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              2. 不同產地野生赤芍無機元素分析及其質量評價研究

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                點擊次數:781 更新時間:2019年12月23日19:14:08 打印此頁 關閉
                 要:

                目的 分析不同產地野生赤芍無機元素含量差異, 并從無機元素角度評價不同產地野生赤芍藥材的質量。方法 采用電感耦合等離子體發射光譜 (ICP-OES) 對不同產地的野生赤芍藥材無機元素含量進行測定, 建立其無機元素指紋圖譜, 并采用聚類分析和主成分分析法對赤芍質量進行評價。結果 赤芍藥材中鈣 (Ca) 元素含量最高, 含量8.70128.211g/kg;其次為鉀 (K) , 含量2.3816.054 g/kg, 鎂 (Mg) 、鋁 (Al) 和磷 (P) 元素的含量也較高, P元素含量在不同的樣品間差異較大;微量元素中鐵 (Fe) 和鍶 (Sr) 含量較高, 其次為鋇 (Ba) 、鋅 (Zn) 和錳 (Mn) ;大部分元素間存在顯著相關性;聚類分析和主成分分析可以區分黑龍江和內蒙古兩個產地的樣品。結論 赤芍中主要含Ca、K、Mg、Al、P、Fe、Sr、Ba、Zn和Mn等元素;從無機元素角度分析, 黑龍江產的赤芍藥材質量較好。


                赤芍為毛茛科植物芍藥Paeonialactiflora Pall.或川赤芍Paeoniaveitchii Lynch的干燥根, 具有清熱涼血, 散瘀止痛的功效, 目前市場上赤芍藥材的主要來源為野生芍藥的干燥根。無機元素的種類和含量影響著中藥材品質和療效, 而目前關于赤芍的質量評價研究主要仍集中在化學成分及其指紋圖譜等方面, 對赤芍中無機元素含量的相關研究較少。部分文獻研究了外界無機元素對赤芍質量的影響, 通過赤芍無機元素進行赤芍質量評價方面的研究筆者尚未見報道。本文通過采集目前赤芍主要產區內蒙古和黑龍江黑河市的赤芍樣品, 對其無機元素進行測定分析, 為赤芍資源的質量評價提供依據。

                1 儀器與材料

                1.1 儀器與試劑Optima2100DV電感耦合等離子體-原子發射光譜儀 (美國Perkin Elmer公司) ;微波消解系統 (公司) ;電子分析天平 (XS205, 瑞士, Mettler Toledo) 。

                元素標準溶液Al, Ba, Co, Cr, Mg, Mn, Ni, Ti, Sn, Zn, Fe, Ca, K, P, Sr, Be, Li均購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心;硝酸 (優級純, 批號:08330229, 南京化學試劑有限公司) ;超純水為實驗室自制。

                1.2 樣品來源于2014年8月在內蒙古赤峰市和黑龍江黑河市兩地采集和收集15批當地赤芍樣品 (見表1) 。赤芍樣品均由南京中醫藥大學吳德康教授鑒定為毛茛科植物芍藥Paeonialactiflora Pall.的干燥根。赤芍樣品經自然曬干后粉碎過4號篩, 用于無機元素含量的測定。

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                2 方法與結果

                2.1 供試品溶液的制備精密稱取樣品粉末0.2 g, 放入聚四氟乙烯消解罐中, 精確加入濃HNO32 ml, 加蓋密封, 裝入微波消解儀中, 消解程序:10 min升溫至200℃, 在200 ℃保持20 min。消解完畢后, 冷卻至室溫, 取出消解罐, 冷卻后轉移至25 ml容量瓶中, 用去離子水定容至刻度, 即為供試品溶液。

                2.2 標準曲線的制備根據試樣中待測元素的水平配制對照品溶液。依次測定18種無機元素的系列濃度對照品溶液, 以對照品濃度C (μg·m L-1) 為橫坐標, 對照品峰強I為縱坐標, 繪制標準曲線, 得各元素的回歸方程、相關系數和線性范圍。詳見表2。

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                2.3 測定條件功率1.3 k W, 冷卻氣流量1.5 L/min, 載氣流速0.8 L/min, 輔助氣流量:0.2 L/min, 樣品提升量為1.5 m L/min。測量條件:積分時間:10 s;延遲時間:1 s;重復次數:2;測量方式:標準曲線法;讀數方式:峰強。

                2.4 測定結果將各赤芍樣品按照上述樣品處理方法, 制備相應供試品溶液, 采用標準曲線法測定各樣品中無機元素含量, 結果見表3。

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                測定結果顯示, 赤芍樣品中Ca的含量最高, 其次為K, 然后是Mg和P。不同樣品間K的含量變異系數最小為21.58%, P的含量差異較大, RSD值達76.85%。以上表明K元素在赤芍中的含量較為穩定;不同樣品的P元素的含量差異均較大, 兩個產地的赤芍樣品均表現出該特點, RSD值分別為58.96%和110.65%, 提示P元素的含量對藥材質量的影響較小或需要較大的含量變化才能引起赤芍質量變化。微量元素中Fe的含量最高, 含量為145.3~659.3 mg/kg, 其次為Sr, 含量為90.79~148.1 mg/kg, Ba, Zn和Mn元素的含量也均大于20 mg/kg。

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                2.5 赤芍中無機元素的相關性分析采用SPSS 16.0軟件進行各元素間相關性分析, 因大多數變量服從正態分布, 故采用Pearson等級相關系數法, 統計結果見表4。16對元素極顯著正相關 (P<0.01) :Al-P, Al-Mn, Al-Fe, Al-Ti, Al-Li, P-K, P-Mn, P-Fe, P-Li, BaMn, Ba-Cd, Ni-Cd, Mn-Fe, Mn-Li, Fe-Ti, Ti-Li; 1對元素極顯著負相關 (P<0.01) :Ca-Be;22對元素顯著正相關 (P<0.05) :K-Mg, K-Al, K-Mn, K-Fe, KTi, K-Li, Mn-Sr, Mg-Ti, Al-Zn, Al-Sr, P-Ti, BaNi, Ba-Sr, Fe-Sr, Cd-Sr, Cr-Cu, Zn-Mn, Zn-Fe, Zn-Li, Ni-Cu, Mn-Ti。元素呈正相關說明赤芍在生長過程中對這些元素的吸收利用存在聯系, 元素呈負相關說明赤芍在生長過程中對這些元素的吸收利用相反, 這為研究哪些元素有利于赤芍的生長和提高藥材質量提供參考。

                2.6 赤芍無機元素指紋圖譜的建立根據各元素檢測結果, 篩除不同的樣品中含量差異較大元素P, 篩選出16種共有無機元素 (Ca, K, Mg, Al, Ba, Sn, Zn, Ni, Mn, Fe, Cr, Be, Ti, Sr, Li, Cu) 建立赤芍的無機元素特征指紋圖譜, 結果見圖1、圖2。赤芍藥材中各種無機元素含量雖有差異, 可以根據元素的特征曲線譜圖的走勢來進行鑒別。

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                相似度計算結果顯示, 赤芍樣品的均值相關系數、中位數相關系數、均值夾角余弦值、中位數夾角余弦值除S140815的中位數相關系數在0.87外, 其他樣品均大于0.90, 說明赤芍無機元素指紋特征圖譜的相似度較良好。2.7 內蒙古和黑龍江黑河市赤芍無機元素的比較通過無機元素對采集到的15批赤芍樣品進行聚類分析, 結果見圖3。結果顯示所有赤芍樣品聚為兩類, 除樣品S140815和S140820外, 內蒙古和黑龍江黑河市兩個產地的赤芍樣品各聚為一類, 表明兩地赤芍樣品的無機元素種類與含量存在地域性差異。無機元素聚類分析可以將不同產地的赤芍樣品區分開來。

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                對內蒙古和黑龍江黑河市兩個產地樣品的無機元素含量的進行比較, 采用SPPS 16.0統計分析軟件分析處理, 2組之間的比較用t檢驗。結果顯示兩大產地的赤芍樣品中Ca, Mg, Al, P和Fe等5種元素的含量存在顯著性差異 (P≤0.05) , Be, Li和Ti元素的含量存在極顯著性差異 (P≤0.01) 。元素差異可能是影響兩地赤芍樣品質量的原因之一。

                2.8 無機元素主成分分析評價赤芍質量選擇赤芍藥材中共有的17種無機元素進行分析, 應用SPSS 16.0統計軟件包中的因子分析程序對原始數據進行標準化處理。

                主成分的特征根及貢獻率是選擇主成分的依據, 見表6。從表中可知前5個特征值均大于1, 主成分的累積貢獻率達到86.018%>85%, 能較客觀地反應禹余糧的內在質量, 故選前5個主成分進行分析。選擇前3個主成分對赤芍樣品進行分類, 可以大致將15批次赤芍樣品按產地分為兩類, 與聚類分析結果基本一致。

                對各主成分因子的特征值及因子載荷矩陣采用了方差最大化正交旋轉, 結果見表7。結果顯示, Al和Fe與主成分1呈顯著正相關;Ca與主成分2呈顯著正相關, 而Be與主成分2呈顯著負相關;Ni和Sr與主成分3呈顯著正相關;Sn和主成分4呈顯著正相關;Cr、Cu和主成分5呈顯著正相關。以各主成分因子得分與方差貢獻率乘積之和相加, 得出各個赤芍樣品的無機元素總因子得分, 按綜合評價函數計算出的不同樣品的綜合得分 (F) , F=0.43558F1+0.16909F2+0.10951F3+0.07669F4+0.06932F5, 綜合得分及排名見表8。

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                從無機元素的角度, 綜合主成分值排序靠前的赤芍樣品質量較好。排在前三的樣品S140815、S14081和S140818均為黑龍江產, 從無機元素角度分析, 黑龍江產的赤芍藥材質量較好。

                3 討論

                赤芍中主要含Ca、K、Mg、Al、P、Fe、Sr、Ba、Z和Mn等元素。赤芍中Ca元素含量最高, 可能與赤芍含有較多的草酸鈣簇晶有關。研究指出野生和栽培赤芍的草酸鈣簇晶和淀粉粒數目存在明顯差異, 提示簇晶的數量與赤芍質量相關。和野生品相比, 赤芍栽培品的淀粉粒數量較多, 草酸鈣簇晶較少。樣品S140811為仿野生栽培品, 其Ca元素含量遠低于其他野生樣品。由此推測, 赤芍中Ca元素含量主要與草酸鈣簇晶的數量有關。微量元素中Fe含量最高, 平均含量364.6 mg/kg, Sr次之, 平均含量117.9 mg/kg。赤芍各樣品中Sr含量較為穩定, RSD為18.39%僅大于Li, 且受產地影響較小。鍶與心血管疾病密切相關。90Sr處理后的冠脈支架用于預防術后再狹窄, 獲得滿意療效。相關研究表明飲用水中鍶水平與高血壓性心臟病及其病死率呈顯著負相關。劉漢林[15]等研究發現冠心病患者血液中鍶水平顯著低于對照組。內蒙古和黑龍江兩大產地赤芍無機元素的含量呈現相似的無機元素譜圖, 但兩地赤芍樣品中Ca、Mg、Al、P和Fe等5種元素的絕對含量存在顯著性差異 (P≤0.05) , Be, Li和Ti元素的含量存在極顯著性差異 (P≤0.01) , 由此看出, 赤芍的無機元素含量表現出地域性差別。由此推測, 環境因素對赤芍中這幾種元素的含量起到一定作用, 從而可能對赤芍的質量產生影響。本研究從無機元素含量角度對赤芍質量進行分析, 探索建立赤芍無機元素特征譜應用于赤芍質量的評價, 并通過無機元素進行聚類和主成分分析區分不同產地赤芍, 為赤芍質量評價提供科學依據??蛇M一步研究無機元素在赤芍生長過程中的動態積累以及無機元素和其他化學成分的相關性, 有利于完善赤芍質量評價體系。

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