不同花色云南野生鳳仙花花瓣中金屬元素測定

郭佳煒 黃奇 馬明蘭 孫正海 聞永慧 黃海泉

摘要[目的]探究金屬元素對野生鳳仙花成色的影響。[方法]用火焰原子吸收光譜法測定6種野生鳳仙花花瓣中金屬離子的含量，并分析其對于花色苷的影響。[結(jié)果]不同顏色的鳳仙花花瓣中金屬離子含量差異較大，黃色系花中黃麻葉鳳仙花花瓣Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg和Pb含量較高;K元素在耳葉棒鳳仙花中含量較高。藍紫色系花中藍花鳳仙花花瓣K、Na、Ca和Mg 4種元素含量較高;Zn、Mn和Cu 3種元素在滇水金鳳中的含量較高;耳葉鳳仙花中的Pb、Fe元素含量較高。[結(jié)論]該研究結(jié)果為不同鳳仙花成色機理分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞鳳仙花屬;火焰原子吸收;金屬元素;含量測定

中圖分類號S681.1文獻標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611（2019）02-0179-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.02.055

鳳仙花（Impatiens L.），又名指甲花、急性子或鳳仙透骨草，屬牻牛兒苗目、鳳仙花科植物，為一年生或多年生草本觀賞花卉?；ò隇榇桨辍⑵彀?、翼瓣3種，可作盆花、切花，也可用于花壇、花境[1]。我國鳳仙花屬植物有250余種，現(xiàn)仍不斷有新種發(fā)現(xiàn)，最主要分布于西南及西北部山區(qū)，尤以云南種類最為豐富，為全國之冠（有130余種）[2]。鳳仙花品種繁多，花型奇特且花大色艷，包括黃色、紫色、白色及粉色等不同色系，具有較高的園林應(yīng)用價值。迄今國內(nèi)外雖有不少學(xué)者對其進行了研究，但大多數(shù)工作僅局限于野外資源調(diào)查、核型分析和系統(tǒng)進化等研究[3-5]。

金屬離子在植物細胞中具有重要的調(diào)節(jié)作用，對花卉顯色具有重要的影響。一方面可以通過細胞膜上的離子泵調(diào)節(jié)細胞pH;另一方面在細胞中直接與色素螯合，或者作為關(guān)鍵酶的活性中心調(diào)節(jié)花色素代謝，從而影響花色[6]。因此，該試驗采用火焰原子吸收光譜法測定6種野生鳳仙花屬植物花瓣中K、Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg、Pb和Zn 9種金屬元素的含量[7]，探究金屬元素對鳳仙花花色的影響機制，為今后野生鳳仙花植物引種馴化和花色調(diào)控奠定理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1試驗材料

此次試驗材料為6種野生鳳仙花花瓣，其采樣信息見表1。6種野生鳳仙花花瓣分別用自來水洗凈、去離子水漂洗3次，控干后95 ℃恒溫條件下殺青15 min，110 ℃恒溫條件下干燥至恒重，入研缽中研碎，過60目尼絨篩，分別貯存于自封袋中備用。

1.2試驗儀器

AA-7000型原子火焰吸收光譜儀（日本島津）;1 kW電子萬用爐（浙江省上虞市通州實驗儀器廠）;SX-2.5-10型箱式電阻爐（天津泰斯特）;AJF-2001-P基礎(chǔ)分析超純水機（艾科浦）;DHG系列臺式電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海齊欣）;電子分析天平（賽多利斯）;LH-2A型氫化物發(fā)生器（北京有色金屬研究總院）;ETHOS 1型微波消解儀（萊伯泰科），T6新世紀(jì)紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）。

1.3試劑

雙氧水（AR），天津市大茂化學(xué)試劑廠;硝酸（AR），成都市科龍化工試劑廠;鐵氰化鉀（AR），天津市大茂化學(xué)試劑廠;草酸（AR），天津市大茂化學(xué)試劑廠;K、Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Pb和Mg標(biāo)液（國家標(biāo)準(zhǔn)溶液：GSB G 62069-90-8001），國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院，溶劑均為實驗室制備超純水。

1.4儀器工作條件

通過試驗對測定條件進行了優(yōu)化，儀器工作條件為：K和Mg的測定靈敏度高、吸光度較大，需偏轉(zhuǎn)燃燒頭35 ℃;Ca的吸光度測定值很小，并與火焰性質(zhì)有關(guān);Pb測定的酸度范圍較窄，因此采用鐵氰化鉀-草酸體系來消除大多數(shù)元素的干擾[8]。通過試劑空白試驗消除試劑中金屬離子對測定結(jié)果的影響。用待測元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液配制含量接近待測樣品的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，與供試液同時測定。結(jié)果表明，同批消解液同時測定9種元素相互之間無干擾。試驗確定的最佳儀器工作條件如表2所示。

1.5樣品預(yù)處理

1.5.1Fe、Zn、Cu、Mn、Ca、Mg、K和Na元素待測樣品的處理。

稱取6種鳳仙花花瓣粉末各0.500 0 g于坩堝中，電爐碳化至無白煙冒出。冷卻后放入電阻爐中，設(shè)定溫度500 ℃灰化3 h。灰化完成后，取出坩堝并用5%硝酸轉(zhuǎn)移、去離子水定容至25 mL容量瓶備用。

1.5.2Pb元素待測樣品的處理。

稱取6種鳳仙花花瓣粉末各0.100 0 g于聚四氟乙烯消解管中，加入硝酸5 mL、過氧化氫3 mL，微波消解儀設(shè)定功率1 300 W，150 ℃消解20 min;1 000 W，90 ℃消解10 min，取出罐體冷卻30～45 min，轉(zhuǎn)移消化液至容量瓶中，加入20 g/L草酸溶液8 mL、100 g/L鐵氰化鉀溶液8 mL搖勻，用0.2 mol/L鹽酸定容至25 mL容量瓶備用。

1.6標(biāo)液制備

分別取K、Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg、Pb和Zn 9種金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)儲備液（濃度為1 000 mg/mL），用去離子水稀釋定容，制成一定濃度梯度的標(biāo)準(zhǔn)工作液（表3）。

2結(jié)果與分析

2.1線性方程及相關(guān)系數(shù)

按照原子吸收光譜各金屬設(shè)定的工作條件對標(biāo)準(zhǔn)液進行測定，得出其相應(yīng)吸光度，以橫坐標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)液濃度梯度、縱坐標(biāo)為吸光度，得到線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)，范圍為0.994 0～0.999 8（表4），說明試驗測得數(shù)據(jù)有良好的線性關(guān)系。

2.2K、Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg、Pb和Zn含量測定結(jié)果

不同花色野生鳳仙花金屬元素含量測定結(jié)果見表5。由和Zn 9種金屬元素的含量存在明顯差異。在黃色系花中，黃麻葉鳳仙花中的Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg和Pb 7種元素含量較高;耳葉棒鳳仙花花瓣中K元素含量最高，金鳳花花瓣中K元素含量最低。在藍紫色系鳳仙花中，藍花鳳仙花中K、Na、Ca和Mg 4種元素的含量較高，滇水金鳳中則含量較低;滇水金鳳中Zn、Mn和Cu 3種元素的含量較高，耳葉鳳仙花中含量較低;耳葉鳳仙花中的Pb、Fe元素含量較高，滇水金鳳中含量較低。

2.3加標(biāo)回收試驗

按表2儀器的工作條件，采用耳葉棒鳳仙花制備液進行回收試驗，以驗證試驗的準(zhǔn)確性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（表6），8種元素的回收率為93.60%～107.50%，回收率良好。

3結(jié)論與討論

從該試驗結(jié)果可以看出，不同的鳳仙花花瓣中K、Na、Fe、Ca、Mn、Cu、Mg、Pb和Zn 9種金屬元素的含量存在明顯差異。在黃色系花中，Na、Cu和Pb元素的含量與花色呈負相關(guān)，而Zn元素則與花色呈正相關(guān)，其他元素則沒有相關(guān)性;在紫色系花中，所有元素的含量與花色則沒有明顯相關(guān)性;但2個色系花瓣中金屬元素含量又存在明顯差異，故花色的變化不是由金屬元素單一因素所控制。

Na、K、Ca 3種金屬的差異可能與胞膜上離子泵運輸有關(guān)，Mg、Fe、Zn、Mn、Cu的差異可能與細胞中的色素螯合有關(guān)。Ca、Mg離子對花色苷的穩(wěn)定性無明顯影響，Cu、Al和Fe的存在降低了花色苷的穩(wěn)定性?；ㄉ淖罱K呈現(xiàn)并不是1個或2個因素能夠決定，而是多個因素共同作用的結(jié)果[9]。因此，后續(xù)擬對影響花色的其他因素，如細胞液pH、不同色素含量、花瓣表皮細胞結(jié)構(gòu)等進行研究，以便更清楚地了解野生鳳仙花花色的成色機理。

47卷2期郭佳煒等不同花色云南野生鳳仙花花瓣中金屬元素測定

參考文獻

[1] 中國科學(xué)院《中國植物志》編輯委員會.中國植物志：第47卷[M].北京：科學(xué)出版社，2001：1-243.

[2] 相銀龍.川西南鳳仙花屬Impatiens L.植物區(qū)系及親緣關(guān)系研究[D].長沙：湖南師范大學(xué)，2011.

[3] FISCHER E，WOHLHAUSER S，RAHELIVOLOLONA M E.New taxa of Impatiens（Balsaminaceae）from Madagascar.Ⅱ.A collection from Masoala Peninsula[J].Adansonia，2003，25（1）：17-31.

[4]? SHUI Y M，JANSSENS S，HUANG S H，et al.Three new species of Impatients L.from China and Vietnam：Preparation of flowers and morphology of pollen and seeds[J].Systematic botany，2011，36（2）：428-439.

[5] YUAN Y M，SONG Y，GEUTEN K，et al.Phylogeny and biogeography of Balsaminaceae inferred from ITS sequences[J].Taxon，2004，53（2）：391-403.

[6] 裴仁濟，陳小強，孫寧，等.火焰原子吸收光譜法測定不同花色非洲紫羅蘭金屬元素[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（6）：444-445.

[7] 包雪英，劉翠珍.原子吸收法測定黃岑中的礦質(zhì)元素[J].北方園藝，2007（12）：50-51.

[8] 白紅娟.氫化物發(fā)生-原子吸收光譜法測定蔬菜中痕量鉛[J].理化檢驗（化學(xué)分冊），2006，42（5）：355-356.

[9] 胡可，韓科廳，戴思蘭.環(huán)境因子調(diào)控植物花青素苷合成及呈色的機理[J].植物學(xué)報，2010，45（3）：307-317.