枸杞中鉛、鎘、砷、汞和銅的含量測(cè)定及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

趙四標(biāo)，王 燦*

（1.昆明市食品藥品檢驗(yàn)所，云南昆明 650034；2.昆明市食品藥品檢驗(yàn)研究院，云南昆明 650034）

枸杞中含萜類、生物堿類、黃酮類、多糖及類胡蘿卜素衍生物等多種成分。在現(xiàn)代藥理研究中還發(fā)現(xiàn)枸杞屬植物具有多種活性，包括神經(jīng)保護(hù)、抗氧化、肝保護(hù)、抗腫瘤、抗微生物、抗炎及輻射保護(hù)活性等[1]。

枸杞也是生活中常見的藥食同源的品種，可以預(yù)防保健、養(yǎng)生康復(fù)，深受廣大群眾喜愛。但目前野生枸杞的供應(yīng)明顯不足，市場(chǎng)上絕大部分的枸杞都來自于人工種植。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)重金屬的加工、冶煉、開采等活動(dòng)增加，對(duì)中藥材生長(zhǎng)環(huán)境造成了一定程度的污染[2]。

重金屬和有害元素在人體中積累可引起各種急性和慢性中毒，對(duì)人體的新陳代謝和正常生理功能也有顯著的抑制作用。砷（As）是一種具有蓄積性的毒性金屬元素，在體內(nèi)蓄積過多會(huì)對(duì)人體的健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅[3]。鎘（Cd）是一種生物蓄積性很強(qiáng)的有毒金屬元素，半衰期較長(zhǎng)，生物毒性強(qiáng)，在體內(nèi)蓄積過多會(huì)對(duì)人體免疫、骨骼、神經(jīng)泌尿等系統(tǒng)造成損傷，甚至還會(huì)誘導(dǎo)癌癥的發(fā)生[4]。人體攝入過量的鉛（Pb）會(huì)引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷、貧血等疾病。所以，對(duì)于重金屬及有害元素的含量控制和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是極其重要的。

王志嘉等[5]采用原子熒光光譜法（Atomic Fluorescence Spectrometry，AFS）對(duì)黃芪、丹參、甘草、人參、白芍和細(xì)辛6 種藥材中的砷、汞（Hg）、銻（Sb）的含量進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明，標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)r＞0.999 2，回收率為90.0%～107.4%，RSD ＜7%，說明AFS 法是中藥材中As、汞（Hg）、鍺（Ge）重金屬含量測(cè)定的一個(gè)較好的方法。李偉等[6]采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）法測(cè)定中藥三七粉中Pb、Cd、Cr、Cu、As 和Sn 等元素的含量，結(jié)果表明各元素測(cè)定線性范圍寬、相關(guān)系數(shù)好、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，加標(biāo)回收率較高，具有操作簡(jiǎn)單，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，靈敏度高等特點(diǎn)。相比其他檢測(cè)方法，ICPMS 法靈敏度、準(zhǔn)確度高，速度快，節(jié)省耗時(shí)，被廣泛應(yīng)用于痕量或者超痕量的多元素同時(shí)分析[7]。因此，本文選擇208Pb、112Cd、75As、65Cu、和202Hg 作為測(cè)量同位素，采用微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定枸杞中5 種金屬元素含量，并對(duì)有害金屬元素的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市售枸杞；ICP 分析用多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（GNM-M 261674-2013，100 μg/mL）；ICP 分析用多元素內(nèi)標(biāo)溶液（GNM-M 061667-2013，100 μg/mL）；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品GSB 04-1729-2004 汞單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，100 μg/mL，以上3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液均由國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心提供；濃硝酸、濃鹽酸、30%過氧化氫和氫氧化鈉，均為優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥。

1.2 儀器和設(shè)備

ICP-MS iCAP Q 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，德國(guó)賽默飛世爾；AFS-9531 原子熒光光譜儀，北京海光；Multiwave PRO 微波消解儀（配微波消解罐），奧地利安東帕；AL104 電子天平，感量為0.000 1 g，梅特勒-托利多；超純水機(jī)，賽多利斯。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品前處理

分別準(zhǔn)確稱取已處理好枸杞樣品0.3 g（精確至0.001 g），置于微波消解罐中，分別加入8 mL 濃硝酸，在120 ℃下預(yù)消解45 min。再按照表1 微波消解儀的工作參數(shù)進(jìn)行消解，消解完成后，于100 ℃恒溫趕酸至0.5 ～1.0 mL，將趕酸后的消解液轉(zhuǎn)移于50 mL 容量瓶中，用超純水定容，待測(cè)。

1.3.2 儀器條件

（1）微波消解儀工作條件。表1 為微波消解儀的相關(guān)參數(shù)，完成預(yù)消解后需要按照表中參數(shù)對(duì)樣品進(jìn)行上機(jī)操作。

表1 微波消解儀工作參數(shù)

（2）ICP-MS 工作條件。通過優(yōu)化ICP-MS 設(shè)備條件，確保靈敏度、響應(yīng)值達(dá)到要求。工作條件：RF射頻功率為1 550 W；等離子體氣體流量為14 L/min；載氣流量為0.80 L/min；補(bǔ)償氣流量為1.05 L/min；CCT 氦氣流量為1.40 L/min；霧化室溫度為3 ℃；蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速為90 r/min；樣品提升速率為0.5 mL/min；積分時(shí)間為0.02 s；內(nèi)標(biāo)元素及質(zhì)量數(shù)為45Sc、73Ge、115In 和209Bi；測(cè)定同位素及質(zhì)量數(shù)為208Pb、112Cd、75As、65Cu 和202Hg。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)品溶液配制

采用逐級(jí)稀釋的方式，用體積分?jǐn)?shù)為2%的硝酸將質(zhì)量濃度為100 μg/mL 的Pb、As、Cd 和Cr 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋為0 μg/L、1.0 μg/L、2.0 μg/L、4.0 μg/L、8.0 μg/L、10.0 μg/L、20.0 μg/L 和50.0 μg/L 的系列濃度；將質(zhì)量濃度為100 μg/mL 的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋為0 μg/L、0.1 μg/L、0.2 μg/L、0.4 μg/L、0.6 μg/L、0.8 μg/L和1.0 μg/L 的系列濃度，通過三通在線添加質(zhì)量濃度為50 μg/L 內(nèi)標(biāo)，考察方法的相關(guān)參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 條件優(yōu)化結(jié)果

2.1.1 方法的相關(guān)參數(shù)考察結(jié)果

由表2 可知，5 種元素在各線性范圍內(nèi)，該方法的相關(guān)系數(shù)均大于0.999，檢出限為0.001～0.020 μg/L。

表2 方法的線性方程、相關(guān)系數(shù)線性范圍和檢出限

2.1.2 樣品的加標(biāo)回收率和精密度實(shí)驗(yàn)

由表3 可知， 該方法的加標(biāo)回收率在92.00%～99.20%，RSD 在1.06%～3.80%，進(jìn)一步證實(shí)本方法能準(zhǔn)確測(cè)定枸杞中的多元素的含量。

表3 加標(biāo)回收率和精密度結(jié)果表

2.2 樣品測(cè)定

采用已優(yōu)化的微波消解-ICP-MS 法同時(shí)測(cè)定20種枸杞中鉛、砷、鎘、銅和汞5 種金屬元素的含量，結(jié)果見表4。

表4 枸杞中各元素的測(cè)定結(jié)果（單位：mg/kg）

參考《中華人民共和國(guó)藥典》2020 版通則9302中藥有害殘留物限量制定指導(dǎo)原則，即鉛不得超過5 mg/kg，鎘不得超過1 mg/kg，砷不得超過2 mg/kg，汞不得超過0.2 mg/kg，銅不得超過20 mg/kg[8]。由表4 可知，枸杞樣品中鉛、鎘、砷、汞和銅的含量均低于《中國(guó)藥典》2020 版通則9302 中藥有害殘留物限量值。20 批枸杞樣品中5 種元素含量分布情況為銅＞鉛＞鎘＞砷＞汞，且均未檢出汞元素以及無超標(biāo)樣品，鉛、鎘、砷和銅的均值分別為（0.092 5±0.092 0） mg/kg、（0.041 6±0.017 0） mg/kg、（0.027 6±0.012 0） mg/kg 和（6.823±1.472） mg/kg。其中，鉛含量最高的是Y11 樣品，為0.331 mg/kg，含量最低的是Y05 和Y19 樣品，均為0.007 mg/kg。鎘含量最高的是Y03 樣品，為0.070 mg/kg，含量最低的是Y05 樣品，為0.014 mg/kg。砷含量最高的是Y17 樣品，為0.053 mg/kg，含量最低的是Y19 樣品，為0.004 mg/kg。銅含量最高的是Y01樣品，為9.55 mg/kg，含量最低的是Y19 樣品，為3.26 mg/kg。

2.3 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

本實(shí)驗(yàn)采用“確定性評(píng)估”的方式，按照風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的4 個(gè)基本步驟，即危害識(shí)別、危害特征描述、暴露評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)特征描述，對(duì)枸杞中的Pb、Cd、As、Hg和Cu 的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估[9]。

2.3.1 危害識(shí)別和危害特征描述

根據(jù)世界衛(wèi)生組織的研究報(bào)告，Cd 的每月可耐受攝入量（Per Tolerable Monthly Intake，PTMI）修改為25 μg/（kg bw）[10]；Hg 的每周可耐受攝入量（Per Tolerable Weekly Intake，PTWI）為4 μg/（kg bw）[11]；Pb的收縮壓基準(zhǔn)劑量下限（BMDL01）為1.3 μg/（kg bw），As 的基準(zhǔn)劑量下限（BMDL0.5）為3.0 μg/（kg bw）；Cu 的暫定最大理論日攝入量為50 μg/（kg bw）[13]。

2.3.2 暴露評(píng)估

重金屬及有害元素每千克體質(zhì)量日暴露量的計(jì)算公式為：

式中：Exp為日暴露量，μg/（kg bw）；EF為中藥材的暴露頻率，以90 d/年計(jì)；ED為一生服用中藥的年限，一般不超過20 年；IR為處方中藥材的日攝入量，以0.5 kg 計(jì)；C為中藥材中重金屬及有害元素的殘留量，mg/kg；t為經(jīng)過煎煮等方式提取后重金屬及有害元素的轉(zhuǎn)移率，在水煎的條件下，Pb、Cd、As、Hg 和Cu 的t值分別以14%、14%、35%、24%和15%計(jì)[12]；W為人體質(zhì)量，以63 kg 計(jì)；AT為平均壽命天數(shù)，一般為365 d×70 年。

2.3.3 Cd、Hg、Cu 的風(fēng)險(xiǎn)特征描述

采用危害指數(shù)法對(duì)于Cd、Hg、Cu 進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)特征描述，計(jì)算公式為：

式中：HI為危害指數(shù)，單位為1；Exp為日暴露量，μg/（kg bw）；10 為安全因子[13]；HBGV為重金屬及有害元素的健康指導(dǎo)值，μg/kg，對(duì)于Cd 和Hg，HBGV=PTWI/7；對(duì)于Cu，HBGV=PMTDI。所以Cd為0.83 μg/kg，Hg 為0.57 μg/kg，Cu 為500 μg/kg。如果HI≤1，則表示枸杞中重金屬及有害元素的健康風(fēng)險(xiǎn)較低；如果HI＞1，則表示其健康風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)該予以關(guān)注。

2.3.4 Pb 和As 的風(fēng)險(xiǎn)特征描述

采用暴露限值法對(duì)于Pb、As 進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)特征描述，計(jì)算公式為：

式中：MOE為重金屬及有害元素的基準(zhǔn)劑量下限與每千克體質(zhì)量日暴露量的比值，單位為1；Exp為上面計(jì)算得到的日暴露量，μg/（kg bw）；10 為安全因子；BMDL為重金屬及有害元素的基準(zhǔn)劑量下限，μg/kg，Pb 為1.3 μg/kg，As 為3.0 μg/kg。如果MOE＞1，則表示枸杞中重金屬及有害元素的健康風(fēng)險(xiǎn)較低；如果MOE≤1，則表示其健康風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)該予以關(guān)注。

根據(jù)日暴露量（Exp）的計(jì)算公式可算出Pb、Cd、As、Hg 和Cu 的日暴露量，進(jìn)一步可以計(jì)算出Cd、Hg、Cu 的危害指數(shù)（HI）以及Pb、As 的暴露限制（MOE），具體數(shù)值見表5。

由表5 可知，Cd、Hg、Cu 的HI＜1，Pb、As的MOE＞1，說明中藥材中重金屬及有害元素的健康風(fēng)險(xiǎn)較低。

表5 各元素的日暴露量、MOE 和HI 的值

2.4 最大限量理論值

2.4.1 重金屬及有害元素最大限量理論值的計(jì)算

最大限量理論值是標(biāo)準(zhǔn)限量制定的重要參考依據(jù)，故本次通過對(duì)最大限量理論值的計(jì)算來驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)限量的合理性。重金屬及有害元素最大限量理論值計(jì)算公式為：

式中：L為最大限量理論值，mg/kg；A為每日允許攝入量，mg/（kg bw），世界衛(wèi)生組織/世界糧食及農(nóng)業(yè)組織和其他國(guó)家或組織公布了部分重金屬的健康指導(dǎo)值，可供參考[8]，即A鉛=1.3 μg/kg、A鎘=0.83 μg/kg、A砷=3.0 μg/kg、A汞=0.57 μg/kg、A銅=500 μg/kg；W為人體平均體重，kg，一般按63 kg 計(jì)；M為中藥材（飲片）每日人均可服用的最大劑量，kg，以0.5 kg 計(jì)；AT為平均壽命天數(shù)，一 般 為365 d/ 年×70 年；EF為 中 藥 材 或 飲片服用頻率（枸杞子為藥食同源的品種，食用頻率相對(duì)較高，以90 d/年計(jì)；ED為一生的服用中藥的暴露年限（一般不超過20 年，以20 年計(jì)）；t為中藥材及飲片經(jīng)煎煮或提取后，重金屬元素的轉(zhuǎn)移率，%（鉛、鎘、砷、汞和銅的轉(zhuǎn)移率分別 為14%、14%、35%、24% 和15%）；10 為安全因子，表示每日由中藥材及其制品中攝取的重金屬量不大于日總暴露量（包括食物和飲水）的10%[14]。

2.4.2 最大限量理論值與藥典標(biāo)準(zhǔn)值的比較

由表6 可知，通過比較最大限量理論值和當(dāng)前執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)可以看出鎘和汞的限量標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)比較嚴(yán)格。銅的最大限量理論值為596 mg/kg，遠(yuǎn)高于當(dāng)前的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)值。銅的限量值為20 mg/kg，主要包括兩方面的原因。①《中國(guó)藥典》2015 年版中銅的限量值為20 mg/kg，其限量值暫且保留不變。②考慮到農(nóng)藥和銅的絡(luò)合問題，對(duì)于銅含量的控制也可以間接控制我國(guó)農(nóng)藥濫用問題。鉛和砷的最大限量理論值低于藥典標(biāo)準(zhǔn)值，受環(huán)境背景值、元素背景值的影響，導(dǎo)致最大限量理論值偏低，所以對(duì)于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中鉛的限量5 mg/kg 和砷的限量2 mg/kg 來說是合理的。

表6 最大限量理論值與藥典標(biāo)準(zhǔn)值比較

3 結(jié)論

本次實(shí)驗(yàn)使用的20 批樣品中，重金屬及有害元素的含量都符合相關(guān)限量要求，而且其健康風(fēng)險(xiǎn)均可控、較低。在計(jì)算最大限量理論值時(shí)，充分考慮了枸杞在藥用過程中的頻率、用量以及煎煮過程中重金屬及有害元素的轉(zhuǎn)移率等參數(shù)，可以確保計(jì)算結(jié)果更加貼近真實(shí)值。比較藥典中現(xiàn)行限量標(biāo)準(zhǔn)和最大限量理論值的大小可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前限量標(biāo)準(zhǔn)的制定值是比較合理的。

枸杞是人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂幂^為頻繁的中藥材之一，具有良好的市場(chǎng)前景，所以應(yīng)該使用科學(xué)、合理的方法去評(píng)估其所含重金屬及有害元素的量。需要重點(diǎn)關(guān)注測(cè)定值異常高、存在攝入風(fēng)險(xiǎn)的樣品，其污染與種植及加工環(huán)境有一定的關(guān)系。另外，中藥材中重金屬進(jìn)入人體內(nèi)的不同化學(xué)價(jià)態(tài)會(huì)使其毒性作用也不同，所以有必要加強(qiáng)對(duì)其價(jià)態(tài)有效性和毒性的研究。