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

摘 要：目的：建立微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定枸杞中鉛、鎘、砷、汞和銅5種金屬元素的方法。方法：對(duì)20批枸杞樣品中5種金屬元素的含量進(jìn)行評(píng)估，計(jì)算最大限量理論值、有害元素日暴露量、危害指數(shù)和暴露限值，評(píng)價(jià)其健康風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果：20批枸杞樣品中Pb、Cd、As、Hg和Cu的含量均未超過(guò)限量，重金屬及有害元素的健康風(fēng)險(xiǎn)較低，當(dāng)前限量執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)較為合理。結(jié)論：該方法科學(xué)、合理，能夠?yàn)樵u(píng)估枸杞中有害元素的含量提供參考。

關(guān)鍵詞：重金屬;有害元素;電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;最大限量值

Determination and Risk Assessment of Lead， Cadmium， Arsenic， Mercury and Copper in Lycium barbarum L.

ZHAO Sibiao1，2， WANG Can1，2*

（1.Kunming Institute for Food and Drug Control， Kunming 650034， China; 2.Kunming Institute of Food and Drug Inspection， Kunming 650034， China）

Abstract： Objective： A method for simultaneous determination of lead， cadmium， arsenic， mercury and copper in Lycium barbarum L. by microwave digestion-Inductively coupled plasma mass spectrometry was established. The contents of five metal elements in 20 batches of Lycium barbarum L. were evaluated. Method： The maximum theoretical value， daily exposure， hazard index and exposure limit of hazardous elements were calculated to evaluate their health risks. Result： The results showed that the contents of Pb， Cd， As， Hg and Cu in 20 batches of Lycium barbarum L. were within the limit， the health risk of heavy metals and harmful elements was low， and the current limit standard was reasonable. Conclusion： The method is scientific and reasonable， and can provide reference for evaluating the content of harmful elements in Lycium barbarum L.

Keywords： heavy metals; harmful elements; inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）; risk assessment; maximum limit values

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(ài)。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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(shuō)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，ICP-MS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(guò)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。

（2）ICP-MS工作條件。通過(guò)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(guò)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。

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。

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。

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(guò)5 mg/kg，鎘不得超過(guò)1 mg/kg，砷不得超過(guò)2 mg/kg，汞不得超過(guò)0.2 mg/kg，銅不得超過(guò)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(wú)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：

Exp=（EF×ED×IR×C×t）/（W×AT）（1）

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(guò)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(guò)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：

HI=（Exp×10）/HBGV（2）

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：

MOE=BMDL/（Exp×10）（3）

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(shuō)明中藥材中重金屬及有害元素的健康風(fēng)險(xiǎn)較低。

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(guò)對(duì)最大限量理論值的計(jì)算來(lái)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：

（4）

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(guò)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(guò)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(wèn)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(wèn)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(lái)說(shuō)是合理的。

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(guò)程中的頻率、用量以及煎煮過(guò)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。

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作者簡(jiǎn)介：趙四標(biāo)（1986—），男，云南大理人，碩士，工程師。研究方向：食品質(zhì)量安全檢測(cè)分析。

通信作者：王燦（1994—），男，云南昭通人，本科，助理工程師。研究方向：食品質(zhì)量安全檢測(cè)分析。E-mail：648990361@qq.com。