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Character study of content and correlativity of elements in Radix Astragali obtained from different regions

不同产地黄芪中元素分布特征及相关性分析



全 文 :[3] 邱黛玉,蔺海明.高效有机肥对当归增产效应的研究[J].甘肃
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Influenceofhumicacidfertilizeronbiomassaccumulationand
qualityofAngelicasinensis
WUYanan1,2,LINHaiming1,CAOZhanfeng2,LIUXiaorui3
(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] 20070428
[通讯作者] 王京宇,Tel(Fax):(010)82801107,Email: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ICPMS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]R2841 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)03025504
  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[13]。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(ICPMS),
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025mm,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PerkinElanSciex公司)。工作参数为:RF
功率为1050W,载气流量090L·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4227nm,灯电流5mA,头高11mm,
负高压219V);Mg(波长2852nm,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05g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 05g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042%~464%。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 1366 0162 0018 0432 0077
山西  0825 0102 0012 0346 0086
河北  1014 0255 0032 0397 0229
甘肃  0965 0264 0025 2856 0041
陕西  1328 0284 0025 0880 0545
辽宁  1529 0268 0043 0644 0017
黑龙江 0786 0123 0023 0283 0009
  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02mg·kg-1;而河北、甘肃、
陕西以及辽宁的产黄芪,As含量大于 02mg·
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2856mg·kg-1,其他产地的黄芪
Pb含量均低于088mg·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01mg·kg-1。辽宁产黄芪 Cd元素含量
最高,为0043mg·kg-1,山西产黄芪中 Cd元素含
量最低,为0012mg·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<005)或显著相关(P<
001)。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<001),Pearson相关系
数均大于 0900(r>090)。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≤50mg·kg-1,Cd≤03
mg·kg-1,Hg≤02mg·kg-1,As≤20mg·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0545,1328mg·kg-1。辽宁产黄芪 Cd
(0043mg·kg-1)和Cr(1529mg·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PerkinElmerSciex公司给予支持。
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Characterstudyofcontentandcorrelativityofelementsin
RadixAstragaliobtainedfromdifferentregions
LEILiandi1,OUYANGLi2,LIUYaqiong2,HUANGNinghua2,WANGJingyu2,3
(1.CenterofMedicalandHealthAnalysis,PekingUniversity;2.CentralLaboratory,SchoolofPublicHealth,PekingUniversity;
3.LaboratoryofBiometalomics,CenterofMedicalandHealthAnalysis,Beijing100083,China)
[Abstract] Objective:Tostudythecharactersofconcentrationof42elementsinRadixAstragaliandmakeanatemptatloo
kingforrelationshipbetweentheelementconcentrationandregionswheresamplersareobtained.Method:Determiningthecontentof
elementsin40RadixAstragalisamplesfrom7diferentprovincesbyICPMS,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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