中江丹参植株中Pb含量和茎叶中Pb的形态分析

胡晓荣，邱 倩，何德聪

（成都理工大学材料与化学化工学院，四川 成都 610059）

0 引 言

丹参属唇形科鼠尾草植物，其干燥根是一种传统中药材，因其所含脂溶性的醌类化合物和水溶性的酚酸类化合物而具有抗氧化活性，其药材和制剂被广泛用于心脑血管疾病的治疗，市场需求量巨大。丹参根重量约占全草的33%，地上部分约占全草的67%[1]。研究显示丹参茎和叶中含有丰富的水溶性酚类物质[1-4]，而丹参酚类物质是其抗氧化活性的主要成分，如能将丹参茎和叶利用起来可扩大药材药源，充分发挥丹参全株的药用价值。但丹参茎和叶中积累了较多的重金属元素，尤其是Pb的含量超标，给丹参综合利用造成障碍。Pb是一种蓄积性的元素，是对人体危害最大的有害元素之一，Pb的毒性大小，特别是被人体吸收利用的程度与其存在形态密切相关。本文采用氢化物发生-原子荧光法[5]对来自于中江丹参栽培基地的6个土壤和丹参植株样品中Pb含量进行了测定，对Pb在丹参植株中的分布规律、植株中Pb含量与土壤Pb含量之间的相关性进行了分析；对茎和叶中Pb的初级和次级形态进行了分析，为丹参栽培控制Pb污染和丹参地上部分的综合利用提供基础数据和理论依据。

1 实验部分

1.1 实验材料

1.1.1 仪器与试剂

AFS-930型双道原子荧光光度计（北京吉天仪器公司）；Pb高强度空心阴极灯（北京有色金属研究总院）。仪器工作条件：光电倍增管负高压280V；灯电流80mA；原子化器高度8mm；载气流量400mL/min；屏蔽气流量800mL/min；读数时间7 s；延迟时间1.5 s；读数方式峰面积；载流5%盐酸；还原剂10 g/L硼氢化钾溶液（介质为5g/L氢氧化钠）。

1000μg/mL Pb标准储备溶液（国家标准物质GBW（E）080215）；硝酸+高氯酸（V∶V=4∶1）；6mol/L盐酸溶液；10 g/L草酸溶液；100 g/L铁氰化钾溶液。以上试剂硝酸、盐酸、高氯酸为优级纯，其他均为分析纯。实验用水为二次亚沸双重蒸馏水。XAD-2型大孔吸附树脂（北京北实纵横科技发展有限公司）。

1.1.2 丹参植株和土壤样品

6个大叶丹参植株和土壤样品来源于四川省中江县石泉乡和合兴乡丹参种植基地。采用S型5点法采集田间丹参全株和对应耕作层土壤。丹参植株全部带回实验室，土壤样品5点混合后取2 kg带回实验室。丹参植株用自来水冲洗干净泥沙后用去离子水冲洗2～3次，经60～65℃烘干后粉碎过80目筛密封装袋备用。检出土壤中的石头和植物根茎，经风干，碾细，逐级缩分过筛，105℃烘干后用玛瑙罐粉碎过200目筛，装袋密封备用。

1.2 实验方法

1.2.1 样品中Pb总量的测定

准确称取0.500 0g丹参根、茎、叶粉末样品各两份于50mL烧杯中，加入10mL HNO3+HClO4混合酸浸泡12h后置于200℃恒温电热板上加热消解。消解液中加入6mol/L盐酸5mL，10g/L草酸溶液5mL，100 g/L铁氰化钾溶液10mL后定容至250mL，放置30min后测定；随带试剂空白。

工作曲线绘制：在25mL容量瓶中，配制浓度分别为 0，1.00，2.00，4.00，8.00，16.00，30.00 μg/L 的 Pb标准系列，分别加入6mol/L盐酸0.5mL、10 g/L草酸溶液0.5mL、100 g/L铁氰化钾溶液1mL后定容。放置30min后上机测定，标准曲线方程相关系数大于0.999。

1.2.2 初级形态的分离与含量测定

准确称取25g（精确到0.0002g）丹参茎、叶粉末样品（A）于烧杯中，加蒸馏水约250mL浸泡片刻，煮沸后文火保持40min，稍冷用中速定性滤纸抽滤，并用少量热蒸馏水洗涤滤渣2～3次，重复两次并合并3次煎液。煎液过0.45μm滤膜并定容于250mL容量瓶中，得到相当于原药0.100 0 g/mL的溶液备用。滤液中的Pb定义为可溶态（C），滤膜上的Pb定义为悬浮态（D）。

残渣（B）、悬浮态（D）烘干后称取适量进行消化测定Pb含量；准确量取5.00mL可溶态溶液（C）消化并测定Pb含量。

1.2.3 可溶态中有机态与无机态的分离与含量测定

准确量取5.00mL滤液（C）用1%硝酸调节pH 4.0，以2mL/min流速通过XAD-2型大孔吸附树脂柱，以5%的硝酸30mL淋洗树脂，收集淋洗液并浓缩至1mL左右，消解测定得到可溶态中Pb的无机态（E）含量；用无水乙醇40mL洗脱吸附树脂，收集洗脱液浓缩至3mL左右，消解测定得可溶态中铅的有机态（F）含量。

2 结果与讨论

2.1 分析方法学评价

按样品消解方法得11个试剂空白，分别以11个空白溶液荧光值标准偏差的3倍和10倍对应浓度作为分析方法定性和定量检出限，定性检出限0.04μg/L，定量检出限0.13μg/L。样品分析中所有测定值均在定量检出限以上。

平行称取6号丹参叶样品5份消解并测定，计算结果的相对标准偏差为2.6%，表明样品分析方法精密度符合微量组分分析要求。

在3份丹参叶样品中加入不同量的标准溶液，测定结果显示Pb元素回收率为97%～103%。以上指标显示，实验过程中Pb含量测定结果可靠。

2.2 丹参植株和土壤中铅含量

6个丹参植株和对应耕作层土壤样品中Pb含量测定结果见表1。对丹参植株的根、茎、叶之间的Pb含量采用成对单边t检验显示各部分之间Pb含量都存在极为显著的差异（P＜0.01，n=6），Pb在丹参植株中的含量分布为：叶＞茎＞根，表现出从上至下浓度递减的规律。为了与其他植物进行比较，采用富集系数（EC，地上部分平均Pb含量/土壤Pb含量）和转移系数（TF，地上部分平均Pb含量/根中Pb含量）来表征丹参植株对Pb的吸收和转移能力。丹参对Pb的富集系数（0.32±0.08，n=6）小于 1，表明丹参对 Pb 不具有富集作用，但是相对于生长在云南兰坪Pb锌矿的不同草本植物富集系数（0.09±0.11）[6]，丹参吸收Pb 的能力是很强的；转移系数（19±4，n=6）远大于 1，表明丹参植株对Pb具有较强的转移能力，丹参根能有效地将Pb转移到茎叶中避免根系中毒，丹参可通过落叶将Pb排出体外。植物体内的重金属主要积累于根部，地上部分的含量相对较低，同时叶子中的重金属含量一般高于茎[7-9]，但是丹参[10]和某些植物如蜈蚣蕨、铁线草、鬼针草和五节芒[7]表现出茎叶Pb含量高于根部Pb含量的相反规律。

表1 丹参根、茎、叶中Pb的含量（n=2） 单位：mg/kg

丹参根中Pb含量符合《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》中的规定（Pb＜5.0mg/kg）；茎中含量接近该标准，而叶中含量高于该标准。土壤中Pb含量符合土壤环境质量标准（GB 15618-1995）中的一级土壤标准（小于35mg/kg），为自然背景下的Pb含量。本文土壤和丹参根中的Pb含量与文献[10]的结果相近，表明丹参栽培土壤没有受到Pb的污染，茎和叶中较高含量的Pb是由于植株对Pb很强的转移能力导致。丹参茎和叶中Pb铅含量是根的20倍左右，表明丹参茎叶中对Pb存在特殊的富集能力，深入研究Pb在其中的赋存形态将有利于清楚Pb在丹参植株中的富集机制。

2.3 丹参茎叶中Pb的形态

按照文献[11-12]方法，定义水煎液中的可溶态和悬浮态及残渣态为初级形态，可溶态中的有机态和无机态为次级形态。丹参茎叶中各形态Pb含量测定结果见表2，形态分析参数见表3。由表中数据可见，茎和叶中Pb的沸水浸出率为40.2%和47.9%。水煎液中透过0.45μm滤膜部分为可溶态Pb，占浸出Pb的62.6%和69.5%；可溶态部分经大孔吸附树脂分离得到无机态Pb，占可溶态Pb的85.0%和77.7%。茎和叶的形态分析参数趋于一致，说明丹参植株地上部分Pb形态分布具有相似性。丹参茎和叶中Pb的沸水浸出率和无机态含量高于其他植物相应部分[13-14]，表明Pb在丹参茎和叶中主要以可溶性无机盐存在。虽然丹参茎和叶中含有大量的有机酸和多酚类物质，但这些物质的羟基与Pb离子络合能力较差，不能与Pb形成稳定的络合物；而易和Pb形成络合物的氨基酸、多肽和蛋白质[6]在丹参茎叶中含量较低，所以Pb的有机形态分布较少。

表2 丹参茎叶中Pb的各形态含量（n=5） 单位：mg/kg

表3 丹参茎叶中Pb的形态分析参数

水煎液是传统中药剂型，也是制备中成药常用的成分浸提方法，如果按照50%的浸出率将Pb含量换算到茎和叶干燥样品中，茎和叶可溶出Pb分别为2.02mg/kg和3.22mg/kg。根据联合国粮农组织/世界卫生组织（FAO/WHO)、食品法典委员会（CAC）1993年食品添加剂和污染物联合专家委员会（JECFA)的建议，每人每周允许摄入Pb为25μg/（kg·bw）。依照该标准，一个体重为60kg的人每周允许摄入Pb为1.50mg，因此成年人每周不能服用超过500g丹参茎叶（干重）的水煎液制品。丹参茎叶的功效主要来源于其酚酸类物质，每天服用量既要考虑酚酸类的摄入量，也应同时考虑重金属的摄入量。茎叶水煎液中无机Pb含量是有机Pb含量的8.3倍和3.8倍，开发利用丹参茎叶产品采用水提工艺有利于水溶性成分溶出，去除其中的无机Pb可大大降低产品中Pb的含量。

3 结束语

中江丹参植株样品中Pb含量的测定结果表明，Pb的含量分布从叶片、茎到根条表现出含量减少的规律；丹参对Pb有很强的吸收能力和转移能力，叶片中Pb含量超过《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》中的规定，茎中Pb含量在该标准附近。茎和叶中Pb的沸水浸出率分别为40.2%和47.9%，浸出Pb中60%以上为可通过0.45μm滤膜的可溶态，可溶态中约80%的Pb以无机态形式存在。丹参植株地上部分产量占全株的67%，并且具有一定的药用价值，综合利用丹参地上部分必须控制产品中的Pb含量，去除水提液中的可溶态无机Pb可成为有效途径之一。

[1]李正国，石俊英，张中湖.丹参茎、叶中丹酚酸B的HPLC法比较分析[J].药学实践杂志，2007，25（5）：307-309.

[2]倪学斌，苏静.丹参地上部分有效成分的初步分析[J].中国药学杂志，1995，30（6）：336-338.

[3]齐永秀，曹明亮，王晓丹，等.泰山野生丹参与种植丹参根、茎、叶中三种有效成分含量的比较分析[J].药物生物技术，2006，13（4）：279-282.

[4]周凤琴，黄尚荣，王婷，等.丹参叶化学成分的初步研究[J].山东中医药大学学报，2007，31（6）：504-506.

[5]张钦龙，高舸.氢化物发生-原子荧光光谱法测定工作场所空气中锡[J].中国测试，2009，35（1）：87-87，124.

[6]Zu Y，Li Y，Christian S，et al.Accumulation of Pb，Cd，Cu and Zn in plants and hyperaccumulator choice in Lanping lead-zinc mine area，China[J].Environment International，2004（30）：567-576.

[7]牛力华，毕成良，吴新世，等.植物根部对铅的富集及其固铅作用研究[J].天津理工大学学报，2012，28（2）：32-38.

[8]崔晓燕，郭维君，陈学军.泗顶铅锌矿废去地优势植物的重金属富集特征[J].金属矿山，2010（4）：180-182.

[9]Stoltz E，Greger M.Accumulation properties of As，Cd，Cu，Pb and Zn by four wetland plant species growing on submerged mine tailings[J].Environmental and Experimental Botany，2002（47）：271-280.

[10]颜慧，冯会，黄玮，等.丹参主要产地的土壤及药材重金属污染评价[J].中国农学通报，2012，28（4）：288-293.

[11]周天泽.中草药微量元素形态分析的几个问题[J].中草药，1990，21（10）：37-42.

[12]樊祥熹，陈颖，王淑英，等.中草药中微量元素形态分析方法研究[J].分析试验室，1993，12（4）：52-57.

[13]宋青云，肖昭蓉，程湘宏，等.藏药短穗兔耳草中微量元素的形态分析[J].安徽农业科学，2010，38（27）：14937-14929.

[14]许嘉琳，鲍子平，杨居荣，等.农作物体内铅、镉、铜的化学形态研究[J].应用生态学报，1991，2（3）：244-248.