仉 勁，李國(guó)清，畢研文，陳寶芳，劉政波，韓金龍，王志芬

（1泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東泰安271000；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所，長(zhǎng)春130112；3山東省農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品研究所，濟(jì)南250100）

中藥材桔梗中常量元素和微量元素含量分析

仉 勁1，李國(guó)清1，畢研文1，陳寶芳1，劉政波2，韓金龍3，王志芬3

（1泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東泰安271000；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所，長(zhǎng)春130112；3山東省農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品研究所，濟(jì)南250100）

為比較不同桔梗品種間各種元素含量的差別，以期更好地對(duì)桔梗進(jìn)行開發(fā)利用，以硝酸作消解劑進(jìn)行微波消解，分別用原子吸收光譜法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定桔梗中的K、Ca、Na、Mg等4種常量元素以及Cu、Zn、Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cd、Pb、V、Sn等11種微量元素含量，對(duì)不同生長(zhǎng)年限和不同品種的桔梗中的常量元素和微量元素進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明，隨著生長(zhǎng)年限的增加K元素逐漸減少，Ca元素逐漸增加，Na元素先增加后減少，Mg元素第3年明顯增加。對(duì)于微量元素，Cu含量隨著年限增加不斷減少；Fe、Co、Cr、Pb、V含量隨著年限增加逐漸增加；Sn含量先增加后減少；其余5種元素均呈現(xiàn)出先減少后增加的變化規(guī)律。將2年生粉花桔梗與紫花桔梗進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，所有15種元素中除Cd含量?jī)烧呦嗨仆猓欠刍ń酃Ｖ泻枯^高。

桔梗；微波消解；電感耦合；離子體發(fā)射光譜法；微量元素

0 引言

桔梗(Platycodon grandiflorum)為桔?？平酃僦参?，含有豐富的營(yíng)養(yǎng)，在中國(guó)的東北地區(qū)及日本、韓國(guó)等東亞國(guó)家都常用桔梗制作泡菜。在傳統(tǒng)的桔梗產(chǎn)區(qū)，桔梗的幼嫩莖葉可以作為山野菜食用，桔梗的根是一種常用中藥，由于近年來桔梗越來越多的藥用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值被發(fā)現(xiàn)，野生資源已不能滿足需要，各地開始進(jìn)行人工種植，近年來針對(duì)桔梗新品種的選育研究較多[1-3]。桔梗的藥理作用[4-5]以及多糖[6]、氨基酸等[7]成分分析也有相關(guān)研究，而對(duì)桔梗無機(jī)成分的研究目前尚少。文獻(xiàn)報(bào)道，同一藥材隨著產(chǎn)地的變化，微量元素含量差異十分明顯[8-9]，本研究對(duì)不同品種、不同生長(zhǎng)年限的桔梗中常量元素和微量元素進(jìn)行分析，旨在找到桔梗中各元素隨著生長(zhǎng)年限的變化規(guī)律和品種差異，為桔梗的化學(xué)成分研究和進(jìn)一步開發(fā)增添新的資料。

1 材料與方法

1.1 材料

桔梗采集于泰安市農(nóng)科院院內(nèi)試驗(yàn)基地，分別為1～3年生粉花桔梗和2年生紫花桔梗。洗凈，烘干，粉碎過60目篩，備用。

1.2 儀器

電子分析天平（瑞士梅特勒-托利多MS204S）；微波消解儀（德國(guó)MSW-4）；原子吸收光譜儀（德國(guó)耶拿ZEEnit700）；電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國(guó)NexION 350X）；超純水器（美國(guó)Milli-QAdvantageA10）。

1.3 試劑

硝酸（優(yōu)級(jí)純，北京化學(xué)試劑研究所）；超純水（電阻率≥18.2 MΩ·cm）；K、Ca、Na、Mg標(biāo)準(zhǔn)溶液（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心）；Cu、Zn、Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cd、Pb、V、Sn等的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心）。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 樣品前處理 準(zhǔn)確稱取桔梗樣品粉末0.5000 g（精確到0.0001 g），置于消解罐中，加5 mL濃HNO3，設(shè)定消解程序（表1）進(jìn)行微波消解，消解液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶，超純水洗滌并定容，搖勻，備用。同法制備不含樣品的空白溶液[7-9]。

1.4.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 按表2中的濃度梯度分別配制元素鉀、鈣、鈉、鎂的標(biāo)準(zhǔn)溶液，2%HNO3定容。準(zhǔn)確量取微量元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液0、1、2、3、4、5 mL，置于100 mL容量瓶，配成一系列梯度濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，2%HNO3定容，搖勻，備用。

表1 微波消解程序

表2 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度梯度 mg/L

1.4.3 上機(jī)測(cè)試 儀器工作參數(shù)見表3～4。用原子吸收光譜儀測(cè)試常量元素標(biāo)準(zhǔn)液和樣品溶液，用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)試微量元素混合標(biāo)準(zhǔn)液和樣品溶液，分別得出樣品中常量元素和微量元素含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)整理和圖表制作均采用Excel 2007軟件。

表3 原子吸收光譜儀工作參數(shù)

表4 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀工作參數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)品測(cè)試結(jié)果

常量元素標(biāo)準(zhǔn)溶液中各元素線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表5，微量元素混合液標(biāo)準(zhǔn)溶液中各元素線性方程及相關(guān)系數(shù)見表6。數(shù)據(jù)顯示，各元素在線性范圍內(nèi)，線性關(guān)系良好，可以對(duì)樣品中各元素含量進(jìn)行定量分析。

表5 常量元素回歸方程及相關(guān)系數(shù)

表6 微量元素線性方程及相關(guān)關(guān)系

2.2 樣品測(cè)定結(jié)果

由表7可以看出，粉花桔梗中4種常量元素隨著生長(zhǎng)年限的增加表現(xiàn)出不同的變化規(guī)律。其中，K元素隨著生長(zhǎng)年限的增加含量逐漸降低，1年生含量最高為30.32 g/kg，3年生最低為13.42 g/kg；Ca元素隨著生長(zhǎng)年限的增加含量逐漸升高，3年生含量最高為3.83 g/kg；Na元素隨著生長(zhǎng)年限增加含量先升高后降低，2年生含量達(dá)到7.46 g/kg；Mg元素3年生含量最高為4.88 g/kg，1年生和2年生含量差別不大。2年生的粉花桔梗中4種元素含量明顯高于2年生的紫花桔梗。

由表8可以看出，粉花桔梗中各元素含量隨著種植年限的增加呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律，Cu含量隨著年限增加不斷減少；Fe、Co、Cr、Pb、V含量隨著年限增加逐漸增加；Sn含量先增加后減少；其余4種元素均呈現(xiàn)出先減少后增加的變化規(guī)律。2種桔梗的2年生植株比較發(fā)現(xiàn)，11種元素除Cd含量?jī)烧呦嗨仆?，均是粉花桔梗中含量較高。

表7 桔梗中鉀、鈣、鈉、鎂含量g/kg

3 結(jié)論

分析結(jié)果表明，粉花桔梗中隨著生長(zhǎng)年限的增加K元素逐漸減少，Ca元素逐漸增加，Na元素先增加后減少，Mg元素第3年明顯增加。對(duì)于微量元素，Cu含量隨著年限增加不斷減少；Fe、Co、Cr、Pb、V含量隨著年限增加逐漸增加；Sn含量先增加后減少；其余5種元素均呈現(xiàn)出先減少后增加的變化規(guī)律。對(duì)比2種2年生桔梗植株發(fā)現(xiàn)，11種元素除Cd含量?jī)烧呦嗨仆?，均是粉花桔梗中含量較高。

不同生長(zhǎng)年限、不同品種的桔梗中各元素含量變化規(guī)律不一致，新選育的粉花桔梗各元素含量均高于常規(guī)紫花品種。由此得出結(jié)論，就常量元素和微量元素含量而言，粉花桔梗明顯優(yōu)于紫花桔梗，可作為新品種進(jìn)一步推廣和加工利用。

4 討論

中藥材的藥效與其所含微量元素的種類和含量有著密切的關(guān)系[10-11]，應(yīng)用先進(jìn)的測(cè)定方法，綜合的分析中藥材中的微量元素含量對(duì)指導(dǎo)中藥材的合理利用和開發(fā)具有重要意義[12-16]。藥材品種、生長(zhǎng)環(huán)境以及生長(zhǎng)年限等都會(huì)對(duì)藥材的微量元素含量產(chǎn)生影響[17-22]。田柱萍等[10]綜合論述近年來國(guó)內(nèi)外的研究，著重概述了微量元素Fe、Mn和Zn與中藥材藥效的關(guān)系，認(rèn)為微量元素與中藥材的產(chǎn)地、藥用部位及采收時(shí)間有著重要的關(guān)聯(lián)。魏久寧等[11]研究認(rèn)為不同種類的中藥材以及同類藥材不同地區(qū)的藥材所含的微量元素存在差異，這與藥材的生長(zhǎng)環(huán)境有密切的關(guān)系。

表8 桔梗中微量元素含量 mg/kg

不同生長(zhǎng)環(huán)境桔梗所含的元素也會(huì)有不同，金星華等[18]通過研究野生桔梗和種植桔梗時(shí)發(fā)現(xiàn)，野生桔梗中微量元素總量明顯高于種植的，但有害元素鉛、砷和鎘的含量野生桔梗低于種植的。李松等[20]的研究已證實(shí)人工施肥的種類、用量能夠影響桔梗對(duì)各種元素的吸收。不同生育期的桔梗對(duì)大量元素的積累呈現(xiàn)不同的規(guī)律[22]，研究還認(rèn)為不同生育年限桔梗對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收也會(huì)有所不同，在不同環(huán)境下生長(zhǎng)的桔梗對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收會(huì)有所不同。通過測(cè)定不同生長(zhǎng)年限桔梗元素含量，筆者發(fā)現(xiàn)不同元素含量隨著生長(zhǎng)年限的增加呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。對(duì)于常量元素，隨著生長(zhǎng)年限的增加K元素逐漸減少，Ca元素逐漸增加，Na元素先增加后減少，Mg元素第3年明顯增加。對(duì)于微量元素來說，Cu含量隨著年限增加不斷減少，其余多種元素均呈現(xiàn)出不同變化規(guī)律。這些可能與氣候條件、土壤地力、施肥種類和用量等存在一定的關(guān)系。

通過對(duì)自選桔梗新品系粉花桔梗的常量和微量元素的含量分析，以及對(duì)粉花桔梗和紫花桔梗的對(duì)比分析，明確了桔梗了各種元素的變化規(guī)律，對(duì)桔梗的產(chǎn)品開發(fā)和推廣應(yīng)用提供了理論依據(jù)。針對(duì)粉花桔梗新品種的相關(guān)研究還有待于進(jìn)一步深入，后續(xù)加強(qiáng)對(duì)粉花桔梗配套栽培技術(shù)以及藥效成分和其他營(yíng)養(yǎng)成分的研究，為桔梗新品種的推廣打下基礎(chǔ)。

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Contents of Macroelements and Trace Elements in Medicinal Plant Platycodon grandiflorum

Zhang Jin1,Li Guoqing1,Bi Yanwen1,Chen Baofang1,Liu Zhengbo2,Han Jinlong3,Wang Zhifen3
(1Tai’an Academy of Agricultural Sciences,Tai’an 271000,Shandong,China;2Institute of Special Wild Economic Animals and Plants,Chinese Academy of Agricultural Sciences，Changchun 130112,Jilin,China;3Institute of Farm Products Processing,Shandong Academy of Agricultural Sciences,Jinan 250100,Shandong,China)

The study aims to better develop Platycodon grandiflorum by comparing the elements content of different varieties.The contents of macroelement K,Ca,Na,Mg and trace element Cu,Zn,Mn,Fe,Ni,Co,Cr,Cd,Pb,V,Sn were determined by atomic absorption spectrometry and inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry using nitric acid as the digestion agent for microwave digestion.The macroelements and trace elements of Platycodon grandiflorum were compared among different growth years and different varieties.The results showed that K element gradually decreased,Ca element gradually increased,Na element first increased then decreased with the increase of growth years,and Mg element increased obviously in the third year.For the trace elements,the content of Cu decreased with the increase of growth years,the content of Fe,Co,Cr,Pb,V increased with the increase of growth years,the content of Sn first increased then decreased,and the content of the other five elements showed a variation of first decrease then increase.The contents of the fifteen elements in P.grandiflorum with pink flowers were significantly higher than those in P.grandiflorum with purple flowers except the content of Cd which was similar in both varieties.

Platycodon grandiflorum;Microwave Digestion;Inductively Coupled;Plasma Emission Spectrometry Method;Trace Elements

S567.2

A論文編號(hào)：cjas17010027

山東省農(nóng)科院院地科技合作引導(dǎo)計(jì)劃項(xiàng)目“特異桔梗種質(zhì)篩選與鑒定”(2015YDHZ30)。

仉勁，男，1989年出生，山東泰安人，農(nóng)藝師，在讀博士，主要從事藥用植物資源與利用研究。通信地址：271000山東省泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院中草藥所，Tel：0538-8515961，E-mail：zhjin0214@163.com。

劉政波，女，農(nóng)藝師，主要從事藥用植物資源開發(fā)和綜合利用。通信地址：130112吉林省長(zhǎng)春市凈月經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)聚業(yè)大街4899號(hào)，E-mail：liuzhengbo2000@163.com。

2017-01-22，

2017-03-07。