鎖陽中重金屬、有害元素污染分析及健康風險評估

孫嵐萍，馬轉霞，呂 鑫，顧志榮，張 銳，許愛霞，葛 斌

（1.甘肅中醫藥大學藥學院，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省人民醫院藥劑科，甘肅 蘭州 730000）

鎖陽為鎖陽科鎖陽屬植物鎖陽Cynomorium songaricum Rupr.的干燥肉質莖［1]，別名不老藥、地毛球，羊鎖不拉等［2]，具有補腎陽、益精血、潤腸通便等功效［3]，具有增強免疫、益智、抗衰老、抗癌等藥理作用［4-6]。近年來隨著種植環境的污染及不規范操作等，中藥材中的重金屬及有害元素殘留問題日益突出，而重金屬經人體消化系統吸收蓄積后可引起不同程度的疾病［7]，攝入被污染的中藥會對人體產生一系列的急、慢性中毒反應［8]。本研究采用ICP-MS 法分析鎖陽中重金屬含量，通過對比每日暫定可耐受攝入量PTDI（provisional tolerable daily intake）與EDI（exposure daily intakes）評估鎖陽健康風險水平，結合THQ（target hazard quotients）評估鎖陽在推薦服用劑量下，單一重金屬含量及總量對成人和兒童的非致癌健康風險，以期為其他藥食兩用中藥的安全性評估提供參考。

1 材料

1.1 儀器 ICP-MS 儀（美國Thermo Fisher 公司）；ETHOS 900 微波消解系統（意大利Milestone公司）；Milli-Q 超純水裝置（法國Millipore 公司，電阻率≥18.2 MΩ/cm）；Sartorius BT 125D 電子天平（萬分之一，德國Sartorius 公司）。所用玻璃儀器均以濃硫酸浸泡過夜，再以去離子水徹底沖洗。

1.2 試劑與藥物 Cu、Pb、Cr、Cd、As、Hg 標準溶液質量濃度均為1 000 μg/mL，購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心；鉍（Bi）、銦（In）、鍺（Ge）單元素內標液（10 μg/mL，美國SPEX Certiprep 公司）；柑橘葉標準物質（批號GSB-11），購自中國地球物理化學勘察研究所。HNO3和H2O2（均為優級純）；水為去離子水。

65 批鎖陽采集于甘肅、內蒙古、新疆、青海、寧夏等5 個省（區），包括武威、酒泉、敦煌、張掖等12 個市（區/州/旗），均經甘肅中醫藥大學中藥鑒定教研室李碩副教授鑒定為鎖陽Cynomorium songaricum Rupr.的干燥肉質莖。將樣品自然陰干、粉碎后過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；蠕動泵轉數40 r/min；炬管為石英一體化，2.5 mm 中心通道；電壓3 V，駐留時間0.03 s，采集時間40 s，重復3 次，取平均值。內標元素為72Ge、115In、209Bi，以校正基體效應所引入的干擾，從而保證測量結果準確性。

2.2 標準溶液制備 精密量取各單元素標準溶液，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 質量濃度為1 μg/mL 的混合內標液。

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，浸泡過夜，于微波消解儀中程序消解［9]，冷卻，轉移至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準參照物溶液。

2.4 方法學考察

2.4.1 線性關系考察 取“2.2”項下溶液，在“2.1”項條件下進樣，結果見表2，表明各元素在各自范圍內線性關系良好。

2.4.2 檢出限 取空白溶液，在“2.1”項條件下連續測定11 次，以各元素信號響應值標準偏差（δ）的3 倍所對應的質量濃度作為檢測限（LOD）［10]，結果見表2。

表2 各元素線性關系Tab.2 Linear relationships of various elements

2.4.3 精密度試驗 取“2.2”項下溶液，在“2.1”項條件下進樣6 次，測得各元素RSD 1.67%～3.47%，表明儀器精密度良好。

2.4.4 重復性試驗 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”項下方法制備供試品溶液，在“2.1”項條件下測定，測得各元素重復性RSD 1.68%～3.26%，表明該方法重復性良好。

2.4.5 穩定性試驗 取樣品DH1 約0.5 g，精密稱定，按“2.3”項下方法制備供試品溶液，在“2.1”項條件下于0、1、2、4、6、8、10、12 h進樣，測得各元素RSD 0.77%～2.39%，表明供試品溶液在12 h 內穩定性良好。

2.4.6 加樣回收率試驗 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 各單元素標準溶液適量，按“2.3”項下方法制備供試品、空白溶液，在“2.1”項條件下測定，計算回收率，結果見表3。

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

2.5 樣品含量測定 按“2.3”項下方法制備供試品溶液，在“2.1”項條件下測定供試品溶液中6 種元素含量，結果見表4。

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

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

注：—表示含量低于檢出限，計算時以0 計。

2.6 重金屬健康風險評估

2.6.1 EDI 計算 本研究中將EDI 與PTDI 對比，得出鎖陽風險水平類型，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EDI＜PTDI 時，認為人體負荷重金屬的量沒有明顯健康影響。見式1。

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

2.6.2 THQ 計算 本研究通過USEPA 的指導結合實驗數據，計算鎖陽中重金屬的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THQ＜0.006 67 時，可認為重金屬量對成人健康無明顯危害；若THQ ＜0.006 25時，可認為它對兒童健康無明顯影響。見式2。

其中，EF 為每年暴露于毒物的天數（30 d），ED 為暴露于毒物的年數（30 年），AT 為平均接觸非致癌毒物的時間，平均人壽命=70 歲×365 d，RFD 為參考劑量，USEPA 提供的數值［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 計算 在安全THQ 取值情況下（THQ=1），計算鎖陽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），FIR/WF 表示服用藥材占攝入食物總量的比例。

2.7 結果分析

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

2.7.2 重金屬風險評估及推薦限量值 表5 表明，成人及兒童服用鎖陽中重金屬元素的EDI 依次為Cu＞Pb＞Cr＞As＞Cd＞Hg，由于各重金屬的EDI 值均小于PTDI 值，因此以其為評估指標，認為人體服用鎖陽后負荷重金屬量無明顯的健康危害；以THQ 為風險評估指標時，依次為Cr＞As＞Pb＞Cd＞Cu＞Hg，與標準的THQ 相比發現，Cr、As、Pb 的THQ 及總THQ 均大于鎖陽。因此，鎖陽若以原粉入藥，則藥材中殘留的Pb、As、Cr 及總金屬量會對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

雖然鎖陽中各單一重金屬的不合格率低，但累積總THQ 顯示它們仍對人體健康有明顯的危害。通過式（3）計算鎖陽中重金屬的最大限量值，結果見表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《中國藥典》 對中藥材中有害重金屬元素的限度μg/g 規定為Pb ≤5.0、Cd ≤1.0、As≤2.0、Hg ≤0.2、Cu ≤20.0、重金屬總量≤20.0；ISO 國際標準μg/g 規定為Pb≤10、As≤4、Cd≤2、Hg ≤3。但未對Cr 作出規定，參考GB 2762—2012 食品標準中水產動物及乳制品Cr 含量最高為2 μg/g，趙霞等［15]提出冰黃膚樂軟膏限量標準為Cr≤2 μg/g。Cr 是人體必需的微量元素，但過量攝入則會危害人體健康，根據孔丹丹等［16]提供的該元素RFD（1.50 μg/g），得出鎖陽中其推薦限量值為1 586.9，不符合實際情況。目前，暫無Cr 元素的PTDI 參數，因此本研究依據2020 年版《中國藥典》 中Cr 與As 的限量要求相同，將其PTDI、RFD 參數設為與As 相同。

本實驗結果表明，所得鎖陽中Cu、Cd、Hg 限量值均大于ISO 及《中國藥典》 中規范的MRL值，但對比PTDI 與THQ 2 種風險評估模型發現，65 批樣品中Pb、As、Cr 殘留量會對人體健康造成影響，因此應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、藥材實際服用劑量等考察，導致重金屬污染水平的誤判。因此，考慮成人與兒童使用鎖陽藥材劑量的差異性，最后確定鎖陽成人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，本研究對鎖陽的安全性評價及特定人群的安全用藥提出了新的研究思路和數據參考，以期避免部分元素指紋圖譜及相對含量差異較大的樣品不被重視，造成其特征性難以顯現，同時阻止有害金屬元素的危害。