全 文 ：指纹图谱技术常用于食品、 药品的质量控制及
产地溯源 [1-2]。 目前应用于植物资源评价的指纹图
谱技术主要针对有机化合物 [3-4]； 咖啡、 小麦、 水
稻等物种的研究表明矿质元素及其含量可用于构
建指纹图谱 ， 辅助植物资源的评价研究 [5-8]。 周
应群等 [9]采用电感耦合等离子体原子发射光谱法
测定不同生产方式的甘草中 16 种矿质元素含量，
通过指纹图谱分析， 揭示矿质元素在不同甘草类
型间的差异规律。 Zheng 等 [10]测定中国 21 种药用
植物中 Li、 Mn、 Ni 等 8 种元素含量， 进行药材矿
质元素指纹图谱相似性分析， 建立了药材质量控制
的 新 方 法 。 近 年 对 杭 白 菊 （Chrysanthemum
morifolium Ramat）、 夏枯草（Prunella vulgaris L.）、
铁皮石斛 （Dendrobium officinale Kimura et Migo）
等物种的研究报道表明， 矿质元素含量对药食同源
植物的资源评价和开发利用具有重要意义[11-13]。
薯蓣属植物（Dioscorea L.） 广泛分布于热带及
温带地区， 中国西南和东南部是其主要产区 [14]。 中
热带作物学报 2014， 35（12）： 2332-2339
Chinese Journal of Tropical Crops
收稿日期 2014-04-08 修回日期 2014-07-04
基金项目 国家自然科学基金项目（No. 81260608）； 云南省自然科学基金项目（No. 2013FD050）； 玉溪师范学院大学生创新性实验计划项目
（No. 2011A05）。
作者简介 沈 涛（1984 年—） 男， 硕士； 研究方向： 药用植物资源评价。 *通讯作者（corresponding author)： 贾 琳（JIA Lin）， E-mail：
jl_yxnu@126.com。
云南薯蓣属植物矿质元素指纹图谱研究
沈 涛， 贾 琳 *， 杨亚丽， 张 亚
玉溪师范学院资源环境学院， 云南玉溪 653100
摘 要 薯蓣属植物（Dioscorea L.）多数种类可供药用和食用， 具有重要的经济价值， 其矿质元素含量变化对
薯蓣资源的评价和安全食用具有重要意义。 本研究以产自云南的参薯（D. alata L.）、 薯蓣（D. opposita Thunb.）、
日本薯蓣 （D. japonica Thunb.）、 毛胶薯蓣 （D. subcalva Prain et Burkill）、 云南薯蓣 （D. yunnanensis Prain et
Burkill）和高山薯蓣 （D. henryi （Prain et Burkill） C. T. Ting）为研究对象 ， 采用火焰原子吸收分光光度法
（FAAS）和原子荧光分光光度法（AFS）分别测定这 6 种薯蓣属植物地下块茎中 11 种矿质元素的含量并构建元素指
纹图谱。 结果表明： Pearson 相关系数和夹角余弦均可用于薯蓣元素指纹图谱的相似性分析； Fe 和 Mg 是 6 种薯
蓣中的主要矿质元素； Cu、 Zn、 Mn、 Na 和 K 的绝对含量介于 1~100 mg/kg 之间， 为薯蓣中的累积微量元素； As
和 Cd 的绝对含量低于 1 mg/kg， 为薯蓣中的痕量元素； Cu、 Zn、 Pb、 Ni、 Mg、 Fe、 Mn、 Na 和 K 的百分含量对
不同薯蓣样品间元素指纹图谱的差异性影响最大。 研究结果为薯蓣属植物资源的评价和安全食用提供科学依据。
关键词 薯蓣； 矿质元素； 指纹图谱； 多变量分析； 资源评价
中图分类号 S632.1 文献标识码 A
Mineral Elemental Fingerprint of Dioscorea L.
Species from Yunnan， China
SHEN Tao， JIA Lin*， YANG Yali， ZHANG Ya
College of Resource and Environment， Yuxi Normal University， Yuxi， Yunnan 653100， China
Abstract Genus of Dioscorea L. are medicinal and edible plants and have important economical values. Mineral
elements play an important role in resource evaluation and food safety of Dioscorea L. species. In the study，
eleven mineral elements contents of D. alata L.， D. opposita Thunb.， D. japonica Thunb.， D. subcalva Prain et
Burkill， D. yunnanensis Prain et Burkill and D. henryi（Prain et Burkill）C. T. Ting were determined by AFFS and
AFS. Mineral elements fingerprint was established. Results showed pearson product-moment correlation coefficient
and cosine similarity could be used to evaluate the similarity of fingerprint. Fe and Mg were the primary elements
in six Dioscorea L. species. The contents of Cu, Zn, Mn, Na and K were between 1 mg/kg and 100 mg/kg. The
contents of As and Cd were under 1 mg/kg. Fingerprint similarly was significantly affected by percentage content
of Cu, Zn, Pb, Ni, Mg, Fe, Mn, Na and K. The results of the study could provide a scientific evidence for
recourse evaluation and food safety of Dioscorea L. species.
Key words Dioscorea L.； Mineral elemental； Fingerprint； Multivariate analysis； Resource evaluation
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.12.004
第 12 期 沈 涛等： 云南薯蓣属植物矿质元素指纹图谱研究
样品号 学名 种中文名 产地
S 01 D. opposita Thunb. 薯蓣 云南省丽江市
S 02 D. opposita Thunb. 薯蓣 云南省曲靖市
S 03 D. yunnanensis Prain et Burkill 云南薯蓣 云南省玉溪市
S 04 D. subcalva Prain et Burkill 毛胶薯蓣 云南省玉溪市
S 05 D. henryi（Prain et Burkill）C. T. Ting 高山薯蓣 云南省玉溪市
S 06 D. opposita Thunb. 薯蓣 云南省大理州
S 07 D. opposita Thunb. 薯蓣 云南省玉溪市
S 08 D. alata L. 参薯 云南省玉溪市
S 09 D. alata L. 参薯 云南省玉溪市
S 10 D. japonica Thunb. 日本薯蓣 云南省玉溪市
表 1 薯蓣属植物样品信息
Table 1 Sample information of Dioscorea L. genus
国薯蓣资源丰富， 多数种类可供药用和食用， 具有
重要的经济价值 。 参薯 （D. alata L.） 、 薯蓣 （D.
opposita Thunb.）、 日本薯蓣 （D. japonica Thunb.）
等在中国广泛栽培[14]。 其中， 薯蓣具补脾养胃、 生
津益肺等功效， 被《中国药典》2010版收录作为传统
中药——山药的植物来源[15]。 目前中国薯蓣属植物
资源评价研究主要集中于形态特征、 分子系统学和
化学成分含量 [16-18]， 关于薯蓣不同物种间矿质元素
指纹图谱研究尚未见报道。 本研究以产自云南的参
薯、 薯蓣、 日本薯蓣等 6种薯蓣为研究对象， 采用
火焰原子吸收分光光度法（FAAS）和原子荧光分光
光度法（AFS）测定不同薯蓣地下块茎中 Cu、 Zn、
Pb、 Ni、 Mg、 Fe、 Mn、 As、 Cd、 Na 和 K 等元素
含量并构建元素指纹图谱， 结合多变量分析展开薯
蓣中矿质元素的评价研究。 研究结果以期为薯蓣属
植物资源的评价和安全食用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 植物材料 样品信息见表 1。 参薯、 薯蓣、
日本薯蓣、 毛胶薯蓣、 云南薯蓣和高山薯蓣样品采
集时间为 2013年 9月中旬至 10月初， 采集部位为
植株地下块茎。 云南薯蓣、 毛胶薯蓣、 高山薯蓣为
野生样品， 其余薯蓣均为栽培样品。 样品共计 10
批（S 01~S 10）， 采集地涉及云南滇中的玉溪市，
滇西北的大理州和丽江市， 滇东的曲靖市 。 每批
测定样品均为 10 株个体的混样。 鲜样采集后带回
实验室， 用去离子水洗净根部泥土， 切片并放入
60 ℃烘箱中烘干至恒重， 粉碎过 100 目尼龙筛，
放入自封袋中避光保存
1.1.2 仪器和试剂 （1）仪器： 火焰原子吸收分
光光度计（TAS-990， 北京普析通用仪器有限责任
公司）； 原子荧光分光光度计（AFS-3100， 北京海
光仪器有限公司）； 万分之一分析天平（AR1140，
梅特勒-托利多仪器上海有限公司 ）； 控温电炉
（DDL-4x1KW， 金坛市金城国胜实验仪器厂）； 高
温马弗炉 （SRJX-8-13， 北京市永光明医疗仪器
厂）； Millipore 纯水系统（Milli-Q Academic， 美国
Millipore）。
（2）试剂 ： 测定矿质元素 Cu、 Zn、 Pb、 Ni、
Mg、 Fe、 Mn、 As、 Cd、 Na、 K 所用标准溶液均购
自济南众标科技有限公司； 硝酸和盐酸为优级纯，
购自西陇化工股份有限公司； 高氯酸（优级纯）和硫
脲（分析纯）购自国药集团化学试剂有限公司； 去离
子水用美国 Millipore 纯水系统自制。
1.2 方法
1.2.1 样品消解 （ 1）Cu、 Zn、 Pb、 Ni、 Mg、
Fe、 Mn、 Cd、 Na 和 K 消解方法： 称取样品 4.000
g 置于 250 mL 锥形瓶中， 加入 30 mL 体积比为 5 ∶
1 的硝酸-高氯酸混合液， 置于控温电炉上加热，
待样品不再产生棕色气体时升高电炉温度， 待瓶内
溶液体积为 1 mL 时取下冷却， 将溶液转移至比色
管中， 用去离子水定容至 50 mL， 摇匀备用， 同时
做空白实验。
（2）总砷（As）消解方法： 称取样品 2.000 g 于
50mL瓷坩埚中， 于电炉上碳化至无烟， 移入 550℃
高温马弗炉中灰化 4 h， 冷却后加入 10 mL 体积比
为 1 ∶ 1 的盐酸-水溶液溶解灰分， 转移至 25 mL 比
色管中， 加入 2.5 mL 硫脲溶液， 用体积比为 1 ∶ 9
的硫酸-水溶液定容至 25 mL， 摇匀备用， 同时做
空白实验。
1.2.2 元素含量测定 待测样品中 Cu、 Zn、 Pb、
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第 35 卷热 带 作 物 学 报
元素 回归方程 相关系数 线性范围/（μg/50 mL） 检出限/（μg/mL）
Cu y= 0.123 0x-0.000 2 1.000 0 0~100.0 1.000
Zn y= -0.063 2x2+0.448 2x+0.002 1 0.999 8 0~150.0 0.400
Pb y= 0.002 0x-0.000 5 0.999 3 0~100.0 0.100
Ni y= 10.594 5x2+8.228 9x+0.001 0 0.996 5 0~100.0 0.001
Mg y = -0.024 1x2+0.262 2x-0.001 61 0.999 2 0~250.0 0.050
Fe y = -0.001 6x2+0.071 4x+0.003 7 0.999 8 0~500.0 0.200
Mn y= 0.074 4x+0.011 0 0.998 0 0~500.0 0.100
As y = 78.682 7x-1.203 6 0.999 1 0~0.5 0.010
Cd y= 0.231 1x+0.008 8 0.992 9 0~100.0 0.005
Na y= 0.070 4x+0.018 9 0.994 5 0~500.0 0.300
K y=0.035 3x+0.000 6 0.999 9 0~800.0 0.050
表 2 11 种矿质元素回归方程
Table 2 Rregression equation of eleven mineral elements
Ni、 Mg、 Fe、 Mn、 Cd、 Na 和 K 含量测定采用火
焰原子吸收分光光度法（FAAS）。 Cu 含量测定参照
GBT5009.13-2003； Zn 含量测定参照 GBT5009.14-
2003； Pb 含量测定参照 GB 5009.12-2010 的方法；
Ni 含量测定参照 GBT5009.138 -2003； Mg、 Fe、
Mn 含量测定参照 GB/T12396-2003 的方法； Cd 含
量测定参照 GB/T5009.15-2003； Na 和 K 含量测定
参照 GB/T5009.91-2003； As 含量测定采用原子荧
光分光光度法（AFS）， 参照 GB/T5009.11-2003。
1.2.3 回归方程 用硝酸和去离子水配置质量分
数为 2％的稀硝酸， 将其作为 11 种矿质元素标准
溶液的稀释剂 。 分别取适量 Cu、 Zn、 Pb、 Ni、
Mg、 Fe、 Mn、 As、 Cd、 Na 和 K 的储备液， 用稀
释剂配制不同浓度的标准溶液。 以吸光度 A 对浓
度c（μg/50 mL） 作回归方程， r2值、 线性范围和检
出限见表 2。
1.3 数据分析
依据矿质元素含量测定结果建立 1 个 n×p 的
数据矩阵用于指纹图谱分析 [19]， 其中 n=10， 代表
不同产地 10 批薯蓣样品； p=11， 代表用于构建薯
蓣样品指纹图谱的 11 种矿质元素含量信息。 数据
矩阵具体表示如下：
相似性分析 （Similarity analysis， SA） ： 采用
Pearson 相关系数（rr）和夹角余弦（Cr）共同评价不同
样品间元素指纹图谱的相似性， 计算公式如下：
rr=
m
i = 1
Σ（Xi- X）（Yi- Y）
m
i = 1
Σ（Xi- X）2
m
i = 1
Σ（Yi- Y）2姨
Cr=
m
i = 1
ΣXi·Yi
（
m
i = 1
ΣXi2）（
m
i = 1
ΣYi2）姨
Xi 和 Yi 为 2 个指纹图谱间的元素含量， X和
Y为元素平均值。 m 为元素的个数。
聚类分析（Hierarchical cluster analysis， HCA）
用于不同产地薯蓣属植物矿质元素含量的分类与描
述 ； 主成分分 析 （Principal component analysis，
PCA） 、 偏 最 小 二 乘 法 （Partial least squares
discriminant analysis， PLS-DA）及变量投影重要性
准则（Variable importance for the projection， VIP）
用于筛选特征元素和导致样品间差异的主要元素变
量。 相似性分析、 聚类分析和主成分分析用软件
SPSS 19.0 完成， 偏最小二乘法及变量投影重要性
准则用软件 SIMC-P 11.5 完成。
2 结果与分析
2.1 加标回收率
为考察方法的可靠性， 精密称取已知含量样品
（S 02）6份， 分别加入适量标准溶液， 依照 1.2.1 的
方法制成供试溶液， 进行 6次加标平行测定， 计算
加标回收率和相对标准偏差（RSD％）。 表 3 显示
11 种元素加标回收率在 94.75％~101.80％之间 ，
RSD数值介于 1.10％~4.98％之间， 方法稳定可靠。
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第 12 期 沈 涛等： 云南薯蓣属植物矿质元素指纹图谱研究
矿质元素 Cu Zn Pb Ni Mg Fe Mn As Cd Na K
样品含量/μg/g 9.621 33.166 0.825 2.182 88.485 121.295 4.452 0.011 1.957 11.847 10.160
加标量/μg 20.00 50.00 2.00 5.00 100.00 200.00 10.00 0.05 5.00 20.00 20.00
回收量/μg 19.734 48.719 1.895 5.006 99.667 200.160 10.180 0.048 4.924 19.834 20.008
回收率/％ 98.67 97.44 94.75 100.12 99.67 100.08 101.80 96.86 98.47 99.17 100.04
标准偏差（RSD） ％ 1.10 2.45 3.18 2.59 2.09 3.01 2.47 4.98 4.31 1.17 2.19
表 3 精密度和回收率试验（n=6）
Table 3 Precision and recovery（n=6）
图 1 云南 6 种薯蓣属植物块茎中矿质元素的构成
Fig. 1 Mineral elemental composition of Dioscorea species
样品号
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
百
分
含
量
/％
S01 S02 S03 S04 S05 S06 S07 S08 S09 S10
K
Na
Cd
As
Mn
Fe
Mg
Ni
Pb
Zn
Cu
2.2 薯蓣矿质元素指纹图谱的建立
6 种薯蓣属植物中矿质元素绝对含量测定结果
见表 4， 所有样品中均含有 Cu、 Zn、 Pb 等 11 种矿
质元素， 11 种矿质元素在 6 种薯蓣属植物根茎中
平均含量由大到小为： Fe> Mg> Na> Zn> K> Cu>
Mn> Ni> Pb> Cd> As。 不同样品间， As 绝对含量
变化最大， 最大值为最小值的 55.13 倍； 其次为
Fe、 Ni 和 Mn， 最大值分别为最小值的 31.51、
25.83、 20.77 倍； K， Cu 和 Zn 含量变化较小， 最
大值分别为最小值的 1.79、 2.34、 3.38 倍。
以矿质元素百分含量为变量， 研究 6种薯蓣属
植物中矿质元素构成变化（图 1）。 结果显示， Fe 元
素含量占 11 种矿质元素总含量的 25.72％至
89.86％。 云南薯蓣和日本薯蓣中 Mg 元素百分含量
均低于 6.00％， 其余样品均高于 19.00％。 As 元素
百分含量在所有元素中最低， 除样品 S 06 和 S 07
外， 其余样品百分含量均低于 0.01％。 Cd 百分含
量介于 0.02％至 0.69％之间， Pb 元素百分含量介
于 0.06％至 0.66％之间； 大部分样品 Ni 元素均低
于 1.00％； 以上 3种元素在薯蓣属植物中的构成比
例均处较低水平。 Na 和 Cu在高山薯蓣中百分含量
最高（分别为 10.65％和 4.39％）， Mn 元素在采集自
玉溪的参薯中百分含量最高（10.88％）， 高山薯蓣
中 Cu、 Zn、 Pb、 Mg、 Mn、 Cd 和 Na 百分含量在所
有样品中均处较低水平。
2.3 相似性分析与聚类分析
相似性分析用于研究不同薯蓣样品矿质元素指
纹图谱的相似性， Pearson 相关系数显示（表 5）： S
01： S 02， S 01： S 05， S 01： S 06， S 01： S
07， S 01： S 08， S 01： S 09 的 Pearson 系数均大
于 0.900； S 01： S 04 的 Pearson 相关系 数 为
0.723； S 01： S 03 与 S 01： S 10 的 Pearson 相关
系数较接近， 分别为 0.551 和 0.565。 夹角余弦法
亦得到类似的结果（表 6）。 以各元素绝对含量及百
分含量为变量进行聚类分析， 结果显示聚类分析与
相似性分析结果一致（图 2）， 相互支持。 结合以上
分析结果可知， 10 批薯蓣样品可分成 3 类， S 01、
S 02、 S 05、 S 06、 S 07、 S 08 和 S 09的矿质元
素含量及构成较接近， 可归为第一类； 样品 S 03与
S 10可归为第二类； 样品 S 04单独归为第三类。
2.4 薯蓣类矿质特征元素和样品间主要元素变量
的筛选
采用主成分分析对数据进行标准化处理， 并对
样品中的特征矿质元素进行研究。 由表 7 可知前 4
个主成分累计贡献率达 84.47％。 第一主成分特征
值为 10.36， 代表矿质元素在植物中的构成比例，
包括 Cu、 Zn、 Pb、 Ni、 Mg、 Mn、 Na 和 K 的百分
含量信息； 第二主成分特征值为 3.80， 主要为 Ni、
Fe、 Mn 和 As 的含量信息； 第三主成分特征值为
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第 35 卷热 带 作 物 学 报
S 06
S 07
S 08
S 09
S 02
S 05
S 01
S 03
S 10
S 04
0 5 10 15 20 25
图 2 6 种薯蓣属植物的聚类分析
Fig. 2 Cluster analysis of six Dioscorea species
样品号 S 01 S 02 S 03 S 04 S 05 S 06 S 07 S 08 S 09
S 02 0.943 1.000
S 03 0.619 0.816 1.000
S 04 0.773 0.912 0.976 1.000
S 05 0.944 0.988 0.801 0.902 1.000
S 06 0.997 0.935 0.590 0.747 0.945 1.000
S 07 0.994 0.946 0.615 0.767 0.956 0.997 1.000
S 08 0.961 0.916 0.586 0.734 0.932 0.970 0.975 1.000
S 09 0.985 0.932 0.591 0.745 0.940 0.990 0.993 0.991 1.000
S 10 0.628 0.821 1.000 0.979 0.805 0.598 0.624 0.591 0.598
表 6 夹角余弦相似度（Cr）
Table 6 Cosine similarity（Cr）
成份
初始特征值 提取平方和载入
特征值 方差的/％ 合计 方差的/％ 累积/％
1 10.36 47.11 47.11 10.36 47.11 47.11
2 3.80 17.28 64.39 3.80 17.28 64.39
3 2.49 11.34 75.73 2.49 11.34 75.73
4 1.92 8.74 84.47 1.92 8.74 84.47
累积/％
表 7 解释的总方差
Table 7 Total variance explained of principle components
样品号 S 01 S 02 S 03 S 04 S 05 S 06 S 07 S 08 S 09
S 02 0.924 1.000
S 03 0.551 0.801 1.000
S 04 0.723 0.906 0.975 1.000
S 05 0.927 0.983 0.785 0.894 1.000
S 06 0.996 0.909 0.514 0.690 0.923 1.000
S 07 0.995 0.922 0.546 0.716 0.935 0.997 1.000
S 08 0.962 0.878 0.509 0.679 0.900 0.967 0.968 1.000
S 09 0.990 0.901 0.514 0.690 0.911 0.990 0.992 0.987 1.000
S 10 0.565 0.810 1.000 0.978 0.792 0.527 0.559 0.520 0.527
表 5 Pearson 相关系数（rr）
Table 5 Pearson correlation coefficient analysis（rr）
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第 12 期 沈 涛等： 云南薯蓣属植物矿质元素指纹图谱研究
3
2
1
0
M
g
m
g/
kg
Pb
m
g/
kg
As
m
g/
kg
M
n
m
g/
kg
M
g
％
Fe
％
Fe
m
g/
kg
Na
m
g/
kg
Cu
％ K％ Zn
％
Pb
％
Na
％
Cu
m
g/
kg
Zn
m
g/
kg
K
m
g/
kg
Ni
m
g/
kg
Ni
％
Cd
％
M
n％ As
％
Cd
m
g/
kg
图 3 偏最小二乘法及变量投影重要性准则（VIP）分析
Fig. 3 Variable importance plot （VIP） of PLS-DA
VI
P
VIP ID
2.49， 主要反映Zn、 Pb、 Mg 和 Cd 的含量信息； 第
四主成分特征值为 1.92， 反映 As 在植物中的元素
含量构成信息。 50％以上总方差来自前 4 个主成
份 ， 因此 Cu、 Zn、 Pb、 Ni、 Mg、 Fe、 Mn、 As、
Cd、 Na 和 K 为 6种薯蓣属植物的特征元素。
为进一步明确不同特征元素对样品间元素指
纹图谱差异性贡献的大小， 采用偏最小二乘法分
析 ， 计算变量 VIP 数值 ， 结果显示 （图 3）Mg、
Pb、 As、 Mn、 Fe、 Na 的绝对含量与 Mg、 Fe、
Cu、 K、 Zn 的百分含量的 VIP 数值均大于 1， 以
上变量对不同薯蓣样品间元素指纹图谱的差异性
影响最大。
3 讨论与结论
3.1 矿质元素指纹图谱结合多变量分析可对样品
指纹图谱信息进行定量评价和分类描述
Pearson 相关系数和夹角余弦均可用于薯蓣样
品元素指纹图谱的相似性分析。 所有样品依据 Mg、
Pb、 As、 Mn、 Fe、 Na 的绝对含量与 Mg、 Fe、 Cu、
K、 Zn 的百分含量可分为 3 类。 第一类包括薯蓣、
参薯和高山薯蓣， 其块茎中 Mg、 Cu、 Zn 和 K 构
成比例较高是该类薯蓣的主要特征元素。 第二类植
株块茎中 Fe 和 As 含量较高， 包括云南薯蓣和日
本薯蓣。 第三类即毛胶薯蓣植株块茎中 Fe、 Mn、
As 含量均明显高于其它薯蓣。 同属植物盾叶薯蓣
（D. zingiberensis）和穿龙薯蓣（D. nipponica）块茎中
矿质元属的积累变化研究表明， 薯蓣块茎中富集
特定元素， 对 K、 Zn、 Fe 等元素的吸收量大于农
作物， 且元素含量与土壤中矿质元素含量相关性
不显著 [20-21]。 本研究显示， 相同产地的薯蓣样品并
未完全聚为一类， 6 种薯蓣属植物矿质元素指纹图
谱的相似性受物种的影响较大。
3.2 不同矿质元素在薯蓣属植物块茎中的累积呈
现不同规律
李凤霞等 [22]测定了 199 种中药中 41 种元素含
量， 本研究结果与该文献报道对比发现， 参薯、 薯
蓣、 日本薯蓣、 毛胶薯蓣、 云南薯蓣和高山薯蓣中
Cu、 Zn和 Pb的元素含量与 199种中药的平均含量
较接近， 毛胶薯蓣与云南薯蓣的 Fe 含量高于 199
种中药的平均值， 其余薯蓣样品 Fe、 Mg、 Mn、 As
和 K 的含量均低于其平均值， 产自云南玉溪的薯
蓣和参薯的 Ni 含量高于 199 种中药的平均值， 产
自云南丽江和大理的薯蓣与产自玉溪的云南薯蓣、
毛胶薯蓣、 高山薯蓣 Ni 含量则低于其平均值。 以
上对比结果表明毛胶薯蓣与云南薯蓣对 Fe 元素的
需求量较其它药用植物大， 而 Ni 元素在薯蓣块茎
中的积累可能受产地和植物吸收特性的共同影响。
2337- -
第 35 卷热 带 作 物 学 报
样
品
号
Cu
m
g/
kg
Zn
m
g/
kg
Pb
m
g/
kg
Ni
m
g/
kg
M
g
m
g/
kg
Fe
m
g/
kg
M
n
m
g/
kg
As
m
g/
kg
Cd
m
g/
kg
Na
m
g/
kg
K
m
g/
kg
S
01
8.
54
9±
0.
01
6
21
.5
19
±0
.0
22
0.
69
5±
0.
07
9
0.
57
5±
0.
01
3
18
3.
23
8±
3.
51
5
13
1.
06
4±
9.
83
0
4.
37
4±
0.
02
3
0.
00
2±
0.
00
0
0.
40
4±
0.
00
1
10
.8
59
±0
.1
16
10
.1
00
±0
.0
02
S
02
9.
62
1 ±
0.
05
5
33
.1
66
±0
.0
38
0.
82
5±
0.
02
1
2.
18
2±
0.
08
6
88
.4
85
±4
.5
59
12
1.
29
5±
9.
09
7
4.
45
2±
0.
14
6
0.
01
1±
0.
00
1
1.
95
7±
0.
00
4
11
.8
47
±0
.0
66
10
.1
60
±0
.0
05
S
03
14
.5
29
±0
.2
37
19
.9
60
±0
.1
33
0.
89
6±
0.
01
2
1.
39
3±
0.
00
6
64
.2
67
±3
.7
03
13
50
.9
46
±7
4.
30
2
9.
37
5±
0.
20
9
0.
05
5±
0.
00
1
0.
54
5±
0.
00
9
53
.0
07
±1
.1
05
9.
66
0±
0.
00
3
S
04
13
.3
13
±0
.0
23
24
.8
69
±0
.3
83
1.
87
4±
0.
16
5
1.
66
2±
0.
04
9
42
1.
95
6±
22
.8
20
15
50
.1
96
±8
5.
26
1
22
.9
48
±0
.4
13
0.
10
0±
0.
00
2
0.
48
3±
0.
00
4
66
.4
27
±0
.7
95
8.
56
0±
0.
00
4
S
05
9.
93
3±
0.
13
6
16
.2
55
±0
.0
04
0.
45
7±
0.
03
2
0.
35
7±
0.
13
7
71
.0
82
±1
.7
32
92
.3
83
±6
.9
29
1.
10
5±
0.
01
1
0.
01
6±
0.
00
1
0.
17
4±
0.
01
9
24
.0
78
±0
.0
70
10
.3
20
±0
.0
04
S
06
7.
89
5 ±
0.
15
3
15
.8
30
±0
.0
22
1.
36
4±
0.
14
1
0.
59
4±
0.
08
0
11
4.
28
3±
2.
59
7
76
.0
84
±5
.7
06
2.
50
9±
0.
06
6
0.
02
9±
0.
00
1
0.
38
3±
0.
00
2
15
.8
72
±0
.1
43
9.
07
0±
0.
00
4
S
07
7.
77
4±
0.
11
2
15
.3
62
±0
.3
34
1.
62
8±
0.
10
4
6.
38
3±
0.
02
4
10
4.
86
1±
1.
29
9
75
.5
46
±5
.6
66
3.
03
8±
0.
04
8
0.
02
4±
0.
00
1
0.
37
4±
0.
02
0
16
.0
36
±0
.1
52
13
.9
60
±0
.0
04
S
08
6.
22
2±
0.
03
2
9.
82
2±
0.
01
9
0.
91
9±
0.
06
1
4.
53
0±
0.
03
1
69
.9
45
±1
.8
55
49
.2
04
±3
.6
90
20
.8
14
±0
.0
02
0.
00
9±
0.
00
1
0.
30
4±
0.
03
6
17
.6
30
±0
.0
84
11
.9
30
±0
.0
01
S
09
6.
89
2 ±
0.
05
4
12
.6
37
±0
.1
50
1.
22
6±
0.
07
5
9.
21
4±
0.
13
5
85
.9
51
±2
.4
86
58
.7
07
±4
.4
03
13
.7
36
±0
.0
85
0.
01
3±
0.
00
1
0.
57
5±
0.
01
8
13
.2
71
±0
.1
08
10
.1
77
±0
.0
04
S
10
9.
51
8±
0.
26
9
13
.5
26
±0
.3
10
0.
85
8±
0.
08
2
3.
53
9±
0.
19
8
80
.4
89
±2
.1
73
13
08
.2
78
±9
8.
12
1
1.
57
0±
0.
03
5
0.
05
7±
0.
00
1
0.
32
5±
0.
01
1
29
.9
94
±0
.1
48
7.
82
0±
0.
00
2
表
4
云
南
6
种
薯
蓣
属
植
物
块
茎
中
11
种
矿
质
元
素
含
量
测
定
结
果
Ta
bl
e
4
M
in
er
al
el
em
en
tc
on
ce
nt
ra
tio
ns
of
el
ev
en
el
em
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six
D
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or
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ie
sf
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m
Y
un
na
n
pr
ov
ie
nc
e
3.3 薯蓣属植物块茎中矿质元素计量特征
Fe 和 Mg 是 6种薯蓣中的主要矿质元素， 其中
Fe 元素在日本薯蓣、 云南薯蓣和毛胶薯蓣中的绝
对含量均大于 1 000 mg/kg， 为薯蓣属植物的主要
累积元素。 同为根茎类药材的葛根和人参， 其 Fe、
Mg 含量亦较其它元素高[23-24]， 与薯蓣块茎的研究结
果类似。 大部分薯蓣样品中 Cu、 Zn、 Mn、 Na 和 K
绝对含量介于 1 mg/kg 至 100 mg/kg 之间， 为薯蓣
中的累积微量元素。 除产自云南曲靖的薯蓣， 其余
样品 As 和 Cd 的绝对含量均低于 1 mg/kg， 为薯蓣
属植物中的痕量元素。 作为一类药食同源植物， 薯
蓣块茎中 As、 Cd 含量符合世界卫生组织公布的限
量标准[25]。 本研究为云南薯蓣属药用和食用植物资
源的评价和安全利用提供科学依据。
参考文献
[1] Duan B， Huang L， Chen S. Chemical fingerprint analysis of
Fritillaria delavayi Franch. by high-performance liquid chromat-
ography[J]. J Sep Sci， 2012， 35（4）： 513-518.
[2] Deng J W， Fan C L， Jiang Z J， et al. Quality assessment
and origin tracing of Guangdong Liangcha granules using direct
mass spectrometry fingerprinting [J]. Anal Methods， 2012， 4
（11）： 3 638-3 645.
[3] Chen F， Luo J， Kong L. Determination of 10 ginsenosides in
Panax ginseng of different harvest times based on HPLC
fingerprints and principal component analysis[J]. Nat Prod Res，
2013， 27（9）： 851-854.
[4] Zhang R， Chen J， Shi Q， et al. Quality control method for
commercially available wild Jujube leaf tea based on HPLC
characteristic fingerprint analysis of flavonoid compounds [J]. J
Sep Sci， 2014， 37（1-2）： 45-52.
[5] Anderson K A， Smith B W. Chemical profiling to differentiate
geographic growing origins of coffee [J]. J Agr Food Chem，
2002， 50（7）： 2 068-2 075.
[6] Laursen K H， Schjoerring J K， Olesen J E， et al.
Multielemental fingerprinting as a tool for authentication of
organic wheat， barley， faba bean， and potato [J]. J Agr Food
Chem， 2011， 59（9）： 4 385-4 396.
[7] Podio N S， Baroni M V， Badini R G， et al. Elemental and
isotopic fingerprint of argentinean wheat. matching soil， water，
and crop composition to differentiate provenance[J]. J Agr Food
Chem， 2013， 61（16）： 3 763-3 773.
[8] Cheajesadagul P， Arnaudguilhem C， Shiowatana J， et al.
Discrimination of geographical origin of rice based on multi -
element fingerprinting by high resolution inductively coupled
plasma mass spectrometry[J]. Food Chem， 2013， 141（4）： 3 504-
3 509.
2338- -
第 12 期
[9] 周应群， 余 华， 李 滢， 等. 基于无机元素特征的甘草药
材分型研究[J]. 光谱学与光谱分析， 2010， 30（4）： 1 101-1 104.
[10] Zheng Y J， Zheng K， Liu E D， et al. Elemental fingerprint
of herbal medicines formed by inductively coupled plasma
atomic emission spectroscopy （ICP-AES） [J]. JESTEC， 2013， 6
（1）： 111-114.
[11] 诸 燕， 苑 鹤， 李国栋， 等. 铁皮石斛中11种金属元素含量
的研究[J]. 中国中药杂志， 2011， 36（3）： 356-360.
[12] 陈宇航， 郭巧生， 刘 丽， 等. 栽培与野生夏枯草矿质元素含
量及分布特征研究[J]. 中国中药杂志， 2011， 36（22）： 3070-3074.
[13] 张 龙， 曲爱丽， 蒋 晗， 等. 基于矿质元素检测的杭白菊原
产地溯源技术研究[J]. 核农学报， 2013， 27（10）： 1 553-1 559.
[14] 钱啸虎， 徐 垠， 胡之壁， 等. 中国植物志（第16卷第1册）[M].
北京： 科学出版社， 1985： 54.
[15] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典一部[S]. 北京： 化学工
业出版社， 2010.
[16] 黄玉仙， 王丰青， 杜家方， 等. 薯蓣属植物种质资源形态变异
的数量分析[J] 中国中药杂志， 2013， 38（3）： 318-324.
[17] 吴志刚， 李小侠， 范传颖， 等. 相关系列扩增多态性分子标记
分析部分山药品种遗传多样性 [J]. 中国药学杂志， 2013， 48
（9）： 681-686.
[18] 张新新， 梁晋如， 赵 晔， 等. 盾叶薯蓣药材甾体总皂苷成分
HPLC-ELSD指纹图谱的研究 [J]. 中国中药杂志 ， 2013， 38
（19）： 3 313-3 318.
[19] Mahmood N， Petraco N， He Y. Elemental fingerprint profile of
beer samples constructed using 14 elements determined by
inductively coupled plasma -mass spectrometry （ICP -MS）：
multivariation analysis and potential application to forensic
sample comparison [J]. Anal Bioanal Chem， 2012， 402 （2）：
861-869.
[20] 李向民， 李军超， 陈 刚， 等. 盾叶薯蓣元素组成特点及其与
土壤营养元素的关系研究 [J]. 西北植物学报 ， 2005， 25（3）：
531-535.
[21] 尹海波， 张 囡， 康廷国. 穿龙薯蓣药材和土壤无机元素的相
关性分析[J]. 中国实验方剂学杂志， 2011， 17（19）： 137-141.
[22] 李凤霞， 欧阳荔， 刘亚琼， 等 . 466份中药材无机元素测定及
结果分析[J]. 中国中药杂志， 2011， 36（21）： 2 994-3 000.
[23] 张 敏 ， 卜晓英 ， 唐纯翼 ， 等 . 葛根中微量元素的光谱测
定 [J]. 理化检验（化学分册）， 2005， 41（7）： 473-474.
[24] 张建逵， 康廷国， 窦德强. 林下山参与园参无机元素的聚类分
析和主成分分析[J]. 中草药， 2012， 43（9）： 1 835-1 840.
[25] World Health Organization. ISBN 9789241594448 WHO
guidelines for assessing quality of herbal medicines with
reference to contaminants and residues[S]. 2007.
责任编辑： 林海妹
沈 涛等： 云南薯蓣属植物矿质元素指纹图谱研究 2339- -