矿质元素及ｐＨ值与栀子中栀子苷含量的相关性|栀子苷

　　摘　要：为了探讨栀子苷含量与土壤及药材中的矿质元素的相关关系，用主成分分析方法对8个不同产地的栀子土壤中13种矿质元素及pH与药材中12种矿质元素进行了多因素分析。结果表明：Fe和Ni、Fe和Al、Mn和Co之间呈极显著正相关。影响栀子苷含量的Mg和pH贡献率分别为49．614％和20．826％，两者对栀子苷的变异贡献率最大。同时进行了栀子苷含量的变化与主成分的多元相关分析，证实了矿质元素与中药功效之间存在相关性。
　　关键词：栀子；矿质元素；主成分分析
　　中图分类号：0945．18
　　文献标识码：A
　　文章编号：1007-7847(2006)02―0134-05
　　山栀子又名黄栀子，为常绿灌木茜草科(Rubaceae)栀子属(Cordenia)山栀子(Cordeniajasminoides Ellis)的成熟果实。栀子味甘、性寒，具有泻火除烦、清热利湿、凉血散淤的功能。主要用于热病心烦、目赤、黄疸、热淋尿涩、吐血、外治扭伤肿痛。栀子中主要有效成分为栀子苷(gentiobioside)。不同地点采集的栀子样品，其栀子苷含量差异较大，即使是同一地点不同地块上采集的样品栀子苷含量也有很大差异，这说明除了气候影响之外，土壤类型也是影响栀子苷含量的重要因素。《中国道地药材论丛》一书指出：凡用药必讲求道地性。古代学者有关药材道地性的论述颇丰，如：“古之医者…用药必依土地，所以治十得九”，“凡用药必须择土地之所宜者，则药力具，用之有据。”这里指出了道地药材产出的必要条件，即疗效好的药材只产在一定的地区内。
　　主成分分析是从多个存在一定相关关系的变量中选出几个新的综合变量，而新的综合变量又能反映原来多个变量所提供的主要信息，从而简化数据结构，寻找变量间的线性关系。近年来，国内外对栀子苷的药理作用、化学成分等进行了大量研究，但尚未见到植物体内栀子苷含量与土壤中和药材中的矿质元素的相关性研究。本文采用主成分分析法对不同产区栀子药材中栀子苷含量及药材和土壤中的矿质元素进行分析，以期为栀子药材生产中栀子苷的调控研究提供理论依据。
　　
　　1　材料和方法
　　
　　1．1 样品采集
　　采集8个不同地点(表1)的栀子果实和采样地的0～20cm土层的土壤样本，带回实验室。土壤样品自然风干后保存用于矿质元素测定，采集到的果实于烘箱中55℃烘干备用。
　　
　　1．2 样品分析
　　1．2．1 栀子苷的高效液相测定
　　取栀子药材粉末(过60目筛)0．100g，精密称定，置25mL量瓶中，加甲醇20mL，摇匀，称定质量，超声提取20min，取出，放冷，用甲醇补重，摇匀，用微孔滤膜(0．45μm)滤过，即可进行HPLC分析。色谱条件：色谱柱为DiamonsilTMC18柱(250mm×4．6mm，5μm)(美国迪马公司)，柱温30℃，流动相为乙腈：水(15：85)，进样量为10μL，检测波长为258nm。
　　1．2．2 药材中矿质元素的分析
　　电子天平准确称取样品0．200g，加入1mL硝酸和1mL双氧水，置于聚四氟乙烯罐，放入不锈钢外套中，拧紧，在烘箱中160℃加热4h，冷却后取出罐，用超纯水定容至10mL，待测。
　　1．2．3 土壤中矿质元素的分析
　　土壤样品风干研磨，过100目筛，准确称取0．100S，置入聚四氟乙烯罐中，加入3mL硝酸、1mL高氯酸、1mL氢氟酸，放于不锈钢外套中于烘箱中160℃加热4～5h，冷却后取出罐，在电热板上敞口加热去硅及残留的氢氟酸，待大量白烟冒尽．样品呈可流动球珠状时取下，加入1mL硝酸，微热，冷却至常温，用高纯水定容至10mL，再用法国JY-ULTIMA型ICP-AES型电感耦合等离子光谱仪测定无机元素含量。
　　1．3 相关分析与主成分分析方法
　　以栀子苷含量、土壤中13种矿质元素含量及pH、药材中12种矿质元素的含量建立分析数据库，应用SPSSl0．0统计软件，进行主成分分析，选取主成分，利用主成分值与栀子苷含量的变化的相关关系，建立回归方程。
　　
　　2　结果与分析
　　
　　2．1　各指标的相关系数分析
　　表2是土壤中13种矿质元素含量及pH与栀子苷(Y)含量的相关系数阵，从表2可以看出，Fe和Ni、Fe和Al、Mn和Co之间呈极显著正相关，说明它们之间有较强或一定的相互促进作用。
　　
　　2．2 因子分析
　　2．2．1 因子提取及解释
　　因子提取的目的之一是抓住研究体系最主要的因素。因此，在标准化后的数据矩阵D中，n个变量两两之间的相关关系构成n行n列的相关矩阵只，是一个实对称矩阵。计算相关矩阵R的特征值和特征向量得到n个特征值，也就是可得到n个公共因子。但是在这n个特征值中，有的很小，说明这些公共因子不重要。因子分析希望在不损失过多原始变量之间关系信息的基础上，用尽可能少的公共因子来表示原始变量之间的相关性，从而达到抓住本质、简化问题的目的，因此在n个公共因子中可以删去那些不重要的因子，从而得到主因子数．本文分别计算8个不同产地的栀子药材中矿质元素和土壤中矿质元素与栀子苷含量的相关性。
　　2．2．2 主成分的特征值及贡献率
　　表3列出了通过对土壤主成分分析求得的各主成分的特征值及贡献率。其中第1主成分的贡献率为49．614％，第2主成分为20．826％，二者对不同产区栀子苷的变异贡献率最大，第3主成分的贡献率为13．180％，第4、5主成分对栀子苷的变异贡献率很小。前3个主成分的累积贡献率达83．620％，已能反映8个不同产地土壤矿质元素与栀子苷的变化，故选前3个主成分进行分析即可。
　　表4列出了通过对药材主成分分析求得的各主成分的特征值及贡献率。其中第1主成分的贡献率为41．219％，第2主成分为19．891％，二者对不同产区栀子苷的变异贡献率最大，第3、4主成分的贡献率分别为14．274％和12．625％。前4个主成分的累积贡献率达88．009％，已能反映8个不同产地药材矿质元素与栀子苷的变化关系，故选前4个主成分进行分析即可。
　　
　　2．2．3 主成分的指标因子负荷量与各指标因子的分类
　　根据特征值和特征向量可计算得到初始因子载荷矩阵，为更好地看出因子载荷矩阵的各系数与变量之间的关系，将初始因子矩阵作为方差最大正交因子旋转，得到旋转后的因子载荷矩阵见表5、6。因子分析的目的之一是鉴别有实际意义的因子，经过旋转后的旋转因子矩阵得到有意义的因子。表5列出了土壤中前3个主成分的指标因子负荷量。根据各主成分各指标因子负荷量的大小，将各指标因子进行分类。第1主成分中，指标因子负荷量较大的变量是Mg，Mg是叶绿素的成分，对光合作用有重要作用，与碳水化合物的转化和降解有关。第2主成分中，指标因子负荷量较大的变量是pH值。第3主成分中，指标因子负荷变量最大的是Zn、P．Zn是合成生长素前身－色氨酸的必需元素，缺乏时不能合成生长素，是许多脱氢酶、蛋白酶等的必要组成成分。P参与多种代谢过程，是核酸、核蛋白和磷脂的主要成分，与蛋白质合成，细胞分裂、细胞生长有密切关系，是许多辅酶的成分。这些因子通过调节植物生长发育，而与栀子苷含量关系密切。
　　表6列出了药材中前4个主成分的指标因子负荷量。根据各主成分各指标因子负荷量的大小，将各指标因子进行分类。第1主成分中，指标因子负荷量最大的变量是Cr，第2、3、4主成分分中指标因子负荷变量最大的分别是Pe、Ca和Zn。说明药材中Cr、Fe、Ca、Zn与栀子苷的含量密切相关。
　　2．2．4 栀子苷的动态变化与主成分的多元相关分析
　　不同产地土壤中及药材中主成分的特征值与栀子苷的变化分别见表7、8，各主成分与栀子苷的多元线形相关分析结果见表9、10．从表9中可以看出，土壤中各主成分只有第2主成分即Mg元素与栀子苷之间的相关性达到显著相关，复相关系数为0．674。这与表2的相关系数分析结果相一致，从而进一步确定Mg对栀子苷含量的显著影响作用。3个因子间相关系数为0，说明这3个因子从主成分分析的角度来讲是独立存在的。从表10中可以看出，药材中各主成分只有第4主成分即Zn元素与栀子苷呈显著负相关，即锌含量越低栀子苷含量越高，复相关系数为－0．584。
　　
　　3 讨论
　　
　　在各种问题的多指标分析中，往往指标的个数多，又有相互关系，导致分析工作比较困难。多元统计的主成分分析是指在不损失或很少损失原有信息的前提下，将原来个数较多而且彼此相关的指标转换为新的个数较少而彼此独立或不相关的综合指标，从而简化多指标分析。本文通过主成分分析得出Mg和pH为影响栀子苷含量的主要成分，每个主成分都反映了所控制的各性状之间的相互关系，第1的主成分Mg的贡献率达49．614％，第2主成分pH的贡献率为20．826％，说明这两个因子对栀子苷含量影响最大。
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