李尚蓉 張靜嫻 姚 帥 果德安 吳婉瑩

(1 長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué),長(zhǎng)春,130117; 2 中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所中藥現(xiàn)代化中心,上海,201203)

中藥研究

珍珠和珍珠母的微量元素測(cè)定及其比較分析

李尚蓉1,2張靜嫻2姚 帥2果德安2吳婉瑩2

(1 長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué),長(zhǎng)春,130117; 2 中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所中藥現(xiàn)代化中心,上海,201203)

目的:全面測(cè)定珍珠和珍珠母中的微量元素,對(duì)其在2味藥材中的分布情況進(jìn)行比較分析,找出差異性。方法:采用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法對(duì)8批珍珠和9批珍珠母中24種微量元素進(jìn)行測(cè)定,并運(yùn)用SIMCA-P+13.0軟件,采用主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)和正交偏最小二乘-判別分析法(Orthogonal Partial Least Squares-discriminant Analysis,OPLS-DA)對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果:在24種微量元素中,珍珠和珍珠母中共檢測(cè)出了16種,其中Ca含量最高,其次是Na,Mn,Sr,Mg,Fe。PCA得分圖顯示2味藥材可以明顯區(qū)分開,OPLS-DA結(jié)果表明二者差異較大的微量元素為Na。結(jié)論:本研究全面闡明了珍珠和珍珠母中微量元素和二者的差異性,為珍珠粉與貝殼粉的區(qū)分提供了依據(jù),同時(shí)為二者的質(zhì)量控制提供了參考。

珍珠;珍珠母;微量元素;PCA;OPLS-DA

珍珠母和珍珠分別為珍珠貝科動(dòng)物馬氏珍珠貝Pteriamartensii(Dunker)、蚌科動(dòng)物三角帆蚌Hyriopsiscumingii(Lea)或褶紋冠蚌Cristariaplicata(Leach)等雙殼類動(dòng)物的貝殼及受刺激形成的結(jié)晶體,二者均為傳統(tǒng)中藥,能夠安神定驚、明目退翳,另外,珍珠母還具有平肝潛陽,珍珠還具有解毒生肌、潤(rùn)膚祛斑等功效[1-4]。對(duì)于珍珠和珍珠母的化學(xué)組成,研究表明二者主要成分均為碳酸鈣、角殼蛋白及微量元素等[5-6],其中,碳酸鈣含量在90%以上,二者無明顯差別,難以區(qū)分。文獻(xiàn)曾報(bào)道過珍珠和貝殼類藥材中的微量元素[7-8],但測(cè)定種類不夠全面,缺乏系統(tǒng)比較,難以找出珍珠粉與貝殼粉的差異。因此,我們?cè)谖墨I(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上,采用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法測(cè)定珍珠和珍珠母中24種微量元素的含量,并采用SIMCA-P+13.0軟件對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,揭示二者微量元素分布情況和差異性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 珍珠和珍珠母藥材信息見表1,樣品經(jīng)上海藥物研究所果德安研究員鑒定為蚌科動(dòng)物三角帆蚌的貝殼及所產(chǎn)珍珠。硝酸為(分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);水由Mili-Q超純水儀制備。

表1 珍珠和珍珠母藥材信息

7900電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Agilent,美國(guó));720電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(Agilent,美國(guó));電子天平(Satorius CP124 S,北京賽多利斯有限公司);粉碎機(jī)(MF10 B S 25 IKA)。

1.2 方法

1.2.1 微量元素測(cè)定 將珍珠和珍珠母樣品粉碎,分別稱取樣品粉末0.3 g于微波消解罐中,加入5 mL濃硝酸,經(jīng)微波消解后冷卻至室溫,消解所得溶液用超純水定容至25 mL。采用ICP-MS法,測(cè)定Be,V,Cr,Co,Ni,As,Cd,Sb,Sn,Ba,Pb,Zn,Sr,Hg和Pd 15個(gè)微量元素,采用ICP-OES法,測(cè)定Li,Cu,Ti,Bi,Ca,Na,Fe,Mg和Mn 9個(gè)微量元素,儀器參數(shù)如表2所示。

表2 儀器參數(shù)

1.2.2 統(tǒng)計(jì)分析 采用SIMCA-P+(Version 13.0，Umetrics，Umea，Sweden)軟件對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行PCA和OPLS-DA分析,了解微量元素在2味藥材中的分布情況,并找出二者的差異性。

2 結(jié)果

2.1 微量元素測(cè)定 采用ICP-MS和ICP-OES測(cè)定珍珠和珍珠母中的24種微量元素,結(jié)果顯示其中8種元素包括Co,Sn,Sb,Li,Be,V,Bi和Cd在珍珠和珍珠母中未檢測(cè)出來,另外16種元素含量結(jié)果如表3所示,可以看出Ca元素含量最高,其次是Na,Mn,Sr,Mg,Fe。

表3 微量元素測(cè)定結(jié)果(mg/kg)

注:*ZZ:珍珠,ZZM:珍珠母。

圖1 珍珠和珍珠母PCA得分圖

圖2 珍珠、珍珠母OPLS-DA散點(diǎn)圖(A)得分圖,(B)S曲線圖,(C)VIP圖

2.2 多元統(tǒng)計(jì)分析 主成分分析(PCA)是一種無監(jiān)督的多元統(tǒng)計(jì)分析方法,它是采用降維的方式將多個(gè)變量減至為少數(shù)幾個(gè)新的變量,并盡可能多地反映原始樣本的信息,通過散點(diǎn)圖可以直觀分析樣品的分類情況,并初步了解差異性指標(biāo)[9]。本文首先對(duì)微量元素測(cè)定結(jié)果進(jìn)行了PCA分析,采用了UV scaling的前處理方法,前2個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率為59.3%(PC1 35.4%,PC2 23.9%),結(jié)果如圖1所示,珍珠和珍珠母樣品可以區(qū)分開,分別分布在組A和組B中,說明二者的微量元素分布存在差異。為了進(jìn)一步確定差異性微量元素,本研究采用了監(jiān)督的正交偏最小二乘-判別分析法(OPLS-DA)[9]對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用了UV scaling的前處理方法,該模型的主要參數(shù)為R2=0.958,Q2=0.906。結(jié)果如圖2所示,從圖2A得分圖中可以看出2味藥材明顯地區(qū)分開;在圖2B中S型曲線圖兩端的成分對(duì)分類結(jié)果影響顯著,主要包括了微量元素Na,Ca和Ba;另外,OPLS-DA模型提供了變量重要性投影(Variable Influence on Projection,VIP)值,如圖2C所示,可以看出對(duì)分類影響最大的成分是Na元素,其次是Ca和Ba。圖3提供了3個(gè)差異性微量元素在珍珠和珍珠母中的分布,可以看出在珍珠母中Na和Ca的含量明顯高于珍珠,而Ba的含量在珍珠中偏高。

圖3 微量元素Na、Ca和Ba在珍珠和珍珠母中的分布圖

3 討論

本文采用ICP-MS和ICP-OES法對(duì)珍珠和珍珠母中24個(gè)微量元素進(jìn)行了測(cè)定,包括Be、V、Cr、Co、Ni、As、Cd、Sb、Sn、Ba、Pb、Zn、Sr、Hg、Li、Cu、Ti、Bi、Ca、Na、Fe、Mg和Mn,這是目前對(duì)2味藥材中微量元素最全面的報(bào)道。結(jié)果顯示在所分析樣品中共檢測(cè)出了其中16種,另外8種包括Co、Sn、Sb、Li、Be、V、Bi和Cd未檢測(cè)出來,2味藥材所含微量元素的分布規(guī)律基本一致,Ca元素含量最高,其次是Na、Mn、Sr、Mg和Fe。

很多研究證明,微量元素具有很重要的疾病治療和保健功能,例如Mn可以防治心血管疾病和調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng),并促進(jìn)人體對(duì)Ca的吸收[10];Ge具抗腫瘤作用[10];Fe可用于改善貧血癥狀[10]等。珍珠和珍珠母的藥理活性與其含有豐富的微量元素密切相關(guān),研究表明珍珠母等貝殼類藥物可作為補(bǔ)鈣劑,其不僅可防治各種缺鈣引起的疾病,如抽筋、骨質(zhì)疏松、癡呆病等,還具有低免疫原性、良好的生物相容性、可降解性、骨傳導(dǎo)性和較好的成骨作用,可作為生物骨的替代材料[11]。另外,據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,Fe,Mg,Mn,Sr等與珍珠母的平肝潛陽功效相關(guān)[12-13],Fe、Mn、Ca等元素與鎮(zhèn)靜安神作用[14-15]相關(guān)。

我們又進(jìn)一步采用了SIMCA-P+軟件對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行了PCA和OPLS-DA分析,全面地了解2味藥材中微量元素的分布情況,并找出二者的主要差異性成分。從PCA分析結(jié)果看,珍珠和珍珠母能夠區(qū)分,可見二者所含微量元素的分布存在差異,OPLS-DA分析結(jié)果顯示主要差異性成分為Na、Ca和Ba,其中元素Na的差異性最為顯著?？梢姼鶕?jù)微量元素的差異性可以將二者很好地區(qū)分,就目前結(jié)果來看,每千克珍珠中含Na在2 500～2 700 mg,而每千克珍珠母中含Na元素為2 900～3 300 mg。

本研究提供了珍珠和珍珠母的微量元素分布情況,并找出了二者的差異性成分,為2味藥材的質(zhì)量控制提供了重要參考數(shù)據(jù),同時(shí)也為珍珠粉與其他貝殼粉的質(zhì)量鑒別提供了科學(xué)實(shí)用的研究方法。

[1]國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典[S].北京:中國(guó)醫(yī)藥科技出版社,2010:215-216.

[2]Dai JP,Chen JB,Yu F,et al.Effects of pearl powder extract and its fractions on fibroblast function relevant to wound repair[J].Pharmaceutical Biology,2010,48(2):122-127.

[3]Shen,YT,Zhu J,Zhang HB,et al.In vitro osteogenetic activity of pearl[J].Biomaterials,2006,27(2):281-287.

[4]Xu H,Huang K,Gao Q,et al.A study on the prevention and treatment of myopia with nacre on chicks[J].Pharmacological Research,2001,44(1):1-6.

[5]邱紅,劉彥欽,韓士田.卟啉在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].河北師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2000,24(4):497-500.

[6]張杰魁,陳治清.珍珠及其在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中的研究進(jìn)展[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),1996,8(2):63-68.

[7]譚曉梅,王新雨,張明明,等.5種貝殼類動(dòng)物藥及其煎出物中微量元素含量測(cè)定[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2011,17(1):61-63.

[8]陳紅,朱蓉,陳鴻平.ICP-MS法測(cè)定貝殼類藥材中的微量元素[J].華西藥學(xué)雜志,2012,27(4):465-466.

[9]阿基業(yè).代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理方法——主成分分析[J].中國(guó)臨床藥理學(xué)與治療學(xué),2010,15(5):481-489.

[10]董娜,梁婧,劉雨晴,等.珍珠粉中微量元素測(cè)定[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(1):315-316.

[11]陳士勇,王令充,嵇晶,等.雙殼類貝殼的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中國(guó)海洋藥物,2011,30(1):58-64.

[12]張永萍,陳彤.生煅龍骨牡蠣混合品及其煎出液中8種元素含量研究[J].微量元素與健康研究,1995,12(2):27-28.

[13]吳德康,吳啟南,葉冠,等.石決明成分與結(jié)構(gòu)的分析研究[J].中草藥,2000,31(12):87-88.

[14]張玉芝.鎂與神經(jīng)系統(tǒng)疾病[J].微量元素與健康研究,2001,18(4):73-75.

[15]羅炳鏘.中藥微量元素的作用[J].中藥材,1990,13(2):41-44.

(2015-02-04收稿 責(zé)任編輯：王明)

Comparative Study of Trace Elements in Pearls and Nacres

Li Shangrong1,2, Zhang Jingxian2, Yao Shuai2, Guo De-an2, Wu Wanying2

(1ChangchunUniversityofChineseMedicine,Changchun130117,China; 2ShanghaiResearchCenterforModernizationofTraditionalChineseMedicine,ShanghaiInstituteofMateriaMedica,ChineseAcademyofSciences,Shanghai201203,China)

Objective:To comprehensively compare and detect the trace elements of pearls and nacres in the purpose of finding their differences. Methods:ICP-MS and ICP-OES were used to determine the 24 kinds of trace elements in 8 batches of pearls and 9 batches of nacres. The results were taken to principal component analysis (PCA) and orthogonal partial least squares-discriminant analysis (OPLS-DA) by using SIMCA-P+ 13.0 software to analyze the distribution of the trace elements in the two drugs and also to detect the discriminatory constituents. Results:Among the 24 kinds of trace elements, 16 were detected in both pearls and nacres. It was found that Ca was the most abundant one, which was followed by Na, Mn, Sr, Mg, and Fe. The scatter plot from PCA indicated that pearls and nacres can be easily discriminated, as is proved by the result from OPLS-DA, which showed that the most discriminatory element was Na. Conclusion:The study described the distribution and differences in the trace elements between pearls and nacres, and provided important information for the differentiation of pearl powder and conch powder. This also can be taken as the reference to the quality control of the two drugs.

Pearl; Nacre; Trace element; PCA; OPLS-DA

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)(編號(hào):2013AA093002)——“海洋傳統(tǒng)藥源生物(中藥)資源開發(fā)利用”

李尚蓉(1988—),女,碩士研究生,研究方向:中藥分析,E-mail:lishangrong1988@163.com

吳婉瑩(1973.6—),女,博士,研究員,中藥現(xiàn)代化中心副主任,研究方向:中藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),Tel:(021)50806600-2221,E-mail:wanyingwu@simm.ac.cn

R286.0

A

10.3969/j.issn.1673-7202.2015.10.037