吳新新， 盛振華， 吳巧鳳

(浙江中醫(yī)藥大學，浙江 杭州310053)

郁金為姜科植物溫郁金Curcuma wenyujin Y. H. Chen et C. Ling、姜黃Curcuma longa L.、廣西莪術Curcuma kwangsiensis S. G. Lee et C. F. Liang 或蓬莪術Curcuma phaeocaulis Val. 的干燥塊根［1］。浙江瑞安產的郁金(溫郁金)為藥典收載的道地藥材，為著名“浙八味”之一。傳統(tǒng)中醫(yī)藥理論認為，郁金具有活血行氣止痛、清心解郁、利膽退黃、涼血止血之功［2］，常用于治療經閉痛經、胸腹脹痛、黃疸尿赤等癥?，F(xiàn)代研究表明中藥郁金具抗腫瘤、抗炎、鎮(zhèn)痛解熱、保肝、抗氧化等藥理作用［3-4］，其所含微量元素Fe、Co、Zn、Mn等是近年來研究熱點。但由于不同產地，藥材所含微量元素具有一定的差異，本實驗擬采用ICP-OES法測定浙江瑞安、浙江紹興、四川眉山、廣西玉林、廣西靈山、福建福清6 個不同產地郁金中微量元素的量，并進一步利用主成分分析法對測定結果進行綜合分析，判斷和評價各個產地的質量情況，為郁金資源的合理開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 BS110S 電子分析天平(北京賽多利斯天平有限公司);Milli-Q 超純水系統(tǒng)(Millipore，Bedford MA);IRIS/AP 型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(美國Thermo Jarrell Ash 公司)。

1.2 試藥 標準單元素(Co、Fe、Mn、Pb、Tl、Zn、Cd、Ni、Ag 和As)溶液質量濃度均為100 μg/mL (購于Merck 公司，批號:HC825498)。所用試劑均為優(yōu)級純，實驗用水為超純水。實驗藥材分別采自浙江瑞安、浙江紹興、四川、廣西玉林、廣西靈山、福建6 個不同產地，并經浙江中醫(yī)藥大學藥學院陳孔榮教授鑒定，均為姜科植物溫郁金Curcuma wenyujin Y. H. Chen et C. Ling 的塊根。各產地郁金藥材，先用自來水洗凈，再用洗潔精清洗，大量水洗凈后用超純水反復沖洗5 ～6 次后，于60 ～70 ℃恒溫箱內烘干，粉碎過80 目篩，烘至恒定質量，置干燥器中備用。

2 方法與結果

2.1 溶液的制備

2.1.1 供試品溶液制備 稱取各藥材粉末3 份，每份0.5 g，置50 mL 凱氏燒瓶中，各加入8.0 mL消化液(VHNO3∶VHClO4=4 ∶1)，靜置過夜，加熱回流消化至無色透明，冷卻，轉移置50 mL 量瓶中，加超純水稀釋至刻度，搖勻，作為供試品溶液，備用。另取8 mL 的消化液，同法制作空白溶液。

2.1.2 混合標準溶液的制備 分別取Co、Fe、Mn、Pb 等標準單元素溶液適量，用2%硝酸溶液制成質量濃度為100 μg/mL 的混合溶液，梯度稀釋，作為混合標準溶液備用。

2.2 微量元素的測定

2.2.1 儀器工作參數(shù) 使用IRIS/AP 型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀進行檢測。檢測器CID低波段(＜265 nm);積分時間為15 s;高波段(＞265 nm);積分時間為5 s;進樣蠕動泵轉速為100 r/min;進樣霧化器氬氣壓力為28 psi (1 psi=6.894 ×103Pa);輔助氣流量為1.0 L/min;高頻發(fā)生器功率為1500 W;樣品沖洗時間為5 s;測定波長范圍為193.7 ～407.7 nm。

2.2.2 線性關系考察 依次將儀器的進樣管插入各個不同質量濃度的混合標準溶液中，在相應波長下測定吸光度，每一質量濃度測定3 次，以吸光度Y 為縱坐標，相應元素標準溶液質量濃度X(μg/mL)為橫坐標，作標準曲線并確定其相關系數(shù)及線性范圍，結果見表1。

表1 各元素回歸方程及線性范圍(n=3)Tab.1 Linear regression equation for each element of the range (n=3)

2.2.3 微量元素的測定 按上述設定的儀器操作條件，測定各供試品溶液的吸光度，由各元素的回歸方程，計算相應的濃度，扣除試劑的空白值，得出藥材中各元素的量，測定結果見表2。

由表2 可知，6 個不同產地郁金均含有Co、Fe、Mn、Pb、Tl、Zn、Cd、Ni、Ag 和As 10 種微量元素，其中人體必需微量元素Fe、Mn 和Zn 的量均較高，F(xiàn)e 元素含有量最高的產地為浙江瑞安;As、Pb、Cd 和Tl 等有害重金屬含有量均較低，根據(jù)《藥用植物及制劑進出口綠色行業(yè)標準》規(guī)定:藥用植物中As≤2.0 μg/g、Pb≤5.0 μg/g 和Cd≤0.3 μg/g，Tl 含有量沒有規(guī)定，但文獻［5］報道其成人的急性致毒量為6 μg/g，結果表明6 個不同產地郁金中微量元素As、Pb、Cd、Tl 均符合標準。

表2 不同產地郁金中微量元素的測定結果(n=3)Tab.2 Determination of trace elements in Curcumde Radix from different growing areas (n=3)

2.3 主成分分析 主成分分析法是一種多元統(tǒng)計分析方法，是在不丟掉原來主要信息的前提下，從多個數(shù)值變量之間的相互關系入手，利用降維的思想，將原來多個指標組合成少數(shù)綜合指標的統(tǒng)計方法［6］。目的是提取特征指標，用少數(shù)幾個指標來描述整個樣品的信息。主成分分析的主要步驟包括原始數(shù)據(jù)的提取和處理、計算相關系數(shù)矩陣、特征值和主成分累積貢獻率、主成分載荷等［7］，現(xiàn)代采用SPSS 軟件快速且方便地得出相關數(shù)據(jù)。

進行主成分分析第一步先將表2 所示原始數(shù)據(jù)標準化，得X1～X10所有標準化變量結果見表3。

表3 郁金原始變量標準化(X1 ～X10標準化變量)Tab.3 Curcuma primitive variable standard (X1-X10 standard variable)

2.3.1 主成分個數(shù)的確定 應用SPSS 19.0 軟件對表2 中數(shù)據(jù)進行主成分分析，結果見表4 和表5。

表4 因子分析初始解對原有變量總體描述Tab.4 Factor analysis initial solution for a general description of the original variables

表3 表明主成分分析中主成分分析初始解對原有變量的總體描述情況，表4 為因子載荷矩陣的結果。由表4 可知總方差95.66%的貢獻率來自前4個主成分，且前四個主成分特征根均大于1，故保留前4 個主成分。由表3 可計算各個主成分的特征向量，從而求得各個主成分的表達式。

2.3.2 主成分得分的計算 由表3 計算得各個主成分的特征向量及各個主成分的表達式。將原始數(shù)據(jù)標準化后代入各個主成分的表達式中，求得各主成分得分，進一步計算綜合得分，以此得分大小排序，由此排序可對樣品的質量情況進行推斷和評價。

表5 主成分矩陣Tab.5 Principal components matrix

表6 主成分的特征向量Tab.6 Principal components feature vector

表7 主成分得分值、綜合得分值及排序Tab.7 Principal components scores and sort results of the samples

由表5 得各個主成分表達式Z1=0.382X1+0.428X2+0.388X3+0.296X4+0.455X5+0.112X6+0.120X7+0.075 5X8-0.106X9+0.426X10;Z2=-0.011 8X1-0.076 2X2+0.088 6X3+0.333X4-0.126X5+0.402X6+0.432X7+0.319X8+0.543X9-0.252X10;Z3= - 0.528X1- 0.413X2+ 0.503X3-0.191X4+0.302X5-0.222X6+0.140X7+0.128X8+0.119X9+0.266X10;Z4= -0.013 2X1+0.077 1X2-0.007 89X3- 0.452X4+ 0.069 2X5+ 0.406X6+0.523X7-0.586X8+0.028 9X9+0.038 6X10(X1～X10為表3 標準化變量)。由此可以得出第1 主成分Z1主要反映來自元素Fe (X2)、Tl (X5)、As(X10)的信息，第2 主成分Z2主要反映來自元素Zn (X6)、Cd (X7)、Ag (X9)的信息，第3 主成分Z3主要反映來自元素Mn (X3)的信息，第4主成分Z4主要反映來自元素Zn (X6)、Cd (X7)的信息。

將表3 中數(shù)據(jù)代入主成分表達式，即得6 個不同產地郁金各個主成分得分值，按以下公式計算綜合得分:F = (λ1/∑λj)F1+(λ2/∑λj)F2+… +(λm/∑λj)Fm

結果見表6、表7，從產地分析，浙江瑞安產郁金質量最好，產于福建福清郁金藥材質量尚可，對郁金不同產地的綜合質量評價還應進一步進行系統(tǒng)研究。

3 討論

3.1 本實驗采用ICP-OES 法測定了浙江瑞安、浙江紹興、四川眉山、廣西玉林、廣西靈山、福建福清等6 個不同產地郁金中微量元素的量，并利用主成分分析法對實驗數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析，根據(jù)主成分的特征值及貢獻率計算得主成分特征向量及各表達式，進一步計算綜合得分。結果表明:6 個不同產地郁 金 均 含 有Co、Fe、Mn、Pb、Tl、Zn、Cd、Ni、Ag 和As 這10 種微量元素;主成分分析結果表明浙江瑞安產郁金質量最優(yōu)，其次是福建福清產郁金，其他產地得分率均較低。初步得出6 個不同產地郁金的質量優(yōu)劣，浙江瑞安產郁金質量優(yōu)于其他5 個產地，本實驗僅對不同產地郁金中微量元素的量進行測定，對其不同產地郁金的質量評價還應從化學成分及藥理學指標進行綜合判斷。

3.2 人體必需微量元素共有8 種，分別為I、Zn、Se、Cu、Mo、Cr、Fe 和Co，實驗表明郁金含有Co、Fe 和Zn，這些微量元素在人體中含有量少，但與體內物質、能量代謝、生殖發(fā)育、遺傳、免疫及神經活動等生理過程［8-9］密切相關。微量元素Co是維生素B12的組成成分，參與核酸、膽堿、蛋氨酸的合成及造血有關物質的代謝，能夠治療多種貧血，對高血色素巨細胞貧血療效顯著［10］;微量元素Fe 在體內參與氧的貯存和運輸，是組成血紅蛋白、肌紅蛋白、細胞色素酶、過氧化酶的成分，在組織呼吸、生物氧化過程中起重要作用［11］;微量元素Zn 與體內300 多種酶的活性相關，參與體內DNA 代謝，RNA 代謝，糖脂類代謝等，影響動物體神經發(fā)育、生長發(fā)育，生殖機能和創(chuàng)傷愈合等過程［12］。實驗表明各產地郁金均含較高的Co、Fe 和Zn，其中浙江瑞安產郁金(道地藥材)Co 和Fe 元素的含有量最高，實驗結果可為浙江瑞安產郁金作為其道地藥材的合理性提供參考依據(jù)。

3.3 近年來化學計量學［13］在分析龐大數(shù)據(jù)方面具有顯著優(yōu)勢，其中主成分分析法已被廣泛應用于化學、環(huán)境和藥物等領域［14-15］。主成分分析法是在不丟掉原來主要信息的前提下，從多個數(shù)值變量間的相互關系入手，利用降維的思想，將原來多個指標組合成少數(shù)幾個互不相關的綜合指標的統(tǒng)計方法，具有簡化數(shù)據(jù)處理、提高系統(tǒng)分析效率和特征性指標選擇性強等優(yōu)點［16］。本實驗利用主成分分析法對實驗數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析，根據(jù)主成分的特征值及貢獻率選擇主成分個數(shù)，進一步求得各個主成分表達式及其綜合得分，對6 個不同產地郁金質量狀況進行評價和判斷。從本實驗方法的科學性、客觀性和中藥研究的角度來說，主成分分析法作為一種較為合理、客觀和可靠的統(tǒng)計方法，用于不同產地中藥質量評價的選擇，具有實際的應用價值。

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