黃芪中5種常見重金屬所引起的健康風(fēng)險*

田 瑞，鎖忠伏，馬忠英，馬銘琦，李家興，朱美霖（.寧夏醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，寧夏銀川750004；2.寧夏醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，寧夏銀川750004）

黃芪為豆科黃芪屬植物，主要入藥成分為干燥根，產(chǎn)于內(nèi)蒙古、寧夏、山西、甘肅、黑龍江等地。黃芪是重要的傳統(tǒng)中藥材，有增強(qiáng)機(jī)體免疫功能、保肝、利尿、抗衰老、抗應(yīng)激、降壓和較廣泛的抗菌作用[1]。但由于長期的大量采挖，近年來，野生黃芪的數(shù)量急劇減少，有趨于絕滅的危險。目前，黃芪為國家三級保護(hù)植物。黃芩在人工種植的過程中，添加的農(nóng)藥化肥等含有重金屬，因此，了解黃芪中重金屬的污染狀況，以及服用黃芪所產(chǎn)生的基于重金屬污染的健康風(fēng)險，對黃芪的長期服用者具有非常重要的意義。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源 運(yùn)用計算機(jī)在國內(nèi)外數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索，檢索時間截至2018年，中文檢索以“黃芪+化學(xué)污染”“黃芪+重金屬”“黃芪+無機(jī)元素”“黃芪+微量元素”“黃芪+砷（As）”“黃芪+鎘（Cd）”“黃芪 鉛（Pb）”“黃芪+銅（Cu）”作為關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索，得到文獻(xiàn)51篇；以中文檢索關(guān)鍵詞相應(yīng)的英文檢索關(guān)鍵詞在外文數(shù)據(jù)庫搜索，得到文獻(xiàn)15篇。由2位研究成員對文獻(xiàn)進(jìn)行整理、歸納，首先對文章題目及摘要是否符合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷，對不確定的文獻(xiàn)通過閱讀全文后進(jìn)行判斷；然后交叉核對判斷結(jié)果；最后對于有分歧的文獻(xiàn)與第3位研究者進(jìn)行討論并決定。最終篩選出符合標(biāo)準(zhǔn)的中文文獻(xiàn)14篇，英文文獻(xiàn)3篇，應(yīng)用SPSS20.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行極端值分析，剔除Z分?jǐn)?shù)大于3或小于-3的數(shù)據(jù)，最終得到 5 種重金屬（Cu、As、Cd、Hg和 Pb）在黃芪中的濃度樣本數(shù)分別為 58、30、44、27、45 個，數(shù)據(jù)量可以進(jìn)行進(jìn)一步計算。

1.2 方法

1.2.1 重金屬超標(biāo)率計算 中國藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（WM∕T2-2004）Cu、As、Cd、Hg和 Pb 的限量標(biāo)準(zhǔn)為分別 20.0、2.0、0.3、0.2、5.0 mg∕kg[2]。超標(biāo)樣本數(shù)與總樣本數(shù)的比值即為超標(biāo)率。

1.2.2 健康風(fēng)險評估

1.2.2.1 暴露評估 黃芪通過口服發(fā)揮藥效作用，因此黃芪中重金屬也是經(jīng)口對人健康產(chǎn)生危害，不同重金屬產(chǎn)生的危害種類不同。所研究的5種重金屬，As元素可以產(chǎn)生致癌風(fēng)險（即對機(jī)體能產(chǎn)生致癌效應(yīng)），5種重金屬均能產(chǎn)生非致癌風(fēng)險（即對機(jī)體產(chǎn)生的其他危害的風(fēng)險）。2種風(fēng)險的暴露量計算有所不同，公式如（1）、（2）所示[3-4]：

其中EXPO非致癌和EXPO致癌-As分別代表非致癌重金屬的暴露量和致癌金屬As的暴露量；C代表重金屬的濃度（mg∕kg）；DI代表黃芪每天的攝入量（g），《中華人民共和國藥典2010版》規(guī)定黃芪的日攝入量在9～30 g最佳，取最大值30 g進(jìn)行暴露評價；EF為黃芪的暴露頻率（d）；ED為黃芪暴露年限（年）；AT為平均暴露時間（ED×365）；LT 為人的平均壽命（設(shè)為 70×365 d）；BW為體重（成年人的平均體重設(shè)為70 kg）。

1.2.2.2 風(fēng)險表征 非致癌風(fēng)險一般采用危害商數(shù)法（HQ）進(jìn)行表征，即暴露量與非致癌重金屬參考劑量（RFD）的比值，如公式（3）[4]所示，美國環(huán)保署（USEPA）規(guī)定 Cu、As、Cd、Hg和 Pb的參考劑量分別為分別40.0、1.0、0.3、0.7、3.8 μg∕（kg·d）[5]，如果同時有多種非致癌重金屬暴露，則可以用危害指數(shù)法（HI）進(jìn)行計算，如公式（4）[6]所示，當(dāng)HQ或HI大于1時，代表所研究重金屬具有非致癌風(fēng)險，HQ或HI小于1時，表明重金屬無非致癌風(fēng)險。

經(jīng)口暴露的As元素還可產(chǎn)生致癌風(fēng)險，計算公式如（5）[6]所示。其中，SF為斜率因子，USEPA 規(guī)定As的SF為1.5 mg∕（kg·d）[7]。

1.2.3 限量濃度推定 WHO制定的《藥用植物質(zhì)量控制方法》中，規(guī)定來源于藥用植物的重金屬等有害物質(zhì)含量應(yīng)不超過該物質(zhì)總攝入量的1%[8]。因此，5種非致癌重金屬Cu、As、Cd、Hg和Pb來源于黃芪的量不超過4.000、0.010、0.003、0.007、0.038 mg∕kg。根據(jù)健康風(fēng)險理論，非致癌重金屬的暴露量小于來源于黃芪中重金屬的暴露量時所得到的黃芪中的濃度即為安全限量濃度；致癌金屬As的風(fēng)險小于1×10-5（WHO建議的基本無風(fēng)險數(shù)值）時所得到的黃芪中As的濃度。

2 結(jié) 果

2.1 黃芪中重金屬污染現(xiàn)狀 黃芪中Cu、As、Cd、Hg和 Pb 的平均濃度為 8.20、0.86、0.16、0.04、1.58 mg∕kg，與中國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相比較，上述5種重金屬的超標(biāo)率分別為 8.6%、10.0%、11.4%、0、4.4%。從超標(biāo)率可以看出，As和Cd的超標(biāo)率相對較高。見表1。

表1 黃芪中Cd、Cu、Pb、As及Hg的含量及超標(biāo)率

2.2 暴露風(fēng)險評估 利用公式（1）計算得到非致癌重金屬 Cu、As、Cd、Hg 和 Pb 的暴露量分別為 0.009 6、0.001 0、0.000 2、0.000 0、0.001 9 μg∕（kg·d），利用公式（2）計算得到致癌重金屬As的暴露量為0.000 0 μg∕（kg·d）。見表2。

表2 非致癌及致癌風(fēng)險評估中各參數(shù)的確定及暴露結(jié)果

2.3 風(fēng)險表征

2.3.1 非致癌風(fēng)險 Cu、As、Cd、Hg和 Pb的 HQ分別為 0.004 8、0.020 0、0.013 0、0.001 4、0.009 7，每種重金屬的HQ值均小于1，因此，每種重金屬均不產(chǎn)生非致癌風(fēng)險。5種重金屬共同暴露的HI為0.049，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1，因此，5種重金屬共同暴露也不會產(chǎn)生非致癌風(fēng)險。

2.3.2 致癌風(fēng)險 As元素經(jīng)口暴露還會產(chǎn)生致癌風(fēng)險，根據(jù)公式（5）計算得到致癌風(fēng)險R為4.3×10-6，該風(fēng)險值大于USEPA所建議的1×10-6，但是小于WHO的建議值1×10-5。因此黃芪中As元素會產(chǎn)生高于USEPA建議的致癌風(fēng)險。建議在人工種植時，要盡量控制黃芪中As元素的含量。

2.3.3 限量濃度 經(jīng)計算，非致癌重金屬Cu、As、Cd、Hg和 Pb的限量濃度分別為 17.03、0.43、0.13、0.30、1.62 mg∕kg，即當(dāng)黃芪中5種重金屬的濃度分別小于上述濃度時不會產(chǎn)生非致癌風(fēng)險，Cu、As、Cd、Pb的限量濃度均嚴(yán)格于現(xiàn)行濃度標(biāo)準(zhǔn)；致癌重金屬As的限量濃度為2.0 mg∕kg時，不會產(chǎn)生高于WHO建議的致癌風(fēng)險。

3 討 論

重金屬的超標(biāo)率與非致癌風(fēng)險的大小并無直接的相關(guān)性，Cd超標(biāo)率為最高，但是產(chǎn)生的非致癌風(fēng)險并不是最高，此結(jié)論與以往研究相吻合[9]。重金屬的非健康風(fēng)險的大小除了與日攝入量，攝入頻率，攝入時間等因素相關(guān)，還與無非致癌風(fēng)險的RfD有很大相關(guān)性。因此，在判斷中藥材中重金屬的健康危害時，不應(yīng)簡單地通過超標(biāo)率進(jìn)行推測。

USEPA建議無致癌風(fēng)險上限為1×10-6，其主要針對發(fā)達(dá)國家，WHO的建議值為1×10-5，主要針對發(fā)展中國家[10]，因此，本研究以WHO的建議值反推出致癌重金屬As的限量濃度為2 mg∕kg，其結(jié)果與現(xiàn)行As限量標(biāo)準(zhǔn)相吻合。但是在非致癌風(fēng)險中，反推出As的限量濃度為0.43 mg∕kg。因此，為了使As既不產(chǎn)生非致癌風(fēng)險又不產(chǎn)生高于建議值的致癌風(fēng)險，As的濃度應(yīng)小于0.43 mg∕kg。但是該濃度較難以達(dá)到（本研究中31個樣本中只有17個達(dá)標(biāo)），但是為了人體的健康，應(yīng)盡量向這樣的低濃度標(biāo)準(zhǔn)靠近。

綜上所述，黃芪中5種常見重金屬的含量均較低，最高超標(biāo)元素為Cd（11.4%），按照《中華人民共和國藥典》規(guī)定攝入黃芪，5種重金屬不會產(chǎn)生非致癌風(fēng)險，但是As元素會產(chǎn)生大于USEPA規(guī)定的致癌風(fēng)險。因此，建議種植黃芪的過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制As元素的含量。