全 文 ：收稿日期:2014-01-24
基金项目:国家自然科学基金(81102805 /H2804);陕西省科技统筹创新工程项目(2011KTCQ03-02) ;陕西省科技厅社发攻关项目
(2013K14-03-08) ;陕西省教育厅项目(2010JK502)
作者简介:杨新杰(1981-)，男，博士，讲师，研究方向:中药品种品质与资源开发研究;Tel:029-38184367，E-mail:xxx211xxx@ 126. com。
* 通讯作者:宋小妹，Tel:029-38185165，E-mail:songxiaom@ 126. com。
珠子参药材无机元素特征及与道地性的关系
杨新杰1，2，王 薇1，2，刘 超1，崔九成1，2，宋小妹1，2* ，梅其炳2，岳正刚2
(1. 陕西中医学院，陕西 咸阳 712046;2. 秦巴山区中药发展协同创新中心，陕西 西安 710032)
摘要 目的:探讨不同产地珠子参药材中无机元素的特征及与药材道地性之间的关系。方法:用 ICP-AES 法
测定不同产地珠子参药材中无机元素的含量，采用 SAS统计方法对珠子参药材中无机元素进行相关性分析、主成
分分析和聚类分析。结果:珠子参药材质量与无机元素含量之间存在一定相关性;Fe、Cr、Al、Mg、Cd、Ca、Zn为珠子
参药材的特征元素;珠子参药材无机元素含量存在地域性差异。结论:无机元素 Ca、Fe、Zn(尤其是人体必须的微
量元素 Fe、Zn)含量可以作为珠子参药材品质的评价指标之一;陕西可能是珠子参药材的道地产区。
关键词 珠子参;无机元素;主成分分析;聚类分析;道地性
中图分类号:Ｒ282. 71 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2014)11-1951-05
DOI:10. 13863 / j. issn1001-4454. 2014. 11. 010
Characteristics of Inorganic Elements in Panacis Majoris Ｒhizoma and Ｒelationship with Its Daodi Habitat
YANG Xin-jie1，2，WANG Wei1，2，LIU Chao1，CUI Jiu-cheng1，2，SONG Xiao-mei1，2，MEI Qi-bing2，YUE Zheng-gang2
(1. Shaanxi College of Traditional Chinese Medicine，Xianyang 712046，China;2. Collaborative Innovation Center for Chinese Medicine
in Qinba Mountains，Xian 710032，China)
Abstract Objective:To investigate the Daodi habitat of Panacis Majoris Ｒhizoma by analyzing the characteristics of inorganic ele-
ments in Panacis Majoris Ｒhizoma from different habitats. Methods:The contents of inorganic elements in Panacis Majoris Ｒhizoma from
different habitats were determined by ICP-AES. The characteristics of inorganic elements in Panacis Majoris Ｒhizoma were analyzed by
correlation analysis，principal component analysis and cluster analysis. Ｒesults:It was showed that there was a correlation between the
contents of inorganic elements and the medicine quality of Panacis Majoris Ｒhizoma;Fe，Cr，Al，Mg，Cd，Ca and Zn were principal com-
ponents of Panacis Majoris Ｒhizoma;and the contents of inorganic elements in Panacis Majoris Ｒhizoma existed regional
differences. Conclusion:The contents of inorganic elements Ca，Fe and Zn，especially the content of the essential trace elements Fe and
Zn，can be used as one of the key reference for medicinal quality evaluation of Panacis Majoris Ｒhizoma;as well，Shaanxi Province is
probably the Daodi habitat of Panacis Majoris Ｒhizoma.
Key words Panacis Majoris Ｒhizoma;Inorganic elements;Principal components analysis;Cluster analysis;Daodi habitat
珠子参为五加科人参属植物珠子参 Panax ja-
ponicus C． A． Mey． var． major (Burk．)C． Y． Wu et K．
M． Feng 或羽叶三七 Panax japonicus C． A． Mey． var．
bipinnatifidus (Seem．)C． Y． Wu et K． M． Feng 的干
燥根茎〔1〕，临床主要用于治疗气阴两虚、烦热口渴、
虚劳咳嗽、跌扑损伤、关节痹痛、咳血、外伤出血等。
珠子参主要分布在我国陕西、四川、云南、甘肃、贵
州、西藏等地，是秦巴山区特色中药材“太白七药”
之一，也是中成药盘龙七片、痛舒片和痛舒胶囊主要
原料药之一，其确切的临床疗效得到了普遍认可。
课题组前期进行了大量的研究工作，目前对珠子参
药材质量的研究多集中在有机成分方面，无机元素
方面的报道很少。
现代药理学研究表明，药材中无机元素含量能
够反映中药的寒凉温热四性，且与其药效存在密切
的关系〔2，3〕，无机元素含量测定被认为是中药材质
量控制不可或缺的特征参数，已广泛应用于中药的
真伪鉴别、品种辨认、道地性研究等多个方面〔4〕。
为了进一步规范珠子参药材质量，探讨珠子参药材
道地性，本研究采用 ICP-AES 法测定不同产地珠子
参药材中无机元素的含量，并采用相关性分析、主成
分分析和聚类分析法对测定结果进行分析，以期阐
明珠子参药材中无机元素含量与药材质量及药材道
地性之间的关系，为珠子参的野生抚育和人工种植
的区域选择提供依据和参考。
1 仪器与材料
1. 1 仪器 Speedwave-4 型微波消解仪(德国 LEE-
MAN公司);AquelixTM 5 高纯水系统(美国 Millipore
公司);Optima 2100DV电感耦合等离子体原子发射
光谱仪(美国 Perkinelmer公司);GB204 型电子天平
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(瑞士梅特勒-托利多公司)。
1. 2 试药 多元素标准溶液(100 μg /mL，国家有
色金属及电子材料分析测试中心，GSB 04-1766-
2004);单元素钙标准储备液(1 000 μg /mL，国家有
色金属及电子材料分析测试中心，GSB 04-1720-
2004)，单元素汞标准储备液(1 000 μg /mL，国家有
色金属及电子材料分析测试中心，GSB 04-1729-
2004);单元素铅标准储备液(1 000 μg /mL，国家有
色金属及电子材料分析测试中心，GSB 04-1742-
2004)，使用时根据需要稀释;高纯氩气(氩体积分
数 ＞ 99. 99%);硝酸(优级纯，天津市科密欧化学试
剂有限公司);超纯水(自制)。
1. 3 药材 珠子参药材样品共 19 批，分别采自陕
西、四川、云南三省，采集时间为 2012 年 7 ～ 9 月。
样品信息见表 1。经陕西中医学院标本馆王继涛高
级实验师鉴定分别为珠子参 Panax japonicus C． A．
Mey． var． major (Burk．)C． Y． Wu et K． M． Feng或羽
叶三七 Panax japonicus C． A． Mey． var． bipinnatifidus
(Seem．)C． Y． Wu et K． M． Feng的根茎。
2 方法
2. 1 样品前处理 将不同产地采集的珠子参药材
先用自来水冲洗 3 次去除浮土泥沙，再用超纯水洗
涤 3 次。清洗后的药材自然风干 2 h 放入电热鼓风
干燥箱中，于 45 ℃恒温干燥至恒重。取出，粉碎，过
100 目筛，置干燥器中备用。
2. 2 供试品溶液制备 分别精密称取样品 0. 3 g，
置于消解罐中，加入 8 mL浓硝酸浸泡过夜。微波消
解，再蒸至近干，冷至室温。转移至 50 mL量瓶中定
容，静置，取上清液 10 mL备用。同法做空白。
2. 3 分析条件优化和谱线选择 分别对仪器的各
项工作参数进行优化选择，综合衡量，确定分析条件
为:气动雾化器，功率 1. 30 kW;冷冻气流速 15 L /
min;辅助气流速 0. 2 mL /min;雾化气流速 0. 8 mL /
min;进样泵流速 1. 5 mL /min;冲洗时间为 15 s;积
分时间为长波 5 s，短波 15 s;测量次数为 3 次。各
元素测定分析波长见表 2。
表 1 不同产地珠子参药材样品信息表
编号 产地 品种 生长类型
1 陕西省太白县山神庙 珠子参 野生
2 陕西省太白县石沟水库 珠子参 野生
3 陕西省宝鸡市陈仓区方山坪 珠子参 野生
4 陕西省周至县厚畛子 珠子参 野生
5 陕西省洋县华阳镇 珠子参 野生
6 陕西省宁强县舒家坝镇 珠子参 栽培
7 陕西省眉县汤峪镇 珠子参 野生
8 四川省峨眉山市黄湾乡 珠子参 野生
9 四川省峨眉山市黄湾乡 羽叶三七 野生
10 四川省康定县雅拉乡 珠子参 野生
11 四川省康定县贡嘎山 珠子参 野生
12 四川省康定县榆林乡 珠子参 野生
13 云南省玉龙县拉美荣山北坡 珠子参 野生
14 云南省玉龙县拉美荣山南坡(一) 珠子参 野生
15 云南省玉龙县拉美荣山南坡(二) 珠子参 野生
16 云南省玉龙县鲁甸镇 珠子参 栽培
17 云南省玉龙县鲁甸镇 珠子参(狭叶) 栽培
18 云南省玉龙县鲁甸镇 珠子参(叶浅裂) 栽培
19 云南省玉龙县鲁甸镇 羽叶三七 栽培
表 2 各元素分析波长表(nm)
元素 As Zn Pb Cd Fe Hg Cr Mg Ca Cu Al
分析波长 193. 7 206. 2 220. 4 228. 8 238. 2 253. 7 267. 7 285. 2 317. 9 327. 4 396. 2
2. 4 不同元素标准曲线的绘制 使用空白溶液配
制 11 种分析元素的混合标准溶液，按上述方法重复
测定 10 次，以谱线强度(Y)为纵坐标，质量浓度(X)
为横坐标，得回归方程，见表 3。不同元素相关系数
r为 0. 9922 ～ 0. 9999，在 0. 00019 ～ 10、0. 0006 ～ 10
或 0. 003 ～ 100 g /mL范围内呈线性关系。各元素的
方法加样回收率介于 97. 0% ～105. 7% 之间。
2. 5 样品溶液检测 依法将样品溶液导入仪器
中，测定样品溶液中各种无机元素的含量。
2. 6 数据分析 采用 SAS 9. 3 软件对实验数据进
行统计分析。
3 结果
3. 1 不同产地珠子参药材无机元素测定结果 由
表 4 可知，不同产地或不同生长方式(栽培或野生)
珠子参药材中的无机元素含量均以 Ca、Mg 最高，
Al、Fe次之;珠子参药材中的无机元素含量因产地
表 3 各元素回归方程及相关系数
元素 回归方程 r
As Y = 1135X + 139. 6 0. 9992
Zn Y = 10490X + 547. 7 0. 9998
Pb Y = 4135X + 337. 6 0. 9972
Cd Y = 83190X + 3923. 3 0. 9998
Fe Y = 68250X + 3294. 3 0. 9998
Hg Y = 7843X + 781. 1 0. 9922
Cr Y = 57710X + 3160. 5 0. 9998
Mg Y = 237900X － 9467. 1 0. 9995
Ca Y = 15450X + 10835. 7 0. 9999
Cu Y = 194600X + 3931 0. 9999
Al Y = 265000X + 3811. 9 0. 9999
不同而存在差异，陕西和四川的珠子参样品无机元
素含量相对较高，云南的珠子参样品无机元素含量
相对较低;同时，珠子参无机元素含量因生长方式
(栽培或野生)不同而不同，以云南为例，珠子参野
·2591· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 37 卷第 11 期 2014 年 11 月
表 4 不同产地珠子参药材无机元素含量测定结果(μg /g)
编号 As Zn Pb Cd Fe Hg Cr Mg Ca Cu Al
1 1. 1 27. 39 3. 61 0. 39 193. 25 － 2. 47 1916. 27 4163. 05 28. 55 496. 00
2 0. 98 29. 49 2. 91 0. 25 121. 37 － 2. 27 1585. 30 3868. 73 23. 65 305. 15
3 0. 97 24. 29 2. 15 0. 36 200. 67 － 5. 75 1976. 31 3633. 57 24. 85 566. 29
4 0. 56 36. 56 2. 20 0. 24 102. 31 － 2. 13 2063. 60 4042. 64 47. 1 200. 86
5 0. 68 29. 25 2. 18 0. 23 221. 99 － 4. 74 1783. 06 3956. 81 31. 05 852. 42
6 0. 71 25. 15 1. 40 0. 27 380. 99 0. 04 3. 69 2226. 78 1961. 19 41 1377. 77
7 1. 04 21. 85 3. 28 0. 23 339. 99 0. 01 3. 39 1587. 03 2951. 07 25. 9 910. 52
8 1. 09 43. 08 4. 45 0. 43 342. 01 － 3. 61 2269. 16 4193. 98 28. 1 880. 37
9 0. 82 44. 81 3. 61 0. 61 49. 19 － 1. 60 1289. 43 4612. 12 26. 95 244. 53
10 0. 77 28. 35 3. 19 0. 02 1071. 38 3. 88 9. 53 2157. 62 2664. 91 28. 8 2484. 32
11 0. 96 28. 45 3. 68 0. 27 114. 36 － 3. 18 1717. 06 5592. 48 29. 8 305. 38
12 0. 60 17. 68 3. 54 0. 01 557. 70 － 5. 19 3047. 68 2614. 13 25. 45 1570. 11
13 0. 63 17. 28 2. 86 0. 30 96. 07 － 1. 31 1148. 21 2173. 89 11. 7 301. 81
14 0. 59 25. 80 3. 07 0. 16 146. 59 0. 01 1. 32 2213. 27 2379. 75 19. 45 936. 06
15 0. 77 20. 03 2. 66 0. 18 90. 97 － 1. 33 878. 13 1993. 07 9. 45 609. 64
16 0. 87 15. 33 2. 52 0. 34 30. 49 － 1. 04 929. 31 1325. 07 14. 35 86. 97
17 0. 86 14. 37 1. 89 0. 12 44. 52 － 1. 88 955. 85 1194. 67 19. 55 140. 72
18 0. 44 15. 01 2. 12 0. 05 18. 34 － 1. 04 1017. 30 1096. 04 14. 95 100. 75
19 0. 68 10. 68 1. 31 0. 12 21. 07 － 0. 72 986. 61 1383. 44 17. 7 84. 78
注:“ －”表示未检出
生品药材无机元素 Zn、Pb、Fe、Ca、Al 的含量高于栽
培品。
3. 2 相关性分析 珠子参药材中各种无机元素含
量之间存在一定的相关性。表 5 结果表明，Al 和
Fe、Cr、Mg，Cu和 Zn、Mg，Ca和 Zn、Pb，Mg 和 Fe、Cr，
Cr和 Fe，Cd和 Zn 相关性极显著(P ＜ 0. 01);而 Al
和 Hg，Cu和 Ca，Ca和 As、Cd，Cr和 Hg，Hg和 Fe，Cd
和 As，Pb和 As、Zn有显著相关性(P ＜ 0. 05)。
表 5 珠子参药材无机元素含量相关性分析
元素 As Zn Pb Cd Fe Hg Cr Mg Ca Cu Al
As r 1. 000
P
Zn r 0. 314 1. 000
P 0. 190
Pb r 0. 475 0. 549 1. 000
P 0. 040* 0. 015*
Cd r 0. 530 0. 628 0. 342 1. 000
P 0. 020* 0. 004＊＊ 0. 152
Fe r 0. 551 0. 159 0. 282 － 0. 356 1. 000
P 0. 823 0. 517 0. 241 0. 135
Hg r －0. 028 0. 764 0. 334 0. 908 0. 968 1. 000
P 0. 972 0. 236 0. 667 0. 092 0. 032*
Cr r 0. 161 0. 225 0. 199 － 0. 235 0. 897 0. 955 1. 000
P 0. 510 0. 345 0. 413 0. 332 ＜ 0. 0001＊＊ 0. 045*
Mg r 0. 178 0. 395 0. 372 － 0. 106 0. 628 0. 245 0. 618 1. 000
P 0. 942 0. 094 0. 117 0. 667 0. 004＊＊ 0. 755 0. 005＊＊
Ca r 0. 476 0. 792 0. 593 0. 553 0. 063 0. 273 0. 257 0. 401 1. 000
P 0. 039* ＜ 0. 0001＊＊ 0. 007＊＊ 0. 014* 0. 799 0. 728 0. 287 0. 089
Cu r 0. 716 0. 596 0. 014 0. 017 0. 318 0. 007 0. 402 0. 618 0. 546 1. 000
P 0. 771 0. 007＊＊ 0. 956 0. 478 0. 185 0. 993 0. 088 0. 005＊＊ 0. 016*
Al r －0. 038 0. 143 0. 235 － 0. 369 0. 957 0. 958 0. 835 0. 678 0. 011 0. 294 1. 000
P 0. 878 0. 558 0. 334 0. 120 ＜ 0. 0001＊＊ 0. 042* ＜ 0. 0001＊＊ 0. 001＊＊ 0. 964 0. 222
注:双侧 t检验，* 表示 P ＜ 0. 05 水平相关，＊＊表示 P ＜ 0. 01 水平显著相关
3. 3 主成分分析 将原始数据标准化，使数据服
从正态分布，然后进行主成分分析，根据主成分个数
提取原则，前 3 个因子的特征值大于 1，提取前 3 个
主成分，累计贡献率为 81. 55%，分析结果见表 6。
·3591·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 37 卷第 11 期 2014 年 11 月
表 6 主成分的特征值、贡献率和累计贡献率
主成分 特征值 方差贡献率 /% 累计方差贡献率 /%
1 4. 498 40. 89 40. 89
2 3. 219 29. 26 70. 15
3 1. 253 11. 39 81. 55
由因子载荷矩阵可知，Fe、Cr、Al、Mg 在主成分
1 上的因子载荷最大，并成正相关;Cd、Ca、Zn 在主
成分 2 上的因子载荷最大，并成正相关。因为总方
差 70%以上的贡献来自第 1 和第 2 个主成分因子，
故认为 Fe、Cr、Al、Mg、Cd、Ca、Zn为珠子参药材的特
征元素，结果见表 7。
表 7 初始因子载荷阵
主成分
无机元素
As Zn Pb Cd Fe Hg Cr Mg Ca Cu Al
1 0. 107 0. 251 0. 226 － 0. 023 0. 419 0. 31 0. 418 0. 373 0. 227 0. 275 0. 401
2 0. 324 0. 399 0. 281 0. 489 － 0. 228 － 0. 265 － 0. 149 0. 018 0. 434 0. 164 － 0. 242
3 0. 487 － 0. 140 0. 423 0. 086 0. 134 0. 265 0. 069 － 0. 317 － 0. 079 － 0. 595 0. 056
3. 4 聚类分析 对珠子参药材无机元素的不同产
地数据进行系统聚类分析，所用聚类方法为 Average
linkage，结果见图 1 。
图 1 不同产地珠子参药材无机元素含量的聚类分析树状图
根据树状图，当欧式距离为 1. 0 时，样品可分为
四大类，四川康定县雅拉乡野生珠子参样品 10 为一
类，特征为 Fe、Cr、Al、Hg 含量最高，重金属 Hg 含量
高可能与其生长的土壤环境有关;四川康定县榆林
乡野生珠子参样本 12 为一类，特征是 Mg 含量最
高;样本 14、18、19、17、16、15、13 为云南产区样品聚
为一类;样本 6、4、9、8、5、3、7、2、11、1 为陕西和部分
四川样品聚为一类。从四大类的结果来看，不同产
地珠子参药材的无机元素含量存在明显差异，陕西
和四川大部分地区的样品珠子参无机元素含量接
近，云南地区的珠子参样品无机元素含量均较低。
4 讨论
4. 1 主成分分析结果表明，Fe、Cr、Al、Mg、Cd、Ca、
Zn为珠子参药材的特征元素，反映这些元素可能是
影响珠子参品质的重要指标因素;其中，珠子参中富
含 Fe、Zn两种元素为世界卫生组织(WHO)公布的
人体必需微量元素。从不同产地无机元素含量测定
结果看，大部分产地都是 Ca 的含量最高，钙是人类
骨、齿的主要无机成分，除此之外，还能维持人体神
经肌肉的兴奋性，参与凝血过程，促进止血等;Fe 元
素是人体血红蛋白重要组成部分，通过它将氧运输
至全身;Zn元素是酶的重要组成部分，在核酸和蛋
白质代谢过程中起关键作用并与免疫功能有关〔5〕;
因此，珠子参滋补强壮、补血止血、活血化瘀的功效
可能与其富含的 Ca、Fe、Zn 等无机元素有一定的相
关性。
4. 2 聚类分析结果反映了珠子参药材无机元素含
量存在地域性差异，一定程度上将样品按道地产区
进行了区分，陕西和四川地区的珠子参药材无机元
素含量较高，云南地区的珠子参药材无机元素含量
较低，这与课题组前期研究不同产地购买的珠子参
商品药材无机元素测定的结果基本一致〔6〕。中药
历来强调道地药材，无机元素与药材道地性有一定
相关性，因此，其含量高低可作为药材品质评价的依
据之一。本次实验结果表明不同产地珠子参药材无
机元素含量有明显差异，陕西珠子参药材的无机元
素 Ca、Fe、Zn(尤其是人体必须的微量元素 Fe、Zn)
含量相对较高，品质最优，因此陕西可能是珠子参药
材的道地产区。
4. 3 参照《药用植物及制剂出口绿色行业标准》中
有关重金属的限量规定(汞 0. 2 mg /kg、铅 5. 0 mg /
kg、镉 3. 0 mg /kg、铜 20. 0 mg /kg、砷 2. 0 mg /kg)，各
样品中的砷和铅元素完全达标，除 10 号样品外其余
样品的汞元素都符合规定，四川、云南和陕西部分产
地样品镉元素超标，四川和陕西的所有样品铜元素
都超标。植物体对无机元素的吸收除与遗传因素有
关外，还与土壤有着密切关系，土壤是植物无机元素
的直接供体，是影响药材无机元素含量的重要环境
因子。珠子参药材中某些重金属含量超标与当地的
土壤环境可能有一定的关系，进而影响珠子参药材
的内在品质。由于实验所用样品以野生为主，因此，
在珠子参种植过程中应加强种植基地的选择。
·4591· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 37 卷第 11 期 2014 年 11 月
4. 4 SAS统计分析表明珠子参药材中各种无机元
素含量之间存在一定的相关性，有的达到显著或者
极显著水平，这提示珠子参可能对这些元素按一定
的比例吸收，吸收元素之间存在直接或间接的协同
作用，同时也说明珠子参对元素吸收存在选择性。
揭示不能孤立的依据药材中某种无机元素含量的高
低来看待它的质量，而应分析元素之间的相互作用，
以及对药用植物次生代谢产物的影响，多方位来评
价药材质量。
参 考 文 献
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