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Influenceofhumicacidfertilizeronbiomassaccumulationand
qualityofAngelicasinensis
WUYanan1,2,LINHaiming1,CAOZhanfeng2,LIUXiaorui3
(1.GansuAgricultureUniversity,Lanzhou730070,China;
2.GansuProvincialCashCropsTechnologyExtensionStation,Lanzhou730030,China;
3.DingxiCityAridAgricultureResearchExtensionCentre,Dingxi743000,China)
[Abstract] Objective:Tostudytheinfluenceofhumicacidfertilizeronplantgrowth,assimilationbase,driedbiomassaccu
mulation,yield,qualityanddiseaseinfectionofAngelicasinensis.Method:Threekindsofhumicacidfertilizerandanaminoacidliq
uidfertilizerweretestedinrandomizedgroupsat1levelwith3timesrepeat.Result:T1promotedplantandrootgrowthefectively,in
creaseddriedbiomassaccumulationandfreshrootaverageweightremarkably,theyieldwasincreased,thecontentofethanolextract
wasincreasedby11.31%.T3promotedplantandrootgrowthquickly,enlargedleavesareaandincreaseddriedplantweight,but
efectlastedshortly,thecontentofethanolextractwasincreasedby5.23%.T4increasedmoreleavesinlategrowthperiod,enlarged
leavesarea,theyieldwasincreased,thecontentofethanolextractwasincreasedby3.09%.T2increasedfreshrootaverageweightre
markably,theyieldwasincreased.Conclusion:Humicacidfertilizerandaminoacidliquidfertilizercouldefectivelypromoteplant
growth,enlargeleavesarea,promotedriedbiomassaccumulationandtransformationtorootandincreaseyieldandcontentofethanol
extractefectively.
[Keywords] Angelicasinensis;humicacidfertilizer;aminoacidliquidfertilizer;biomassaccumulation;quality
[责任编辑 张宁宁]
[收稿日期] 20070428
[通讯作者] 王京宇,Tel(Fax):(010)82801107,Email:wjy@bjmu.edu.cn
不同产地黄芪中元素分布特征及相关性分析
雷连娣1,欧阳荔2,刘雅琼2,黄宁华2,王京宇2,3
(1.北京大学 医药卫生分析中心,北京 100083;2.北京大学 公共卫生学院中心仪器室,
北京 100083;3.北京大学 医药卫生分析中心 生命元素组学实验室,北京 100083)
[摘要] 目的:研究中药材黄芪中元素的分布规律及其与药材产地之间的关系,从元素组学的角度为黄芪中
药材建立无机元素的特征图谱提供理论支持。方法:采用ICPMS电感耦合等离子体质谱仪,辅以原子荧光和原子
吸收分析方法,对选自7个不同省份40份黄芪样本中的42种元素进行了测定和分析,应用SPSS统计分析软件分
析了黄芪中元素间的相关性。结果:①不同产地黄芪中无机元素的含量呈现相似的元素谱排列,其表现为的上下
起伏的波浪状分布,稀土元素含量的波浪状分布更具规律性,即原子序数为偶数的元素比相邻原子序数为奇数的
元素的含量高,并随质量数的增加含量依次降低。②不同地域的黄芪中各元素的绝对含量存在较大差异。③黄芪
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药材中部分元素间存在相关性。结论:黄芪中元素含量呈现特征的上下起伏的波动折线元素谱。由于受土壤、气
候以及自然环境的影响,各产地黄芪药材中元素的绝对含量呈现地域性差异。山西、甘肃、内蒙古几个黄芪药材道
地产地以及黑龙江等地区所产黄芪药材的质量较好。
[关键词] 黄芪药材;元素分布;地域性差异;相关性
[中图分类号]R2841 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)03025504
黄芪是豆科植物蒙古黄芪或膜荚黄芪的干燥
根,具有补气升阳,益卫固表,利尿消肿,托毒生肌之
功效[13]。在我国主产于内蒙古、山西、甘肃、黑龙江
等地,四川、云南、吉林、河北等地也有生长。
黄芪中含有黄芪皂苷、总黄酮、氨基酸、多糖、微
量元素等许多药理活性成分。有关黄芪甲苷、黄酮
类化合物以及多糖等有机成分的药理活性研究已有
很多[4,5],但对黄芪的元素分布及含量的研究还未
见报道。中药的疗效不仅与有机成分有关,还与元
素的种类和含量密切相关[6,7],因为元素是生命结
构的组成部分,在酶和蛋白质活动中不可缺少[8]。
本实验首次应用电感耦合等离子体质谱(ICPMS),
结合原子荧光(AFS)和原子吸收(AAS)的方法,对
分布在7个省的40份黄芪样品的42种元素(元素
符号分别为 Be,Mg,Mo,Bi,Ag,P,Ca,Ni,Cu,Zn,
Pb,Li,Al,Ti,V,Cr,Fe,Co,Ga,Ge,Sr,Nb,Mn,As,
Cd,Cs,Ba,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Th,Dy,Ho,
Er,Tm,Yb,Lu,Hg)进行测定,研究其元素分布规
律,分析各元素含量的区域性差异,并对元素间的相
关性进行探求。
1 材料、试剂和仪器
1.1 材料、试剂 本实验选用的黄芪样本采集和收
购于下列地区:内蒙古巴盟和包头,甘肃陇西,山西
大同,陕西彬县,河北,辽宁抚顺,黑龙江伊春。将各
产地样品用纯水洗净晾干后,粉碎过筛,使颗粒直径
小于025mm,实验前置于60℃的烘箱中烘烤6h。
HNO3(BV-Ⅲ超静高纯),HClO4(优级纯),18
mΩ超纯水。标准工作溶液用标准溶液1000mg·
L-1(购自国家标物中心)稀释而成。
1.2 仪器 ElanDRCⅡ型电感耦合等离子体质谱
仪(美国PerkinElanSciex公司)。工作参数为:RF
功率为1050W,载气流量090L·min-1,冷却器
流量15L·min-1,辅助气流量18L·min-1,样品提
升量1mL·min-1,重复次数3,测量点峰3个,循
环次数3次。
AFS-230E型氢化物发生原子荧光光度计(北
京科创)。As,Se用AFS测定。工作参数为:负高压
300V,灯电流 60mA,头高 6mm,屏蔽气流流量
1000mL·min-1,载气流量400mL·min-1。
AA2610型原子吸收分光光度计(美国 Perkin
Elmer)。元素 Ca,Mg用 AAS测定。工作参数分别
为:Ca(波长4227nm,灯电流5mA,头高11mm,
负高压219V);Mg(波长2852nm,灯电流4mA,
头高9mm,负高压189V)。
2 方法和结果
2.1 样品溶液的制备 将05g烘干衡重的黄芪样品
置于硬质玻璃烧杯中,加入5mLHNO3+HClO4(20+
1),冷消化过夜后,置于温控电热板上加热消解至消化
终点,用去离子水赶酸,转移并定容至5mL,根据元素
特征和仪器条件稀释一定倍数后测定。
2.2 实验方法的精密度 以国家一级标准物质灌
木枝叶为参考物,采用与样品相同的处理和测定方
法,通过比较测量值与标准定值之间的差别来保证
实验系统的可靠性。而对于标准参考物中没有定值
的元素则进行加标回收实验。
分别称取约 05g烘干的标准物质灌木叶 6
份,按照与样品同样的消化处理,根据样品的稀释倍
数进行稀释测定,测得的6份灌木叶中各元素浓度
测定值均落在标准值不确定度范围内,相应的 RSD
为042%~464%。标准参考物中没有定值元素
的加标回收率为70% ~140%,表明本实验方法具
有较好的精密度。
2.3 数据处理 采用 Excel系统录入数据,各区域
黄芪的元素含量用该地区所有样本的几何均数来表
示,应用 SPSS统计分析软件,选择 Pearsoncorela
tion计算变量相似性。
3 结果与分析
3.1 黄芪中各元素的含量分布 各产地黄芪中各元
素的含量如图1所示。由图所知,尽管不同产地黄芪
中各元素绝对含量不完全相同,但其元素分布却呈现
非常相似的分布态势,即各元素含量按照原子序数顺
序呈现出有规律的波浪式分布。尤其是稀土元素的
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分布更加规律,表现出典型的奇偶分布 [9],见图2。
图1 各产地黄芪中的元素组成
图2 各产地黄芪中稀土元素分布
比较不同产地黄芪中各元素的含量,发现产自
陕西的黄芪,绝大多数元素的绝对含量均表现为最
高值或接近最高值。内蒙古产黄芪中元素 Mg,P,
Cr,Fe,Ni,Mo的含量较高,说明内蒙古产黄芪对这
些元素存在富集,从而提示该地区的土壤环境中这
些元素的含量可能较高。甘肃产黄芪中元素 Cu和
Zn的含量表现为最高。辽宁产黄芪对部分元素
Be,Al,Ca,Ti,Cr,Mn,Fe,Co,Ga,Sr也存在富集。
鉴于中药材中的重金属含量日益受到大家的关
注,作者对各产地中药黄芪中的有毒重金属元素也
进行了考察。分析结果见表1。
表1 不同产地黄芪中有毒元素含量比较
mg·kg-1
产地 Cr As Cd Pb Hg
内蒙古 1366 0162 0018 0432 0077
山西 0825 0102 0012 0346 0086
河北 1014 0255 0032 0397 0229
甘肃 0965 0264 0025 2856 0041
陕西 1328 0284 0025 0880 0545
辽宁 1529 0268 0043 0644 0017
黑龙江 0786 0123 0023 0283 0009
分析上表发现,黄芪中As元素含量按照产地可
分为两类,内蒙古、山西以及黑龙江产的黄芪,元素
As的含量相近,小于02mg·kg-1;而河北、甘肃、
陕西以及辽宁的产黄芪,As含量大于 02mg·
kg-1。Cr元素含量小于1mg·kg-1的为产自山西、
甘肃和黑龙江的黄芪,其余4个产地的黄芪Cr元素
的含量也很接近。对于元素Pb来讲,只有产自甘肃
的黄芪Pb含量为2856mg·kg-1,其他产地的黄芪
Pb含量均低于088mg·kg-1。研究还发现,除了
陕西和河北产黄芪 Hg含量稍高之外,几个黄芪道
地产地内蒙古、山西、甘肃以及黑龙江产黄芪 Hg含
量都低于01mg·kg-1。辽宁产黄芪 Cd元素含量
最高,为0043mg·kg-1,山西产黄芪中 Cd元素含
量最低,为0012mg·kg-1。
3.2 中药黄芪中各元素相关性 中药黄芪中其含
量分布存在一定的规律性,元素间是否存在相关性?
元素间是否存在一定的吸收比例关系?
通过相关性分析可知:黄芪中所测元素中共有
346对元素呈现相关(P<005)或显著相关(P<
001)。尤其是宏量营养元素 P,Ca与 Fe显著相
关。植物微量营养元素 Cu,Zn与 Pb存在显著相
关。微量营养元素 Mo与其他元素的相关性不强。
Hg与稀土元素显著相关,与其他元素相关性不强。
稀土元素间有显著相关(P<001),Pearson相关系
数均大于 0900(r>090)。有益元素 Co与元素
Li,Ti和V都有较好的相关性。而元素 Ag和 Bi未
表现出与其他元素相关。
4 讨论
4.1 无机元素作为中药有效成分之一,在不同的药
材中有不同的元素分布特征,中药黄芪中元素含量
也表现出特有的分布态势,即随原子量奇偶性不同,
各元素含量呈现出上下起伏的折线分布。研究黄芪
中的稀土元素含量分布,发现这种上下起伏的折线
分布更加规则,原子序数为偶数的元素比相邻的、原
子序数为奇数的元素的含量要高,且随质量数的增
加稀土元素的含量波动性的依次降低。稀土元素的
波浪式下降趋势对植物种属存在特征性[10],有可能
成为鉴别药材的无机指纹图谱。
4.2 虽然不同产地的黄芪其元素含量的分布呈现
类似的特征分布态势,但由于受土壤、气候和生态环
境的影响,不同产地黄芪中元素的绝对含量不尽相
同。产自陕西的黄芪,其大多数元素的绝对含量均
表现为最高值或接近最高值。元素 Mg,P,Cr,Fe,
Ni,Mo在内蒙古产黄芪中含量较高,说明内蒙古产
黄芪对这些元素存在富集,也提示该地区的土壤环
境中这些元素的含量可能较高。甘肃产黄芪中元素
Cu和Zn的含量表现为最高。辽宁产黄芪对部分元
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素Be,Al,Ca,Ti,Cr,Mn,Fe,Co,Ga,Sr也存在富集。
4.3 根据《药用植物及制剂进出口行业标准》对重
金属限量指标的要求(Pb≤50mg·kg-1,Cd≤03
mg·kg-1,Hg≤02mg·kg-1,As≤20mg·kg-1)
以及绿色食品标准中对铬盐的要求(Cr≤1mg·
kg-1)[11],不同产地的黄芪中重金属As,Pb的含量都
达到了行业标准要求,陕西产黄芪Hg和Cr的含量较
高,分别为0545,1328mg·kg-1。辽宁产黄芪 Cd
(0043mg·kg-1)和Cr(1529mg·kg-1)含量也高
于行业标准。河北产黄芪重金属 Cr,Cd和 Hg均略
高于标准限度,未能满足行业要求。内蒙古产黄芪除
元素Cr超标之外,其他重金属均符合标准要求。因
此,从黄芪中重金属含量来分析,山西、甘肃、黑龙江
以及内蒙古地区所产黄芪药材质量较好,文献[12]在
分析黄芪中有机成分的研究中也报道类似的结果。
4.4 从本研究结果可知:黄芪中部分元素间存在相
关和显著相关。大量营养元素P,Ca与微量元素Fe
显著相关,微量元素Cu,Zn与 Pb存在显著相关,微
量元素Mo与其他元素的相关性不强,元素Ag和Bi
未表现出与其他元素相关,元素间的这些相关性特
征提示黄芪可能对这些元素按比例吸收,同时也说
明黄芪对元素吸收存在选择性。黄芪中稀土元素呈
现显著相关性,而较大的相关系数也说明稀土元素
性质的相似性。
[致谢] 美国PerkinElmerSciex公司给予支持。
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Characterstudyofcontentandcorrelativityofelementsin
RadixAstragaliobtainedfromdifferentregions
LEILiandi1,OUYANGLi2,LIUYaqiong2,HUANGNinghua2,WANGJingyu2,3
(1.CenterofMedicalandHealthAnalysis,PekingUniversity;2.CentralLaboratory,SchoolofPublicHealth,PekingUniversity;
3.LaboratoryofBiometalomics,CenterofMedicalandHealthAnalysis,Beijing100083,China)
[Abstract] Objective:Tostudythecharactersofconcentrationof42elementsinRadixAstragaliandmakeanatemptatloo
kingforrelationshipbetweentheelementconcentrationandregionswheresamplersareobtained.Method:Determiningthecontentof
elementsin40RadixAstragalisamplesfrom7diferentprovincesbyICPMS,AFSandASS.Analyzingthecorelationofelementsin
RadixAstragaliusingstatisticsoftware(Spss).Result:Firstly,similarlinesofelementconcentrationhavebeenacquiredinourre
search.Secondly,itisobservedthatthecontentofelementsinthesamplesshowsregionaldiversity.Thirdly,thereare346corelative
elementpairsincorelateanalysis.Andsomeofthemindicateremarkablecorelativity.Conclusion:Withtheaidofobtainedresults,
itisconcludedthatelementcontentinRadixAstragalidisplayspecialdistributingline.Remarkablecorelationispresentedinsomeel
ementpairs.ThequalityofRadixAstragaligainedfromNeimeng,ShanxiandGansuarebeterthanthosefromotherregions.
[Keywords] RadixAstragali;elementcontent;regionaldiversity;corelation
[责任编辑 张宁宁]
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