掌叶覆盆子根茎中重金属年动态变化及相关性分析

王松琳， 潘俊杰， 陈正道

(1.浙江省农业技术推广中心，浙江 杭州 310020；

2.丽水市农林科学研究院，浙江 丽水 323000；
3.浙江省耕地质量与肥料管理总站，浙江 杭州 310020)

掌叶覆盆子为蔷薇科悬钩子属植物，主要分布于我国华东地区的江苏、安徽、浙江、江西、福建等省[1]，是一种重要的药用植物，其根、叶、未成熟果实均可入药。掌叶覆盆子的未成熟干燥果实是一味常用中药，名为覆盆子，具有益肾、固精、缩尿和明目之功效，用于遗尿尿频、阳痿早泄、遗精滑精和目暗昏花等治疗[2]，为《中华人民共和国药典》(2020年版)收载的常用中药。掌叶覆盆子的成熟果实可鲜食，黄酮类化合物、可溶性糖、VC等营养成分和生物活性物质含量较高[3]，世界粮农组织(FAO)将其推荐为世界第3代卫生无公害保健营养水果，近年来很多地区也将其作为经济作物进行广泛种植，取得良好的经济效益[4-5]。掌叶覆盆子干燥根及残茎为常用畲药，名为搁公扭根，以畲族习用药材名义收载于《浙江省中药炮制规范》(2015年版)，具有祛风止痛、明目退翳、和胃止呕等功效[6-7]。

近年来，随着对掌叶覆盆子相关研究的深入，其根和茎的药用价值逐渐凸显，其药效和品质愈加重要。重金属污染一直是影响中药材品质的重要因素。目前掌叶覆盆子的研究主要集中在果实中，而对其根茎的研究较少，尤其是针对根茎中重金属污染等质量安全问题的研究鲜有报道。本文通过测定掌叶覆盆子根茎中重金属物质在全年不同时段的含量差异，分析其不同时段含量的动态变化相关性，进一步确定掌叶覆盆子中重金属含量较低的时段，将其作为最佳采收期，为掌叶覆盆子根和茎的合理安全采收提供参考依据。

1.1 供试材料

试验材料采集地位于浙江省丽水市莲都区雅溪镇，供试掌叶覆盆子品种主要来源为野生引种，以分蘖繁殖为主。在种植基地选取5株长势较好、无病虫害的掌叶覆盆子进行定点采样，于每月中旬采集根和茎鲜样，清洗后于55 ℃烘干至恒重，粉碎过筛，密封保存，用于后续试验。

1.2 方法

采用硝酸消煮法进行样品消解，具体参照《食品中多元素的测定》(GB/T 5009.268—2016)中的微波消解法[8]进行。用电感耦合等离子体质谱仪对样品测定液进行定量分析并绘制标准曲线，根据标准曲线计算元素质量分数，进一步得出掌叶覆盆子根和茎中主要重金属(Cr、Ni、Cu、Pb、As、Se、Cd)的含量。

1.3 数据处理

根据测定结果，利用SPSS 18.0软件进行方差分析(ANOVA)和相关性分析，探究全年不同时段覆掌叶盆子根、茎中重金属含量的相关性；
利用GraphPad Prism7对分析数据进行绘图。

2.1 掌叶覆盆子根中重金属含量全年动态变化

掌叶覆盆子根中重金属含量全年变化情况如图1所示。结果表明，掌叶覆盆子根中Cr、Ni、Cu、Pb含量较高，As、Se、Cd含量较低。Cr、Ni、Cu、Pb和As的含量变化一致，呈现出先增后减的趋势，均在4月13日掌叶覆盆子生长临近成熟时达到峰值，其中Cu的含量最高，达到16.09 mg·kg-1；
在5月10日进入采摘期后，呈现先迅速降低后进入波动式下降的趋势，除Cr在6月15日出现一次回升，含量增至12.45 mg·kg-1外，Cr、Ni、Cu、As和Pb均在9月18日到达最低值。其中，As含量最低，仅为0.04 mg·kg-1。Se含量变化较为平稳，Cd则呈现出波动式上涨，在12月10日达到峰值。由此可知，掌叶覆盆子根中重金属含量变化的拐点在5月中下旬出现，即在掌叶覆盆子临近成熟、果实进入采收期的期间，而在7—8月，Ni、Cu、Pb、Cd等重金属含量出现回升。因此，从重金属含量高低的角度分析可知，5月下旬或9月中下旬为掌叶覆盆子根的最佳采收时机。

图1 掌叶覆盆子根中重金属含量的全年动态变化

2.2 掌叶覆盆子茎中重金属含量全年动态变化

由图2可知，掌叶覆盆子茎中重金属含量情况与根中基本一致，同为Cr、Ni、Cu、Pb较高，As、Se、Cd较低，但全年动态变化趋势与根中并不相同。其中，Cr含量变化幅度较大，在1月10日后急剧下降，至最低点后，呈现两次先增后减的变化趋势，并在6月15日达到峰值；
Ni的变化趋势与Cr基本一致，但变异幅度较平缓；
Cu、Pb、Cd的变化趋势基本一致，均在2月13日、5月10日和11月12日达到高点，全年呈现出3～4次先增后减的动态变化趋势。As和Se变化趋势相似，且变化幅度平缓，基本呈现先增后减的趋势，分别于6月16日和5月10日到达峰值后逐渐降低。分析结果表明，掌叶覆盆子茎中7种重金属含量的动态变化拐点基本在5月中下旬至7月上旬，Cu和Cd均在7月达到全年最低点，而Cr、Ni、Cu、Pb和Cd均在8月中旬出现上升趋势。因此，从重金属含量高低分析认为，7月中下旬为掌叶覆盆子茎的最佳采收时机。

图2 掌叶覆盆子茎中重金属含量的全年动态变化

2.3 掌叶覆盆子根和茎中重金属含量在全年不同时段的差异

分析比较同一重金属在全年不同时段含量高低，以及不同重金属在同一时期的含量高低。由表1可知，掌叶覆盆子根中重金属的年均含量大小顺序应为Cr>Cu>Ni>Pb>Cd>Se>As。

表1 全年不同时段掌叶覆盆子根中重金属含量的差异性分析

根中各重金属含量在全年各时期的差异显著性亦不相同。Cr、Ni、Cu、Pb、As、Cd含量均表现出显著性差异；
Se全年各时期含量相对稳定，其峰值在11月13日，但相比4—7月，其间差异并不显著。

由表2可知，掌叶覆盆子茎中重金属年均含量大小顺序与根中一致，但茎中各重金属含量在全年各时期的差异显著性与根中区别较大。其中，Cr、Ni、Pb和As含量在全年各时期之间存在显著差异，而Cu在6月进入拐点后，其含量在6—10月并无显著性差异；
Se在5月10日进入峰值后呈波动下降趋势，其含量在6—12月均未表现出显著性差异；
Cd在2月13日达到峰值后迅速降低，呈现出先降后升的动态变化趋势，含量在3—9月无显著性差异。

表2 全年不同时段掌叶覆盆子茎中重金属含量的差异性分析

2.4 掌叶覆盆子根和茎中重金属含量间的相关性分析

掌叶覆盆子根中的重金属含量间的相关系数如表3所示。Cr与Ni、As、Se间呈现极显著正相关，与Cu呈显著正相关；
Ni与Cu、As、Pb间呈极显著正相关，与Se呈显著正相关；
Cu与As间呈现出极显著正相关，与Pb呈现显著正相关；
其他重金属间的相关性均未达到显著水平。由此说明，掌叶覆盆子根中重金属含量相互间具有一定的促进作用，尤其是Cr与Ni、Cu、As、Se，以及Ni与Cu、As、Se、Pb含量间均存在极显著或显著正相关；
Cd虽与Cr、Ni、Cu和As间存在负相关，但差异不显著，并不能说明其间存在拮抗作用。以上结果表明，掌叶覆盆子根中各重金属间存在不同程度的协同促进关系，某种金属的积累可能会促进其他重金属的吸收，尤以Cr和Ni的作用较为明显。

表3 掌叶覆盆子根中重金属含量间的相关性

掌叶覆盆子茎中的重金属含量间的相关系数如表4所示。Cr与Ni之间呈极显著正相关，Cr与As、Cu与Cd、Cd与Pb之间均呈显著正相关，其他重金属间的相关性均未达到显著水平。结果表明，掌叶覆盆子茎中各重金属间的相关性较根中弱，Cr可能对Ni的积累有一定的促进作用。

表4 掌叶覆盆子茎中重金属含量间的相关性

重金属含量一直是中药材质量安全的重要风险因子，Cd、As、Pb等重金属能以多种形态存在，对人体健康造成严重损害[9]。目前针对掌叶覆盆子的研究主要集中在种质资源开发，以及果实营养成分和药效成分等方面，对根和茎等部位的研究报道较少[10-12]。姜晶等[13]对越橘、树莓等3种小浆果果实的重金属元素展开分析认为，树莓中Pb、Cd、As的含量均在标准限制之内；
胡姝等[14]通过电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定树莓、蓝莓等小浆果中As、Pb、Cd、Cr、Hg及Cu等重金属含量，结果表明，As、Cd、Hg重金属含量均<0.01 mg·kg-1，Cu含量最高，在黑加仑中达到4.7 mg·kg-1。本研究结果显示，掌叶覆盆子根和茎中重金属含量符合国际标准化组织(ISO)颁布的《中医药-中药材重金属限量》(2015年)标准规定，其根、茎中重金属年平均含量表现为Cr>Cu>Ni>Pb>Cd>Se>As，且7种重金属根中含量均高于茎。根中重金属含量大多在5月中下旬进入拐点，9月下旬到达最低值；
而茎中重金属含量拐点出现在5月中下旬至7月上旬，Cu、Cd、As在7月达到最低值。此外，掌叶覆盆子根中Cr、Ni、Cu、Pb、As含量之间存在极显著或显著正相关，说明其间存在不同程度的协同促进关系；
茎中各重金属间大多不存在显著性关系，是否存在协调或拮抗关系仍需要进一步研究。

综上所述，从重金属含量高低的角度分析，5月下旬或9月中下旬为掌叶覆盆子根的最佳采收时机，7月中下旬为掌叶覆盆子茎的最佳采收时机，以此作为掌叶覆盆子根和茎的采收期，可有效降低根、茎中重金属含量，为保障质量安全和药效起到一定的指导作用。