石斛中无机元素的研究进展

石斛始载于《神农本草经》，是我国传统的名贵中药材，具有免疫调节、驱解虚热、延年益寿、益精强阴、降血糖和抗肿瘤等疗效[1]。谢伟杰等[2]对石斛的药用组分及林涛等[3]对石斛中主要特征成分的测定进行了综述。近年来关于无机元素与中药材药效之间的作用成为了研究热点，但针对石斛中无机元素的作用总结未见报道[4]。本文以大量研究者针对石斛中无机元素的研究现状进行概述，并对后续石斛中无机元素的分析研究进行展望，为中药材中无机元素的分析提供一定的研究方向。

1 无机元素在石斛研究中的应用

1.1 不同产地、种源、品种、部位及不同栽种方式对石斛中无机元素的影响

为了更好地保护野生石斛，驯化野生石斛，增强人工种植的技术能力，提高石斛的产量，国内大量研究者对石斛的品种[5]、种源[6]、产地[7]、栽种方式[6,8-9]以及不同部位[10]石斛中的无机元素进行探究。倪张林等[8]从栽培方面探究了大棚栽培、树栽培和石壁栽培模式对铁皮石斛中重金属含量的影响，结果显示3种栽培方式的石斛重金属含量均未超标，在可控范围内。彭金彬[9]也探究了3种不同栽培模式（仿野生活立木栽培、原木立体栽培、盆栽种植）对鼓槌石斛生长及微量元素含量的影响，综合分析结果发现原木立体栽植对鼓槌石斛的产业化和规模化发展最有利。罗红等[6]分析了两种栽培方式（附树栽培、林下大棚栽培）和5个种源的铁皮石斛花之间的差异，结果表明不同种源和两种栽培方式间的差异均不明显，同时发现石斛花中含有丰富的锌、硒元素。

蒋雪嫣等[5]探究发现3个铁皮石斛品系中无机元素的含量差异不大，但生长时期对铁皮石斛中元素的含量存在显著影响。高培元等[7]探究了6种海南的野生石斛与人工栽培的金钗石斛的必需微量元素和必需氨基酸的含量差异，结果表明野生石斛与人工金钗石斛差异不大。黎万奎等[11]通过比较不同来源铁皮石斛样品的化学品质，对比得出人工栽培铁皮石斛的主要药用成分质量与野生石斛相近，可将人工栽培铁皮石斛作为野生铁皮石斛的替代资源加以开发。陈云龙等[10]分析了石斛中不同部位间的元素含量，其分布情况存在显著差异。

1.2 基质对石斛中无机元素的影响

无机元素不仅对石斛的生长至关重要，还与药用石斛的药效间存在密切的联系，具体影响的元素有待进一步探究[12]。目前，徐国华等[12]探究了不同浓度的硒对铁皮石斛组织培养拟原球茎的生长及抗氧化系统的影响，结果表明适量加硒可增加铁皮石斛产量并提高机体抗氧化能力。扬善岩等[13]也优化了铁皮石斛原球茎的富硒条件，得到最佳条件硒浓度为0.31 mg·L-1、 培 养 时 间 为 58.87 d、 光 照 强 度 为1 834.09 lx。栾洁等[14]对比了不同状态（液体、固体）的铁皮石斛培养物及铁皮枫斗中微量元素的含量，两种状态的培养物所含的微量元素除Ca、Mg、Sr 3种元素略低于市售的铁皮枫斗外，其他微量元素的含量均大幅度高于铁皮枫斗，其中固体培养物的元素含量最高，为以后选择合适的铁皮石斛培养物状态提供了一定的方向。

许春萱等[15]通过对人工栽培铁皮石斛的微量元素分析，建议人工栽培可根据实际情况，相应地施加含有该元素的微肥或在育苗中就加入一定量的有机物质[16]。杨德毅等[17]从铁皮石斛对重金属的富集能力着手，分析了松树皮基质盆栽的铁皮石斛鲜条和松树皮基质中的重金属含量，结果表明铁皮石斛样品中5种重金属均未超标，富集系数为0.037～0.826。杨德毅等[18]还提出了可利用生物炭降低铁皮石斛中重金属含量的措施，减少铁皮石斛对重金属的富集。

1.3 石斛中无机元素的检测方法

目前报道研究石斛的文献中，常用的元素检测手段有原子吸收[19]、原子荧光、等离子体发射光谱仪[20-21]和等离子体质谱仪[22]等，石斛样品常用的前处理方法有干法灰化、湿法消解、微波消解3种方式。

张珍林等[20]使用干法灰化和微波消解处理石斛花样品，发现微波消解法处理样品的多数元素含量高于干法灰化法，这是因为干法灰化法处理样品易导致样品损失。陈美春等[23]使用不完全消解法处理铁皮石斛样品，发现该方法满足于大多数样品中元素消解的需求，适合用于大批量样品的快检。翁棣[19]采用自制琼脂悬浮液，结合超声搅拌处理样品，测定铁皮石斛中元素（Fe、Zn、Mn和Cu）的含量与传统湿法一致。倪张林等[22]采用动态反应池-电感耦合等离子体质谱法消除样品中基体带来的干扰，并优化了Rpa电压，解决部分高含量元素的信号溢出问题，免去了二次稀释，一定程度解决了电感耦合等离子体质谱测定高含量元素的限制。

1.4 石斛的重金属监控和风险评估

石斛的主要重金属风险来自自身的富集，说明种植环境、基质对石斛的种植至关重要。杨德毅等[17]研究结果表明铁皮石斛对镉的富集能力明显较其他元素高，表明镉为铁皮石斛种植的主要重金属污染风险因子，其他几种元素的分析结果虽未超标，但仍需加强监管，并建议可通过选植优良品种，降低重金属的风险。徐丽红等[24]也认为应严格控制种植基质中重金属镉的含量。杨岚等[25]检定的铁皮石斛茎段存在重金属超标现象，建议加强铁皮石斛茎段的监管及保障相关商品中有害重金属的含量安全。

为加强石斛药食两用的安全性，需对其进行有害元素监控，并进行健康风险评估。目前重点监控的重金属有Cu、Pb、As、Cd和 Hg，对人体有害的元素远不止这5种，对此需进行进一步探究并规定限值。不少研究者提出Cd存在一定的风险，应加强监管。

1.5 无机元素的产地溯源

早年间吴庆生等[26]提出利用石斛的根、茎、叶中20多种无机元素建立TE图谱（含量分布曲线）鉴定石斛。目前，石斛产地溯源不仅可使用气相色谱、液相色谱等手段，也有研究者利用石斛中无机元素的含量，结合主成分分析法及聚类分析评价对石斛进行产地溯源实现石斛的产地聚类[27-28]。通过主成分分析确定石斛中特征性元素，可有效识别不同产地的石斛存在地域性差异[29]。此外，杨健等[30]首次基于稳定同位素比（Sr、C、H、O和N）技术，结合主成分分析有效区分了不同产地铁皮石斛样品，为石斛的产地溯源提供了新的研究方法。

1.6 有效成分间的相关性分析

石斛中有效成分的药效离不开无机元素的协作作用，探究无机元素与这些重要的有效成分之间的关系十分必要。丁亚平等[31]探究了霍山石斛不同部位中必需微量元素含量与必需氨基酸含量的相关性，结果发现，Zn、Cu、Fe与必需氨基酸呈负相关，Mg、Ca、Mn与必需氨基酸呈正相关。丁亚平等[32]也探究了铜皮石斛中必需微量元素与必需氨基酸的相关性，结果表明Cu、Zn、Fe和Mn对大多数氨基酸含量提高不利，Mg、K则有利于提高氨基酸含量。蒋雪嫣等[5]研究表明铁皮石斛中钙元素含量与多糖含量呈极显著负相关，镁、硼、锰元素的含量与醇溶性浸出物含量呈显著正相关。罗红等[6]研究表明石斛花中硒元素含量仅与铁元素含量正相关，锰、锌、铁和铜元素间的含量关系存在两两正相关。

1.7 石斛中元素的药用、食用安全性

中药药效机理极为复杂，药用石斛中除了公认的石斛碱、石斛多糖、氨基酸等物质具有较好的药用价值，无机元素对其药用疗效也具有较大的作用，未来可将元素作为药用、食用的安全指标之一。大量研究者[33-34]检测出石斛中含有丰富的人体必需元素，主要有宏量钾、钙、铁等元素及微量的硒元素[35]；也有不少地方种植的石斛中存在重金属超标现象。杜静等[33]和倪张林等[36]结合食品和药品的每日微量元素推荐摄入量及目标风险指数对石斛的品质进行了健康风险评价。金鹏程等[37]也通过湿法消化及浸煮处理方式分析了齿瓣石斛中微量元素的含量，结果表明不同浸煮时间下微量元素进出量不同，但浸出量与浸煮时间未呈线性关系。

2 讨论与建议

石斛中无机元素的探究在有效成分的相关性、产地溯源、药食两用安全性评估等多方面得到了较好的应用。针对石斛中无机元素的探究十分有必要，以下对未来石斛中无机元素的研究方向提出几点建议，仅供参考。

2.1 产地溯源

目前，市场上的石斛品种众多（铁皮石斛、金钗石斛、霍山石斛及铜皮石斛等），产地各异，石斛的品质也参差不齐。为了更好地监管、区分各类、各地石斛，建立石斛产地溯源十分必要。建议各大种植基地区，由政府单位牵头建立当地的石斛产地溯源库，可采用多元素主成分分析或寻找地区独特的稳定同位素为特征元素，更好地保障石斛的产品质量[38]。

2.2 相关性及富集能力

为提高石斛中药食两用的有效成分含量，可进一步探究无机元素与石斛碱、多糖及氨基酸等指标的关系。同时，在栽培过程中辨别出有利元素，可适当加入对应的有机质基质。

2.3 药用、食用安全性

石斛的药食两用更能发挥其经济价值。目前，石斛主要用于药用及药用加工品，也有少量石斛花茶等衍生品[39]。为提高石斛的综合利用价值，从元素角度了解石斛，分析石斛中丰富的常量元素和微量元素含量，探究石斛的不同部位间含量的差异，结合不同部位中药用成分的差别，确定不同的用途。同时，监控石斛中有害元素的含量及进行摄入量的风险评估。