引用本文
郑雷, 郭玉海. 不同种质肉苁蓉矿质元素分析[J]. 光谱学与光谱分析, 2019,39(12):3921-3924.
ZHENG Lei, GUO Yu-hai. Analysis of Mineral Elements in Different Germplasm of Cistanchedeserticola [J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2019,39(12):3921-3924.
Doi:10.3964/j.issn.1000-0593(2019)12-3921-04  
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不同种质肉苁蓉矿质元素分析
郑雷1,2, 郭玉海2,*
1. 四川中医药高等专科学校药学院, 四川 绵阳 621000
2. 中国农业大学农学院, 北京 100193
*通讯联系人 e-mail:yhguo@cau.edu.cn

作者简介:郑 雷, 1987年生, 四川中医药高等专科学校药学院博士研究生 e-mail:zhenglei19870922@163.com

收稿日期:2018-10-07 接受日期:2019-02-20
基金:国家(863)计划项目(2012AA021702-1)和国家科技惠民计划项目(2012GS6501)资助
摘要

矿质元素含量是中药材质量评价的重要指标, 且与中药材生长发育、 功效物质形成及其疗效发挥密切相关。 矿质元素含量及比例因产地、 采收时期、 采收部位等不同存在差异, 但种质是影响中药材矿质元素含量及比例最为稳定和重要的因素。 电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES法)可快速同时测定多种矿质元素, 目前已广泛应用于中药材矿质元素含量测定。 肉苁蓉为著名补益类中药, 其矿质元素含量及比例越来越受到人们关注。 该研究以不同花色肉苁蓉种质为材料, 经硝酸和高氯酸消解后, 采用ICP-AES法测定了不同花色肉苁蓉种质中的矿质元素K, P, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, Cu和Mo含量, 并对结果进行统计分析与比较。 结果表明:(1)种质影响肉苁蓉矿质元素含量, 不同花色肉苁蓉种质中均具有丰富的矿质元素K, P, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, 但含量具有明显差异。 (2)不同花色肉苁蓉种质的常量矿质元素均以K含量和累积量最高, P含量和累积量最低; 白色花种质K含量和累积量最高, 为15.91 mg·g-1和727.76 mg·株-1; 淡紫色花种质P含量和累积量最低, 为0.45 mg·g-1和21.80 mg·株-1。 (3)不同花色肉苁蓉种质的微量矿质元素均以Fe的含量和累积量最高, Mo含量和累积量最低; 黄色花种质的Fe含量和累积量最高, 达到了722.33 μg·g-1和30 251.29 μg·株-1; 淡紫色花种质的Mo含量和累积量最低, 为0.11 μg·g-1和5.12 μg·株-1。 (4)白色花种质的K, Ca, Mg, Mn, Zn含量和累积量较高, 而淡紫色花种质的K, Ca, Mg, Na, Mn含量和累积量较低。 (5)种质影响肉苁蓉矿质元素比例, 不同花色肉苁蓉种质中的矿质元素比例存在差异, 其中K:P和Fe:Mn差异较大, 而Ca:Mg和Zn:Cu差异较小。 结果表明:肉苁蓉具有丰富的矿质元素, 种质影响肉苁蓉中矿质元素含量、 累积量及矿质元素比例, 且不同花色种质间存在较大差异, 应引起关注和重视。 矿质元素为中药材质量评价的重要指标且影响中药材生长发育, 研究结果可为不同花色肉苁蓉种质质量评价、 营养价值评价及科学合理施肥提供依据。

关键词: 电感耦合等离子体原子发射光谱; 肉苁蓉; 花色; 种质; 矿质元素
中图分类号:R282.2 文献标志码:A
Analysis of Mineral Elements in Different Germplasm of Cistanchedeserticola
ZHENG Lei1,2, GUO Yu-hai2,*
1. College of Pharmacy, Sichuan University of Traditional Chinese Medicine, Manyang 621000, China
2. College of Agronomy, China Agricultural University, Beijing 100193, China
*Corresponding author
Abstract

The content of mineral elements in Chinese herbal medicines is an important indicator for the quality evaluation of Chinese herbal medicines and is closely related to the growth and development, the formation of functional substances and the efficacy. The content and proportion of mineral elements vary with origin, harvest time, and harvesting parts, but the germplasm is the stablest and most important factor influencing the content and proportion of mineral elements in Chinese herbal medicines. Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES) can rapidly and simultaneously determine a variety of mineral elements. It has been widely used in the determination of mineral elements in Chinese herbal medicines. Cistanche deserticola is a famous tonic herbal and its mineral element content and proportion have attracted more and more attention. In this study, using C. deserticola germplasm of different flower colors as materials, the mineral element K, P, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, Cu and Mo in C. deserticola germplasm of different flower colors were determined by ICP-AES method after the materials digestion with nitric acid and perchloric acid. The results show that:(1) The germplasm affected the content of mineral elements in C. deserticola. C. deserticola germplasm of different flower colors were rich in K, P, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, but with significant differences. (2) The content and accumulation of K in C. deserticola germplasm of different flower colors were the highest among macroelements. Especially, the content and accumulation of K in C. deserticola germplasm of the white color flower reached 15.91 mg·g-1 and 727.76 mg·plant-1. The content and accumulation of P in C. deserticola germplasm of different flower colors were the lowest among macroelements. The content and accumulation of P in C. deserticola germplasm of the lavender color flower were 0.45 mg·g-1 and 21.8 mg·plant-1. (3) The content and accumulation of Fe in C. deserticola germplasm of different flower colors were the highest among microelements. Especially, the content and accumulation of Fe in C. deserticola germplasm of the yellow color flower reached 722.33 μg·g-1 and 30 251.29 μg·plant-1. The content and accumulation of Mo in C. deserticola germplasm of different flower colors were the lowest among microelements. The content and accumulation of Mo in C. deserticola germplasm of the lavender color flower were 0.11 mg·g-1 and 5.12 mg·plant-1. (4) The content and accumulation of K, Ca, Mg, Mn, Zn were with higher values in C. deserticola germplasm of the white color flower, while the content and accumulation of K, Ca, Mg, Na, Mn were with lower values in C. deserticola germplasm of the lavender color flower. (5) The germplasm affected the proportion of mineral elements in C. deserticola. The proportion of mineral elements in C. deserticola germplasm of different flower colors were different. The proportion of K:P and Fe:Mn were with significant differences, while Ca:Mg and Zn:Cu were with little differences. Conclusion: C. deserticola was rich in mineral elements, and the germplasm affected the content, accumulation and proportion of mineral elements in C. deserticola and there are significant differences among different flower colors. The results should be concerned about and paid attention to. Mineral elements are important indicators for the quality evaluation of Chinese herbal medicines and affect the growth and development. Therefore, the results of this study could provide the basis for quality evaluation, nutrition evaluation and scientific fertilization of C. deserticola germplasm of different flower colors.

Keyword: ICP-AES; Cistanche deserticola; Flower color; Germplasm; Mineral elements
引 言

中药材中的矿质元素含量是中药材质量评价的重要指标, 而电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES法)已广泛用于中药材矿质元素含量测定。 近年来, 随着现代科学对矿质元素与健康研究的深入, 发现中药材中的矿质元素与其疗效发挥密切相关, 相关研究表明矿质元素尤其是微量元素可作为蛋白质和酶的重要组成部分, 参与糖、 蛋白质及脂类代谢, 具有渗透调节、 免疫调节、 抗氧化、 延缓衰老等作用[1, 2, 3, 4], 中药材中的矿质元素含量尤其是微量元素含量越来越受到人们的极大关注和重视。 研究表明, 中药材中矿质元素含量因产地、 采收时期、 采收部位等不同而有所差异[5, 6], 但是, 在各种因素中, 种质是影响中药材矿质元素含量、 累积量及比例最为稳定和重要的因素。 寄生药用植物肉苁蓉(Cistanche deserticola Ma)为著名的补益类中药材, 具有补肾阳、 益精血、 润燥通肠等功效[7]。 已有研究表明, 肉苁蓉中含有丰富的矿质元素, 并且在不同生育时期, 不同部位及不同大小间差异显著。 然而, 关于不同种质肉苁蓉的矿质元素含量及比例却尚未见报道。 本研究采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES法), 测定了不同花色肉苁蓉种质的矿质元素, 旨在明确不同花色肉苁蓉种质矿质元素含量、 比例及其差异, 以期为不同种质肉苁蓉质量评价、 营养价值评价及科学合理施肥提供依据。

1 实验部分
1.1 仪器与参数

电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES, 美国PE公司OPTIMA 3300DV型); 工作参数:高频发生器功率为1 300 W; 冷却器流量为15.0 L· min-1; 载气流量为0.8 L· min-1; 辅助气流量为0.5 L· min-1; 样品提升量为1.0 L· min-1。

1.2 材料

不同花色肉苁蓉种质分别为紫色花、 黄色花、 淡紫色花和白色花肉苁蓉种质。 选取生长量基本一致的试验材料, 于内蒙古王爷地苁蓉生物科技有限公司架子滩基地采挖, 备用。

1.3 样品处理

将样品用去离子水冲洗干净后置于60 ℃烘箱中烘干至恒重, 之后将样品粉碎过60目筛备测。

1.4 矿质元素提取

称取各试验材料样品1 g(精确至0.001 g)于开氏瓶中, 加入浓硝酸、 高氯酸混合液(体积比为4:1)15 mL。 消煮至溶液接近无色时取下冷却, 过滤, 定容。 用同样的方法制备空白样品。 浓硝酸和高氯酸均为优级纯, 试验用水为去离子水。

1.5 数据处理

采用Excel 2007统计数据, 采用DPS 7.05对数据进行方差分析。

2 结果与讨论
2.1 不同花色肉苁蓉种质的矿质元素含量分析

不同花色肉苁蓉种质均含有多种矿质元素(表1和表2)。 由表1可知, 不同花色肉苁蓉种质中常量元素均以K元素含量最高, 紫色花、 黄色花、 淡紫色花和白色花种质中K元素含量分别达到了11.29, 15.79, 7.32和15.91 mg· g-1, 但不同花色肉苁蓉种质所含各常量矿质元素含量不同, 紫色花和白色花种质中常量矿质元素含量为K> Ca> Na> Mg> P, 而黄色花和淡紫色花种质中则为K> Na> Ca> Mg> P。 同一常量元素在不同花色肉苁蓉种质中含量亦存在差异, K和Ca元素含量以白色花种质最高分别为15.91和3.68 mg· g-1, P, Mg和Na元素以黄色花种质含量最高分别为0.60, 1.51和6.33 mg· g-1。

表1 不同花色肉苁蓉种质常量矿质元素含量 Table 1 Content of macroelement in C. deserticola germplasm of different flower colors (mg· g-1, n=3)
表2 不同花色肉苁蓉种质微量矿质元素含量 Table 2 Content of microelement in C. deserticola germlasm of different flower colors (μ g· g-1, n=3)

不同花色肉苁蓉种质含有的微量矿质元素不同(表2)。 不同花色肉苁蓉种质微量元素均以Fe元素含量最高, 紫色花、 黄色花、 淡紫色花和白色花种质中Fe元素含量分别达到了288.10, 723.33, 402.82和608.17 μ g· g-1, 但不同花色肉苁蓉种质所含各微量矿质元素含量不同, 紫色花和淡紫色花种质中微量矿质元素含量为Fe> Zn> Cu> Mn> Mo, 而黄色花和白色花种质中则为Fe> Mn> Zn> Cu> Mo。 同一微量元素在不同肉苁蓉种质中含量亦存在差异, Fe和Mo元素含量以黄色花种质最高, 分别为722.33和0.22 μ g· g-1, Mn和Zn元素含量以白色花种质含量最高, 分别为19.95和19.70 μ g· g-1, Cu元素含量以淡紫色花种质含量最高, 为18.58 μ g· g-1。

2.2 不同花色肉苁蓉种质的矿质元素累积量分析

不同花色肉苁蓉种质矿质元素的累积量存在较大差异(表3和表4)。 由表3可知, 在常量矿质元素方面, 不同花色肉苁蓉种质均以K元素累积量最高, 紫色花、 黄色花、 淡紫色花和白色花种质中K元素累积量分别达到了523.05, 661.46、 324.43和727.76 mg· 株-1。 就同种常量矿质元素在不同花色肉苁蓉种质中的累积量来看, K, P, Ca和Mg元素的累积量以白色花种质最高, 分别达到了727.76, 26.14, 168.50和68.30 mg· 株-1, Na元素的累积量以黄色花种质最高, 为265.05 mg· 株-1, 而淡紫色花种质中K, P, Ca, Mg和Na元素的累积量均为最低, 分别仅为324.43, 21.80, 66.01, 24.31和75.74 mg· 株-1。

表3 不同花色肉苁蓉种质常量矿质元素累积量 Table 3 Accumulation of macroelement in C. deserticola germplasm of different flower colors (mg· 株-1, n=3)
表4 不同花色肉苁蓉种质微量矿质元素累积量 Table 4 Accumulation of microelement in C. deserticola germplasm of different flower colors (μ g· 株-1, n=3)

不同花色肉苁蓉种质的微量元素累积量不同(表4)。 不同花色肉苁蓉种质中微量元素均以Fe元素累积量最高, 紫色花、 黄色花、 淡紫色花和白色花种质中Fe元素累积量分别达到了13 352.06, 30 251.29, 17 859.26和27 822.76 μ g· 株-1。 同种微量元素在不同花色肉苁蓉种质中的累积量亦差异较大, Fe和Mo元素的累积量以黄色花种质最高, 达到了30 251.29 和9.25 μ g· 株-1, Mn和Zn元素的累积量以白色花种质最高, 为912.50和901.30 μ g· 株-1, Cu元素的累积量以淡紫色花种质最高, 为823.88 μ g· 株-1。

2.3 不同花色肉苁蓉种质的矿质元素比例分析

不同花色肉苁蓉种质的矿质元素比例差异较大(表5)。 K:P以白色花种质最大, 为27.9:1, 以淡紫色花种质最小, 为14.9:1。 Fe:Mn以黄色花种质最大, 为42.5:1, 以紫色花种质最小, 为26.9:1。 不同花色肉苁蓉种质的Ca:Mg和Zn:Cu差异较小, 分别在2.1:1~2.7:1和1.1:1~1.5:1之间。

表5 不同花色肉苁蓉种质矿质元素比例 Table 5 Mineral element proportion in C. deserticola germplasm of different flower colors
3 结 论

近年来, 大量研究表明中药材中含有丰富的矿质元素, 并且与中药防病、 治病、 保健等功效发挥密切相关, 如K, Na等矿质元素具有渗透调节的生理作用, Fe, Mn, Zn, Cu等矿质元素为蛋白质和酶的重要组成部分, 具有延缓衰老、 抗氧化及免疫调节的功能[1, 2, 3, 4]。 矿质元素含量是决定中药寒凉温热四性的物质基础之一, 与中药材疗效密切相关, 而不同的矿质元素比例亦为决定中药材药性的重要因素[8, 9]。 中药材中矿质元素含量、 累积量及比例越来越受到人们的重视和关注, 已成为中药材质量评价的重要指标。 肉苁蓉作为我国传统的名贵中药, 其矿质元素含量受到了人们的重视, 目前已对肉苁蓉不同生育时期, 不同部位和不同大小中的矿质元素含量进行了分析研究, 然而在肉苁蓉人工栽培种植中发现肉苁蓉有丰富的变异, 存在有不同花色的肉苁蓉种质资源, 但关于不同花色肉苁蓉种质的矿质元素分析却尚未见报道。

本研究采用ICP-AES测定分析了不同花色肉苁蓉种质的矿质元素含量、 累积量及矿质元素比例, 不同花色肉苁蓉种质的常量矿质元素以K的含量和累积量最高, 微量矿质元素以Fe的含量和累积量最高; 白色花种质的K, Ca, Mg, Mn和Zn含量和累积量较高, 而淡紫色花种质的K, Ca, Mg, Na和Mn含量和累积量较低; 不同花色肉苁蓉种质的K:P和Fe:Mn差异较大, 而Ca:Mg和Zn:Cu差异较小。 研究结果表明不同花色肉苁蓉种质的矿质元素含量、 累积量及矿质元素比例差异显著, 应当引起重视和关注。 矿质元素为中药材质量评价的重要指标且影响中药材生长发育, 因此本研究结果可为不同花色肉苁蓉种质质量评价及合理施肥提供矿质元素方面的资料。

不同种质肉苁蓉的矿质元素含量除了与遗传因素有关外, 还受环境条件、 栽培措施的影响。 因此, 有必要进一步研究。

参考文献
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