中江丹參植株中Pb含量和莖葉中Pb的形態(tài)分析

胡曉榮，邱 倩，何德聰

（成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院，四川 成都 610059）

0 引 言

丹參屬唇形科鼠尾草植物，其干燥根是一種傳統(tǒng)中藥材，因其所含脂溶性的醌類化合物和水溶性的酚酸類化合物而具有抗氧化活性，其藥材和制劑被廣泛用于心腦血管疾病的治療，市場需求量巨大。丹參根重量約占全草的33%，地上部分約占全草的67%[1]。研究顯示丹參莖和葉中含有豐富的水溶性酚類物質(zhì)[1-4]，而丹參酚類物質(zhì)是其抗氧化活性的主要成分，如能將丹參莖和葉利用起來可擴(kuò)大藥材藥源，充分發(fā)揮丹參全株的藥用價(jià)值。但丹參莖和葉中積累了較多的重金屬元素，尤其是Pb的含量超標(biāo)，給丹參綜合利用造成障礙。Pb是一種蓄積性的元素，是對(duì)人體危害最大的有害元素之一，Pb的毒性大小，特別是被人體吸收利用的程度與其存在形態(tài)密切相關(guān)。本文采用氫化物發(fā)生-原子熒光法[5]對(duì)來自于中江丹參栽培基地的6個(gè)土壤和丹參植株樣品中Pb含量進(jìn)行了測定，對(duì)Pb在丹參植株中的分布規(guī)律、植株中Pb含量與土壤Pb含量之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析；對(duì)莖和葉中Pb的初級(jí)和次級(jí)形態(tài)進(jìn)行了分析，為丹參栽培控制Pb污染和丹參地上部分的綜合利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 儀器與試劑

AFS-930型雙道原子熒光光度計(jì)（北京吉天儀器公司）；Pb高強(qiáng)度空心陰極燈（北京有色金屬研究總院）。儀器工作條件：光電倍增管負(fù)高壓280V；燈電流80mA；原子化器高度8mm；載氣流量400mL/min；屏蔽氣流量800mL/min；讀數(shù)時(shí)間7 s；延遲時(shí)間1.5 s；讀數(shù)方式峰面積；載流5%鹽酸；還原劑10 g/L硼氫化鉀溶液（介質(zhì)為5g/L氫氧化鈉）。

1000μg/mL Pb標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）080215）；硝酸+高氯酸（V∶V=4∶1）；6mol/L鹽酸溶液；10 g/L草酸溶液；100 g/L鐵氰化鉀溶液。以上試劑硝酸、鹽酸、高氯酸為優(yōu)級(jí)純，其他均為分析純。實(shí)驗(yàn)用水為二次亞沸雙重蒸餾水。XAD-2型大孔吸附樹脂（北京北實(shí)縱橫科技發(fā)展有限公司）。

1.1.2 丹參植株和土壤樣品

6個(gè)大葉丹參植株和土壤樣品來源于四川省中江縣石泉鄉(xiāng)和合興鄉(xiāng)丹參種植基地。采用S型5點(diǎn)法采集田間丹參全株和對(duì)應(yīng)耕作層土壤。丹參植株全部帶回實(shí)驗(yàn)室，土壤樣品5點(diǎn)混合后取2 kg帶回實(shí)驗(yàn)室。丹參植株用自來水沖洗干凈泥沙后用去離子水沖洗2～3次，經(jīng)60～65℃烘干后粉碎過80目篩密封裝袋備用。檢出土壤中的石頭和植物根莖，經(jīng)風(fēng)干，碾細(xì)，逐級(jí)縮分過篩，105℃烘干后用瑪瑙罐粉碎過200目篩，裝袋密封備用。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品中Pb總量的測定

準(zhǔn)確稱取0.500 0g丹參根、莖、葉粉末樣品各兩份于50mL燒杯中，加入10mL HNO3+HClO4混合酸浸泡12h后置于200℃恒溫電熱板上加熱消解。消解液中加入6mol/L鹽酸5mL，10g/L草酸溶液5mL，100 g/L鐵氰化鉀溶液10mL后定容至250mL，放置30min后測定；隨帶試劑空白。

工作曲線繪制：在25mL容量瓶中，配制濃度分別為 0，1.00，2.00，4.00，8.00，16.00，30.00 μg/L 的 Pb標(biāo)準(zhǔn)系列，分別加入6mol/L鹽酸0.5mL、10 g/L草酸溶液0.5mL、100 g/L鐵氰化鉀溶液1mL后定容。放置30min后上機(jī)測定，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程相關(guān)系數(shù)大于0.999。

1.2.2 初級(jí)形態(tài)的分離與含量測定

準(zhǔn)確稱取25g（精確到0.0002g）丹參莖、葉粉末樣品（A）于燒杯中，加蒸餾水約250mL浸泡片刻，煮沸后文火保持40min，稍冷用中速定性濾紙抽濾，并用少量熱蒸餾水洗滌濾渣2～3次，重復(fù)兩次并合并3次煎液。煎液過0.45μm濾膜并定容于250mL容量瓶中，得到相當(dāng)于原藥0.100 0 g/mL的溶液備用。濾液中的Pb定義為可溶態(tài)（C），濾膜上的Pb定義為懸浮態(tài)（D）。

殘?jiān)˙）、懸浮態(tài)（D）烘干后稱取適量進(jìn)行消化測定Pb含量；準(zhǔn)確量取5.00mL可溶態(tài)溶液（C）消化并測定Pb含量。

1.2.3 可溶態(tài)中有機(jī)態(tài)與無機(jī)態(tài)的分離與含量測定

準(zhǔn)確量取5.00mL濾液（C）用1%硝酸調(diào)節(jié)pH 4.0，以2mL/min流速通過XAD-2型大孔吸附樹脂柱，以5%的硝酸30mL淋洗樹脂，收集淋洗液并濃縮至1mL左右，消解測定得到可溶態(tài)中Pb的無機(jī)態(tài)（E）含量；用無水乙醇40mL洗脫吸附樹脂，收集洗脫液濃縮至3mL左右，消解測定得可溶態(tài)中鉛的有機(jī)態(tài)（F）含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析方法學(xué)評(píng)價(jià)

按樣品消解方法得11個(gè)試劑空白，分別以11個(gè)空白溶液熒光值標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍和10倍對(duì)應(yīng)濃度作為分析方法定性和定量檢出限，定性檢出限0.04μg/L，定量檢出限0.13μg/L。樣品分析中所有測定值均在定量檢出限以上。

平行稱取6號(hào)丹參葉樣品5份消解并測定，計(jì)算結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.6%，表明樣品分析方法精密度符合微量組分分析要求。

在3份丹參葉樣品中加入不同量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定結(jié)果顯示Pb元素回收率為97%～103%。以上指標(biāo)顯示，實(shí)驗(yàn)過程中Pb含量測定結(jié)果可靠。

2.2 丹參植株和土壤中鉛含量

6個(gè)丹參植株和對(duì)應(yīng)耕作層土壤樣品中Pb含量測定結(jié)果見表1。對(duì)丹參植株的根、莖、葉之間的Pb含量采用成對(duì)單邊t檢驗(yàn)顯示各部分之間Pb含量都存在極為顯著的差異（P＜0.01，n=6），Pb在丹參植株中的含量分布為：葉＞莖＞根，表現(xiàn)出從上至下濃度遞減的規(guī)律。為了與其他植物進(jìn)行比較，采用富集系數(shù)（EC，地上部分平均Pb含量/土壤Pb含量）和轉(zhuǎn)移系數(shù)（TF，地上部分平均Pb含量/根中Pb含量）來表征丹參植株對(duì)Pb的吸收和轉(zhuǎn)移能力。丹參對(duì)Pb的富集系數(shù)（0.32±0.08，n=6）小于 1，表明丹參對(duì) Pb 不具有富集作用，但是相對(duì)于生長在云南蘭坪Pb鋅礦的不同草本植物富集系數(shù)（0.09±0.11）[6]，丹參吸收Pb 的能力是很強(qiáng)的；轉(zhuǎn)移系數(shù)（19±4，n=6）遠(yuǎn)大于 1，表明丹參植株對(duì)Pb具有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)移能力，丹參根能有效地將Pb轉(zhuǎn)移到莖葉中避免根系中毒，丹參可通過落葉將Pb排出體外。植物體內(nèi)的重金屬主要積累于根部，地上部分的含量相對(duì)較低，同時(shí)葉子中的重金屬含量一般高于莖[7-9]，但是丹參[10]和某些植物如蜈蚣蕨、鐵線草、鬼針草和五節(jié)芒[7]表現(xiàn)出莖葉Pb含量高于根部Pb含量的相反規(guī)律。

表1 丹參根、莖、葉中Pb的含量（n=2） 單位：mg/kg

丹參根中Pb含量符合《藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定（Pb＜5.0mg/kg）；莖中含量接近該標(biāo)準(zhǔn)，而葉中含量高于該標(biāo)準(zhǔn)。土壤中Pb含量符合土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-1995）中的一級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)（小于35mg/kg），為自然背景下的Pb含量。本文土壤和丹參根中的Pb含量與文獻(xiàn)[10]的結(jié)果相近，表明丹參栽培土壤沒有受到Pb的污染，莖和葉中較高含量的Pb是由于植株對(duì)Pb很強(qiáng)的轉(zhuǎn)移能力導(dǎo)致。丹參莖和葉中Pb鉛含量是根的20倍左右，表明丹參莖葉中對(duì)Pb存在特殊的富集能力，深入研究Pb在其中的賦存形態(tài)將有利于清楚Pb在丹參植株中的富集機(jī)制。

2.3 丹參莖葉中Pb的形態(tài)

按照文獻(xiàn)[11-12]方法，定義水煎液中的可溶態(tài)和懸浮態(tài)及殘?jiān)鼞B(tài)為初級(jí)形態(tài)，可溶態(tài)中的有機(jī)態(tài)和無機(jī)態(tài)為次級(jí)形態(tài)。丹參莖葉中各形態(tài)Pb含量測定結(jié)果見表2，形態(tài)分析參數(shù)見表3。由表中數(shù)據(jù)可見，莖和葉中Pb的沸水浸出率為40.2%和47.9%。水煎液中透過0.45μm濾膜部分為可溶態(tài)Pb，占浸出Pb的62.6%和69.5%；可溶態(tài)部分經(jīng)大孔吸附樹脂分離得到無機(jī)態(tài)Pb，占可溶態(tài)Pb的85.0%和77.7%。莖和葉的形態(tài)分析參數(shù)趨于一致，說明丹參植株地上部分Pb形態(tài)分布具有相似性。丹參莖和葉中Pb的沸水浸出率和無機(jī)態(tài)含量高于其他植物相應(yīng)部分[13-14]，表明Pb在丹參莖和葉中主要以可溶性無機(jī)鹽存在。雖然丹參莖和葉中含有大量的有機(jī)酸和多酚類物質(zhì)，但這些物質(zhì)的羥基與Pb離子絡(luò)合能力較差，不能與Pb形成穩(wěn)定的絡(luò)合物；而易和Pb形成絡(luò)合物的氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)[6]在丹參莖葉中含量較低，所以Pb的有機(jī)形態(tài)分布較少。

表2 丹參莖葉中Pb的各形態(tài)含量（n=5） 單位：mg/kg

表3 丹參莖葉中Pb的形態(tài)分析參數(shù)

水煎液是傳統(tǒng)中藥劑型，也是制備中成藥常用的成分浸提方法，如果按照50%的浸出率將Pb含量換算到莖和葉干燥樣品中，莖和葉可溶出Pb分別為2.02mg/kg和3.22mg/kg。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織（FAO/WHO)、食品法典委員會(huì)（CAC）1993年食品添加劑和污染物聯(lián)合專家委員會(huì)（JECFA)的建議，每人每周允許攝入Pb為25μg/（kg·bw）。依照該標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)體重為60kg的人每周允許攝入Pb為1.50mg，因此成年人每周不能服用超過500g丹參莖葉（干重）的水煎液制品。丹參莖葉的功效主要來源于其酚酸類物質(zhì)，每天服用量既要考慮酚酸類的攝入量，也應(yīng)同時(shí)考慮重金屬的攝入量。莖葉水煎液中無機(jī)Pb含量是有機(jī)Pb含量的8.3倍和3.8倍，開發(fā)利用丹參莖葉產(chǎn)品采用水提工藝有利于水溶性成分溶出，去除其中的無機(jī)Pb可大大降低產(chǎn)品中Pb的含量。

3 結(jié)束語

中江丹參植株樣品中Pb含量的測定結(jié)果表明，Pb的含量分布從葉片、莖到根條表現(xiàn)出含量減少的規(guī)律；丹參對(duì)Pb有很強(qiáng)的吸收能力和轉(zhuǎn)移能力，葉片中Pb含量超過《藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定，莖中Pb含量在該標(biāo)準(zhǔn)附近。莖和葉中Pb的沸水浸出率分別為40.2%和47.9%，浸出Pb中60%以上為可通過0.45μm濾膜的可溶態(tài)，可溶態(tài)中約80%的Pb以無機(jī)態(tài)形式存在。丹參植株地上部分產(chǎn)量占全株的67%，并且具有一定的藥用價(jià)值，綜合利用丹參地上部分必須控制產(chǎn)品中的Pb含量，去除水提液中的可溶態(tài)無機(jī)Pb可成為有效途徑之一。

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