不同物候期苦豆子中無機元素的分布及動態積累分析

王漢卿，段金廒，汪曉東，錢大瑋，郭 盛

(1.南京中醫藥大學 江蘇省中藥資源產業化過程協同創新中心，南京 210023；2.寧夏醫科大學 藥學院，寧夏 銀川 750004；3.寧夏紫荊花制藥有限公司，寧夏 鹽池 751500)

不同物候期苦豆子中無機元素的分布及動態積累分析

王漢卿1，2，段金廒1*，汪曉東3，錢大瑋1，郭 盛1

(1.南京中醫藥大學 江蘇省中藥資源產業化過程協同創新中心，南京 210023；2.寧夏醫科大學 藥學院，寧夏 銀川 750004；3.寧夏紫荊花制藥有限公司，寧夏 鹽池 751500)

目的揭示不同物候期苦豆子中無機元素的分布及動態積累規律。方法采用微波消解結合電感耦合等離子體-原子發射光譜法，分別測定不同物候期苦豆子中不同器官中Ca、K、B、Na、P、Sn等29種無機元素的含量。結果無機元素在苦豆子植物中的分布具有一定規律：Ca、Cu、Mn主要分布在葉中，Na主要分布在莖中，Zn、P、K主要分布在種子中；各元素在不同物候期中呈現一定的動態積累規律：Ca含量在果莢中伴隨物候期有升高的趨勢，Zn含量在葉中伴隨物候期有下降的趨勢。結論不同物候期苦豆子中皆含有豐富的常量與微量元素，其不同部位所含的優勢無機元素有較大差別，并且隨物候期的變化呈現一定規律。本研究為苦豆子藥材的生產、質量控制及開發利用提供一定依據。

苦豆子；無機元素；物候期；動態積累

苦豆子SophoraalopecuroidesL.為豆科Leguminosae槐屬植物，別名苦甘草，其根莖、全草及種子均可藥用，具有清熱解毒、祛風燥濕、止痛殺蟲等功效[1]。研究表明，苦豆子中含有多種化學成分：生物堿[2]、黃酮[3]、香豆素[4]、有機酸[5]、氨基酸[6]、蛋白質[7]和多糖[8]，上述成分是其廣泛應用于藥品、化妝品、動物飼料的物質基礎，成為苦豆子的開發與綜合利用的重要依據。

無機元素通過與蛋白質和其他有機基團結合，形成了酶、激素、維生素等生物大分子，發揮著重要的生理生化功能，對人體健康有非常重要的作用。中藥中存在的無機元素，某些本身就具有療效作用，有些可能對中藥藥效的發揮起協同作用，甚至某些元素具有雙重效應或只有毒性效應(主要指重金屬以及砷)[9]。同樣，植物的生長過程中，無機元素作為植物體的組成成分并且起到調節生理功能的作用[10]，是植物維持正常生理活動的必需成分。因此，研究無機元素在中草藥各器官中的分布以及各物候期的動態變化，可以對中草藥生長過程中的生理功能進行探討及中藥藥理、毒理作用發揮進行評價。

已有學者對苦豆子中無機元素進行分析[5，11-12]，但關注的樣品及元素種類較少。本文對苦豆子不同藥用部位、不同物候期的苦豆子樣品進行無機元素的分布及變化規律研究，初步揭示了苦豆子中無機元素的動態變化規律，從而為苦豆子藥材的生產、質量控制及開發利用提供一定依據。

1 實驗材料

1.1 儀器

Optima 2100DV型電感耦合等離子發射光譜儀(美國 Perkin Elmer公司)；Milestone Ethos T 微波消解系統(意大利 Milestone 公司)；BT125型萬分之一電子天平(賽多利斯科學儀器有限公司)；EPED超純水系統(南京易普達科技發展有限公司)。

1.2 試藥及試劑

元素標準溶液Ca、K、B、Na、P、Sn、Se、Sr、Pb、Si、Hg、Mo 質量濃度為1 000 g·mL-1，混合元素標準溶液(As、Zn、Sb、Bi、Co、Cd、Ni、Ba、Fe、Mn、Cr、Mg、Cu、Al、Ti、Zr、V)質量濃度為100 g·mL-1，均購自國家標準物質中心；超純水經EPED超純水系統自制；硝酸(優級純)、過氧化氫(分析純)，均購自上海國藥化學試劑公司。

1.3 樣品

野生苦豆子采自寧夏鹽池，采集后陰干，分為根、莖、葉、果莢、種子，粉碎，過60目篩，備用。采集時間：2011年6月至10月；經南京中醫藥大學段金廒教授鑒定為豆科植物苦豆子SophoraalopecuroidesL.。藥材標本存放于南京中醫藥大學江蘇省方劑高技術研究重點實驗室，樣品信息見表1。

表1 苦豆子樣品信息

2 方法與結果

2.1 電感耦合等離子體-原子發射光譜(ICP-AES)測定條件

射頻功率1.3 Kw，霧化氣流量0.8 L·min-1，輔助氣流量0.2 L·min-1，冷卻氣流量15 L·min-1，觀測方向Axial，溶液提升量1.5 mL·min-1。

2.2 供試品溶液的制備

精密稱取樣品粉末約0.5 g于聚四氟乙烯消解罐中，加入7 mL HNO3，1 mL 30% H2O2，密閉后放入微波消解爐，10 min升至200 ℃并保持10 min，微波功率1 000 W，待消解完全后，冷卻，轉移至50 mL量瓶中，加去離子水至刻度，搖勻，即得供試品溶液。同步以硝酸7 mL和30% H2O21 mL做空白試驗。

2.3 元素分析譜線的選擇

進行ICP-AES法測定時，選擇干擾少、精密度和信噪比均較高的譜線作為被測元素的分析譜線，選擇結果見表2。

2.4 工作曲線繪制及儀器檢出限測定

取標準物質Ca元素母液，加去離子水配置濃度分別為0、20、50、100、200、500 g·mL-1的系列標準品溶液；K、Mg、P、Na元素母液加去離子水配置濃度分別為0、10、20、50、100、150 g·mL-1的系列標準品溶液；Al、Fe、Si、Sr元素母液加去離子水配置濃度分別為0、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 g·mL-1的系列標準品溶液；As、B、Ba、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Se、Sn、Ti、V、Zn、Zr元素母液加去離子水配置濃度分別為0、0.2、0.5、1.0、2.5、5.0 g·mL-1的系列標準品溶液。上述各標準溶液在選定的工作條件下經ICP-AES測定后，儀器給出各元素的工作曲線及線性關系。測量空白溶液10次，以標準偏差3倍時所對應的分析濃度為該元素的儀器檢出限。線性回歸方程、相關系數(r)及檢出限見表2，結果顯示各元素標準曲線線性相關系數0.998 7～0.999 9，表明該方法線性關系良好。

表2 各元素的分析波長、線性方程、相關系數、檢出限結果

2.5 精密度實驗

在選定的測試條件下，采用ICP-AES方法對上述混合標準溶液重復測定6次，結果見表3。各分析元素質量分數的RSD在0.23%-2.56%，表明該方法精密度良好。

2.6 重復性實驗

取10號樣品為供試品，精密稱取0.5 g粉末6份，按2.2項下方法進行供試品溶液制備，在選定條件下測定各元素質量分數，結果見表3。RSD為0.99%～2.78%，可滿足實驗的要求。

2.7 加樣回收率實驗

取10號樣品，采用標準加入法進行加樣回收率實驗。精密稱取約0.25 g的 6份樣品，分別加入適量已知質量濃度的元素標準溶液。按2.2項下方法制備供試品溶液，在選定的測試條件下分別測定，結果見表3。加樣回收率為94.2%～104.1%，RSD<3%，說明該方法準確可靠。

表3 各元素的精密度、重復性及加樣回收率試驗測定結果

3 結果與討論

在上述方法學考察基礎上，按照選定的最佳儀器測試參數，采用標準曲線法測定各樣品溶液中微量元素的含量，結果見表4。

表4 不同樣品中無機元素分析結果 /μg·g-1

a：樣品序號同表1；nd：未檢出

3.1 無機元素在苦豆子不同部位的分布

無機元素在苦豆子不同器官中的分布差異較大，同一元素在不同器官的含量差別可達22倍，實驗結果顯示：無機元素在苦豆子中的分布有一定規律。Ca、Cu、Mn主要分布在葉中，如Ca在葉中所占比例的均值為59.6%；Na主要分布在莖中，其在莖中所占比例的均值為58.3%；Zn、P、K主要分布在種子中，如Zn在種子中所占比例的均值為66.3%。這種分布規律與無機元素在植物器官中維持植物生長的生理作用密切相關，如葉中含量較高的元素Fe、Cu、Mn，在種子中含量較高的元素P、K、Zn。Fe、Cu并非葉綠素的組成成分，但在葉綠素的形成中卻需要鐵；Mn與光合作用關系密切，它能維持葉綠體結構的穩定性[13]；種子是P的特殊貯存器官，且對淀粉的合成有促進作用[14]；Zn對蛋白質的代謝有影響，一般來講，缺Zn的植物中，蛋白含量明顯降低[15]，這是無機元素在植物生理中的作用，符合無機元素在苦豆子不同器官的分布的特點。

3.2 無機元素在苦豆子不同物候期的動態積累

無機元素不僅在植物不同器官的分布有所差異，而且在各器官的不同物候期中呈一定變化規律。一部分元素在不同物候期呈現升降變化幅度較大，如：Ca在果莢中7月(3.29 mg·g-1)、8月(3.41 mg·g-1)、9月(5.60 mg·g-1)、10月(7.12 mg·g-1)中含量有升高趨勢(圖1)；Na在莖中6月(0.95 mg·g-1)、7月(2.08 mg·g-1)、8月(2.31 mg·g-1)、9月(2.50 mg·g-1)、10月(1.01 mg·g-1)中含量在前4個月逐步升高后降低(圖2)；Zn在葉中6月(14.02 g·g-1)、7月(11.30 g·g-1)、8月(5.88 g·g-1)中含量有降低趨勢(圖3)。一部分元素在不同物候期中含量保持穩定，如：Cu在根中不同物候期中含量波動微小，6月(3.9 g·g-1)、7月(5.9 g·g-1)、8月(4.2 g·g-1)、9月(5.0 g·g-1)、10月(4.0 g·g-1)；Fe在莖中不同物候期含量穩定，6月(394.7 g·g-1)、7月(391.7 g·g-1)、8月(380.5 g·g-1)、9月(396.7 g·g-1)、10月(492.9 g·g-1)。研究還發現有些無機元素只在苦豆子的某器官中檢測到，如：Cr、Ti。無機元素在植物生長的物候期中呈現動態變化的特點是否與其不同的植物生理功能有關，是否與其不同部位的生長發育有關等科學問題，有待于進一步研究。

圖1 Ca在果莢中的動態變化

圖2 Na在莖中的動態變化

圖3 Zn在葉中的動態變化

3.3 元素分析譜線的選擇

進行ICP-AES法測定時，元素分析譜線選擇是否恰當，直接影響到測定方法的可信度及測定結果的準確性。因此，本實驗依據光譜儀對每個元素的測定均可以同時選擇多條特征譜線的特點，同時考慮到共存元素的干擾，每個元素首先選取2～3條譜線進行測定，綜合分析強度、干擾情況及穩定性，最終選擇干擾少、精密度和信噪比均較高的譜線作為被測元素的分析譜線。

3.4 小結

隨著中藥中無機元素的生物活性，或與有機成

分產生協同或拮抗作用研究的深入，無機元素的含量也成為評價中藥質量的重要指標。本實驗基于ICP-AES法對不同部位、不同物候期苦豆子中無機元素的分布及變化規律的研究，明確了苦豆子中所含元素的種類、不同器官中無機元素的分布情況以及隨物候期的變化趨勢。苦豆子作為根莖、全草、種子皆可入藥的中藥材，無機元素在其各個藥用部位的含量以及隨著物候期的動態變化的基礎數據為其進一步控制中藥材質量提供基礎數據。

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StudyonDistributionandDynamicAccumulationofInorganicElementsinSophoraalopecuroidesL.duringDifferentPhonologicalPerionds

WANGHanqing1，2，DUANJinao1*，WANGXiaodong3，QIANDawei1，GUOSheng1

(1.JiangsuCollaborativeInnovationCenterofChineseMedicinalResourcesIndustrialization，NanjingUniversityofChineseMedicine，Nanjing210023，China2.CollegeofPharmacy，NingxiaMedicalUniversity，Yinchuan，750004，China3.ZiJingHuaPharmaceuticalCo.，Ltd.ofNingxia，Yanchi751500，China)

Objective：To explore the distribution and dynamic change of inorganic elements inSophoraalopecuroidesL.during different phonological periods.MethodsThe content of 29 inorganic elements in different samples ofS.alopecuroideswas determined by ICP-AES with microwave digestion.ResultsThe results showed that inorganic elements can be enriched in certain organs，such as Ca、Cu、Mn are mainly distributed in leaves，Na is mainly distributed in stem，Zn，P，K，are mainly distributed in seeds.The content of these elements show certain regularity in different phenological periods such as the content of Ca gradually increased with the growth in the legume and the content of Zn gradually decreased with the growth in the leaves.ConclusionS.alopecuroidescontains a wealth of constant and trace elements in different phenological periods and the content of inorganic elements has a large difference and certain regularity in various organs and phenological.This study provides a basis for production，quality control and utilization ofS.alopecuroides.

SophoraalopecuroidesL.；Inorganic elements；Phenological phases；Dynamic accumulation

*

段金廒，教授，研究方向：中藥資源化學；Tel：(025)85811116，Email：dja@njutcm.edu.cn

10.13313/j.issn.1673-4890.2014.03.011

2013-09-14)