黔、川、湘灰毡毛忍冬药材及栽培土壤主要金属元素分析

张丹丹,彭 艺,张 涵,王安俊,杨建文,3

(1.遵义医学院 生药学教研室,贵州 遵义 563099;2.遵义医学院 无机化学教研室,贵州 遵义 563099;3.遵义医学院附属医院 药剂科,贵州 遵义 563099)



基础医学研究

黔、川、湘灰毡毛忍冬药材及栽培土壤主要金属元素分析

张丹丹1,彭 艺1,张 涵1,王安俊2,杨建文1,3

(1.遵义医学院 生药学教研室,贵州 遵义 563099;2.遵义医学院 无机化学教研室,贵州 遵义 563099;3.遵义医学院附属医院 药剂科,贵州 遵义 563099)

目的 探讨黔、川、湘3个不同产地灰毡毛忍冬药材中主要金属元素与土壤之间的关系, 为当地灰毡毛忍冬的生产提供科学依据。方法 应用微波消解-火焰原子吸收分光光谱法分别对三地灰毡毛忍冬药材及土壤样品中7个金属元素进行含量测定, 采用SPSS 17.0软件对所得数据进行统计分析。结果 四川省南江县、湖南省隆回县药材中金属元素含量整体比贵州省绥阳县高, 土壤中金属元素的含量整体表现为贵州省最高, 湖南省最低。土壤和药材中金属元素的含量均表现为:K、Ca、Na、Mg和Mn的含量比Zn和Cu高。Mn和Cu的含量在贵州灰毡毛忍冬药材与其生长的土壤之间表现出极显著正相关(P<0.01), Ca的含量呈显著负相关(P<0.05); Zn的含量在四川灰毡毛忍冬药材与其生长的土壤之间表现出显著正相关(P<0.05)，Mn呈显著负相关(P<0.05); Cu的含量在湖南省灰毡毛忍冬药材与其生长的土壤之间呈极显著负相关(P<0.01)。灰毡毛忍冬对K、Ca和Na富集作用较强。结论 药材中金属元素含量因植物产地不同而存在差异。微波消解-火焰原子吸收分光光谱法可用于灰毡毛忍冬药材中金属元素的测定。

灰毡毛忍冬; 金属元素; 微波消解; 火焰原子吸收分光光谱仪

灰毡毛忍冬(LoniceraMacranthoidesHand. -Mazz.)是我国重要中药材山银花基原植物之一, 具有清热解毒, 疏散风热之功效, 临床上广泛用于治疗痈肿疔疮、丹毒、喉痹和风热感冒等[1-2], 具有很高的药用价值。作为大宗中药材, 其应用历史悠久, 产量高、分布广、资源充足, 作为“山银花”药材的主流商品, 在贵州省、四川省、湖南省等地有较大规模栽种。

金属元素对植物的内环境有一定影响, 是植物不可或缺的一部分。可以调节叶片开闭, 促进叶绿素形成, 提高植物光合作用能力。生理功能与植物细胞壁组分息息相关, 在稳定细胞膜、细胞壁、促进细胞伸长和分裂、调节渗透压以及在酶促反应中起着重要作用, 与蛋白质、核酸的合成密切相关, 是维持正常生命活动的关键因子[3-4]。

药材生长环境是影响药材品质的一个主要因素[5], 也是道地药材形成的主要原因[6]。目前对灰毡毛忍冬的质量评价主要集中在内含物方面[7], 金属元素研究方面甚少。为更好地了解和应用这一丰富的药用植物资源, 阐明其土壤金属元素组成与植物中金属元素之间的关系, 本研究对贵州省绥阳县小关乡、四川省南江县和湖南省隆回县栽培灰毡毛忍冬的土壤金属元素进行了系统分析, 旨在灰毡毛忍冬的质量评价, 为该药材的可持续发展提供科学依据,并对加快推进区域经济发展具有十分重要的作用。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 仪器与试剂 AA240原子吸收光谱仪(美国瓦里安公司), G80W23SP-Z微波炉(佛山市顺德区格兰仕微波炉电器有限公司), FA2004电子天平(上海舜宇恒平科学仪器有限公司), KL-UP-III-20超纯水机(台湾艾柯-成都康宁实验专用纯水设备厂)。硝酸(优级纯, 成都市科龙化工试剂厂), 高纯水(自制)。

1.1.2 样品 土壤, 取自灰毡毛忍冬栽培区四川省南江县、贵州省绥阳县小关乡、湖南省隆回县三地。以梅花形布点, 采土器取样, 取0～30 cm的耕层土。灰毡毛忍冬, 与土壤同一时间采自同一产地, 且一一对应。经遵义医学院生药学教研室易学东教授鉴定为灰毡毛忍冬LoniceraMacranthoidesHand. -Mazz.的干燥花蕾。凭证存放于遵义医学院生药学标本室。

1.2 方法

1.2.1 样品预处理 将不同栽培区的土壤样品分别混匀, 四分法缩分, 置于80 °C烘箱中干燥至恒重, 将杂质挑出, 研钵研成细粉, 过100目筛。灰毡毛忍冬先用自来水冲洗除去沙土, 再用高纯水洗涤3次, 置于80 °C烘箱中干燥至恒重, 再用研钵研成细粉过100目筛。置于干燥器中备用。

1.2.2 供试溶液的制备 用电子天平精密称取样品0.2 g, 置于消解罐中, 加入4 mL浓HNO3和1 mL浓HCl, 振荡后, 用塑料袋将消解罐密封放置12 h。微波炉进行消解后, 取出消解罐, 置于通风处冷却至室温, 用高纯水稀释, 抽滤, 将溶液转移至100 mL容量瓶中, 定容, 摇匀。同法制备样品空白溶液。

1.2.3 分析条件和谱线选择 分别对仪器的各项参数进行优化选择, 确定分析条件。原子吸收光谱仪参数设置: 机房温度20 °C, 机房湿度<50%, 空气流量2 mL/min, 乙炔气流量14.5 mL/min, 试样流量1 mL/min; 各元素分析谱线波长及电流(见表1)。

表1 各元素分析谱线波长和电流

项目KCaNaMgMnZnCu谱线波长(nm)766．49422．67589．00285．21257．61213．86324．75电流(mA)2．0010．005．004．002．004．002．00

1.2.4 测定内容 精密吸取供试品溶液进样对K、Ca、Na、Mg、Mn、Zn、Cu元素进行分析测定。称取各元素标准品适量，加入5%的硝酸溶解，配制成浓度为1 g/mL储备液，将储备液稀释至一定浓度，进样分析, 得到回归方程。按照回归方程计算出各元素含量。

金属元素富集系数通过公式计算： 富集系数=灰毡毛忍冬中金属元素的含量/该元素在土壤中的含量。

1.3 统计学分析 数据统计分析数据采用SPSS 17.0软件统计包进行统计, 并用t检验相关分析。

2 结果

2.1 不同产地灰毡毛忍冬与土壤样品金属元素含量测定结果 不同产地灰毡毛忍冬栽培土壤和药材样品金属元素含量不同。由表2可知, 贵州省绥阳县灰毡毛忍冬土壤样品中Ca和Mg元素的含量很高, K、Na、Mn和Zn元素的含量较高, 而Cu元素的含量较低; 灰毡毛忍冬样品中金属元素的含量具有与土壤含量相同的趋势。四川省南江县与湖南隆回县灰毡毛忍冬种植区土壤K、Mg含量最高, Ca、Na、Mn、Cu含量较高, 而Zn含量较低; 测定药材样品发现, 四川省和湖南省两地灰毡毛忍冬K、Ca含量最高, Mg、Na、Mn、Cu较高, Zn含量较低。栽培区土壤中金属元素含量整体上贵州省最高, 四川省次之, 湖南省最低; 灰毡毛忍冬金属元素含量整体上四川省最高, 湖南省次之, 贵州省最低。

表2 灰毡毛忍冬栽培区土壤和药材中金属元素的含量(μg/g, n=6)

金属元素栽培区土壤贵州省四川省湖南省灰毡毛忍冬贵州省四川省湖南省K152．35±76．591899．45±940．521648．74±355．72120．11±48．5419372．45±1057．9017748．93±310．34Ca2291．79±424．0233．50±17．9255．70±55．101874．42±235．478682．94±784．017194．58±1965．76Na417．25±83．09398．20±172．33547．79±427．13437．83±148．22792．87±620．84668．73±165．57Mg8655．42±994．854700．39±539．184396．90±531．114396．90±531．112946．98±255．802429．83±235．67Mn801．50±105．06478．97±94．16468．06±112．57935．54±152．16386．36±44．80135．23±25．58Zn105．17±4．348．31±1．108．34±2．1295．67±4．947．18±5．304．06±4．06Cu38．125±8．8138．86±19．3333．93±15．0028．42±2．709．03±4．987．89±3．20

2.2 灰毡毛忍冬药材与土壤样品中金属元素相关性 土壤金属元素含量直接或间接影响作物金属元素含量, 作物的金属元素含量势必会影响作物品质[8]。将土壤和灰毡毛忍冬中金属元素进行相关分析, 结果(见表3)可知, 贵州省: Mn、Cu的含量表现为灰毡毛忍冬药材与土壤之间呈极显著正相关(P<0.01), Ca的含量表现为显著负相关(P<0.05); 四川省: Zn的含量表现为灰毡毛忍冬与土壤之间呈显著正相关(P<0.05), Mn的含量表现为显著负相关(P<0.05); 湖南省：Cu的含量表现为灰毡毛忍冬与土壤之间呈极显著负相关(P<0.01); 其他元素无显著相关性。提示灰毡毛忍冬对不同金属元素的吸收具有不同的选择性。由表4可知, 灰毡毛忍冬对K、Ca和Na富集作用较强, 且四川省和湖南省灰毡毛忍冬对微量元素的富集能力比贵州省强。

表3 灰毡毛忍冬栽培区土壤与药材之间金属元素的含量相关性

产地项目KCaNaMgMnZnCu贵州省R-0．427-0．907∗-0．426-0．143-0．947∗∗-0．3930．978∗∗P0．3980．0130．4000．6930．0040．4400．001四川省R-0．670-0．2800．7370．214-0．814∗0．855∗0．621P0．1450．5920．0950．6840．0480．0300．188湖南省R0．725-1．200-0．253-0．092-0．546-0．412-0．968∗∗P0．1030．8210．6290．8630．2630．4160．001

*:P<0.05水平上(双侧)显著相关; **:P<0.01水平上(双侧)极显著相关。

表4 灰毡毛忍冬中不同金属元素的富集系数

产地KCaNaMgMnZnCu贵州省0．7880．8181．0490．6681．1670．9100．745四川省10．199259．1921．9910．6270．8070．8630．232湖南省10．765129．1741．2210．5530．2890．6750．233平均值7．251129．7281．4200．6160．7540．8160．403

3 讨论

“万物土中生”[8], 作为生命活动的载体, 土壤中的金属元素是植物生长不可或缺的一个重要组成部分。韩晓彤等[9]认为地质环境对农作物的品质起着决定性的作用。植物中金属元素的含量不仅与自身生长状态密切相关, 而且受到环境中温度、湿度、土壤肥力等因素影响。

本文研究结果表明, 灰毡毛忍冬中金属元素含量因产地不同而存在差异。总体来说，黔、川、湘三地土壤中K、Ca、Na、Mg、Mn的含量均高于Zn、Cu。黔地土壤中Ca的含量最高，但K相对较低。究其原因可能与贵州省特殊地貌的嗜钙性[10]有关。在农业生产中，适量增施K肥，一定程度上可以促进灰毡毛忍冬的生长，但黔地土壤中Ca是否拮抗K的吸收尚有待于进一步研究。Zn是上百种酶的活性中心, 对促进机体发育, 提高免疫功能起着重要作用[11], 贵州省灰毡毛忍冬中Zn的含量明显比其他2个省高。三地中以黔地土壤金属元素的含量最高，但灰毡毛忍冬药材含量却最低，可能与贵州喀斯特地貌地表缺水不利于金属元素的吸收外，与土壤中金属元素的储备能力也有一定关系。

植物中金属元素绝大多数来自土壤, 但灰毡毛忍冬中大多数金属元素与土壤中对应的元素无相关性, 一方面是土壤中不同金属元素存在状态不同，同时不同元素之间存在相互作用[12]；另一方面是植物对不同金属元素选择性吸收的结果。川、湘产灰毡毛忍冬对K、Ca的富集作用远远高于黔产, 其中Ca出现超积累现象，可能与土壤物理性状、机械阻力、地质背景以及个体差异有关[13]。有研究指出，生长在不同类型的土壤上的植物, 由于长期适应, 可以对土壤因子的变化做出不同的反应和适应[14]。从药材种质资源的角度来讲，培育适应贵州特殊地形和气候的灰毡毛忍冬，不仅是我们下一步研究重点，同时也具有重要的理论意义和较强的实践价值。

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[收稿2016-08-01;修回2016-09-19]

(编辑：王 静)

Analysis of main metal elements of Lonicera macranthoides Hand. -Mazz. and cultivating soil in Guizhou, Sichuan and Hunan Province

ZhangDandan1,PengYi1,ZhangHan1,WangAnjun2,YangJianwen1,3

(1.Department of Pharmacognosy,Zunyi Medical University, Zunyi Guizhou 563099，China; 2.Department of Inorganic Chemistry,Zunyi Medical University, Zunyi Guizhou 563099，China; 3. Department of Pharmacy,Affiliated Hospital of Zunyi Medical University, Zunyi Guizhou 563099，China)

Objective To investigate the main metal elements inLoniceramacranthoidesHand.-Mazz. and the cultivated soil, and offer scientific direction for localL.macranthoidesproduction.Methods The content of 7 metal elements in the soil andL.macranthoidesin Suiyang County of Guizhou Province, Nanjiang County of Sichuan Province and Longhui County of Hunan Province were determined by microwave digestion - flame atomic absorption spectrometer, then the acquired data were analysed with SPSS 17.0.Results The overall metal elements contents ofL.macranthoidesin Sichuan and Hunan Province were higher than in Guizhou Province; The elements contents in the soil were highest in Guizhou Province, while in Hunan Province were the lowest. The K, Ca, Na, Mg and Mn contents were higher than Zn and Cu in the soil samples and theL.macranthoidessamples in Guizhou Province, Sichuan Province and Hunan Province. The Mn and Zn contents inL.macranthoidesand the cultivated soil were highly correlated (P<0.01), while the Ca showed negative correlation (P< 0.05) in Guizhou Province. On the contrary, the Zn contents were positively correlated (P< 0.05), the Mn contents were negatively correlated (P< 0.05) in Sichuan Province. In Hunan Province, the Cu contents inL.macranthoidesshowed significant negative correlation (P< 0.01) with the planted soil. The K, Ca and Na were concentrated byL.macranthoides. Conclusion The main metal elements contents varied from different places. Microwave digestion-flame atomic absorption spectrometer was successfully applied to determine the metal elements contents inL.macranthoides.

LoniceramacranthoidesHand.-Mazz.; metal elements; microwave digestion; flame atomic absorption spectrophotometer

贵州省中医药管理局资助项目(NO：fzc120130401)；贵州省药剂学研究生卓越人才培养计划资助项目(NO：黔教研合ZYRC字[2014]019)。

杨建文, 男, 主任药师, 研究方向: 中药资源开发与利用,E-mail:yjw67315@163.com。

R931

A

1000-2715(2016)05-0487-04