ICP-MS法分析不同种质荒漠肉苁蓉矿质元素分布特征

郭 猛， 黄 勇*， 陈 欣， 张治峰， 张红瑞， 周 艳， 李贺敏， 郭玉海

1. 河南农业大学农学院， 河南 郑州 450046

2. 内蒙古曼德拉生物科技有限公司， 内蒙古 阿拉善盟阿左旗 750300

3. 中国农业大学农学院， 北京 100193

引 言

肉苁蓉以干燥带鳞叶的肉质茎入药， 具有补肾阳、 益精血、 润肠通便之功效[1]， 临床上常用于治疗腰膝痿软、 阳痿、 女子不孕、 肠燥便秘等症[2]， 在《神农本草经》中被列为上品。 荒漠肉苁蓉(CistanchedeserticolaY.C.Ma)是列当科肉苁蓉属多年生全寄生性草本植物， 2020版《中国药典》收录的肉苁蓉的基源之一[3]， 也为药食同源试点品种。 荒漠肉苁蓉营养生长阶段在地下进行， 生殖生长阶段出土， 叶退化成鳞片， 且无叶绿体， 营养全来自于寄主梭梭[4]。 荒漠肉苁蓉适宜在我国的沙漠、 戈壁地带生长， 主要分布在我国内蒙古、 新疆、 甘肃、 青海、 宁夏等地[2]。 沙漠风沙土有机质含量低， 矿质元素呈现明显的富集和淋失特征[5]。

许多微量元素与中药功效密切相关， 同时， Cu、 Zn、 Mo、 Fe、 Mn等元素是植物多种酶的活性离子或与物质的合成有关， 并具有提高植物抗逆性的作用[6-7]。 有研究表明， 中药材矿质元素含量除受产地外， 还受种质、 采收时间及药用部位等多种因素影响[8-9]， 有关不同种质肉苁蓉矿质元素含量， 已有相关研究[10]， 但不同种质荒漠肉苁蓉矿质元素分布差异尚不清楚。 本研究采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES法)， 测定并分析不同类型荒漠肉苁蓉矿质元素含量、 分布特征及差异， 为荒漠肉苁蓉种质筛选和质量控制提供依据。

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 3300 DV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 mL·min-1。

1.2 材料和试剂

试验肉苁蓉样品采自内蒙古曼德拉生物科技有限公司苏海图肉苁蓉种植基地(内蒙古自治区阿拉善盟阿拉善左旗)， 所有样品均经中国农业大学农学院郭玉海教授鉴定， 为列当科植物肉苁蓉(CistanchedeserticolaY.C.Ma)。 样品于5月初选择即将出土的肉苁蓉单株， 分别采集白花、 紫花、 黄花荒漠肉苁蓉， 选择肉苁蓉长度在30～40 cm， 以保持肉苁蓉大小一致。 将样品洗净后， 分为上部(顶部快速伸长部分)、 中部(肉质茎主体)、 下部(吸器部分)三部分。 肉苁蓉样品切1 cm厚片， 于60 ℃烘干， 之后将样品粉碎过60目筛， 备用。

元素标准溶液由国家标准物质中心标准物质稀释配得； 浓硝酸和高氯酸均为优级纯； 试验用水为去离子水。

1.3 矿质元素提取

称取样品1 g(精确至0.000 1 g)于开氏瓶中， 加入浓硝酸、 高氯酸混合液(体积比4∶1)15 mL。 消煮至溶液接近无色时取下冷却， 过滤， 定容。 用同样的方法制备样品空白。

1.4 数据处理

采用Excel2010和DPS7.05软件进行数据处理和统计分析。

2 结果与讨论

2.1 不同种质荒漠肉苁蓉常量元素分布特征

由不同种质荒漠肉苁蓉常量矿质元素分布特征(表1)可知， 不同种质荒漠肉苁蓉K、 Ca、 Mg和Na含量差异较大， 黄花类型K、 Ca、 Mg和Na含量低于紫花类型和白花类型， 紫花类型K、 Ca和Mg含量低于白花类型， 但Na含量高于白花类型。 荒漠肉苁蓉不同部位常量矿质元素分布差异明显， 三种类型荒漠肉苁蓉Na含量均表现出上部最高， 其次是中部， 下部吸器部分含量最低； Ca和Mg含量上部显著高于中部和下部， 其中紫花类型上部Ca含量为2 788.52 mg·kg-1， 较紫花类型中部和下部吸器分别高89.12%和17.03%， 差异达显著水平； 白花类型上部Mg含量为2 816.87 mg·kg-1， 显著高于中部和下部， 幅度达37.53%和223.15%。 不同类型肉苁蓉K的分布特征不同， 紫花类型上部和下部K含量较高， 显著高于中部； 白花类型上部和中部含量较高， 下部吸器含量较低； 黄花类型下部吸器含量最高， 中部次之， 上部含量最低。

表1 不同种质荒漠肉苁蓉常量矿质元素分布特征

2.2 不同种质荒漠肉苁蓉微量元素分布特征

由表2可知， 荒漠肉苁蓉中8种微量矿质元素的分布特征因种质不同而差异较大， 黄花类型8种微量元素含量普遍低于紫花类型和白花类型， 紫花类型Zn、 Cr和Cd含量较高， 白花类型Cu和As含量较高。 三种类型荒漠肉苁蓉不同部位微量元素的分布存在不同， 三种类型荒漠肉苁蓉Fe含量均以中部最低， 白花类型和黄花类型下部吸器含量最高， 而紫花类型上部含量最高； Mn含量紫花类型上部最高， 中部最低， 白花类型和黄花类型中部含量最高， 上部含量最低； Zn含量紫花类型和白花类型下部吸器最高， 黄花类型中部最高； Cu含量黄花类型上部、 中部、 下部分别为6.42， 6.31和6.11 mg·kg-1， 差异未达显著水平； 紫花类型和白花类型上部含量最高， 中部含量最低。 三种类型荒漠肉苁蓉Cr分布差异较大， 紫花类型上部含量最高， 白花类型下部吸器含量最高， 而黄花类型为中部含量最高； 三种类型荒漠肉苁蓉上部和中部Pb均未检出， 下部Pb含量白花类型显著高于紫花类型和黄花类型； 三种类型荒漠肉苁蓉As和Cd含量均较低， 紫花类型As和Cd含量为下部最高， 上部次之， 中部含量最低， 各部位间差异达显著水平； 白花类型上部As含量最高， 显著高于中部和下部， 上部和下部Cd含量显著高于下部； 黄花类型部位间As含量差异不显著， 黄花类型上部和中部Cd含量显著高于下部。

2.3 不同种质荒漠肉苁蓉矿质元素比值差异

由表3可知， 三种类型荒漠肉苁蓉K/Na均以下部吸器最高， 中部次之， 上部最低， 差异均达显著水平， 三种类型中黄花类型K/Na最高。 三种类型荒漠肉苁蓉不同部位Mg/Fe、 Zn/Mn和Cu/Cr差异明显。 Mg/Fe紫花类型和白花类型中部最高， 上部次之， 下部吸器最低； Mg/Fe黄花类型上部最高， 下部吸器部分最低。 Zn/Mn紫花类型上部、 中部、 下部分别为16.52， 55.45和21.50， 差异达显著水平； Zn/Mn白花类型上部和下部分别为21.23和20.01， 两者差异不显著， 中部为12.18， 显著低于上部和下部； Zn/Mn紫花类型中部和下部较高， 显著高于上部。 三种类型荒漠肉苁蓉Cu/Cr差异较大， 黄花类型较高， 上部、 中部、 下部分别为2.36， 1.52和1.94， 且显著高于紫花类型和白花类型； 紫花类型以中部最高， 为0.78， 较上部和下部分别高59.18%和81.40%； 白花类型上部最高， 为1.29， 中部次之， 下部吸器最低， 差异达显著水平。

表2 不同种质荒漠肉苁蓉微量矿质元素分布特征

表3 不同种质荒漠肉苁蓉矿质元素比值

3 结 论

矿质元素与中药材防治疾病、 医疗保健等疗效的发挥密切相关， 如K和Na等矿质元素有渗透调节作用， 维持细胞内外渗透压平衡； Fe， Mn， Zn和Cu等是生物体内酶和蛋白质等的重要组成部分， 具有抗氧化、 抗衰老和免疫调节等功能[6, 10-11]。 微量元素与中药的性味、 归经密切相关， 不同矿质元素比值亦影响中药药性[12]。

本研究采用ICP-AES法分析了三种类型荒漠肉苁蓉12种主要矿质元素分布特征和比例， 荒漠肉苁蓉常量矿质元素以K含量最高， 其次是Na， 微量矿质元素以Fe含量最高， 其次是Zn； 不同类型荒漠肉苁蓉矿质元素含量存在较大差异， 黄花肉苁蓉中12中主要矿质元素含量普遍低于白花类型和紫花类型； 三种类型荒漠肉苁蓉K， Ca， Mg， Na和Cu含量均以上部较高， Fe含量下部较高， 其余微量矿质元素在不同种质肉苁蓉中的分布特征差异不明显。

2020版《中国药典》(一部)规定， 中药材Pb含量不得超过5 mg·kg-1， Cd含量不得超过1 mg·kg-1， Cu含量不得超过20 mg·kg-1， As不得超过2 mg·kg-1， 本试验中三种类型荒漠肉苁蓉Pb、 Cd、 Cu、 As含量均低于药典规定标准， 符合入药要求。 矿质元素影响中药材生长发育， 且为中药材质量评价的重要指标， 因此本研究可为荒漠肉苁蓉的良种选育和综合开发与利用提供参考。