木棉花干粉的毒理學安全性評價

馮丁山，林衛華，黃業宇，吳愛琴，張曉昕，王湛，蘇林梁

（海南省疾病預防控制中心，海南海口 570203）

木棉花為木棉科木棉屬植物木棉(Bombax malabaricumDC)的花，英文：kapok。國內木棉樹主要分布在廣東、海南、福建、廣西、貴州、四川、云南等省區，國外印度、澳大利亞北部等熱帶和亞熱帶地區也有分布，可利用資源非常豐富。木棉樹每年3、4月開花，花期15天左右，先開花，后長葉，花冠五瓣，橙黃或橙紅色，直徑約12 cm[1]。木棉花中含有豐富的碳水化合物、多糖，還有大量微量元素，Ca、Mg、K元素，Zn元素含量也較高[2]，這些元素對人類的生長發育、造血功能、免疫功能等有著重要的作用，且具有一定的保健和營養價值[3]。在我國南方木棉花最先主要作為中藥材使用，逐漸發展到藥用與食用并重，在民間木棉花無論鮮、干，都可食用，每到木棉花開的時候，都會有許多市民前來收集木棉花曬干，用來泡茶、煲湯、入藥。木棉花具有很好的藥用價值，食用也具有很好的保健功能[4]。

木棉花既是傳統中藥，也是涼茶的重要原材料。木棉花除藥用食用外，還可代茶飲，作為消暑飲料，具有清熱解毒，祛風除濕等功效，可治療發熱、痢疾、腹瀉和慢性炎癥等。隨著涼茶被列為“非物質文化遺產”名錄，涼茶市場也迅速擴展，做為涼茶原料之一的木棉花的使用會越來越廣泛，但木棉花的毒理學資料在國內未見報道。目前應加強對木棉花的基礎研究，完善基礎研究資料，對木棉花進行食品安全風險評估[5]，以保障木棉花食用與藥用的安全，為木棉花的應用及開發提供理論依據。依照《食品安全性毒理學評價程序和方法》(2003年版)(2014年版)[6]選擇對木棉花的毒性進行研究，明確木棉花對試驗動物的毒理學安全性；解決木棉花做為一種食物在人們長期食用過程中是否存在安全性的問題，為該植物的進一步開發與利用，為涼茶生產中的加工應用和合理服用提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料

木棉花來源于海南省昌江黎族自治縣和東方黎族自治縣。采摘新鮮的木棉花，洗凈、晾干、置70 ℃通風干燥箱干燥至恒重，粉碎、過200目篩，得褐色干粉備用，10 g新鮮木棉花可制成1 g木棉花干粉，以木棉花干粉作為受試樣品進行配制。

1.2 實驗動物

SPF級KM小鼠，由海南省藥物研究所提供，生產許可證號：SCXK（瓊）2015-0007；SPF級SD大鼠，由廣東省醫學實驗動物中心提供，生產許可證號：SCXK（粵）2013-0002，質量合格證號：44007200029993；飼料由廣東省醫學實驗動物中心加工提供，質量合格證號：44200300008927。實驗動物使用許可證號：SYXK（瓊）2010-0021。

1.3 方法

1.3.1 急性毒性試驗

選最大耐受劑量法，SPF級KM小鼠20只，雌雄各半，設8.0 g/kg·BW一個劑量組，以蒸餾水進行配制，攪拌混勻后濃度受試液為13.3%。灌胃給藥(灌胃容量為20 mL/kg·BW)，灌胃3次，間隔4 h。求雌雄小鼠急性經口最大耐受劑量（MTD）。

1.3.2 遺傳毒性試驗[7]

1.3.2.1 Ames試驗

選平板摻入法，使用鑒定合格的鼠傷寒沙門氏菌突變型菌株TA97、TA98、TA100和TA102，設8、40、200、1000、5000 μg/皿5個劑量組，未處理對照組、溶劑對照組和陽性對照組，37 ℃培養48 h。

1.3.2.2 小鼠精子畸形試驗

選健康雄性KM小鼠25只，隨機分成為5組。設0.67、1.33、2.66 g/kg·BW三個劑量組，溶劑對照組（蒸餾水）及陽性對照組（環磷酰胺40 mg/kg·BW）。以最大灌胃容量20 mL/kg·BW每日灌胃給予受試物，連續5 d。

1.3.2.3 小鼠骨髓細胞微核試驗

選健康小鼠50只，雌雄各半，隨機分為5組，設0.67、1.33、2.66 g/kg·BW 三個劑量組，溶劑對照組（蒸餾水）及陽性對照組（環磷酰胺 40 mg/kg·BW）。以最大灌胃容量20 mL/kg·BW灌胃給藥2次，間隔24 h，于末次給藥后6 h頸椎脫臼處死動物，取股骨骨髓制片后鏡檢。

1.3.3 90 d喂養試驗

動物單籠喂養，自由進食和飲水，每天觀察實驗動物的活動和生長情況。分別喂飼含樣品2.5、5.0、10.0%和不含樣品的飼料，連續90 d。每周稱一次體重和二次飼料量，記錄給食量和剩食量。計算每周及總增重、進食量和食物利用率。實驗中期和實驗結束后采血測定血紅蛋白、紅細胞計數、白細胞計數及分類，試劑由Drew Scientific Inc提供。實驗結束各劑量組大鼠麻醉后腹主靜脈采血，分離血清測定血清生化指標。試劑盒由中生北控生物科技股份有限公司提供。動物進行大體解剖，肉眼觀察臟器變化。對肉眼可見的病變或可疑病變組織進行病理組織學檢查。在對各劑量組動物作大體檢查未發現明顯病變和生化指標改變，只進行最高劑量組及對照組動物主要臟器的組織病理學檢查。

1.3.4 數據統計分析

2 結果與討論

2.1 結果

2.1.1 急性毒性試驗

木棉花以8.0 g/kg·BW劑量灌胃給予小鼠，實驗動物飲食及活動正常，未見任何中毒癥狀和死亡實驗結束后，對動物進行大體解剖，肉眼觀察各臟器未見異常，表明木棉花粉雌雄性小鼠經口最大耐受劑量（MTD）均大于8.0 g/kg·BW。

2.1.2 遺傳毒性試驗[7]

2.1.2.1 Ames試驗

在加S9與不加S9的情況下，在相同實驗條件下重復兩次檢測，各劑量組回變菌落數均未超過未處理對照組的2倍，而陽性對照組的回變菌落數均超過未處理對照組的2倍，因此木棉花對鼠傷寒沙門氏菌不具有致突變作用，結果為陰性。

2.1.2.2 小鼠精子畸形試驗

與溶劑對照組畸形率(19.2‰)比較，木棉花各劑量組精子畸形率(16.0‰～21.0‰)未出現顯著性（p＞0.05）；而陽性對照組精子畸形率（58.6‰）與溶劑對照組比較差別具有高度顯著性（p＜0.01）；表明木棉花小鼠精子無致畸作用，試驗結果為陰性。

2.1.2.3 小鼠骨髓細胞微核試驗

由表1可見，與溶劑對照組比較，木棉花雌雄小鼠各劑量組嗜多染紅細胞（PCE）與成熟紅細胞（NCE）的比未低于20%，微核率差別無顯著性（p＞0.05）；而陽性對照組微核率顯著升高（p＜0.01）；表明木棉花小鼠骨髓細胞微核試驗結果為陰性。

表1 木棉花骨髓細胞微核試驗結果Table 1 Micronucleus test results of kapok bone marrow cells (±s)

表1 木棉花骨髓細胞微核試驗結果Table 1 Micronucleus test results of kapok bone marrow cells (±s)

注： **表示與溶劑對照組比較p＜0.01。

性別 劑量/(g/kg·BW） 動物數/只 微核細胞率/‰ PCE/RBC t值0.67 5 1.40±1.14 1.25±0.73 0.95雄雌1.33 5 1.20±1.30 1.18±0.07 0.58 2.66 5 1.20±0.84 1.25±0.72 0.76溶劑對照組 5 0.80±0.84 1.22±0.55陽性對照組 5 38.80±7.09** 0.97±0.04 11.91 0.67 5 1.60±1.14 1.23±0.37 0.31 1.33 5 0.80±0.84 1.15±0.26 -1.10 2.66 5 1.40±0.55 1.27±0.17 0.00溶劑對照組 5 1.40±0.89 1.14±0.25陽性對照組 5 29.80±4.15** 1.14±0.25 14.97

2.1.3 90 d喂養試驗

2.1.3.1 實驗動物的一般表現

實驗期間,各組動物行動靈活，反應敏捷，被毛整潔，眼鼻口無分泌物，進食飲水正常，生長發育良好，無異常行為和中毒癥狀，無死亡。

2.1.3.2 對大鼠體重、增重、進食量、食物利用率的影響

通過13周的飼喂，計算每周實際攝食量及每周平均體重。經分析，各劑量組雌雄鼠始重、增重、與對照組比較，無顯著性差異(p＞0.05)。雄鼠第3周高劑量組和雌鼠第7周低劑量組進食量與對照組比較，存在顯著性差異（p＜0.05）；其它各劑量組剩余各周進食量與對照組比較，無顯著性差異（p＞0.05）。雄鼠第4周中劑量組、第11周中、高劑量組食物利用率及總食物利用率的高劑量組與對照組比較，存在顯著性差異（p＜0.05）；雌鼠第1周中高劑量組、第2周高劑量組食物利用率及總食物利用率的高劑量組與對照組比較，存在顯著性差異（p＜0.05）；其它各劑量組剩余各周食物利用率對照組比較，無顯著性差異（p＞0.05）。各組間差異不存在劑量反應關系，無統計學意義，說明該樣品對大鼠生長發肓無明顯影響。

表2 木棉花對大鼠體重的影響Table 2 Effect of kapok on body weight of rats (n=10, ±s)

表2 木棉花對大鼠體重的影響Table 2 Effect of kapok on body weight of rats (n=10, ±s)

性別 劑量/(g/kg體重)體重/g始重 第1周 第2周 第3周 第4周 第5周 第6周2.0 70.5±5.2 126.7±9.9 197.7±14.5 261.7±17.5 331.9±22.7 381.6±37.3 449.1±28.2 4.0 69.0±5.7 125.8±13.7 197.6±17.3 261.2±22.4 322.6±27.2 364.2±28.4 441.7±31.2 8.0 71.0±5.5 123.0±13.8 193.8±14.0 246.2±18.3 313.3±19.3 364.2±29.0 427.5±25.5對照組 69.0±5.2 126.6±9.3 198.1±12.0 263.3±12.8 329.5±17.1 379.9±24.5 445.0±6.3 F值 0.34 0.22 0.19 1.30 1.44 1.01 1.13雌 2.0 70.3±4.9 121.1±7.9 167.3±7.5 198.3±7.6 226.1±6.4 249.4±11.9 266.0±10.7 4.0 70.9±5.4 122.8±7.5 169.7±7.7 196.5±11.7 223.9±13.6 249.8±19.0 269.3±20.3雄

8.0 70.4±4.1 120.3±7.1 164.1±9.4 193.0±10.8 221.6±12.6 240.3±16.4 257.2±18.1對照組 70.3±4.5 125.0±8.0 168.0±11.6 196.5±16.2 229.3±15.5 255.5±17.0 275.4±17.1 F值 0.04 0.73 0.64 0.34 0.69 1.48 2.00性別 劑量/(g/kg體重)體重/g第7周 第8周 第9周 第10周 第11周 第12周 第13周2.0 452.9±30.2 486.6±36.4 520.8±40.9 543.3±46.9 566.8±48.3 583.4±50.6 589.5±50.4雄雌4.0 441.7±31.2 478.1±34.6 509.6±39.8 533.9±44.1 554.5±42.8 573.5±41.6 578.0±42.2 8.0 428.0±25.4 462.6±32.9 490.4±32.9 513.5±36.2 533.0±37.7 550.7±36.5 554.1±36.2對照組 445.0±26.3 479.9±35.1 509.7±33.7 532.4±37.2 558.1±41.8 572.6±42.9 577.3±42.4 F值 1.34 0.85 1.17 0.91 1.13 1.02 1.19 2.0 278.3±10.5 291.5±13.5 301.4±14.9 309.6±15.4 319.6±17.4 327.0±16.1 331.2±16.7 4.0 284.8±23.1 299.8±24.8 308.6±29.2 320.3±30.9 330.3±31.0 338.0±32.8 341.5±32.9 8.0 273.5±18.7 287.3±19.7 295.4±20.7 302.7±19.8 314.0±22.1 321.1±21.6 326.5±21.5對照組 289.5±16.8 301.2±17.7 314.6±19.7 326.0±21.6 336.4±23.9 342.3±24.3 347.8±24.6 F值 1.55 1.19 1.49 2.14 1.77 1.58 1.55

表3 木棉花對大鼠進食量的影響Table 3 Effect of kapok on food intake in rats (n=10, ±s)

表3 木棉花對大鼠進食量的影響Table 3 Effect of kapok on food intake in rats (n=10, ±s)

性別 劑量/(g/kg體重) 體重/g第1周 第3周 第7周 總計2.0 112.5±9.5 185.6±12.8 186.3±10.6 2404.8±160.5雄4.0 109.2±12.1 188.5±14.8 187.1±14.5 2369.6±172.7 8.0 107.5±11.7 170.9±15.6 189.4±15.1 2335.4±129.4對照組 109.3±8.7 181.0±12.8 184.7±16.8 2304.0±194.9 F值 0.38 3.00 0.19 0.6雌2.0 106.7±7.7 136.1±8.1 124.3±10.3 1680.9±75.6 4.0 105.5±6.0 131.6±10.7 139.4±12.1 1738.2±117.0 8.0 106.3±10.9 136.3±10.4 135.5±7.2 1713.7±113.4對照組 106.0±7.3 137.6±10.4 138.9±11.6 1710.9±110.6 F值 0.03 0.71 4.50 0.50

表4 木棉花對大鼠食物利用率的影響Table 4 Effect of kapok on food utilization rate in rats (n=10, ±s)

性別 劑量/(g/kg體重) 體重/g第1周 第2周 第4周 第11周 總計2.0 49.9±4.2 44.8±2.9 34.2±1.9 11.0±1.4 21.6±1.0雄雌4.0 51.8±3.4 44.9±2.5 30.8±3.5 10.0±2.9 21.5±0.5 8.0 48.2±7.3 45.7±3.8 33.2±2.4 9.2±2.6 20.7±0.6對照組 52.8±2.4 46.7±2.4 33.9±1.6 12.3±2.6 22.1±0.6 F值 1.92 0.94 4.00 2.99 7.11 2.0 47.6±2.1 34.7±4.6 19.8±2.2 6.7±4.2 15.5±0.8 4.0 49.2±3.3 34.4±2.6 19.4±4.9 6.7±2.5 15.5±1.0 8.0 47.2±5.0 33.1±2.8 19.8±2.4 7.6±2.8 14.9±0.8對照組 51.8±4.3 33.3±4.8 22.5±4.4 6.9±3.1 16.2±0.7 F值 2.89 0.42 1.57 0.19 4.23

2.1.3.3 對大鼠血常規的影響

各劑量組實驗中期及實驗結束前采尾血測定各劑量組血常規各項血液學指標（血紅蛋白、紅細胞計數、白細胞計數及其分類）。結果與對照組比較均無顯著性差異(p＞0.05)，且各項指標均在本實驗室正常值范圍內。

2.1.3.4 對大鼠生化指標的影響

雌雄大鼠各劑量組血清總膽固醇、肌酐、甘油三酯、血糖、天冬氨酸氨基轉移酶、丙氨酸氨基轉移酶、尿素氮、總蛋白、白蛋白、堿性磷酸酶的結果數值與對照組比較均無顯著性差異(p＞0.05)，且各項指標均在本實驗室正常值范圍內，數據見表5。

表5 木棉花大鼠血液生化學指標檢測結果Table 5 Test results of blood biochemical indicators in kapok rats (n=10, ±s)

表5 木棉花大鼠血液生化學指標檢測結果Table 5 Test results of blood biochemical indicators in kapok rats (n=10, ±s)

性別 劑量/(g/kg體重) 總膽固醇/(mmol/L) 肌酐/(μmol/L) 甘油三酯/(mmol/L) 血糖/(mmol/L) 天冬氨酸氨基轉移酶/(U/L)2.0 1.77±0.35 39±7 1.46±0.48 6.97±1.00 169±26雄4.0 1.80±0.31 38±5 1.50±0.33 7.00±1.37 173±21 8.0 1.53±0.20 34±3 1.34±0.48 6.42±0.95 172±26對照組 1.81±0.21 37±5 1.80±0.69 7.22±0.73 146±40 F值 2.35 1.45 1.50 1.07 1.86 2.0 2.07±0.30 42±4 0.95±0.17 7.37±0.95 144±28 4.0 2.31±0.34 43±5 1.04±0.35 7.57±0.98 148±44 8.0 2.08±0.25 43±5 0.89±0.19 7.49±0.94 129±33對照組 2.22±0.37 46±3 0.92±0.12 7.14±0.83 139±19 F值 1.36 1.58 0.74 0.50 0.71性別 劑量/(g/kg體重) 堿性磷酸酶/(U/L） 總蛋白/(g/L) 尿素氮/(mmol/L) 白蛋白/(g/L) 丙氨酸氨基轉移酶/(U/L)雌2.0 103±23 55±3 5.2±0.8 23±1 40±21雄雌4.0 102±21 56±4 5.1±0.7 23±2 33±10 8.0 99±16 56±2 5.2±0.9 24±1 35±8對照組 107±16 56±3 5.5±1.2 23±1 30±11 F值 0.27 0.50 0.28 0.91 0.89 2.0 51±13 62±4 5.7±0.6 27±2 33±18 4.0 52±14 63±4 5.6±0.9 29±2 37±21 8.0 66±12 61±3 5.1±1.0 28±2 29±9對照組 57±17 65±3 5.2±0.8 28±1 25±8 F值 2.25 2.08 1.17 1.28 1.18

2.1.3.5 病理學檢查

圖1 雄3組7號肝點狀壞死Fig.1 Liver punctate necrosis of Male 3 group 7

各劑量組大鼠肝、腎、脾、睪丸重量及肝體比、腎體比、脾體比、睪體比與溶劑對照組比較差異均無統計學意義(p＞0.05)。各劑量組動物解剖進行大體觀察，各實驗劑量組雌雄性大鼠的肝、腎、脾、肺、胃腸等胸腹腔內的器官與正常對照組比較其外觀顏色和臟器大小正常，均未見明顯滲出、增生、水腫、萎縮等病變。病理學檢查，鏡下可見高劑量組個別動物肝臟出現肝細胞點狀壞死及腎臟：可見個別動物腎小管少量蛋白管型外，其他各組織出現的病理改變均為動物常見的自發性病變，未發現有實際意義的病理改變。

圖2 雌3組4號肝點狀壞死Fig.2 Liver punctate necrosis of female 3 group 4

圖3 雄4組5號腎小管少量蛋白管型Fig.3 A small amount of protein-tubule type of kidney tubules of male 4 group 5

2.2 討論

木棉花在民間和涼茶中應用極為廣泛，中成藥和涼茶很多以木棉花作為組方被收載到藥典及部頒標準上，可見木棉花的療效確切。近年來國內外學者從木棉花中共分離到53個化合物，主要包括黃酮類、苯丙素類酚類、甾醇和脂肪酸等成分。其中酚類化合物是木棉花的主要次級代謝產物，這可能與木棉花的多種生理活性有關，并且有可能是木棉花作為中藥和涼茶的功效物質基礎[8]。木棉花具有多種功效，參考文獻中提到木棉花具有抗氧化[9]、抗菌、保肝[10]、心臟保護、抗炎、抗癌，降血糖[11]、降血壓、殺蟲等作用[12]，還可能具有改善血液流變學作用[10]、中樞鎮痛作用和周圍鎮痛作用[13]。

木棉花具有非常廣泛的應用前景，隨著對木棉花功效認識的加深，其食用人群逐漸擴大，應用的范圍也越來越廣。但木棉花的研究水平嚴重滯后，目前對于木棉花化學成分的研究不夠系統深入，藥效物質基礎尚未明確，沒有化學成分和藥理作用研究報道，缺乏嚴格、系統的毒理學作用和安全性評價資料。為保證木棉花的食用安全，對其進行毒理學研究與食品安全風險評估刻不容緩。通過毒理學試驗，可以更加系統地了解和評價木棉花的食用安全性，完善木棉花的基礎研究資料。

3 結論

綜上所述，由于10 g新鮮木棉花可制成1 g木棉花干粉，所以新鮮木棉花在本試驗劑量范圍內對雌、雄小鼠的急性經口最大耐受量(MTD)均大于 80.00 g/kg·BW，為實際無毒。Ames實驗、小鼠骨髓微核實驗和精子畸形實驗結果均未見該樣品有致突變作用，未發現遺傳毒性。大鼠90 d喂養試驗顯示低、中劑量組對動物生長發育觀察指標無影響，在進食量和食物利用率中各組間差異不存在劑量反應關系，無統計學意義，說明木棉花對大鼠生長發肓無明顯影響。大鼠體重、血常規、血液生化指標均未見異常改變，臟器重量及臟體比無異常，病理組織學檢查未見與實驗樣品有關改變。新鮮木棉花對大鼠亞慢性毒性 NOAEL為40.00 g/kg·BW。因此，在本實驗條件下木棉花對試驗動物未見明顯毒副作用。本課題測定了木棉花的鉛、砷、鎘、汞、硒、鉻、六六六、滴滴涕，含量均未超過國家標準規定的限量范圍。本研究為更好開發和利用木棉花資源，促進木棉花食用安全打下基礎，為木棉花藥用食用研究以及綜合研發利用提供科學依據。