶（50 mg/mL）溶液，以消除其他元素的干扰。

表3 各元素标准液浓度回归方程及相关系数

2.3.2 精密度试验 分别配制3、4、1.5、2、0.2、2、3、2、0.9、5、2、2、5 μg/mL的Ca、K、Zn、Mn、 Co、Li、Cr、Mg、Cu、Fe、Na、Ni的标准溶液，按“2.2”项下条件测定其吸光度值，重复进样6次，结果各元素吸光度RSD值分别为1.2%、1.5%、1.2%、0.8%、1.1%、0.9%、1.6%、0.4%、1.8%、1.3%、0.7%、0.5%，表明仪器精密度良好。

2.3.3 重复性试验 取武都安化镇米仓山李家庙村野生红芪样品，平行6份，按“2.1”项下方法制备供试品溶液，测定样品中Ca、K、Zn、Mn、Co、Li、Cr、Mg、Cu、Fe、Na、Ni元素的含量，结果各元素吸光度RSD值分别为1.2%、0.6%、1.1%、0.9%、1.5%、1.9%、1.3%、2.4%、1.3%、1.7%、2.6%、1.2%，表明实验方法重复性良好。

2.3.4 稳定性试验 取野生红芪样品（h22），按“2.1”项下方法制备供试品溶液，在室温避光条件下，分别于0、8、16、24 h进样，Ca、K、Zn、Mn、Co、Li、Cr、Mg、Cu、Fe、Na、Ni元素吸光度的RSD值分别为1.9%、2.4%、1.1%、1.8%、1.5%、1.9%、0.5%、1.4%、2.2%、2.5%、1.6%、2.3%，表明供试品溶液在室温避光条件下24 h稳定，符合试验要求。

2.3.5 加样回收率试验 精密称取野生红芪样品（h22）1g，平行6份，分别加入一定浓度的12种微量元素标准溶液，按“2.2”项下条件测定各元素含量，结果见表4。

表4 加样回收率试验结果（n=6）

2.3.6 样品测定 将制备的红芪样品液按“2.2”项下条件进样，记录各元素的吸光度值，代入标准曲线计算含量。其中Ca、Na、K、Mg元素按质量浓度范围分别稀释不同倍数。不同产地红芪样品中各元素含量见表5。

2.4 数据处理分析

采用SPSS 21.0对66份红芪样品中12种微量元素数据进行因子分析。采用主成分分析法提取了3个公因子，应用具有Kaiser标准化的正交旋转法，旋转在5次迭代后收敛，解释的总方差见表6，3个公因子包含了初始信息的85.519%，信息损失为14.481%，可以代表各微量元素对红芪质量的影响。公因子载荷量越大，对红芪质量的影响越强，各公因子载荷量见表7。以各红芪产区综合得分及排名对红芪进行质量评价。红芪产区得分的高低，表示不同产区红芪质量优劣，得分越高，表明此产区红芪质量越好。以各公因子的方差贡献率为权重系数，计算红芪各个产地的综合得分（Y），Y=0.657F1+0.119F2+0.089F3，各公因子得分计算公式为为因子得分矩阵第i行、第j列的系数，Xj为元素含量值），各产区综合排名及得分见表8。

表5 不同产地红芪微量元素含量（μg/g）

续表5

表6 公因子的特征值及贡献率

表7 公因子载荷量

表8 不同产地红芪总得分及排名

3 讨论

本研究测定了甘肃不同产地66份红芪样品中12种微量元素的含量，数据表明，各产区之间微量元素含量不同，野生红芪与栽培红芪微量元素含量也不相同，综合分析表明不同产地红芪存在质量优劣的特征，为以微量元素为指标评价甘肃不同产区红芪的质量提供了思路。

通过采用因子分析处理数据，提取了3个公因子，分别为 F1、F2、F3，公因子载荷量表明，公因子 F1中载荷量较大的元素为Cr、Li、Co，公因子F2中载荷量较大的元素为Cu、Zn，公因子F3中载荷量较大的元素为Fe、Mg，说明Cr、Li、Co、Cu、Zn、Fe、Mg是影响红芪质量的特征性元素。通过各产区红芪质量综合得分及排名分析发现，野生红芪质量得分及排名较栽培红芪靠前，说明以微量元素评价红芪质量时，野生红芪优于栽培红芪；同时发现，武都、宕昌红芪样品排名在前15名中占大多数，这一结果与武都、宕昌为红芪主产区一致，而定西产区如漳县、渭源县、岷县红芪质量排名靠前，红芪质量较优，这与马氏等［17］研究认为定西地区土壤、气温等生态因子适合红芪生长的结论吻合，表明本研究结果较为合理；本研究 66份红芪样品来源于甘肃陇南与定西两大红芪产区，定西产区部分样品质量排名较优，可能存在红芪由主产区武都、宕昌向迁移产区定西迁移规律，而是否存在红芪产区迁移规律以及产区迁移的机制如何，有待于结合分子生态学等学科技术做进一步深入研究；再比较主产区武都、宕昌各乡镇的栽培品质量排名，发现同一产区栽培品质量参差不齐，而且野生品也存在同样的现象，说明以微量元素评价红芪质量能更加细化不同产区红芪质量之间的差异性。

研究表明，中药中的微量元素一方面是其功效的数据基础，如Cu、Mn是影响补益类中药功效的重要微量元素［18］，Zn、Ca、Fe元素在止血类中药中普遍较高，且微量元素的含量与止血类中药的性味存在一定关联［19］，熟地黄、山萸肉、山药的功效与Fe、Cr、Co、Mn的作用相关，茯苓、牡丹皮、泽泻的功效与Zn、Cu的作用相关［20］；另一方面中药中微量元素与有效成分之间构成一定关系，如甘草药材中的甘草苷含量与Mn、Pb含量呈显著正相关，与Cu、Na含量呈显著负相关，甘草酸含量与Mg、Cd、La含量呈显著正相关，与 K、Fe含量呈显著负相关［12］，青蒿、白芍及栀子等中药中有效成分与微量元素 Fe、Cu、Zn等之间存在相关性［21-23］。因此，中药中的微量元素和有效成分作为道地药材的药效学基础，二者之间的联系可能是中药材在体内发挥作用的原因，可以作为中药材质量评价的指标，本研究对红芪质量评价体系的建立有辅助作用。由于本文篇幅有限，红芪有效成分与微量元素的相关性分析将另文分析，同时微量元素与红芪药效的相关性有待深入研究。

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Study on Quality Evaluation of Hedysari Radix from Different Producing Areas in Gansu Province Based on the Contents of 12 Trace Elements

LI Cheng-yi， QIANG Zheng-ze， WANG Yan，WANG Ming-wei， LI Shuo
（Department of Pharmacy， Gansu University of Chinese Medicine， Lanzhou 730000，China）

ObjectiveTo evaluate the quality of Hedysari Radix from different producing areas in Gansu Province by setting Hedysari Radix from different producing areas in Gansu Province as study subjects and trace elements in Hedysari Radix as evaluation indexes； To provide the references for establishment of the quality standards of Hedysari Radix.MethodsThe content of Fe， Cu， Ca， Mn， Zn， Mg， Cr， Co， Na， Li， Ni and K in Hedysari Radix were detected by using flame atomic absorbption method. Data were analyzed by the factor analysis conducted by SPSS21.0 software. The common factors were extracted by principal component and analytic function for quality comprehensive ranking was established.Resu ltsThree common factors were extracted， namely F1， F2， and F3. The quality function wasY=0.657F1+0.119F2+0.089F3. Cr， Li， Co， Cu， Zn， Fe and Mg were the characteristic trace elements of Hedysari Radix that could affect the quality of Hedysari Radix. When the quality of Hedysari Radix was evaluated by the contents of trace elements， the quality of wild Hedysari Radix were better than cultivated Hedysari Radix and the quality rank was consistent with the idea that Longnan is the main producing area of Hedysari Radix. The quality of samples from Dingxi area was better.ConclusionThe quality evaluation of Hedysari Radix based on trace elements shows the differences in Hedysari Radix from different producing areas in Gansu Province and the results are relatively reasonable.

different producing areas； Hedysari Radix； trace elements； quality evaluation

10.3969/j.issn.1005-5304.2016.06.024

R284.1

A

1005-5304（2016）06-0092-07

2015-07-09）

（

2015-08-21；编辑：陈静）

国家自然科学基金（81360621）

李硕，E-mail：290608323@qq.com