黃精和玉竹微量元素含量及藥物功效

張玲金

（中國地質科學院生物環境地球化學研究中心，北京　100037）

摘要　黃精和玉竹均含有較豐富的人體必需的營養元素Zn、Cu、Se、Sr、K、P、Mn等。北京、貴州兩地玉竹中營養元素和有機成分相對穩定，主要與內在的植物營養性基因和生理學特征有關；北京、貴州兩地黃精內營養元素與有機成分存在壹定程度的差異，可能主要受制於外界環境。黃精和玉竹營養元素與糖類、甙類、氨基酸結合成配合物，易於被人體吸收，也利於充分發揮其效能。這兩種藥材在無機和有機成分上的相同點和差異點，在藥物功效上也顯示了相應的相同和差異特征。

關鍵詞　黃精　玉竹　微量元素

傳統藥材黃精、玉竹在我國分布頗為廣泛，同屬百合科。兩種藥材在生藥外形、組織結構特征、植物基源和藥用效果等方面有許多***性（林琳、林壽全，1994）。藥用歷史源遠流長，並被視為滋補的佳品，現已將其納入保健品，營養滋補品（秦誌業、甘運果，1995；冉懋雄，1995）。為促進野生資源的利用和開發，本文分析了黃精和玉竹中所含的Zn、Cu、Fe、Mn、Cr等12種人體必需元素的含量與其存在的背景，無機與有機相結合的有效化學成分，以及在人體內所起的作用。

1　材料與方法

1.1　樣品采集

黃精植物及土壤樣采自北京的西北旺、八達嶺、黃花峪、龍慶峽、嵩山及貴州六枝的耳紅、爛泥箐、隋腳等地。玉竹植物及土壤樣采自北京的西北旺、八達嶺、大莊科及貴州六枝那克、隋腳、懶板登等地。植物樣均為原植物的根莖，經洗凈、烘幹、球磨粉碎後儲存在幹燥器中，備用。

土壤樣去除植物根須，經風幹、粉碎後備用。

1.2　樣品分析

植物樣和土壤樣均測定了P、K、Ca、Mg、Cu、Zn、Mn、Mo、Sr、Se、Ni、Co等12種元素。植物及土壤中的Se以分子熒光光度法測定，植物中的Mn、Mo、Co以電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）法測定，植物及土壤中的其他元素均以電感耦合等離子體發射光譜（ICP-AES）法測定。黃精、玉竹的紅外光譜為石油醚提取物的紅外光譜。

2　分析結果

黃精微量元素含量見表1。玉竹微量元素含量見表2。

表1　黃精微量元素含量［wB/（μg·g-1）］

表2　玉竹微量元素含量［wB/（μg·g-1）]

3　不同產地微量元素間的差異

微量元素含量及其形態是衡量藥材質量的重要標誌之壹，中草藥微量元素含量常帶有區域性特色。為了確定北京、貴州兩地的玉竹內微量元素有無顯著差異，用數理統計法進行了方差分析。從表3表4可以看出，在同壹地區，同種藥材不同樣本之間的方差不是本質的差異，可視這種組內方差是由隨機因素引起的，而組間方差則描述不同地區樣本之間的異同，各元素的組內差方和都大於組間差方和。另從組間自由度和組內自由度得到，顯著水平0.05，單翼否定域為（5.59,＋∞），與F值（組間方差/組內方差）對比，計算出的F值均落在否定域外，意味著兩地玉竹的微量元素差異並不明顯。

表3　黃精種植土壤微量元素含量［wB/（μg·g-1）］

①百分含量。

表4　玉竹種植土壤微量元素含量［wB/（μg·g-1）］

①百分含量。對同種植物，土壤與植物編號相對應。

生物都是從環境中選擇性地吸取養分。北京和貴州兩地，無論在氣候、土壤、地貌、水文、植被和人為因素各個方面都有各自鮮明的特點，暗示兩地土壤溶液中元素有效濃度差異可能很大，但兩地玉竹中微量元素含量離散度很小，足以表明生物利用度相對穩定，對元素構成了可控制的攝入機制。也就是說，玉竹根部細胞膜只允許壹定數量的物質進入植物體內，當某元素攝入量達到壹定程度時，負反饋作用將停止對該元素的吸收，顯然，主要取決於內在的植物營養性基因和生理學特征。不過也應看到，即使在同壹地區相同或相近的自然生態條件下，不同樣品間同種元素含量依然存在某些差別，黃精中Cu、Mo、Zn、Co等元素含量與土壤中相應元素總含量也不呈線性函數關系，外在的環境因素（土壤成分、結構、氧化還原電位、酸堿度、溶液的離子濃度與存在形式）還是有壹定的約束，可能影射了不同背景下綜合因素影響下有效含量的復雜變化。

對北京和貴州的黃精所含微量元素做了同樣的方差分析（表5），顯著水平0.05，否定域為（4.96,＋∞），兩地黃精中Ca、Cu、Sr、Co、Ni元素F值位於否定域內，表明這類元素兩地差異明顯；P、K、Mg、Zn、Mn、Mo、Se元素F值雖落在否定域外，但有的已逼進否定域最低值，這類元素兩地分異不突出，總的反映了否定域外的離散度。進壹步又對植根於黃精下的兩地土壤中Ca、Cu、Sr、Co、Ni含量進行了方差分析（表6），結果沒有顯著區別。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相對含量遠高於黃精內的相應元素相對含量。由此可知，土壤中物源充足，盡管不能用某壹元素總含量替代其有效含量，然而，從同壹屬種的黃精所具有的相同生物屬性來看，兩地黃精內元素差異似乎不反映它對不同元素選擇性吸收能力的強弱，主要偏於植物賴以生存的外部環境條件。其中以K、Mg、Mn、P最為鮮明，從所選擇的種植黃精的土壤來看，全鉀和全鎂含量北京地區均高於貴州地區，這是不難理解的，南方氣候條件和生態環境易於使含鉀和含鎂礦物鉀長石、雲母、白雲石等風化分解，鉀、鎂易流失；北方則保留較多的原生鉀、鎂礦物，雖總含量高，但生物有效利用率（黃精鉀、鎂含量/土壤全鉀、鎂含量）還是低於南方，從而表明貴州地區有效鉀、鎂得到了更充分的利用。全錳含量則與鉀、鎂相反，貴州大多高於北京。這是因為南方地區在原生礦物風化時，錳與鐵、鋁的凝膠體壹同澱積保存下來，尤其是在適宜的氧化還原狀態下（低pH值），錳的活化，有效性增高，利於黃精吸收。北京黃精中磷相對含量高於或接近其種植土壤中磷相對含量，反映了黃精對磷特有的親和性。貴州地區黃精中磷的相對含量低於其種植土壤中磷的相對含量，這與南方土壤中磷有效含量低於北方土壤中磷的有效含量相符，可能揭示了南方酸性環境與北方堿性環境的差異。

表5　不同地區玉竹微量元素含量的方差分析

註：F0.05（1,7）=5.59。

表6　不同地區黃精微量元素含量的方差分析

註：F0.05（1,10）=4.96。

4　黃精、玉竹脂溶提取物的紅外光譜

為比較北京、貴州兩地的黃精和玉竹有機成分的異同，分別測定了兩類藥材脂溶提取物的紅外光譜（圖1、2）。對照貴州和北京玉竹的紅外光譜圖譜（圖1），不難發現，不僅圖譜輪廓基本類同，尤其在2920cm-1、2851cm-1、1377cm-1、1463cm-1、721cm-1等峰處的吸收能力也趨於壹致，影射了兩地玉竹所含有機成分既接近又穩定，這與兩地玉竹中微量元素所持的穩定特征是壹致的。

圖1　玉竹脂溶提取物的紅外光譜圖樣品產地：by1、by2北京，gy1、gy2貴州

由圖2可知，貴州和北京兩地黃精的紅外光譜圖譜總體輪廓雖大致類同，但又能明顯地分辨出它們的不同之處，如北京黃精在3325cm-1、1613cm-1左右處顯示了很弱的吸收，而貴州黃精在這兩處呈現出兩個強烈的吸收峰，在1460～400cm-1段的吸收狀況兩地亦明顯不同。該分析結果，與微量元素表述的特征相同，無論在有機還是無機成分上，兩地黃精既有***同之處又存在著明顯的差異。

圖2　黃精脂溶提取物的紅外光譜圖　樣品產地：bh1、bh2北京，gh1、gh2貴州

5　藥物功效與元素組分的關系

隨著研究的深入，現已知道，細胞中蛋白質或蛋白復合體是微量元素的受體。生物體內的微量元素，多構築成有機配位化合物。在配位體與微量元素相互協同作用下，***同參與生物體內的生物化學過程。在生物體內的動態平衡中，微量元素含量將維系在壹個狹小範圍內，當超出這壹範圍，過高或過低，均可幹擾或阻斷細胞膜、細胞質和細胞核的正常功能（曹自權等，1993；王夔等，1992），造成對機體的危害。我們對黃精和玉竹的微量元素分析，結合前人所做的有機成分分析，兩者***同折射出藥物功效的印跡。黃精具有補氣、養陽、健脾益腎之作用；玉竹具有養陰潤燥、生津止渴之功能。它們的有機成分均以高糖（葡萄糖、甘露糖、果糖、半乳糖醛酸等）為特征。此外，黃精尚含天冬氨酸、高絲氨酸、賴氨酸等11種氨基酸，以及毛地黃甙和多種蒽醌類化合物；玉竹中有皂甙（鈴蘭苦甙、鈴蘭甙、山萘酚甙）、槲皮醇、維生素A、澱粉等。微量元素則以Zn、Cu、Mn、Cr、Se、P等為主。鋅與葡萄糖可結合成葡萄糖酸鋅，易被人體吸收，毒性小，能迅速提高血清鋅的濃度。鋅與氨基酸組成的配合物，可在人體中轉化為生物活性酶——碳酸酐酶、羧酸酶、天冬氨酸轉氨甲酰酶、乳酸脫氫酶等（胡世林，1989）。鋅的物化性質，決定了它的特異生物學功能，成為碳酸酐酶、羧酸酶酶分子的活性中心，具有催化、結構、調節等作用，當生物細胞膜內含鋅酶中有足夠多的鋅離子時，酶的活性增強，升血糖激素——腎上腺素的活力下降，從而抑制了血糖增高；心、腦細胞組織中的乳酸脫氫酶的活性起強心和鎮靜作用（Levaneder,1987）。鋅、銅、錳與甙類配合物，在大腸桿菌活動下，可轉為超氧化物歧化酶並提高它的活性；硒與磷是含硒磷脂過氧化氫谷胱甘肽過氧化物酶的主要成員，由於它們的抗氧化作用，能清除自由基，才在解毒、抗炎、抵禦輻射損傷和免疫方面見有成效。遺憾的是鉻未分析，但從其他資料中獲悉，浙江黃精含鉻僅為3.9μg/g（曹自權等，1993），已顯示了它的活力，與絲氨酸等氨基酸合成天然配體，人體腸道吸收有機鉻配合物要比無機鉻容易得多。含鉻的蛋白質、核酸能強化胰島素作用，參與糖和脂肪代謝，阻止類脂物質澱積，從而起著降壓和防止粥樣動脈硬化的作用。玉竹中鉻的含量偏低（廣東，0.6μg/g）（曹自權等，1993），又缺少與其相結合的氨基酸，因此在防止粥樣動脈硬化方面不如黃精成效顯著。

應當指出，從人們長期的生活經驗總結中，了解到黃精和玉竹的藥用價值，我們結合其成分和新近的研究成果只能進行粗淺的探討，因為元素及其有機配位物可以是蛋白質、氨基酸、肽、酶、激素等多種生物分子，它們在生物體內轉化、遷移、賦存形式、作用機理、生化功能及其間的協同與拮抗關系尚不完全清楚，尤其是人體組織內微量元素穩定濃度很低，相互作用大多涉及到生物分子與元素間的絡合（或螯合）作用，細微的變化都會影響元素的吸收和體內代謝功能。只有立足在分子生物學和細胞學深入研究的基礎上，追蹤藥物有效成分、藥理學與作用條件之間的相互關系，方能理解微量元素與其有機配合物的真正效用。

6　結束語

通過對北京、貴州兩地黃精和玉竹微量元素含量的分析和對比，與有效化學成分關系及其作用等方面的探討，歸納出以下幾點認識。

（1）黃精與玉竹均含有較豐富的人體必需的營養元素Zn、Cu、P、K、Mn、Se、Cr、Sr等。營養元素的平均含量，黃精中Zn、Cu、Se、Sr、Mn、Ni、P，京地高於黔地；玉竹內Zn、Cu、Se、P，京地也高於黔地，而Sr、Mn、Ni等正相反。

（2）北京、貴州兩地玉竹中營養元素相對穩定，主要與內在的植物營養性基因和生理學特征有關；北京、貴州兩地黃精內營養元素差異較顯著，可能主要受制於外界環境。

（3）北京、貴州兩地玉竹的有機成分也相對穩定，兩地的黃精有機成分出現壹定程度的變異。

（4）黃精和玉竹營養元素與糖類、甙類、氨基酸結合成配合物，促進人體的吸收和利用，利於充分發揮其效能。這兩種藥材在無機和有機成分上的***性和個性，在藥物功效上也顯示了相應的***性和差異。

參考文獻

林琳，林壽全.黃精與玉竹的生藥性狀及組織特征比較.中草藥，1994，第25卷，第五期，第261～265頁

秦誌業，甘運果.玉竹.中國常用中藥材，第173～180頁.北京：科學出版社，1995

冉懋雄.黃精.中國常用中藥材，第503～509頁.北京：科學出版社，1995

曹自權主編.微量元素與中醫藥.北京：中國中醫藥出版社，1993

王夔主編.生命科學中的微量元素.北京：中國計量出版社，1992