白及中重金屬及有害元素殘留量測定與評價△

李明華，李耀磊，魯毅，劉啟昌，何菊，程顯隆，王禮中，魏鋒*，馬雙成*

1.中國食品藥品檢定研究院，北京 100050；2.普洱市食品藥品檢驗檢測中心，云南 普洱 665000；3.普洱良寶生物科技有限公司，云南 普洱 665000

白及為蘭科植物白及Bletillastriata(Thunb.)Reichb.f.的干燥塊莖，于夏、秋二季采挖，除去須根，洗凈，置沸水中煮或蒸至無白心，曬至半干，除去外皮，曬干。其味苦、甘、澀，性微寒，歸肺、肝、胃經，具有收斂止血、消腫生肌之功效，用于咯血、吐血、外傷出血、瘡瘍腫毒、皮膚皸裂[1]，主產于貴州、云南、四川、湖北等地。白及飲片為白及洗凈，潤透，切薄片，曬干所得[1]。目前，針對白及的研究主要集中在質量控制方法，特別是真偽優劣鑒別方面[2-14]，主要涉及生藥學[2-6]、分子生物學[7-9]、指紋圖譜[10-12]、含量測定[13-14]研究，而安全性方面的研究甚少，尤其是重金屬及有害元素檢查。朱迪等[15]采用原子吸收光譜法和原子熒光分光光度法對栽培和野生白及藥材中重金屬及有害元素進行了殘留量測定及評價。重金屬及有害元素對人體的神經系統、消化系統、造血系統、生殖系統、泌尿系統和運動系統等均具有一定的危害[16]。因此，對白及中重金屬及有害元素殘留量的測定及評價尤顯重要。本研究按照《中華人民共和國藥典》(以下簡稱《中國藥典》)2020年版(四部)通則2321鉛(Pb)、鎘(Cd)、砷(As)、汞(Hg)、銅(Cu)測定法項下電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)[17]，對從種植基地、藥材市場和白及專項抽驗收集的63批樣品進行測定，考察白及藥材及飲片中重金屬及有害元素殘留情況，對其風險進行初步評價，為白及種植、監管提供參考。

1 材料

1.1 試藥

從云南白及種植基地、安徽亳州及四川荷花池藥材市場和白及專項抽驗收集63批白及藥材及飲片，經中國食品藥品檢定研究院中藥材室魏鋒研究員鑒定為蘭科植物白及Bletillastriata(Thunb.)Reichb.f.的干燥塊莖或薄片。

Pb、Cd、As、Hg、Cu單元素標準品溶液(批號分別為17031、17022、17031、17032、17061，質量濃度為1000 μg·mL-1，中國計量科學研究院)；鋰(Li)、釔(Y)、鈰(Ce)、鈦(Ti)、鈷(Co)混合標準品溶液(批號：5185-5959，質量濃度為1 μg·mL-1，美國Agilent公司)；Li、鈧(Sc)、鍺(Ge)、銠(Rh)、銦(In)、鋱(Tb)、镥(Lu)、鉍(Bi)混合內標溶液(批號：5188-6525，質量濃度為100 μg·mL-1，美國Agilent公司)；硝酸(批號：20120221，北京化學試劑研究所)；水為高純水；柑橘葉成分分析標準物質(批號：GBW10020-GSB11，地球物理地球化學勘查研究所)。

1.2 儀器

AE-240型電子天平(瑞士Mettler公司)；7700X型電感耦合等離子體質譜儀(美國Agilent公司)；Mill-Q型純水儀(美國Millipore公司)；Mars 5型微波消解儀(美國CEM公司)。

2 方法與結果

2.1 質譜條件

等離子體射頻功率為1550 W；采樣深度為10 mm；霧化室溫度為2 ℃；等離子氣流速為15.0 L·min-1；載氣流速為1.02 L·min-1；氦氣碰撞模式，氦氣流速為4.3 L·min-1；蠕動泵載液提升速率為0.10 r·s-1；定量環體積為200 μL；采集時間為0.3 s/點，重復3次[18]。

2.2 溶液制備

2.2.1混合標準品溶液 精密量取As標準品溶液1 mL、Pb標準品溶液2 mL，置10 mL量瓶中，加5%硝酸溶液定容至刻度，配成As、Pb混合標準品儲備溶液；另精密量取Cd標準品溶液1 mL、Hg標準品溶液1 mL置100 mL量瓶中，加5%硝酸溶液定容至刻度，配成Cd、Hg混合標準品儲備溶液。分別精密量取Cd、Hg標準品儲備溶液1 mL，As、Pb標準品儲備溶液1 mL，Cu標準品溶液1 mL置100 mL量瓶中，加5%硝酸溶液定容至刻度，搖勻，制成質量濃度分別為Cu 10 μg·mL-1、Pb 2 μg·mL-1、As 1 μg·mL-1、Cd 0.1 μg·mL-1、Hg 0.1 μg·mL-1的混合標準品溶液(現用現配)。

2.2.2內標溶液 精密量取混合內標溶液適量，置量瓶中，加5%硝酸溶液稀釋至刻度，搖勻，制成Ge、In、Bi質量濃度分別為1 μg·mL-1的內標溶液。

2.2.3供試品溶液 取樣品0.5 g，精密稱定，置微波消解罐中，加硝酸8 mL，按操作規程安裝好裝置，消解(程序：3 min升溫至120 ℃，保持3 min；2 min升溫至150 ℃，保持3 min；2 min升溫至190 ℃，保持10 min)，冷卻至60 ℃以下，取出消解罐，在110 ℃下趕酸至1～2 mL，放冷，將消解液轉入50 mL量瓶中，用少量水洗滌消解罐3次，洗液合并量瓶中，用水定容至刻度，搖勻，即得。

2.2.4空白對照溶液 同2.2.3項下方法同時制備試劑空白對照溶液。

2.3 標準曲線與線性范圍

分別精密量取混合標準品溶液5.0、2.0、1.0 mL，各置于100 mL量瓶中，加5%硝酸溶液稀釋至刻度，得標準曲線第六點、第五點和第四點混合標準品溶液；再分別精密量取標準曲線第六點混合標準品溶液5.0、2.0、1.0 mL，各置于50 mL量瓶中，加5%硝酸溶液稀釋至刻度，得標準曲線第三點、第二點和第一點混合標準品溶液。按2.1項下條件進樣測定，以計數比率為縱坐標(Y)，質量濃度為橫坐標(X)，繪制標準曲線，見表1。

表1 各元素標準品的標準曲線

2.4 加樣回收試驗

取樣品0.5 g，精密稱定，精密加入混合對照品溶液1 mL，按2.2.3項下方法自“加硝酸8.0 mL”起操作。按2.1項下條件進樣測定，結果表明，各元素加樣回收率均為99%～114%，RSD均小于2.0%，符合痕量分析要求。

2.5 空白對照溶液測定

按2.1項下條件測定空白對照溶液。

2.6 質控樣品測定

為確保測定方法的準確性，本研究采用柑橘葉成分分析標準物質為質控樣品，對檢測過程進行質量控制。取柑橘葉成分分析標準物質0.5 g，精密稱定，按照2.2.3項下方法制備質控樣品溶液，按2.1項下條件進樣測定柑橘葉樣品中Pb、Cd、As、Hg、Cu各元素的含量，并與標準值比對，結果見表2，各元素的測定值與標準值均相吻合，該方法具有良好的準確性。

表2 柑橘葉樣品中各元素含量測定結果 mg·kg-1

2.7 樣品測定

測定時選取的同位素為63Cu、75As、114Cd、202Hg和208Pb，其中63Cu、75As以72Ge作為內標，114Cd以115In作為內標，202Hg、208Pb以209Bi作為內標，并根據儀器要求選用校正方程對測定的元素進行校正。按2.1項下條件，對供試品溶液進行進樣分析，結果見表3。參照《中國藥典》2020年版(四部)通則9302中藥有害殘留物限量制定指導原則中重金屬及有害元素一致性限量指導值，Pb、Cd、As、Hg和Cu殘留量均符合標準。統計結果見表4。

2.8 白及藥材及飲片中重金屬及有害元素評價

2.8.1污染指數評價 中藥材中重金屬質量安全評價模式主要分為單項污染指數法和綜合污染指數法[15，19-20]。單項污染指數法可以反映每個評價因素的污染程度，便于各因素之間的比較分析，從而判別主要的污染因素，主要用于單一因素污染的評價。綜合污染指數法(內梅羅污染指數法)反映了多種污染物質的綜合作用，兼顧了平均值和極大值[21-22]。

表3 白及樣品信息及元素質量分數測定結果 mg·kg-1

表4 白及樣品中Pb、Cd、As、Hg和Cu殘留情況

按照公式1～2計算單項污染指數(Pi)和綜合污染指數(P綜)。

(1)

(2)

式中，Pi為污染元素i的污染指數，Ci為污染元素i的實測值，Si為污染元素i的評價標準。當Pi≤1時，表示未受污染；Pi>1時，表示已受污染，且Pi值越大污染越嚴重[21-22]。P均為平均單項污染指數，Pmax為最大單項污染指數。

借鑒《農田土壤環境質量監測技術規范》NYT 395—2000，將P綜進行分級，即P綜≤0.7時，等級為Ⅰ級，為安全級；0.73.0時，等級為Ⅴ級，視為重污染。并參照《中國藥典》2020年版(四部)通則9302中藥有害殘留物限量制定指導原則中重金屬及有害元素一致性限量指導值，對白及污染指數進行評價，結果見表5。結果表明，白及藥樣品各元素Pi均小于1，表明未受污染。全部樣品P綜處于Ⅰ級，為安全級別。

表5 白及樣品污染指數評價結果

2.8.2重金屬及有害元素相關性分析 為進一步分析白及藥材及飲片中Pb、Cd、As、Hg和Cu殘留量之間的關系，采用SPSS 26.0數據統計分析軟件，對63批白及樣品中各元素殘留量進行相關性分析。結果表明，Cd與As、Pb殘留量呈顯著正相關，As與Pb呈顯著正相關，其余元素殘留量間相關性不顯著(表6)。分析原因，可能與植物自身特性有關，不同植物受發育、遺傳及生理特性的影響，會主動吸收不同比例的重金屬離子參與自身代謝活動[23]。

表6 白及樣品中各元素相關性

2.8.3白及藥材與飲片中重金屬及有害元素含量比較分析

2.8.3.1主成分分析 通過ChemPattern(2017專業版)軟件，對63批白及藥材及飲片樣品中Pb、Cd、As、Hg和Cu含量進行主成分分析。結果見圖1，未能將白及藥材和飲片區分，兩者有部分交叉，說明白及藥材和飲片間Pb、Cd、As、Hg和Cu 5種元素殘留量差異不明顯。

圖1 白及樣品各元素含量的主成分分析

2.8.3.2聚類分析 采用ChemPattern(2017專業版)軟件對63批白及藥材及飲片樣品進行系統聚類分析，各個樣本間距離的計算方法為夾角余弦，連接方法為誤差平方和，Pb、Cd、As、Hg和Cu的殘留量作為聚類變量，結果如圖2所示，雖然將樣品分為2類，但是未能將白及藥材和飲片分開，說明白及藥材和飲片間Pb、Cd、As、Hg和Cu 5種元素殘留量沒有明顯區別。

圖2 白及樣品各元素含量的聚類分析

2.8.3.3P綜比較分析 采用綜合污染指數法，分別對白及藥材和飲片中Pb、Cd、As、Hg和Cu殘留量計算P綜，進行分析，并對其污染等級和污染程度進行歸類(表7)。由表7可知，白及藥材和飲片P綜均小于0.7，且兩者相差不大，均屬于Ⅰ級安全等級，說明白及藥材和飲片間Pb、Cd、As、Hg和Cu 5種元素的污染風險性差異不明顯。綜合主成分分析、聚類分析及綜合污染指數法分析結果可知，白及藥材在加工成飲片的過程中，重金屬及有害元素的污染影響較小。

表7 白及藥材和飲片污染指數評價

3 總結與建議

白及藥材及飲片中Pb、Cd、As、Hg和Cu 5種元素殘留量考察結果顯示，全部樣品中各元素殘留量均符合《中國藥典》2020年版標準。污染指數評價結果顯示，各元素單項污染指數均小于1，表明未受污染；P綜均小于0.7，屬于Ⅰ級安全級別。各元素間相關性分析顯示，Cd與As、Pb，As與Pb分別呈顯著正相關，其余元素間相關性不顯著。主成分分析和聚類分析均未能將白及藥材和飲片分開，藥材和飲片P綜相差不大，兩者均屬于Ⅰ級安全等級，說明白及藥材在加工成飲片的過程中，重金屬及有害元素的污染影響較小。但據文獻報道，中藥中重金屬及有害元素主要來源于種植土壤、大氣、加工過程中器皿、包裝材料及倉儲過程中重金屬熏蒸劑的使用、炮制用水等[16]。因此，在白及種植、加工和運輸過程中，應注意減少重金屬及有害元素的污染殘留。