中藥材黃芪及其制品中重金屬元素研究進(jìn)展

田海嬌，何 強(qiáng)，武 婷

（1.山西省科技資源與大型儀器開放共享中心，山西 太原 030012；2.山西能源學(xué)院，山西 太原 030006）

黃芪為豆科植物蒙古黃芪 Astragalus membranaceus（Fisch）Bge.Var.mongholicus（Bge.）Hsiao或膜莢黃芪A.membranaceus（Fisch.）Bge.的干燥根，具有補(bǔ)氣升陽，固表止汗，利水消腫和增強(qiáng)免疫力等功效[1]。黃芪單獨或配伍其他藥物有抗癌、治療糖尿病、抗氧化衰老和助眠等臨床效果[2-3]。隨著人們對健康養(yǎng)生意識的提高，黃芪以原藥材或被制成飲片、破壁飲片、口服液、注射液等形式受到大家青睞，并于2019 年被國家衛(wèi)計委列入“藥食同源中藥材”目錄[4]。

然而，臨床研究表明，中藥材中重金屬成分是導(dǎo)致動物急性肝損傷的原因之一，中藥材中的重金屬超標(biāo)已成為中藥發(fā)展和國際化的重要制約因素[5]。中藥材中富集的重金屬通過口服或注射的途徑進(jìn)入人體內(nèi)，與人體內(nèi)的蛋白質(zhì)等物質(zhì)進(jìn)行不可逆的結(jié)合；且重金屬元素半衰周期長，易在人體內(nèi)蓄積從而造成慢性中毒、器官損傷，如鉛對血液酶以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)有不良反應(yīng)，砷會引起肺癌、腎癌等癌癥，鎘在人體內(nèi)積累易引起癌變、畸形，金屬汞進(jìn)入人體后的氧化產(chǎn)物對神經(jīng)系統(tǒng)、肝腎和心腦血管系統(tǒng)產(chǎn)生巨大毒性，過量的銅會導(dǎo)致低血壓、黃疸等[3，6]。由此可見，黃芪中的重金屬成分的有效評估和防治已經(jīng)迫在眉睫。目前我國對黃芪作為藥品的質(zhì)量評價主要有《中國藥典》（2020 版）和《藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》（WM/T 2—2004），明確規(guī)定了黃芪中5 種重金屬及有害元素（鉛Pb、鎘Cd、砷As、汞Hg、銅Cu）限量值；同時黃芪作為食品，須符合我國食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB 2762—2017 中對食品中重金屬污染限量的要求，該標(biāo)準(zhǔn)列出了食品中7 種需要限量的重金屬元素（鉛、鎘、砷、汞、錫、鎳、鉻），但是對黃芪的污染物限量沒有明確。本文旨在對近年來相關(guān)文獻(xiàn)中黃芪原藥材及其制品中重金屬的來源、檢測與分析和去除進(jìn)行綜述，對食藥監(jiān)管部門不斷完善管理體系提供參考依據(jù)。

1 來源

黃芪中重金屬的來源有內(nèi)源和外源兩個方面。內(nèi)源如黃芪的生長環(huán)境條件（大氣、土壤、水、化肥和農(nóng)藥的施用等）和黃芪對重金屬的吸收富集能力；外源如黃芪后期倉儲污染和加工污染[7]。

1.1 內(nèi)源

中藥材黃芪在種植期間會富集土壤、環(huán)境中的重金屬。重金屬作為地殼的構(gòu)成物質(zhì)，在不同地域土壤中有不同種類和含量。研究表明，不同地域的黃芪中重金屬的含量存在較大差異[8]，并且黃芪中的重金屬含量與其在土壤中含量呈現(xiàn)較強(qiáng)的正相關(guān)[9-11]。因此，種植土壤中的重金屬類別和含量對黃芪中重金屬有直接的關(guān)系。隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)“三廢”（廢水、廢氣、廢渣）對中藥材有著直接和間接的污染。含有重金屬元素的工業(yè)廢水、廢渣通過灌溉農(nóng)田，使重金屬元素沉積和富集在土壤中，間接地加重了藥材的污染。工業(yè)的廢氣中含有多種有害物質(zhì)，如鋼鐵廠的煙塵中含有鉛、鎘、汞、砷等重金屬，廢氣排放后沉降到植物葉面，被植物莖葉吸收從而造成污染[11]。

為防治藥材病蟲害噴曬的農(nóng)藥中含有砷、汞、銅、鉛等重金屬元素，這些重金屬通過農(nóng)藥噴灑到藥材植物葉面，經(jīng)過藥物代謝運轉(zhuǎn)到植物內(nèi)部，導(dǎo)致藥材污染。藥用植物栽培過程中往往需要施用化肥，但是化肥生產(chǎn)過程中可能混入重金屬元素。施肥后重金屬在土壤中積累，通過黃芪根莖吸收從而造成重金屬污染[11]。

此外，與黃芪的本身對重金屬的吸收和富集能力有關(guān)，影響因素包括黃芪的種類、栽培方式、生長周期、重金屬的種類和重金屬的作用部位等[12-13]。

1.2 外源

中藥材倉儲過程中，為防治霉變、蟲害和鼠害，通常使用硫磺熏蒸黃芪，也會引入As、Pb 等有毒重金屬[3]。在黃芪加工炮制過程（清洗、打粉或切片、加工、包裝等工序生產(chǎn)環(huán)節(jié)）中由于器具含有重金屬元素可能會造成重金屬二次污染[14]。

2 檢測與分析

2.1 原藥材

對原藥材黃芪中重金屬的檢測報道共20 余篇，本文將近年來使用新的檢測方法結(jié)合其他層面分析原藥材黃芪中重金屬的文獻(xiàn)進(jìn)行總結(jié)。

楊慧等[7]通過單因素實驗和正交實驗，優(yōu)化了重金屬微波提取方法，并利用GFAAS、ICP-MS 和ICP-AES 分析技術(shù)測定黃芪中重金屬鎘的含量；鄒瀚霖等[15]用ICP-MS 法測定黃芪中11 種重金屬Pb、Cd、As、Hg、Cu、Co、Mn、Cr、V、Ni、Zn 的含量，基于多元統(tǒng)計分析從金屬元素層面探究甘肅、山西、內(nèi)蒙古地區(qū)黃芪藥材的差異，并驗證了金屬元素能夠影響黃芪中有效成分的積累；薛利新等[12]使用AFS 和ICP-MS 對甘肅黃芪中的35 種元素進(jìn)行含量研究，其中8 種重金屬與有害元素指標(biāo)（汞、銅、砷、鎘、鉛、鉻、鎳、錫）整體上是安全的；張松等[13]對黃芪的5 種限量重金屬元素的存在含量進(jìn)行測評，含量均符合中藥材限制標(biāo)準(zhǔn)，鉛、鎘、銅在黃芪這種根及根莖類中藥材中的含量與花草類和果實種子類藥材相比處于中等水平；孔丹丹等[16]以原藥材中的重金屬含量結(jié)合靶標(biāo)危害系數(shù)法（THQ）與致癌風(fēng)險值（CR）為評估標(biāo)準(zhǔn)，得出黃芪中的6 種有害元素（鉻、銅、砷、鎘、汞和鉛）對暴露人群存在一定的健康危害，但不存在潛在的致癌影響；姚姣姣等[17]利用ICP-MS 法分析了膜莢黃芪中鉛、鎘、銅、汞和砷的含量，并對黃芪中重金屬污染程度進(jìn)行健康風(fēng)險評估，通過對比4 種傳統(tǒng)的安全性評估方式，推出了針對特定藥材的健康風(fēng)險評估模型，并給出計算所得黃芪的最大殘留限量的推薦值；雷連娣等[8]、吳飛等[18]和田偉等[19]通過測定不同產(chǎn)地黃芪中重金屬及有害元素，驗證了不同產(chǎn)地黃芪藥材重金屬及有害元素含量有差異，并且部分元素間存在相關(guān)性；謝曉亮等[9]通過實驗結(jié)果得出黃芪與土壤中重金屬含量呈較強(qiáng)的正相關(guān)性，黃芪對土壤中的重金屬元素吸附強(qiáng)度順序為：鎘＞銅＞砷＞汞＞鉛。

目前對黃芪中重金屬元素的研究報道雖然較少，但是對其檢測方法、地域性差異、安全性評估、對有效成分的積累影響、黃芪本身的吸收特性等有比較全面的研究。

2.2 黃芪制品

原藥材加工成制品過程中易引入重金屬外源污染，因此黃芪制品中重金屬的測定尤為重要。目前市場上的黃芪制品主要有黃芪飲片、黃芪配方顆粒、黃芪口服液、黃芪注射液、黃芪粉和黃芪破壁飲片幾種形式。

傳統(tǒng)飲片與配方顆粒：黃芪配方顆粒是指在傳統(tǒng)黃芪飲片的基礎(chǔ)上，通過提取、濃縮和干燥之后得到的顆粒狀劑型。白雯靜等[4]對黃芪原藥材及飲片中重金屬及微量元素的含量進(jìn)行了對比研究，大部分重金屬元素（如錳、礬、鈷、銅、鎘、砷、鉛等）的含量在經(jīng)過加工成飲片后數(shù)值有所下降，部分重金屬（如鉻、鋅）含量在加工后數(shù)值反而呈現(xiàn)上升的趨勢；黃貴紅[20]采用ICP-MS 對黃芪飲片中的鉛鎘砷汞銅進(jìn)行測定，驗證了方法的可靠性；張亞紅等[3]分析黃芪原藥材及其飲片中砷、鎘、鉛、鋁、銅、鎳、鋅7 種金屬的含量，結(jié)果顯示樣品中鋁和鋅的污染超標(biāo)；胡麟等[21]建立微波消解-ICP-MS 法測定黃芪飲片及配方顆粒中鎘、銅、砷、鉛、汞的含有量及其轉(zhuǎn)移率，鉛的轉(zhuǎn)移率最低為0%，其余4 種元素的轉(zhuǎn)移率基本在3%～7%之間，結(jié)果表明中藥飲片和配方顆粒在制備過程中降低了重金屬的含有量。

黃芪口服液：一般指黃芪精口服液，是黃芪水提液制成的滅菌口服液。劉曉艷等[22]采用AFS 和ICP-MS法對黃芪口服液中的鉛、砷、鎘、汞、銅、鋅、鎳和鉻進(jìn)行內(nèi)標(biāo)法測定，驗證了該方法在黃芪口服液中痕量元素檢測方法的穩(wěn)定性。

黃芪注射液：黃芪注射液是黃芪的干燥根莖提取制成的滅菌水溶液。李煥宇等[23]、施曉光等[24]利用ICP-MS 法對黃芪注射液中的重金屬元素進(jìn)行檢測方法建立和樣品測定。

黃芪粉：作為一種即時中藥粉，以藥材黃芪為原料經(jīng)清洗、打粉、加工、包裝等工序制得。毛騰霄等[14]對黃芪粉中重金屬鎘、銅、砷、鉛、汞進(jìn)行健康風(fēng)險評估，單因子污染指數(shù)、內(nèi)梅羅綜合指數(shù)、靶標(biāo)危害系數(shù)和綜合危險指數(shù)的測定顯示黃芪粉均為安全級。

黃芪破壁飲片 通過粉碎技術(shù)將黃芪傳統(tǒng)飲片加工至D90＜45 μm（300 目以上）的粉體，然后無添加制成的干燥顆粒狀飲片。破壁飲片和傳統(tǒng)飲片相比，藥物均勻性高，穩(wěn)定，不易吸潮和氧化，有效成分利用率高、進(jìn)而減少服用量。王艷等[25]采用ICP-MS 對黃芪破壁飲片中的5 種重金屬（鎘、銅、砷、鉛、汞）含量進(jìn)行監(jiān)測，驗證其用藥的安全性。

水煎液 晉臻等[26]研究了黃芪藥材和黃芪單煎液中的重金屬轉(zhuǎn)移率在22.67%～66.67%之間，黃芪建中湯合煎液中的重金屬含量與黃芪單煎液相比，合煎會減少銅和汞元素的溶出，增加鉛、鎘和砷元素的溶出。

3 去除

目前中藥提取物中重金屬的去除凈化手段主要有大孔螯合樹脂法、絮凝沉淀法、超臨界CO2配合萃取法、高速離心法、γ-巰丙基鍵合硅膠法和吸附澄清法等[27-28]。目前應(yīng)用最廣泛的方法是超臨界CO2配合萃取法，靈敏度和準(zhǔn)確性高，有效成分損失少，重金屬的去除率達(dá)60%以上[27-28]。

4 討論

文獻(xiàn)中黃芪中重金屬報道大部分未超標(biāo)，但是重金屬的健康風(fēng)險大小還與日攝入量、攝入頻率、攝入時間等因素相關(guān)，對于黃芪的長期服用者還是有潛在的健康風(fēng)險，因此對于黃芪及其制品中重金屬的含量控制任重道遠(yuǎn)。重金屬元素的來源和檢測方法已得到充分研究，但是關(guān)于黃芪制品的重金屬風(fēng)險研究的報道較少；重金屬的現(xiàn)有凈化手段去除率有待提高，并且有益的微量元素可能與重金屬一并被去除，同時中藥中有效成分可能發(fā)生部分損失或改變，因此去除手段還需進(jìn)一步的完善。

鑒于以上原因，對黃芪及其制品中的重金屬防治還需從源頭做起，科學(xué)選擇安全種植土壤區(qū)域，積極推行黃芪的無公害化和有機(jī)栽培技術(shù)，減少化肥、農(nóng)藥的使用；建立和完善黃芪制品加工、存儲過程中的質(zhì)量管理規(guī)范和成品控制標(biāo)準(zhǔn)，最大限度減少和控制重金屬的污染。