(中國地質科學院生物環境地球化學研究中心，北京100037)
黃精和玉竹富含鋅、銅、硒、鍶、鉀、磷、錳等人體必需的營養元素。北京和貴州玉竹中的營養元素和有機成分相對穩定，這主要與植物固有的營養基因和生理特性有關。北京和貴州的營養元素和有機成分存在壹定差異，可能主要受外界環境控制。黃精、玉竹的營養元素與糖類、苷類、氨基酸結合形成復合物，易於人體吸收，有利於發揮藥效。兩種藥材在無機和有機成分上的異同，也表現出相應的藥效異同。
玉竹；微量元素
黃精和玉竹在我國分布廣泛，屬於百合科。兩種藥材在生藥外觀、組織結構特征、植物來源、藥用功效等方面有很多相似之處(林，林壽泉，1994)。藥用歷史悠久，被視為很好的滋補品。現已被列入保健品和營養滋補品(秦，甘，1995；冉茂雄，1995)。為促進野生資源的利用和開發，分析了黃精和玉竹中鋅、銅、鐵、錳、鉻等12種必需元素的含量、存在背景、無機和有機結合的有效化學成分及其在人體中的作用。
1材料和方法
1.1樣本采集
黃精屬植物和土壤樣品采自貴州西北部的王、八達嶺、黃花峪、龍慶峽、松山和六枝的二紅、泥青和穗角。玉竹植物和土壤樣品采自北京王西北、八達嶺、大莊窠和貴州六枝窠、穗角、蘭板凳。植物樣品是原始植物的根，經過清洗、幹燥、研磨，然後儲存在幹燥器中備用。
從土壤樣品中取出植物的根，風幹並粉碎備用。
1.2樣品分析
植物樣品和土壤樣品中測定了12種元素，如磷、鉀、鈣、鎂、銅、鋅、錳、鉬、鍶、硒、鎳和鈷。用分子熒光分光光度法測定植物和土壤中的硒，用電感耦合等離子體質譜法測定植物中的錳、鉬和鈷，用電感耦合等離子體發射光譜法測定植物和土壤中的其他元素。黃精和玉竹的紅外光譜為石油醚提取物的紅外光譜。
2分析結果
黃精中微量元素含量見表1。玉竹中微量元素的含量見表2。
表1黃精中微量元素含量[WB/(μg·g-1)]
表2玉竹中微量元素的含量[WB/(μg·g-1)]
3不同產地微量元素的差異
微量元素的含量和形態是衡量藥材質量的重要指標之壹，而中藥材中微量元素的含量往往具有地域性特征。為了確定京黔兩地玉竹中微量元素是否存在顯著差異，運用數理統計方法進行了方差分析。從表3和表4可以看出，同壹地區同壹藥材不同樣品之間的方差不是本質的，可以看出這種組內方差是由隨機因素引起的，而組間方差描述的是不同地區樣品之間的異同，各元素的組內方差大於組間方差。另外，從組間和組內自由度來看，顯著水平為0.05，單翼負域為(5.59，+∞)。與F值(組間方差/組內方差)相比，計算出的F值均落在負域之外，說明兩地玉竹中微量元素的差異不明顯。
表3黃精種植土壤中微量元素含量[WB/(μg·g-1)]
①百分含量。
表4玉竹種植土壤中微量元素含量[WB/(μg·g-1)]
①百分含量。對於同壹株植物，土壤對應的是株號。
所有生物都有選擇地從環境中吸收養分。北京和貴州在氣候、土壤、地貌、水文、植被和人為因素等方面各有鮮明的特點，提示兩地土壤溶液中元素的有效濃度可能差異很大，但兩地玉竹中微量元素的分散度很小，說明生物有效性相對穩定，構成了元素的可控攝入機制。也就是說，玉竹根的細胞膜只允許壹定量的物質進入植物體內。當壹種元素的攝入量達到壹定水平時，負反饋就會停止對該元素的吸收，這顯然主要取決於植物固有的營養基因和生理特性。但也應註意到，即使在同壹地區相同或相似的自然生態條件下，不同樣品間同壹元素含量仍存在壹定差異。黃精中Cu、Mo、Zn、Co等元素的含量與土壤中相應元素的總含量並不呈線性相關，外界環境因素(土壤組成、結構、氧化還原電位、pH、離子濃度及溶液存在形式)仍有壹定的制約，這可能暗示其在不同背景下綜合因素的影響下是有效的。
對北京和貴州的地黃所含微量元素進行了同樣的方差分析(表5)，顯著水平為0.05，負域為(4.96，+∞)。地黃中Ca、Cu、Sr、Co、Ni的F值位於負域，說明兩地存在明顯差異。P、K、Mg、Zn、Mn、Mo、Se等元素的F值雖然落在負域之外，但有壹部分已經推進到負域的最低值，這些元素之間的差異並不突出，壹般反映的是負域之外的分散。此外，通過方差分析(表6)，黃精下兩地土壤中Ca、Cu、Sr、Co和Ni的含量沒有顯著差異。對比表1和表3可以看出，無論是北京還是貴州，土壤中Ca、Cu、Sr、Co、Ni的相對含量都遠高於黃精。所以土壤中有豐富的來源，雖然有效含量不能用某壹種元素的總含量來代替。但從同壹屬、同壹種地黃的相同生物學特性來看，地黃中元素的差異似乎並不能反映其選擇性吸收不同元素的能力，而主要取決於植物所依賴的外界環境條件。其中以鉀、鎂、錳、磷最具特色。從種植黃精所選的土壤來看，北京的全鉀、全鎂含量高於貴州，這是可以理解的。南方的氣候條件和生態環境容易分解鉀長石、雲母、白雲石等含鉀、含鎂礦物，鉀、鎂容易流失。在北方，有更多的原生鉀和鎂礦物。雖然總含量較高，但生物有效性(黃精鉀鎂含量/土壤總鉀鎂含量)仍低於南方，說明貴州對有效鉀鎂的利用更充分。全錳含量與鉀、鎂相反，貴州大多高於北京。這是因為錳在我國南方原生礦物風化時與鐵、鋁的凝膠壹起沈積保存，特別是在適宜的氧化還原狀態下(低pH值)，錳的活化性和有效性提高，有利於黃精的吸收。北京黃精中磷的相對含量高於或接近其種植土壤中磷的相對含量，反映了黃精對磷的獨特親和力。貴州黃精中磷的相對含量低於其種植土壤中磷的相對含量，這與南方土壤中磷的有效含量低於北方土壤的事實相壹致，可能揭示了南方酸性環境與北方堿性環境的差異。
表5不同地區玉竹中微量元素的變異分析
註:F0.05(1，7)=5.59。
表6不同地區黃精中微量元素的變異分析
註:F0.05(1，10)=4.96。
4黃精和玉竹脂溶性提取物的紅外光譜
為了比較京黔兩地黃精和玉竹有機成分的異同，分別測定了兩種藥材脂溶性提取物的紅外光譜(圖1，2)。對比貴州玉竹和北京玉竹的紅外光譜(圖1)不難發現，不僅圖譜基本相似，而且在2920cm-1、2851cm-1、1377cm-1和65438。
圖1玉竹脂溶性提取物的紅外光譜樣品產地:by1，by2北京，gy1，gy2貴州。
從圖2中可以看出，貴州地黃和北京地黃的紅外光譜圖譜雖然大致相似，但可以明顯區分其差異。比如北京黃精在3325cm-1，1613cm-1附近出現弱吸收，而貴州黃精在這兩個地方出現兩個強吸收峰。這種分析結果與微量元素所表示的結果相同，兩種地黃在有機成分和無機成分方面既有相似之處，也有明顯的差異。
圖2黃精脂溶性提取物的紅外光譜樣品產地:bh1，bh2北京，gh1，gh2貴州。
5藥物療效與元素組成的關系
隨著研究的深入，人們知道細胞中的蛋白質或蛋白質復合物是微量元素的受體。生物體內的微量元素大多構造成有機配合物。在配體和微量元素的協同作用下，參與生物體內的生化過程。在生物的動態平衡中，微量元素的含量會維持在壹個較窄的範圍內。超過這個範圍時，過高或過低都會幹擾或阻斷細胞膜、細胞質和細胞核的正常功能(曹子全等，1993；王魁等人，1992)，對身體造成傷害。我們對黃精和玉竹的微量元素進行了分析，結合前人對有機成分的分析，二者都反映了藥效的印記。黃精具有益氣壯陽、健脾補腎的作用；玉竹具有滋陰潤燥、生津止渴的作用。它們的有機成分以高糖(葡萄糖、甘露糖、果糖、半乳糖醛酸等)為特征。).此外，黃芪還含有天冬氨酸、高絲氨酸、賴氨酸等11氨基酸，以及毛地黃和多種蒽醌類化合物。玉竹含有皂甙(百合、百合、山奈酚苷)、槲皮苷、維生素A、澱粉等。微量元素主要有鋅、銅、錳、鉻、硒、磷等。葡萄糖酸鋅能與葡萄糖結合，易被人體吸收，毒性小，能迅速升高血清鋅濃度。鋅和氨基酸的復合物可以轉化為生物活性酶-碳酸酐酶、羧化酶、天冬氨酸轉氨酶、乳酸脫氫酶等。(胡士林，1989)。鋅的理化性質決定了其特定的生物學功能，它成為碳酸酐酶和羧化酶分子的活性中心，具有催化、結構和調節作用。當生物細胞膜中的鋅酶有足夠的鋅離子時，酶的活性增加，降血糖激素腎上腺素的活性降低，從而抑制血糖的升高。心臟和腦細胞中乳酸脫氫酶的活性起強心和鎮靜作用(Levaneder，1987)。鋅、銅、錳與糖苷的絡合物在大腸桿菌的活性下，可轉化為超氧化物歧化酶，提高其活性。硒和磷是含硒磷脂過氧化氫谷胱甘肽過氧化物酶的主要成員。因其抗氧化作用，可清除自由基，在解毒、抗炎、抗輻射損傷、免疫等方面均有成果。遺憾的是，鉻沒有經過分析，但從其他數據得知，浙江黃精中鉻的含量僅為3.9μg/g(曹子全等，1993)，已經顯示出它的生命力。人體腸道吸收有機鉻絡合物比無機鉻更容易與絲氨酸等氨基酸合成天然配體。含鉻的蛋白質和核酸能強化胰島素，參與糖和脂肪的代謝，阻止脂質的沈積，從而起到降低血壓和預防動脈粥樣硬化的作用。玉竹中鉻的含量較低(廣東，0.6μg/g)(曹子全等，1993)，且缺乏與之結合的氨基酸，因此在預防動脈粥樣硬化方面不如黃精有效。
需要指出的是，從人們長期生活經驗的總結中，我們知道了黃精和玉竹的藥用價值，只能根據其成分和最近的研究成果進行粗淺的探討，因為元素及其有機配體可以是蛋白質、氨基酸、肽、酶、激素等生物分子，其轉化、遷移、賦存形式、作用機制、生化功能及其在生物體內的協同和拮抗關系並不完全清楚。特別是微量元素在人體組織中的穩定濃度很低，相互作用大多涉及生物分子與元素之間的絡合(或螯合)，細微的變化都會影響元素在體內的吸收和代謝功能。只有基於分子生物學和細胞學的深入研究，追溯藥物有效成分、藥理和作用條件之間的關系，才能了解微量元素及其有機絡合物的真正效用。
6結束語
通過對北京和貴州地黃、玉竹中微量元素含量的分析比較，以及與有效化學成分及其功能的關系探討，總結出以下幾點認識。
(1)黃精和玉竹富含鋅、銅、磷、鉀、錳、硒、鉻、鍶等人體必需的營養成分。黃精中鋅、銅、硒、鍶、錳、鎳、磷等營養元素的平均含量北京高於貴州。北京玉竹中的Zn、Cu、Se、P也高於貴州，Sr、Mn、Ni則正好相反。
(2)北京和貴州玉竹中營養元素相對穩定，主要與植物固有的營養基因和生理特性有關；北京和貴州的營養元素差異顯著，可能主要受外界環境控制。
(3)北京和貴州玉竹的有機成分也相對穩定，兩地黃精的有機成分有壹定程度的變異。
(4)黃精、玉竹的營養元素與糖類、苷類、氨基酸結合形成復合物，促進人體吸收利用，有利於發揮其功效。這兩種藥材在無機和有機成分上的共性和個性，在藥效上也表現出相應的共性和差異。
參考
林林，林守全。黃精和玉竹的生藥學和組織學特征比較。中草藥，1994，第25卷第5期，261 ~ 265頁。
秦，甘。玉竹。中國常用中藥材，第173 ~ 180頁。北京:科學出版社，1995。
冉茂雄。黃精。中國常用中草藥，第503 ~ 509頁。北京:科學出版社，1995。
曹子全。微量元素與中藥。北京:中國中醫藥出版社，1993。
王魁。生命科學中的微量元素。北京:中國計量出版社，1992。
胡士林。中國道地藥材。北京:黑龍江科學技術出版社，1989。
Leuaneder O.A (1987)，朱譯。人和動物的微量元素營養。青島:青島出版社，1994。