桂產腫節風無機元素分析

黃少軍，馬留輝，孟嗣杰，唐志臣，黃勇

（1廣西農業職業技術大學，廣西南寧 530007；2四川藍城檢測技術有限公司，四川成都 610000；3成都市龍泉驛區農產品質量安全監督檢驗檢測站，四川成都 610100；4廣西中醫藥大學，廣西南寧 530001）

0 引言

【研究意義】腫節風又名九節茶、九節風、接骨金栗等，為金粟蘭科植物草珊瑚［Sarcandra glabra（Thunb.）Nakai］的干燥全草，廣泛分布于我國長江以南地區，尤其是廣西、廣東等嶺南地區。腫節風具有清熱涼血、活血消斑、祛風通絡等功效，現代藥理研究也表明其具有抗菌消炎、抗腫瘤、免疫調節、保肝等藥理作用（林彤和彭立生，2020），是腫節風片、復方草珊瑚含片、血康口服液等中藥制劑的主要原料，也是草珊瑚口香糖、草珊瑚袋泡茶等食品和保健品的主要成分，具有廣闊的應用前景（吳遠媚，2017），是廣西重點發展的壯瑤藥材品種之一。研究表明，藥材中無機元素的存在與中藥臨床治療效果有著密切關系，除影響藥材中次生代謝產物的積累外，還常與其藥用有機成分產生協同作用，增強其臨床療效（顧志榮等，2020）。近年來隨著我國工業化的快速發展，重金屬污染日益嚴重，中藥材的重金屬超標現象也日益嚴重，品質不斷下降（趙蓉等，2016）。因此，考察中藥材中無機元素及重金屬元素的含量，成為全面評價中藥材質量的必要指標。【前人研究進展】目前，關于腫節風的研究主要集中在化學成分的分離與鑒定。許旭東等（2008）對草珊瑚中香豆素類化學成分進行研究，結果表明，草珊瑚中的4,4′-雙異嗪皮啶、秦皮乙素、秦皮素等6種香豆素類成分具有較強的抗菌活性，開發利用前景廣闊。黎雄等（2011）從腫節風中分離得到4α-hydroxy-5αHlindan-8（9）-en-8,12-olide、chloranthalactone E、8β,9α-dihydroxylindan-（5）,7（1）-ieb-8α,12-olide和chloranoside A等4個倍半萜內酯類成分；還發現其含有原兒茶酸、咖啡酸、迷迭香酸等15種酚酸類化學成分（黎雄等，2012）。潘馨等（2017）研究表明，不同產地的腫節風中落新婦苷、新綠原酸、綠原酸等9個次生代謝產物的含量差異顯著。黃晶玲等（2018）研究表明，腫節風中含有左旋乙酸龍腦酯、喇叭茶醇、桉油烯醇等67種揮發性成分，揮發油含量豐富。邵堅等（2021）采用超高效液相色譜—串聯四極桿飛行時間高分辨率質譜（UPLC-Q-TOF/MS）對腫節風中的19種化學成分進行分析，結果表明，我國傳統產區腫節風黃酮含量顯著高于越南產區，且多數有效成分的含量差異性顯著。【本研究切入點】前人對腫節風化學成分的分離與鑒定分析較多，但關于腫節風無機元素測定及重金屬污染方面的研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】對來自廣西不同產區的11批腫節風藥材樣品中的23種無機元素進行含量測定，并對測定結果進行多元統計分析，同時對重金屬污染進行綜合評價，以期為桂產腫節風藥材的應用及質量評價提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

腫節風藥材收集自廣西橫州市、恭城瑤族自治縣等地，共11份（表1），經廣西農業職業技術大學周媛副教授鑒定為金粟蘭科植物草珊瑚的干燥全草。經超純水沖洗干凈，于50℃下烘干，再經球磨儀打粉后，過100目篩備用。無機元素的標準溶液均購自美國Inorganic Ventures公司，硝酸為德國默克分析純，水為超純水。主要儀器設備：Avio200型電感耦合等離子體發射光譜儀、NexION 350型電感耦合等離子體質譜儀（美國PerkinElmer公司）；ME104E分析天平［梅特勒—托利多儀器（上海）有限公司］；微波消解儀（上海屹堯儀器科技發展有限公司）。

表1 腫節風藥材來源Table 1 Source of S.glabra

1.2 試驗方法

1.2.1 供試品溶液制備精確稱取樣品0.2000～0.5000 g，加入硝酸8 mL，加蓋放置過夜，放入微波消解儀進行消解，消解程序參數見表2。消解后放入趕酸儀，100℃加熱30 min，用2%硝酸定容至25 mL。

表2 微波消解程序參數Table 2 Parameters of the microwave digestion process

1.2.2 儀器工作條件電感耦合等離子體質譜法（Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICPMS）：RF功率1200 W；霧化器流量0.88 L/min；等離子體流量0.88 L/min；輔助氣流量1.20 L/min；偏轉板電壓-12.0 V。

電感耦合等離子體發射光譜法（Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，ICP）：RF功率1300 W；霧化器流量0.55 L/min；等離子體流量12.00 L/min；輔助氣流量0.2 L/min；觀測方式：Na和Ca使用徑向觀測，Ti使用軸向觀測。

1.2.3 標準品配制所使用的B、Cr、Cu、Fe等23種元素的標準溶液濃度均為1000 mg/L。將所測的23種元素分為3組，分別配制對照品溶液。第一組：取Ca、Na、Ti標準溶液適量，加2%硝酸稀釋配制成含Ca和Na元素5、20、50、80和100 mg/L，含Ti元素0.05、0.1、0.5、1和2 mg/L的混合標準溶液。第二組：先取適量的Au標準溶液，加2%硝酸溶液配制成含Au元素的2 mg/L Hg標準穩定劑，再取Hg標準溶液適量，加入Hg標準穩定劑稀釋配制成0.1、0.5、1、3和5μg/L系列標準溶液。第三組：取剩余各元素的標準液適量，加2%硝酸稀釋配制成含B、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Zn元素10、50、100、300和500μg/L；含As、Cd、Ni、Pb、Se、Sr、V元素1、5、10、30和50μg/L；含Sb、Sn元素0.1、0.5、1、3和5μg/L的系列標準溶液。以20μg/L Rh溶液為內標元素。

1.2.4 線性關系考察吸取各系列標準溶液，在儀器的工作條件下，以質量濃度與內標元素的比值為橫坐標、吸光值為縱坐標，繪制標準工作曲線，并測定其檢出限和定量限。由于Ca、Na、Ti元素在ICPMS上響應度過高，因此這3種元素采用ICP測定，其余元素采用ICP-MS測定。

1.3 數據分析

1.3.1 重金屬污染分析以WM/T 2—2004《藥用植物及制劑外經貿綠色行業標準》的限量（Pb≤5.0 mg/kg、Cd≤0.3 mg/kg、Hg≤0.2 mg/kg、As≤2.0 mg/kg、Cu≤20.0 mg/kg）為標準，采用單因子指數法和內梅羅綜合指數法對腫節風藥材中Pb、Cd、Hg、As和Cu 5種有害重金屬的污染進行綜合評價（高振杰等，2015；潘媛等，2018；鐘源等，2018）。

單因子污染指數計算公式為：

式中，Pi為樣品i的單因子指數，Ci為樣品i的實測值，Ri為樣品i的評價標準值。Pi＞1表明受到污染，Pi越大表明污染程度越高。

內梅羅綜合污染指數計算公式如下：

式中，P綜合為綜合污染指數，Pmax為所有污染物單因子指數中的最大值，Pave為污染物單因子指數的平均值。綜合污染分級見表3。

表3 重金屬污染等級劃分Table 3 Grade classification of heavy metal pollution

1.3.2 相關分析采用相關分析衡量不同元素之間是否具有協同或拮抗作用，以SPSS 26.0對腫節風藥材的23種無機元素進行相關分析。

1.3.3 元素特征圖譜為更直觀準確地繪制元素特征圖譜，參考前人研究（史靜超等，2018；王哲等，2019；賈妙婷等，2021）的方法，將不同元素的含量擴大或縮小至同一數量級（K、Ca縮小100倍，Na、Fe、Zn縮小10倍，As、V、Li、Cd、Mn、Hg、Se、Mg、Sn擴大10倍，Mo、Sb擴大100倍）。

1.3.4 主成分分析參考何首烏（羅益遠等，2015）、烏梅（歐金梅等，2020）和馬勃（岳麗丹等，2021）等中藥材的分析方法，對腫節風藥材中的23種無機元素數據進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 工作曲線及儀器檢出限、定量限測定結果

由表4可知，各個無機元素的標準工作曲線相關系數為0.9991～0.9999，表明1.2方法下各元素線性關系均良好。

表4 腫節風無機元素線性關系考察結果Table 4 Linear relationship observation of inorganic elements in S.glabra

2.2 無機元素含量直觀分析結果

由表5可知，腫節風藥材中23種無機元素的含量差異明顯，K元素的平均含量（10888 mg/kg）最高，其次為Ca（5319 mg/kg）；Fe（349.2 mg/kg）、Na（115.6 mg/kg）、Zn（107.5 mg/kg）平均含量亦達100 mg/kg以上；B、Sr、Ti、Pb、Ni、Cu、Cr、V 8種無機元素的平均含量相對較低，在1.00～30.00 mg/kg；其余無機元素的平均含量很少，均在1 mg/kg以下，以As（0.1348 mg/kg）、Mo（0.1048 mg/kg）和Sb（0.0477 mg/kg）含量最低。此外，不同產地腫節風藥材中各個元素的含量差異明顯，變異系數均相對較大，最小的是Mn，為7.62%，最大的是Sb，達87.21%。

表5 腫節風藥材中無機元素的測定結果（mg/kg）Table 5 Results of inorganic elements in S.glabra medicine（mg/kg）

2.3 重金屬污染的綜合評價結果

由表6可知，腫節風樣品中，5種重金屬元素平均單項污染指數由大到小排序為Pb＞Hg＞Cd＞Cu＞As。其中Pb是最主要的污染物，單項污染指數平均值為1.30，超標率為72.73%，其次是Hg和Cd，超標率分別為45.45%和18.18%，Cu和As則基本不存在污染情況。總體來看，桂產腫節風的內梅羅綜合污染指數為1.32，污染程度為輕度污染，需引起重視。

表6 腫節風5種重金屬的污染指數Table 6 Pollution index of 5 heavy metals in S.glabra

2.4 無機元素的相關分析結果

由表7可知，腫節風中23種無機元素含量之間有13個極顯著正相關（P＜0.01，下同），14個顯著正相關（P＜0.05，下同），1個極顯著負相關，9個顯著負相關，表明腫節風對元素吸收存在一定的協同或拮抗效應，也說明腫節風對元素吸收存在一定的選擇性。

2.5 無機元素特征圖譜

由圖1可知，11個不同產地腫節風藥材中各元素相對含量不完全相同，K、Sb、Sr、Cr等元素的含量差異較大，但從整體看不同產地腫節風元素呈現較相似的分布態勢。

2.6 主成分分析結果

由表8可知，前6個主成分累積貢獻率達88.67%（＞85%），具有較強的代表性，因此選擇前6個主成分進行分析。采用最大化方差法進行旋轉，獲得因子載荷矩陣。

表8 主成分的初始特征值與貢獻率Table 8 Initial eigenvalue and contribution rate of principal components

由表9可知，對第一主成分貢獻大的元素為As和B，對第二主成分貢獻大的元素為Fe，對第三主成分貢獻大的元素為Sr，對第四主成分貢獻大的元素為Sn，對第五主成分貢獻大的元素為Hg，對第六主成分貢獻大的元素為Mn。可見，As、B、Fe、Sr、Sn、Hg和Mn是腫節風藥材的特征元素，可用于其質量控制。

表9 旋轉變換后的因子矩陣Table 9 Factor matrix after rotation transform

3 討論

本研究測定了11批桂產腫節風樣品中的23種無機元素，分析結果顯示腫節風中含有豐富的無機元素，如人體必需的常量元素K、Ca、Na、Mg，對人體有益的微量元素Fe、Zn、B、Mn、Se等，有害微量元素Pb、Cd、Hg、As、Cu、Sb等。不同元素的含量差異大，以K、Ca、Fe的平均含量較高，分別達10888、5319和

349.2 mg/kg，Sb含量最低，僅有0.0477 mg/kg，且不同產區的腫節風藥材中各個元素的含量有明顯差異，變異系數均相對較大。現代藥理研究表明，中藥材的藥效除與次生代謝產物有關外，無機元素也產生重要作用（強正澤等，2017）。如K對維護心臟正常功能、在細胞新陳代謝及神經傳導功能正常運行等方面均具有重要的作用（吳茂江，2011）。Ca對人體骨骼發育和維持心臟正常生理功能均至關重要（姚莉和段玉峰，2004）。Na在調節細胞水量，維持人體滲透壓、酸堿平衡、血壓，協助神經和肌肉的正常運作等方面有著十分重要的作用（石昌來和魏峰，2014）。Mg是人體必需的陽離子元素之一，能參與骨骼組成，影響體內酶活性，具有免疫調節、抗氧化、調節機體代謝等作用，體內缺Mg可能引起心律失常、骨質疏松、手足搐搦等（姜海龍等，2015）。Fe是血紅蛋白、肌紅蛋白、細胞色素及其他酶系統的主要成分，是維持生命活動所必需的微量元素（簡金龍等，2012）。Zn對促進機體生長發育、維持細胞功能、調節機體免疫具有重要作用（伍臣和夏倩，2021）。B是植物必需的微量營養元素，不僅能降低動物腫瘤細胞活性、提高骨形成速率、降低骨的再吸收等功效，還具有抗炎、止痛等作用（萬洋靈和郭順堂，2016）。Mn分布于各個器官與組織中，參與人體多種酶的合成與激活，以及人體骨骼造血和糖類、脂肪代謝，能加速蛋白質、維生素C和維生素B等合成，提高人體免疫力（馬彥平等，2020）。Se在調節免疫功能、抗氧化、抗病毒、抗衰老、預防心血管疾病、抗癌等方面均具有重要作用（殷菲敏等，2021）。上述元

素所表現出的生理功能與腫節風具有抗腫瘤、抗癌、抗菌消炎、免疫調節、促進骨折愈合等作用相一致。相關研究也表明，腫節風中Zn、Cu、Mn、Se、Mg等元素可能與腫瘤的發病和防治有較密切的聯系（李先春等，1997），其元素的分布特點可能與其消炎、清熱、解毒和舒筋活血等作用有關（楊波等，2008）。因此，可認為腫節風中所含有的無機元素也是其功效物質之一，在其藥效發揮過程中起著相應的作用。主成分分析結果表明，As、B、Fe、Sr、Sn、Hg和Mn是腫節風的特征無機元素，在今后的研究中可重點分析這幾種元素。

近幾年的研究表明，我國中藥材重金屬超標問題嚴峻，形勢不容忽視（左甜甜等，2019）。本研究分析了樣品中當前最受關注的5種重金屬元素（Pb、Cd、As、Cu、Hg），結果表明，Cu和As含量低于《藥用植物及制劑外經貿綠色行業標準》，Pb、Hg和Cd均存在超標現象。綜合分析表明，11個批次樣品的重金屬污染水平中，有7個屬于輕度污染水平，4個處于警戒水平。中藥材中重金屬超標不僅影響中藥材質量，且大多數重金屬無法被生物降解，隨著重金屬在藥材中的不斷累積，其毒性也不斷增加，最終危害人體生命健康（左甜甜等，2017；楚楚等，2021）。因此腫節風作為廣西重點發展的民族藥，在生產上應注意把控其質量，對腫節風的持續開發利用具有積極意義和實用價值。

不同中藥材中無機元素的種類與含量有較大差異，中藥材均有其獨特的元素分布特征（趙一懿等，2019a）。本研究以所測23種元素為基礎數據，構建了腫節風無機元素特征圖譜，可為其藥材的鑒別提供參考。但仍需對正品與偽品中的無機元素進行具體測定與分析，并結合數學統計方法，進一步確定腫節風藥材中具有專屬性和特征性的元素（趙一懿等，2019b），同時加強對腫節風重金屬污染進行有效控制，從源頭上把控腫節風藥材的質量。

4 結論

本研究測定了11批次腫節風藥材無機元素含量，基本涵蓋了廣西腫節風藥材主產地，可反映桂產腫節風藥材無機元素含量的整體情況。發現藥材存在Pb、Hg和Cd超標現象，篩選出7種特征無機元素，繪制出腫節風藥材無機元素圖譜，該結果可為腫節風藥材的質量評價及藥材中重金屬限量標準的制定提供參考。