中药材桔梗中常量元素和微量元素含量分析

仉 劲，李国清，毕研文，陈宝芳，刘政波，韩金龙，王志芬

（1泰安市农业科学研究院，山东泰安271000；2中国农业科学院特产研究所，长春130112；3山东省农科院农产品研究所，济南250100）

中药材桔梗中常量元素和微量元素含量分析

仉 劲1，李国清1，毕研文1，陈宝芳1，刘政波2，韩金龙3，王志芬3

（1泰安市农业科学研究院，山东泰安271000；2中国农业科学院特产研究所，长春130112；3山东省农科院农产品研究所，济南250100）

为比较不同桔梗品种间各种元素含量的差别，以期更好地对桔梗进行开发利用，以硝酸作消解剂进行微波消解，分别用原子吸收光谱法和电感耦合等离子体发射光谱法测定桔梗中的K、Ca、Na、Mg等4种常量元素以及Cu、Zn、Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cd、Pb、V、Sn等11种微量元素含量，对不同生长年限和不同品种的桔梗中的常量元素和微量元素进行比较分析。结果表明，随着生长年限的增加K元素逐渐减少，Ca元素逐渐增加，Na元素先增加后减少，Mg元素第3年明显增加。对于微量元素，Cu含量随着年限增加不断减少；Fe、Co、Cr、Pb、V含量随着年限增加逐渐增加；Sn含量先增加后减少；其余5种元素均呈现出先减少后增加的变化规律。将2年生粉花桔梗与紫花桔梗进行比较发现，所有15种元素中除Cd含量两者相似外，均是粉花桔梗中含量较高。

桔梗；微波消解；电感耦合；离子体发射光谱法；微量元素

0 引言

桔梗(Platycodon grandiflorum)为桔梗科桔梗属植物，含有丰富的营养，在中国的东北地区及日本、韩国等东亚国家都常用桔梗制作泡菜。在传统的桔梗产区，桔梗的幼嫩茎叶可以作为山野菜食用，桔梗的根是一种常用中药，由于近年来桔梗越来越多的药用和经济价值被发现，野生资源已不能满足需要，各地开始进行人工种植，近年来针对桔梗新品种的选育研究较多[1-3]。桔梗的药理作用[4-5]以及多糖[6]、氨基酸等[7]成分分析也有相关研究，而对桔梗无机成分的研究目前尚少。文献报道，同一药材随着产地的变化，微量元素含量差异十分明显[8-9]，本研究对不同品种、不同生长年限的桔梗中常量元素和微量元素进行分析，旨在找到桔梗中各元素随着生长年限的变化规律和品种差异，为桔梗的化学成分研究和进一步开发增添新的资料。

1 材料与方法

1.1 材料

桔梗采集于泰安市农科院院内试验基地，分别为1～3年生粉花桔梗和2年生紫花桔梗。洗净，烘干，粉碎过60目筛，备用。

1.2 仪器

电子分析天平（瑞士梅特勒-托利多MS204S）；微波消解仪（德国MSW-4）；原子吸收光谱仪（德国耶拿ZEEnit700）；电感耦合等离子体质谱仪（美国NexION 350X）；超纯水器（美国Milli-QAdvantageA10）。

1.3 试剂

硝酸（优级纯，北京化学试剂研究所）；超纯水（电阻率≥18.2 MΩ·cm）；K、Ca、Na、Mg标准溶液（国家标准物质研究中心）；Cu、Zn、Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cd、Pb、V、Sn等的混合标准溶液（国家标准物质研究中心）。

1.4 试验方法

1.4.1 样品前处理 准确称取桔梗样品粉末0.5000 g（精确到0.0001 g），置于消解罐中，加5 mL浓HNO3，设定消解程序（表1）进行微波消解，消解液转移至100 mL容量瓶，超纯水洗涤并定容，摇匀，备用。同法制备不含样品的空白溶液[7-9]。

1.4.2 标准曲线的绘制 按表2中的浓度梯度分别配制元素钾、钙、钠、镁的标准溶液，2%HNO3定容。准确量取微量元素混合标准溶液0、1、2、3、4、5 mL，置于100 mL容量瓶，配成一系列梯度浓度的标准溶液，2%HNO3定容，摇匀，备用。

表1 微波消解程序

表2 标准溶液浓度梯度 mg/L

1.4.3 上机测试 仪器工作参数见表3～4。用原子吸收光谱仪测试常量元素标准液和样品溶液，用电感耦合等离子体质谱仪测试微量元素混合标准液和样品溶液，分别得出样品中常量元素和微量元素含量。

1.5 数据分析

数据整理和图表制作均采用Excel 2007软件。

表3 原子吸收光谱仪工作参数

表4 电感耦合等离子体质谱仪工作参数

2 结果与分析

2.1 标准品测试结果

常量元素标准溶液中各元素线性回归方程和相关系数见表5，微量元素混合液标准溶液中各元素线性方程及相关系数见表6。数据显示，各元素在线性范围内，线性关系良好，可以对样品中各元素含量进行定量分析。

表5 常量元素回归方程及相关系数

表6 微量元素线性方程及相关关系

2.2 样品测定结果

由表7可以看出，粉花桔梗中4种常量元素随着生长年限的增加表现出不同的变化规律。其中，K元素随着生长年限的增加含量逐渐降低，1年生含量最高为30.32 g/kg，3年生最低为13.42 g/kg；Ca元素随着生长年限的增加含量逐渐升高，3年生含量最高为3.83 g/kg；Na元素随着生长年限增加含量先升高后降低，2年生含量达到7.46 g/kg；Mg元素3年生含量最高为4.88 g/kg，1年生和2年生含量差别不大。2年生的粉花桔梗中4种元素含量明显高于2年生的紫花桔梗。

由表8可以看出，粉花桔梗中各元素含量随着种植年限的增加呈现出不同的变化规律，Cu含量随着年限增加不断减少；Fe、Co、Cr、Pb、V含量随着年限增加逐渐增加；Sn含量先增加后减少；其余4种元素均呈现出先减少后增加的变化规律。2种桔梗的2年生植株比较发现，11种元素除Cd含量两者相似外，均是粉花桔梗中含量较高。

表7 桔梗中钾、钙、钠、镁含量g/kg

3 结论

分析结果表明，粉花桔梗中随着生长年限的增加K元素逐渐减少，Ca元素逐渐增加，Na元素先增加后减少，Mg元素第3年明显增加。对于微量元素，Cu含量随着年限增加不断减少；Fe、Co、Cr、Pb、V含量随着年限增加逐渐增加；Sn含量先增加后减少；其余5种元素均呈现出先减少后增加的变化规律。对比2种2年生桔梗植株发现，11种元素除Cd含量两者相似外，均是粉花桔梗中含量较高。

不同生长年限、不同品种的桔梗中各元素含量变化规律不一致，新选育的粉花桔梗各元素含量均高于常规紫花品种。由此得出结论，就常量元素和微量元素含量而言，粉花桔梗明显优于紫花桔梗，可作为新品种进一步推广和加工利用。

4 讨论

中药材的药效与其所含微量元素的种类和含量有着密切的关系[10-11]，应用先进的测定方法，综合的分析中药材中的微量元素含量对指导中药材的合理利用和开发具有重要意义[12-16]。药材品种、生长环境以及生长年限等都会对药材的微量元素含量产生影响[17-22]。田柱萍等[10]综合论述近年来国内外的研究，着重概述了微量元素Fe、Mn和Zn与中药材药效的关系，认为微量元素与中药材的产地、药用部位及采收时间有着重要的关联。魏久宁等[11]研究认为不同种类的中药材以及同类药材不同地区的药材所含的微量元素存在差异，这与药材的生长环境有密切的关系。

表8 桔梗中微量元素含量 mg/kg

不同生长环境桔梗所含的元素也会有不同，金星华等[18]通过研究野生桔梗和种植桔梗时发现，野生桔梗中微量元素总量明显高于种植的，但有害元素铅、砷和镉的含量野生桔梗低于种植的。李松等[20]的研究已证实人工施肥的种类、用量能够影响桔梗对各种元素的吸收。不同生育期的桔梗对大量元素的积累呈现不同的规律[22]，研究还认为不同生育年限桔梗对营养元素的吸收也会有所不同，在不同环境下生长的桔梗对营养元素的吸收会有所不同。通过测定不同生长年限桔梗元素含量，笔者发现不同元素含量随着生长年限的增加呈现不同的变化规律。对于常量元素，随着生长年限的增加K元素逐渐减少，Ca元素逐渐增加，Na元素先增加后减少，Mg元素第3年明显增加。对于微量元素来说，Cu含量随着年限增加不断减少，其余多种元素均呈现出不同变化规律。这些可能与气候条件、土壤地力、施肥种类和用量等存在一定的关系。

通过对自选桔梗新品系粉花桔梗的常量和微量元素的含量分析，以及对粉花桔梗和紫花桔梗的对比分析，明确了桔梗了各种元素的变化规律，对桔梗的产品开发和推广应用提供了理论依据。针对粉花桔梗新品种的相关研究还有待于进一步深入，后续加强对粉花桔梗配套栽培技术以及药效成分和其他营养成分的研究，为桔梗新品种的推广打下基础。

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Contents of Macroelements and Trace Elements in Medicinal Plant Platycodon grandiflorum

Zhang Jin1,Li Guoqing1,Bi Yanwen1,Chen Baofang1,Liu Zhengbo2,Han Jinlong3,Wang Zhifen3
(1Tai’an Academy of Agricultural Sciences,Tai’an 271000,Shandong,China;2Institute of Special Wild Economic Animals and Plants,Chinese Academy of Agricultural Sciences，Changchun 130112,Jilin,China;3Institute of Farm Products Processing,Shandong Academy of Agricultural Sciences,Jinan 250100,Shandong,China)

The study aims to better develop Platycodon grandiflorum by comparing the elements content of different varieties.The contents of macroelement K,Ca,Na,Mg and trace element Cu,Zn,Mn,Fe,Ni,Co,Cr,Cd,Pb,V,Sn were determined by atomic absorption spectrometry and inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry using nitric acid as the digestion agent for microwave digestion.The macroelements and trace elements of Platycodon grandiflorum were compared among different growth years and different varieties.The results showed that K element gradually decreased,Ca element gradually increased,Na element first increased then decreased with the increase of growth years,and Mg element increased obviously in the third year.For the trace elements,the content of Cu decreased with the increase of growth years,the content of Fe,Co,Cr,Pb,V increased with the increase of growth years,the content of Sn first increased then decreased,and the content of the other five elements showed a variation of first decrease then increase.The contents of the fifteen elements in P.grandiflorum with pink flowers were significantly higher than those in P.grandiflorum with purple flowers except the content of Cd which was similar in both varieties.

Platycodon grandiflorum;Microwave Digestion;Inductively Coupled;Plasma Emission Spectrometry Method;Trace Elements

S567.2

A论文编号：cjas17010027

山东省农科院院地科技合作引导计划项目“特异桔梗种质筛选与鉴定”(2015YDHZ30)。

仉劲，男，1989年出生，山东泰安人，农艺师，在读博士，主要从事药用植物资源与利用研究。通信地址：271000山东省泰安市农业科学研究院中草药所，Tel：0538-8515961，E-mail：zhjin0214@163.com。

刘政波，女，农艺师，主要从事药用植物资源开发和综合利用。通信地址：130112吉林省长春市净月经济开发区聚业大街4899号，E-mail：liuzhengbo2000@163.com。

2017-01-22，

2017-03-07。