中藥中多環(huán)芳烴污染風(fēng)險控制研究進展△

杜曉娟，曾利娜，蘇暢，王鐵杰，金紅宇，魏鋒，馬雙成，王淑紅*

1.深圳市藥品檢驗研究院，廣東 深圳 518057；2.中國食品藥品檢定研究院，北京 100050

環(huán)境污染、中藥種植過程中農(nóng)藥的使用、中藥飲片違規(guī)炮制加工等都可能造成中藥外源性有害物質(zhì)(包括重金屬及有害元素、農(nóng)藥、生物毒素、二氧化硫、環(huán)境污染物等)殘留。2019年12月16日，國家中醫(yī)藥管理局網(wǎng)站發(fā)布《〈中共中央 國務(wù)院關(guān)于促進中醫(yī)藥傳承創(chuàng)新發(fā)展的意見〉重點任務(wù)分工方案》，要求農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家藥品監(jiān)督管理局、國家中醫(yī)藥管理局負責嚴格農(nóng)藥、化肥、植物生長調(diào)節(jié)劑等使用管理，分區(qū)域、分品種完善中藥材農(nóng)藥殘留、重金屬限量標準[1]，這意味著對中藥安全性風(fēng)險控制工作提出了更高的要求。對此，以中國食品藥品檢定研究院為代表的各級藥品檢驗機構(gòu)做了大量工作。2019年8月16日，國家藥典委員會網(wǎng)站公示了中藥中有害殘留物限量制定指導(dǎo)原則修訂草案、藥材和飲片檢定通則草案、農(nóng)藥殘留量測定法修訂草案[2]。多環(huán)芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)作為重要的環(huán)境污染物，對人類健康危害很大，已成為中藥外源性有害殘留物研究新的關(guān)注點。本文對中藥中PAHs的來源、危害、檢測分析方法等國內(nèi)外研究情況進行總結(jié)，以期為進一步加強中藥質(zhì)量安全控制提供參考。

1 PAHs的定義和研究范圍

PAHs是一類有機化合物，分子結(jié)構(gòu)含有2個或2個以上苯環(huán)并以稠環(huán)形式連接，大多為無色、白色或淡黃色固體，迄今已發(fā)現(xiàn)200多種PAHs。PAHs的稠合芳環(huán)小于6個被稱為“輕”PAHs，含有6個及以上被稱為“重”PAHs[3-4]。PAHs多具有高熔點、高沸點、低蒸汽壓和低溶解度的特性。蒸氣壓和溶解度隨著相對分子質(zhì)量的增加而減小。同時，由于PAHs具有很強的親油性，所以極易溶于有機溶劑[5]。

1976年，美國環(huán)境保護署(USEPA)確定了16種PAHs(以下簡稱“USEPA-PAH16”)為需要優(yōu)先控制的污染物，這是目前研究最廣泛深入的PAHs種類(表1)[5]。USEPA-PAH16均屬于“輕”PAHs。根據(jù)其持久性、生物累積性及對人體或環(huán)境產(chǎn)生不可逆作用的特性，其中，蒽、苯并[a]芘、苯并[a]蒽、苯并[k]熒蒽、苯并[G，H，I]苝、1，2-苯并菲、熒蒽、菲、芘9種PAHs被列入歐盟化學(xué)品管理局《關(guān)于化學(xué)品注冊、評估、許可和限制的法規(guī)》(以下簡稱“REACH法規(guī)”)高關(guān)注度物質(zhì)清單(SVHC)。

表1 USEPA-PAH16基本信息

此外，苯并[a]芘被世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(gòu)(IARC)確定為1類致癌物，該物質(zhì)是目前研究最廣泛的PAHs之一[4]。2008年，韓國發(fā)布《草藥中苯并芘的規(guī)格和檢驗方法提案》(G/TBT/N/KOR/197)，該提案規(guī)定苯并芘在2種草藥中(生地黃和熟地黃)的最大容許量為5 μg·kg-1[6]。2015年10月27日，歐盟委員會針對食品中PAHs最大使用量公布了(EU)2015/1933號法規(guī)，修訂(EC)1881/2006號法規(guī)，新法規(guī)增加了干草藥中PAHs的最大使用量[7]。2019年，韓國公布了《中醫(yī)藥-加工的天然產(chǎn)品中苯并芘含量的測定》國際標準化組織(ISO)新項目提案，建議建立標準化的苯并芘含量測定方法，并提出最大限量[8]。綜上所述，由于對中藥安全性的關(guān)注及中藥國際化發(fā)展，已使得PAHs作為中藥外源性有害殘留物的研究成為國際熱點。

2 PAHs的健康風(fēng)險

2.1 對人體健康的短期影響(急性)

暴露于高濃度的PAHs環(huán)境中會導(dǎo)致眼睛刺激、惡心、嘔吐、腹瀉和意識模糊等癥狀[9]。

2.2 對人體健康的長期影響(慢性)

長期接觸PAHs可導(dǎo)致免疫功能下降，引發(fā)白內(nèi)障，腎臟、肝臟損害(如黃疸)，呼吸系統(tǒng)疾病，皮膚炎癥等。大量攝入萘，會導(dǎo)致體內(nèi)紅細胞的分解[10]。

2.3 致癌性

PAHs是眾所周知的致癌物，對人類健康構(gòu)成嚴重威脅。世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(gòu)按照PAHs對人類致癌性進行評級，分為1、2A、2B、3、4。USEPA-PAH16致癌性等級見表1，吸入過多的PAHs會導(dǎo)致患肺癌的風(fēng)險升高[11]。

2.4 致畸性

研究表明，大鼠懷孕期間攝入高劑量的苯并芘會導(dǎo)致后代先天缺陷及體質(zhì)量減輕[12]。

3 中藥PAHs污染

3.1 自然環(huán)境中PAHs的產(chǎn)生途徑

自然環(huán)境中PAHs來源主要有2種形式：一是有機物在低氧或無氧條件下暴露在高溫環(huán)境中時形成的熱源PAHs。如煤燃燒成煤焦油、石油殘渣熱裂解成較輕的碳氫化合物、機動車尾氣排放、森林火災(zāi)、木材燃燒不完全及供暖系統(tǒng)中燃料燃燒不完全等，都會產(chǎn)生熱源PAHs。二是原油形成和類似原油形成的過程中產(chǎn)生的PAHs，在原油及相關(guān)產(chǎn)品運輸時產(chǎn)生泄露及在儲存和使用過程中造成的積累[13-15]。

3.2 中藥材對PAHs的主動吸收

工業(yè)生產(chǎn)和加工、木材煤炭等不完全燃燒產(chǎn)生的PAHs無法通過環(huán)境介質(zhì)的自凈作用消除。PAHs轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化過程中，在土壤和水源中持續(xù)富集。因此，植物類中藥材生長過程中，根系可以從土壤、水源中吸收PAHs，并有可能伴隨蒸騰作用沿木質(zhì)部向莖葉傳輸[16-19]。

3.3 中藥材PAHs被動污染

3.3.1霧霾天氣中PAHs對植物源中藥材的污染 霧霾在我國尤其是華北平原地區(qū)較嚴重，給當?shù)鼐用窠】祹順O大威脅。霧霾受到高密度人口的經(jīng)濟及社會活動中大量排放細顆粒物(PM2.5)影響。遼寧、上海等地大氣PM2.5中USEPA-PAH16污染嚴重，且冬季最高、夏季最低[20]?？諝庵写嬖诘腜AHs常吸附于藥材表面，因此中藥材原植物的地上部分(花、果實、莖、葉等)應(yīng)成為重點關(guān)注對象。有研究檢測32種中藥材的16種PAHs，其中菲、芴、熒蒽污染嚴重，依據(jù)中藥材不同入藥部位分類，各污染物在葉中含量最高[16]。

3.3.2中藥飲片炮制加工過程中的PAHs污染 植物類中藥材經(jīng)過炮制后得到中藥飲片，才可以直接用于臨床進行調(diào)劑，中藥飲片也是中成藥及中藥配方顆粒的主要原料[21]。中藥材炮制過程包括炒、蒸等，其中“炒”是“雷公炮制十七法”之一，屬火制法，“炒爆”如麥芽等，“炒焦”如五靈脂、干漆等，“炒碳”如荊芥、地榆、菊花、烏梅等[22]，中藥材經(jīng)過高溫炮制可能會導(dǎo)致PAHs的生成[23-24]。有研究顯示，檢測市售的生地黃與熟地黃的苯并芘含量，6批熟地黃中有3批檢出苯并芘，質(zhì)量分數(shù)最高為9.2 μg·kg-1，4批生地黃中有1批檢出苯并芘，質(zhì)量分數(shù)為 4.0 μg·kg-1[25]。葉定江等[26]研究了20種中藥炒碳前后苯并芘的含量變化，炒碳后苯并芘含量增高者6種，占總量的30%，苯并芘含量降低者14種，占總量的70%，提示炒碳可能對PAHs殘留量有影響。

此外，硫黃熏蒸養(yǎng)護作為藥材養(yǎng)護加工方法，應(yīng)用歷史悠久。硫黃燃燒產(chǎn)生的二氧化硫氣體具有殺蟲、抑菌、漂白等作用[27]，市場上硫黃多為石油裂解加工的副產(chǎn)品，中藥材以硫黃熏蒸的過程與硫黃的不完全燃燒類似。有研究模擬白芍、黨參的硫黃熏蒸養(yǎng)護方式，并討論硫黃熏蒸前后中藥材中16種PAHs的變化，結(jié)果表明，未見PAHs殘留量明顯增加[28]。硫黃熏蒸與PAHs殘留量關(guān)聯(lián)性研究較少，有待深入研究。

4 中藥PAHs檢測的前處理方法

開展中藥PAHs殘留檢測和樣品篩查，是風(fēng)險評估的基礎(chǔ)工作。中藥PAHs殘留測定屬于痕量檢測范疇，對檢測靈敏度要求很高，技術(shù)較為復(fù)雜。同時，由于PAHs種類很多，理化性質(zhì)有一定差異，給殘留檢測增加了更多難度。中藥藥用部位多樣，基質(zhì)復(fù)雜，對PAHs檢測有較大干擾，需要一定的提取、純化手段排除干擾和基質(zhì)效應(yīng)。

4.1 提取

超聲提取法是USEPA推薦的PAHs提取方法之一。中藥基質(zhì)復(fù)雜，有研究基于中藥材的不同藥用部位建立分類分析方法，檢測其中USEPA-PAH16殘留量，32種中藥中根莖類以二氯甲烷為溶劑，種子類以乙腈-丙酮(3∶2)混合液為溶劑，均采用超聲提取。結(jié)果表明，超聲提取效率高，平均回收率較高[16，28-29]。另有研究對葛根、天花粉、硫黃熏蒸后的黨參、白芍等藥材中USEPA-PAH16的殘留量進行測定，以乙酸乙酯為溶劑進行超聲提取[18-19，30-31]。Shi等[32]研究證明，在超聲提取過程中，以乙酸乙酯為溶劑提取USEPA-PAH16，提取效率更高。

4.2 純化

目前針對中藥PAHs前處理純化方法主要有加速溶劑萃取法、固相萃取法(solid-phase extraction，SPE)、固相微萃取法、凝膠滲透色譜法、濁點萃取法。由于中藥基質(zhì)復(fù)雜，最佳方案應(yīng)是純化和富集同時完成，且操作要簡便，對不同中藥基質(zhì)最好具有普遍適用性。SPE與傳統(tǒng)的液液萃取法相比，可以提高分析物的回收率，可以根據(jù)基質(zhì)特性選擇內(nèi)部填料，如C18、C8、氨基、硅膠。

許瑋儀[28]研究了硫黃熏蒸對白芍、黨參中PAHs殘留量的影響，樣品經(jīng)乙酸乙酯超聲提取后，采用C18固相萃取小柱凈化，結(jié)果顯示，方法靈敏、準確、可靠。金紅宇等[31]測定天花粉中PAHs的殘留量，也采用了乙酸乙酯超聲提取、C18固相萃取小柱凈化的方法。趙勝萍[30]基于中藥不同藥用部位采用了不同的純化方法，種子類中藥先通過C18柱吸附提取液中的色素或脂肪油，再用硅膠柱色譜純化，葉、果實、花等其他藥用部位中藥則使用硅膠柱色譜進行純化，結(jié)果表明，USEPA-PAH16的回收率為66.7%～108.2%，準確度良好。

SPE常與在凈化含脂類、色素等大分子雜質(zhì)的樣品方面廣泛應(yīng)用的凝膠滲透色譜法(gel permeation chromatography，GPC)結(jié)合，廣泛應(yīng)用于中藥PAHs凈化及富集。以振蕩提取、GPC-SPE進行凈化富集，檢測人參、路路通、甘草、桑枝、決明子、杜仲等28種中藥USEPA-PAH16殘留量，方法具有良好的準確度和精密度，可滿足中藥PAHs定量分析的要求[15-18]。崔宗巖等[24]采用GPC-SPE對79種市售植物源中藥材的USEPA-PAH16進行凈化富集，回收率為81.4%～108%，RSD均小于15%，說明方法穩(wěn)定可靠。

固相微萃取法(solid-phase microextraction，SPME)是在SPE基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型無溶劑樣品分離技術(shù)。有研究對葛根藥材中USEPA-PAH16殘留量進行測定，采用SPME分離，并對萃取頭涂層進行考察，結(jié)果表明，聚丙烯酸酯萃取頭提取效果理想[18-19]。壓力流體萃取法(pressurized fluid extraction，PFE)[25]、濁點萃取法(cloud point extraction，CPE)[32-33]也應(yīng)用于中藥中PAHs的研究，PFE的優(yōu)點是有機溶劑用量少、快速、基質(zhì)影響小，已被USEPA收錄為標準方法[34]。

5 中藥中PAHs的檢測技術(shù)

在USEPA發(fā)布的Method 610(1984年)中，氣相色譜和高效液相色譜為PAHs推薦檢測方法。PAHs分子結(jié)構(gòu)中含有2個或2個以上苯環(huán)以稠環(huán)形式連接，具有典型的紫外吸收光譜，大多數(shù)PAHs被激發(fā)時會發(fā)出特征波長的光，所以早期的PAHs檢測分析中，使用高效液相色譜串聯(lián)熒光檢測器和紫外吸收檢測器進行檢測較為常見，見表2。

表2 中藥PAHs檢測方法

隨著科技的進步以及各領(lǐng)域待分析物質(zhì)的復(fù)雜程度加劇，PAHs的檢測技術(shù)也在不斷發(fā)展。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的高分辨率、高靈敏度、高選擇性等特性，使其在食品、環(huán)境、藥物分析等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，對于不同類分析物，基質(zhì)效應(yīng)的制約和不適合的前處理方式都會影響分析結(jié)果。PAHs的檢測分析中，氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜的檢測方法已普遍應(yīng)用，其中氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜法(GC-MS/MS)與GC-MS一級質(zhì)譜圖相比，得到的二級質(zhì)譜圖排除了大部分基質(zhì)干擾，提高了選擇性和靈敏度，增強了結(jié)構(gòu)解析和定性能力[36]。

同時，同位素內(nèi)標法-氣相色譜-質(zhì)譜結(jié)合，采用與待測物具有相同分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定同位素(13C、15N、2H等)標記的有機物作為內(nèi)標，通過分別對同位素豐度的精確質(zhì)譜測量和加入內(nèi)標的準確稱量，得出樣品中待測有機物的絕對量，消除定量過程中基質(zhì)效應(yīng)影響，可以提高檢測靈敏度[37]。同位素稀釋-氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法成為目前食品、環(huán)境、中藥等領(lǐng)域檢測PAHs中常見的分析方法。

液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用法(LC-MS/MS)與GC-MS/MS比較，具有更高的靈敏度。中藥中PAHs檢測中，LC-MS/MS尚未見報道。由于LC-MS/MS技術(shù)中大氣壓化學(xué)電離源(APCI)更適用于化合物分子中不含酸、堿性基團的化合物，如含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的碳氫化合物、醇類、酯類等，電離效率更高。目前，LC-APCI-MS/MS在環(huán)境、生物代謝等領(lǐng)域PAHs的定性、定量方面有廣泛應(yīng)用，Grosse等[38]使用LC-APCI-MS/MS分析環(huán)境中氧化PAHs。Lung等[39]使用LC-APCI-MS/MS分析水庫沉積物中的12種PAHs。中藥中PAHs的LC-MS/MS檢測方法有待開發(fā)。

6 結(jié)語

綜上所述，研究中藥中PAHs含量水平對于規(guī)范中藥材種植和生產(chǎn)，降低用藥安全風(fēng)險，具有重要的意義。目前，我國尚沒有相關(guān)法律、標準規(guī)定中藥中PAHs的殘留量，應(yīng)該引起業(yè)界的重視。隨著環(huán)境污染日益嚴重，中藥材種植地域環(huán)境指標的選擇應(yīng)盡早納入中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(GAP)管理規(guī)范。

對中藥中PAHs為代表的持久性有機污染物殘留情況，首先要有一個客觀的認識和科學(xué)的評價。目前，亟須建立高效、可行的檢測技術(shù)平臺，開展樣品普查，掌握基礎(chǔ)本底數(shù)據(jù)，明確污染程度，避免倉促制定一致性限量標準而束縛中藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展。一旦明確了高風(fēng)險藥材品種，則有必要區(qū)分食藥兩用和單純藥用的不同目的，客觀評價藥用價值和安全風(fēng)險的效益/成本比，擬定合理的殘留限量，并嘗試通過產(chǎn)地選擇、清洗加工、優(yōu)化炮制工藝等手段，達到減毒增效的目的。