鎖陽(yáng)中重金屬、有害元素污染分析及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

孫嵐萍，馬轉(zhuǎn)霞，呂 鑫，顧志榮，張 銳，許愛霞，葛 斌

（1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省人民醫(yī)院藥劑科，甘肅 蘭州 730000）

鎖陽(yáng)為鎖陽(yáng)科鎖陽(yáng)屬植物鎖陽(yáng)Cynomorium songaricum Rupr.的干燥肉質(zhì)莖［1]，別名不老藥、地毛球，羊鎖不拉等［2]，具有補(bǔ)腎陽(yáng)、益精血、潤(rùn)腸通便等功效［3]，具有增強(qiáng)免疫、益智、抗衰老、抗癌等藥理作用［4-6]。近年來(lái)隨著種植環(huán)境的污染及不規(guī)范操作等，中藥材中的重金屬及有害元素殘留問(wèn)題日益突出，而重金屬經(jīng)人體消化系統(tǒng)吸收蓄積后可引起不同程度的疾?。?]，攝入被污染的中藥會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生一系列的急、慢性中毒反應(yīng)［8]。本研究采用ICP-MS 法分析鎖陽(yáng)中重金屬含量，通過(guò)對(duì)比每日暫定可耐受攝入量PTDI（provisional tolerable daily intake）與EDI（exposure daily intakes）評(píng)估鎖陽(yáng)健康風(fēng)險(xiǎn)水平，結(jié)合THQ（target hazard quotients）評(píng)估鎖陽(yáng)在推薦服用劑量下，單一重金屬含量及總量對(duì)成人和兒童的非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)，以期為其他藥食兩用中藥的安全性評(píng)估提供參考。

1 材料

1.1 儀器 ICP-MS 儀（美國(guó)Thermo Fisher 公司）；ETHOS 900 微波消解系統(tǒng)（意大利Milestone公司）；Milli-Q 超純水裝置（法國(guó)Millipore 公司，電阻率≥18.2 MΩ/cm）；Sartorius BT 125D 電子天平（萬(wàn)分之一，德國(guó)Sartorius 公司）。所用玻璃儀器均以濃硫酸浸泡過(guò)夜，再以去離子水徹底沖洗。

1.2 試劑與藥物 Cu、Pb、Cr、Cd、As、Hg 標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度均為1 000 μg/mL，購(gòu)自國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；鉍（Bi）、銦（In）、鍺（Ge）單元素內(nèi)標(biāo)液（10 μg/mL，美國(guó)SPEX Certiprep 公司）；柑橘葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（批號(hào)GSB-11），購(gòu)自中國(guó)地球物理化學(xué)勘察研究所。HNO3和H2O2（均為優(yōu)級(jí)純）；水為去離子水。

65 批鎖陽(yáng)采集于甘肅、內(nèi)蒙古、新疆、青海、寧夏等5 個(gè)省（區(qū)），包括武威、酒泉、敦煌、張掖等12 個(gè)市（區(qū)/州/旗），均經(jīng)甘肅中醫(yī)藥大學(xué)中藥鑒定教研室李碩副教授鑒定為鎖陽(yáng)Cynomorium songaricum Rupr.的干燥肉質(zhì)莖。將樣品自然陰干、粉碎后過(guò)80 目篩，冷藏備用，具體信息見表1。

表1 樣品信息Tab.1 Information of samples

2 方法與結(jié)果

2.1 ICP-MS 條件 等離子體射頻功率1 300 W；霧化氣（氬氣）體積流量1.1 L/min；輔助氣體流量1.0 L/min；等離子流15 L/min；采樣深度7.0 mm；脈沖電壓1 050 V；蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)數(shù)40 r/min；炬管為石英一體化，2.5 mm 中心通道；電壓3 V，駐留時(shí)間0.03 s，采集時(shí)間40 s，重復(fù)3 次，取平均值。內(nèi)標(biāo)元素為72Ge、115In、209Bi，以校正基體效應(yīng)所引入的干擾，從而保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液制備 精密量取各單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，2% HNO3稀釋，其中Cu、Pb 為0.1、0.2、0.4、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0 μg/L，As、Cr、Cd、Hg 為0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 μg/L。另制備72Ge、115In、209Bi 質(zhì)量濃度為1 μg/mL 的混合內(nèi)標(biāo)液。

2.3 樣品溶液制備 取本品粉末約0.5 g，精密稱定，置于聚四氟乙烯消解罐中，加入8 mL HNO3、2 mL H2O2，浸泡過(guò)夜，于微波消解儀中程序消解［9]，冷卻，轉(zhuǎn)移至50 mL 量瓶中，去離子水稀釋至刻度即得。同法制備空白溶液與標(biāo)準(zhǔn)參照物溶液。

2.4 方法學(xué)考察

2.4.1 線性關(guān)系考察 取“2.2”項(xiàng)下溶液，在“2.1”項(xiàng)條件下進(jìn)樣，結(jié)果見表2，表明各元素在各自范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

2.4.2 檢出限 取空白溶液，在“2.1”項(xiàng)條件下連續(xù)測(cè)定11 次，以各元素信號(hào)響應(yīng)值標(biāo)準(zhǔn)偏差（δ）的3 倍所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度作為檢測(cè)限（LOD）［10]，結(jié)果見表2。

表2 各元素線性關(guān)系Tab.2 Linear relationships of various elements

2.4.3 精密度試驗(yàn) 取“2.2”項(xiàng)下溶液，在“2.1”項(xiàng)條件下進(jìn)樣6 次，測(cè)得各元素RSD 1.67%～3.47%，表明儀器精密度良好。

2.4.4 重復(fù)性試驗(yàn) 取樣品DH1（甘肅省酒泉市敦煌市1）約0.5 g，精密稱定，按“2.3”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，在“2.1”項(xiàng)條件下測(cè)定，測(cè)得各元素重復(fù)性RSD 1.68%～3.26%，表明該方法重復(fù)性良好。

2.4.5 穩(wěn)定性試驗(yàn) 取樣品DH1 約0.5 g，精密稱定，按“2.3”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，在“2.1”項(xiàng)條件下于0、1、2、4、6、8、10、12 h進(jìn)樣，測(cè)得各元素RSD 0.77%～2.39%，表明供試品溶液在12 h 內(nèi)穩(wěn)定性良好。

2.4.6 加樣回收率試驗(yàn) 取樣品DH1 約0.25 g，精密稱定，精密加入8 mL HNO3、2 mL H2O2，加入Pb、Cu、Cr、Cd、As、Hg 各單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，按“2.3”項(xiàng)下方法制備供試品、空白溶液，在“2.1”項(xiàng)條件下測(cè)定，計(jì)算回收率，結(jié)果見表3。

表3 各元素加樣回收率試驗(yàn)結(jié)果（n=6）Tab.3 Results of recovery tests for various elements（n=6）

2.5 樣品含量測(cè)定 按“2.3”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，在“2.1”項(xiàng)條件下測(cè)定供試品溶液中6 種元素含量，結(jié)果見表4。

表4 各元素含量測(cè)定結(jié)果（，n=3）Tab.4 Results of content determination for various elements（，n=3）

表4 各元素含量測(cè)定結(jié)果（，n=3）Tab.4 Results of content determination for various elements（，n=3）

注：—表示含量低于檢出限，計(jì)算時(shí)以0 計(jì)。

2.6 重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.6.1 EDI 計(jì)算 本研究中將EDI 與PTDI 對(duì)比，得出鎖陽(yáng)風(fēng)險(xiǎn)水平類型，其中Cu、Pb、Cd、As、Hg、Cr 的PTDI 分別為0.5、0.003 57、0.000 83、0.002 14、0.000 573、0.002 14 mg/（kg·d）［11]。當(dāng)EDI＜PTDI 時(shí)，認(rèn)為人體負(fù)荷重金屬的量沒有明顯健康影響。見式1。

其中，BW 為人體平均體質(zhì)量（成人55.9 kg，兒童32.7 kg）；IRD 是每日攝入藥材量，此處根據(jù)2020 年版《中國(guó)藥典》 規(guī)定，為5～10 g［1]。

2.6.2 THQ 計(jì)算 本研究通過(guò)USEPA 的指導(dǎo)結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算鎖陽(yáng)中重金屬的THQ，由于需考慮藥物所占食物（成人1 500 g，兒童800 g）的比例［12]，因此當(dāng)THQ＜0.006 67 時(shí)，可認(rèn)為重金屬量對(duì)成人健康無(wú)明顯危害；若THQ ＜0.006 25時(shí)，可認(rèn)為它對(duì)兒童健康無(wú)明顯影響。見式2。

其中，EF 為每年暴露于毒物的天數(shù)（30 d），ED 為暴露于毒物的年數(shù)（30 年），AT 為平均接觸非致癌毒物的時(shí)間，平均人壽命=70 歲×365 d，RFD 為參考劑量，USEPA 提供的數(shù)值［13]為Cu 0.04、Pb 0.001 5、As 0.000 3、Cd 0.001、Hg 0.000 3、Cr 0.000 3 μg/g。

2.6.3 MRL 計(jì)算 在安全THQ 取值情況下（THQ=1），計(jì)算鎖陽(yáng)中重金屬的安全限量值。見式3。

其中，WF 為每日攝入食物總量（成人1 500 g，兒童800 g），F(xiàn)IR/WF 表示服用藥材占攝入食物總量的比例。

2.7 結(jié)果分析

2.7.1 重金屬超標(biāo)率 表4 顯示，鎖陽(yáng)中重金屬含量依次為Cu＞Pb＞Cr＞As＞Cd＞Hg，以ISO 及藥典所規(guī)定的MRL 最大限量值［14]為標(biāo)準(zhǔn)，可得出鎖陽(yáng)中有4 批Cu 超標(biāo)、4 批Cd 超標(biāo)、7 批Cr 超標(biāo)、1 批Pb 超標(biāo)，不合格率為24.62%。

2.7.2 重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及推薦限量值 表5 表明，成人及兒童服用鎖陽(yáng)中重金屬元素的EDI 依次為Cu＞Pb＞Cr＞As＞Cd＞Hg，由于各重金屬的EDI 值均小于PTDI 值，因此以其為評(píng)估指標(biāo)，認(rèn)為人體服用鎖陽(yáng)后負(fù)荷重金屬量無(wú)明顯的健康危害；以THQ 為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)時(shí)，依次為Cr＞As＞Pb＞Cd＞Cu＞Hg，與標(biāo)準(zhǔn)的THQ 相比發(fā)現(xiàn)，Cr、As、Pb 的THQ 及總THQ 均大于鎖陽(yáng)。因此，鎖陽(yáng)若以原粉入藥，則藥材中殘留的Pb、As、Cr 及總金屬量會(huì)對(duì)暴露人群造成明顯的健康影響。

表5 樣品中重金屬EDI、THQTab.5 EDIs and THQs of heavy metals in samples

雖然鎖陽(yáng)中各單一重金屬的不合格率低，但累積總THQ 顯示它們?nèi)詫?duì)人體健康有明顯的危害。通過(guò)式（3）計(jì)算鎖陽(yáng)中重金屬的最大限量值，結(jié)果見表6。

表6 樣品中重金屬的推薦限量值（mg/kg）Tab.6 Recommended limits of heavy metals in samples（mg/kg）

3 討論

2020 年版《中國(guó)藥典》 對(duì)中藥材中有害重金屬元素的限度μg/g 規(guī)定為Pb ≤5.0、Cd ≤1.0、As≤2.0、Hg ≤0.2、Cu ≤20.0、重金屬總量≤20.0；ISO 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)μg/g 規(guī)定為Pb≤10、As≤4、Cd≤2、Hg ≤3。但未對(duì)Cr 作出規(guī)定，參考GB 2762—2012 食品標(biāo)準(zhǔn)中水產(chǎn)動(dòng)物及乳制品Cr 含量最高為2 μg/g，趙霞等［15]提出冰黃膚樂軟膏限量標(biāo)準(zhǔn)為Cr≤2 μg/g。Cr 是人體必需的微量元素，但過(guò)量攝入則會(huì)危害人體健康，根據(jù)孔丹丹等［16]提供的該元素RFD（1.50 μg/g），得出鎖陽(yáng)中其推薦限量值為1 586.9，不符合實(shí)際情況。目前，暫無(wú)Cr 元素的PTDI 參數(shù)，因此本研究依據(jù)2020 年版《中國(guó)藥典》 中Cr 與As 的限量要求相同，將其PTDI、RFD 參數(shù)設(shè)為與As 相同。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所得鎖陽(yáng)中Cu、Cd、Hg 限量值均大于ISO 及《中國(guó)藥典》 中規(guī)范的MRL值，但對(duì)比PTDI 與THQ 2 種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型發(fā)現(xiàn)，65 批樣品中Pb、As、Cr 殘留量會(huì)對(duì)人體健康造成影響，因此應(yīng)從中藥材種植及加工源頭等方面著手，從而保障中藥材用藥安全［17]。目前，若單一以最大殘留限量值判斷所有中藥材污染水平，則缺乏不同類型藥材、藥材實(shí)際服用劑量等考察，導(dǎo)致重金屬污染水平的誤判。因此，考慮成人與兒童使用鎖陽(yáng)藥材劑量的差異性，最后確定鎖陽(yáng)成人Cu、Pb、Cd、As、Hg、Cr 的最大殘留限量值分別為42.318 4、1.586 9、1.058 0、0.317 4、0.317 4、0.317 4 mg/kg，兒童分別 為46.415 8、1.740 6、1.160 4、0.348 1、0.348 1、0.348 1 mg/kg。

綜上所述，本研究對(duì)鎖陽(yáng)的安全性評(píng)價(jià)及特定人群的安全用藥提出了新的研究思路和數(shù)據(jù)參考，以期避免部分元素指紋圖譜及相對(duì)含量差異較大的樣品不被重視，造成其特征性難以顯現(xiàn)，同時(shí)阻止有害金屬元素的危害。