不同產(chǎn)地山楂無機(jī)元素質(zhì)量差異分析

張錦，包永睿，孟憲生

(遼寧中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，大連116600)

山楂為薔薇科植物山里紅(Crataegus pinnatifida Bge.var.major.)或山楂(Crataegus pinnatifida Bge.)的干燥成熟果實(shí)[1]，是一種老少皆宜的食品。以山楂為原料，可以制作山楂餅、山楂糕、山楂片等，我國民間還有飲用山楂茶的習(xí)慣和愛好。同時(shí)，山楂還作為藥材使用。目前對(duì)山楂的研究主要側(cè)重于化學(xué)成分[2-3]和藥理作用[4-5]，對(duì)多產(chǎn)地山楂中微量元素含量的研究較少。為此，筆者在本實(shí)驗(yàn)采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法，對(duì)12個(gè)產(chǎn)地山楂中微量元素的含量進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行主成分分析和聚類分析[6-8]。

1 儀器與試藥

1.1 儀器美國Agilent 7500型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Agilent 7500，Agilent U.S.A)，溫壓雙控微波消解儀(上海新儀微波化學(xué)科技有限公司，MDS-6型)，電子分析天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司，京制00000249號(hào))，Milli-Q超純水處理裝置(美國Millipore公司，YQ-A3-SS-001)。

1.2 試藥濃硝酸(HNO3，優(yōu)級(jí)純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)，環(huán)境混標(biāo)液鋅(Zn)、錳(Mn)、鉻(Cr)、砷(As)、鎳(Ni)、銅(Cu)、硒(Se)(5183-4688，Agilent U.S.A);鉀(K)、鈣(Ca)、鈉(Na)、鎂(Mg)、鐵(Fe)(5183-4688，Agilent U.S.A)，根據(jù)測(cè)試需要稀釋后使用;調(diào)諧液鋰(Li)、釔(Y)、鈰(Ce)、鈦(Ti)、鈷(Co)(5185-3566，Agilent U.S.A);內(nèi)標(biāo)液Li、鈧(Sc)、鍺(Ge)、Y、銦(In)、鋱(Tb)、鉍(Bi)(5183-4680，Agilent U.S.A);高純氬氣(氬體積分?jǐn)?shù)＞99.99%);各產(chǎn)地山楂藥材來自市售。

2 方法與結(jié)果

2.1 電感耦合等離子體質(zhì)譜主要工作參數(shù)以Li、Sc、Ge、Y、In、Tb、Bi為內(nèi)標(biāo)，調(diào)諧儀器，對(duì)儀器的工作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，各元素均采用全定量模式進(jìn)行測(cè)定。

RF功率:1 300 W;采樣錐孔徑:1.0 mm/0.4 mm;等離子體流速:15.0 L·min－1;霧室溫度:2℃;載氣流速:1.13 L·min－1;分析時(shí)間/質(zhì)量:0.3;采樣深度:8.2 mm;重復(fù)次數(shù):3。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制吸取適量混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，用5%HNO3溶液逐級(jí)稀釋，配制成適合濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，采集空白及標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，儀器自動(dòng)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，各元素r均＞0.999 5。

2.3 樣品溶液的制備將不同產(chǎn)地的山楂洗凈，烘干，粉碎，過內(nèi)徑(150±6.6)μm篩(100目)，稱取樣品約0.2 g，精密稱定，置于微波消解罐中，加入HNO3溶液5 mL，進(jìn)行消解。消解結(jié)束待樣品冷卻后，把樣品轉(zhuǎn)移至100 mL量瓶，用超純水定容，搖勻，即得。空白樣品采用同法制備。

2.4 樣品測(cè)定在上述條件下，對(duì)不同產(chǎn)地山楂樣品中微量元素含量進(jìn)行測(cè)定(表1)，樣品平行測(cè)定3次(表2)。

2.5 原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，即對(duì)同一變量減去其均值，再除以標(biāo)準(zhǔn)差，以消除原始數(shù)據(jù)之間的量綱影響，使標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)具備可比性，并遵從正態(tài)分布規(guī)律(0，1)。

2.6 相關(guān)矩陣的計(jì)算結(jié)果由表3可知，相關(guān)系數(shù)80%的數(shù)據(jù)的絕對(duì)值＞0.3，適宜用主成分分析法來研究變量之間的關(guān)系。

2.7 相關(guān)系數(shù)的特征根和方差貢獻(xiàn)率的計(jì)算結(jié)果見表4。由表4可知，第1，2個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85.829%(＞85.000%)，特征根1=4.932，特征根2=1.076，均＞1.000，故選第1，2個(gè)主成分，它代表了不同產(chǎn)地山楂中微量元素85.829%的信息。

2.8 初始因子載荷陣的計(jì)算結(jié)果見表5。

2.9 主成分得分及綜合得分的計(jì)算結(jié)果見表6。根據(jù)主成分計(jì)算公式可以得到第1，2個(gè)主成分與7項(xiàng)指標(biāo)的線性組合如下:F1=+0.37Fe+0.43Co－0.24 Zn+0.35Sb+0.43V+0.42Al+0.37Mn;F2=+0.49Fe－0.11Co+0.69Zn－0.17Sb+0.22V+0.28Al－0.35Mn。

計(jì)算綜合得分:F=0.704 6*F1+0.1536 9*F2，并排名(表7)。

2.10 聚類分析結(jié)果樣本層次聚類分析聚成2類時(shí)，河北省的山楂為一類，其余各省的山楂為一類。河北省的山楂單為一類，這與主成分分析結(jié)果一致。

2.11 重金屬含量測(cè)定結(jié)果見表8。重金屬一般是指比重大于5的金屬，主要限制元素為Cr、鎘(Cd)，Cu，鉛(Pb)，As，Hg等6種重金屬元素。《中華人民共和國藥典》2010年版一部山楂項(xiàng)下有Pb、Cd、As、Cu、Cr 5種重金屬的含量限度要求[1]。從測(cè)定結(jié)果看，這5種重金屬元素含量均在《中華人民共和國藥典》2010年版要求的限度內(nèi)。

表2 12個(gè)不同產(chǎn)地山楂中微量元素含量的原始數(shù)據(jù)ng·g－1

表3 相關(guān)系數(shù)矩陣

表4 相關(guān)系數(shù)的特征根和方差貢獻(xiàn)率

表5 初始因子載荷矩陣

表6 主成分特征向量

表7 主成分得分及其排序

3 討論

微量元素雖然在人體內(nèi)的含量不多，但與人的生理和健康息息相關(guān)，對(duì)人的生命起至關(guān)重要的作用。微量元素作為中藥材的活性成分之一，其含量已經(jīng)成為中藥材的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。筆者在本實(shí)驗(yàn)中比較山楂中7種微量元素，發(fā)現(xiàn)Fe含量最高，Zn、Al、Mn元素的含量也較高。Fe作為人體的必需微量元素，是血紅蛋白的重要組成物質(zhì)。Zn可以用于拮抗Cd、Hg、Al，能有效增強(qiáng)機(jī)體免疫力[9]，同時(shí)也是人體六大酶類和200種金屬酶的組成成分或輔酶。Mn參與體內(nèi)的造血過程，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)脂肪的氧化，可防止動(dòng)脈粥樣硬化，同時(shí)Mn也是重要的抗癌元素，能激活人體內(nèi)的多種酶，有抗衰老、抗突變的作用，還能抑制腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[10]。

根據(jù)主成分方程可以看出，第一個(gè)主成分主要反映了Co、V、Al特征，同時(shí)從變量前的系數(shù)可以看出，F(xiàn)e、銻、Mn與第一個(gè)主成分相關(guān)程度也較高。第二個(gè)主成分中第三個(gè)變量前系數(shù)最大，即第二個(gè)主成分主要反映了Zn的元素特征，F(xiàn)e、Mn元素與第二個(gè)主成分相關(guān)程度也較高。此外，由表8可知，山楂的綜合得分反映了不同產(chǎn)地山楂中Fe、Co、Zn、Sb、V、Al和Mn元素的綜合質(zhì)量水平，綜合得分為正，表明該藥材綜合質(zhì)量居平均水平之上，綜合得分為負(fù)，表明該藥材的綜合質(zhì)量居平均水平之下[11]。河北產(chǎn)山楂中微量元素綜合得分排第一，說明其綜合質(zhì)量較佳。樣品層次聚類分析聚成兩類，河北產(chǎn)山楂是一類，其余各地產(chǎn)山楂是一類，說明山楂中這7種微量元素存在很大相似性，山楂藥材質(zhì)量各產(chǎn)地差別不大，河北產(chǎn)山楂質(zhì)量較佳。組成分分析結(jié)果與聚類分析結(jié)果一致。

表8 12個(gè)不同產(chǎn)地山楂中重金屬含量測(cè)定結(jié)果ng·g－1

重金屬元素含量測(cè)定結(jié)果表明，重金屬元素含量在各產(chǎn)地山楂中含量均較低，因此山楂是安全性較高的食品和藥品。

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