裸花紫珠重金屬污染特征及其指紋圖譜的建立

劉德根，鄒紅英，范遠建，張華清，陳玉園，洪家順

（1.江西沃華濟順醫(yī)藥有限公司，江西 贛江新區(qū) 330000；2.江西杏林白馬藥業(yè)股份有限公司，江西 贛江新區(qū) 330000；3.江西南昌桑海制藥有限責任公司，江西 贛江新區(qū) 330000；4.江西省道地藥材質(zhì)量評價研究中心，江西 贛江新區(qū) 330000）

裸花紫珠（Callicarpa nudiflora Hook.et Arn）為馬鞭草科紫珠屬植物的干燥葉，中國藥典2020 年版一部規(guī)定木犀草苷和毛蕊花糖苷作為含量的測定指標[1]，許多學者采用不同的方法研究了裸花紫珠的化學成分：木犀草苷、毛蕊花糖苷[2-4]、總黃酮[5]、石竹素[6]、連翹酯苷E、7-二甲氧基槲皮素[7-8]、環(huán)烯醚萜類化合物[9]，研究表明，裸花紫珠具有止血[10]、抗菌[11-12]、抗炎、增強免疫[13]、調(diào)節(jié)血壓[14]的作用。鄭培應(yīng)用ICP-MS測了裸花紫珠干浸膏中鉻（Cr）、鉛（Pb）、鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、鎳（Ni）的含量[15]，對裸花紫珠多種重金屬的測定和分析報道研究較少。

本研究采用微波消解聯(lián)合電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）[15-19]測定裸花紫珠中41 種無機元素，建立裸花紫珠樣品的無機元素指紋圖譜，采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評價其污染風險，以期為裸花紫珠的識別、質(zhì)量安全控制提供參考。

1 實驗部分

1.1 樣品與試劑

多元素（Al、As、B、Ba、Be、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Li、Mg、Mn、Ni、Pb、Sb、Sn、Sr、Ti、Tl、V、Zn）標準溶液（批號GSB04-1767—2004，100 μg/mL）；多元素（La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu、Yb、Y）標準溶液（批號GSB04-1789—2004，100 μg/mL）；單元素Rb（GSB 04-2836—2011，1 000 μg/mL）；Mo（GSB G 62035-90，1 000 μg/mL），Cs [GSB 04-1724—2004（b）]標準溶液；Se（批號：22101835，1 000 μg/mL）、In（批號：21122035,1 000 μg/mL），國家鋼鐵材料測試中心；UP 級硝酸，蘇州晶銳化學試劑公司；實驗用水為一級水。

裸花紫珠藥材信息詳見表1。

表1 樣品信息表

1.2 主要設(shè)備

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，賽默飛；分析天平，梅特勒-托利多；干燥箱，上海一恒；微波消解儀及趕酸器，北京萊伯泰科。

1.3 實驗方法

1.3.1 元素標準溶液及內(nèi)標溶液的制備

精密吸取銦（In）元素標準溶液適量，用10%硝酸溶液逐級稀釋，配置成20μg/L 的內(nèi)標溶液；

精密吸取適量多元素標準溶液（批號GSB04-1789—2004，100 μg/mL）、多元素標準溶液（批號GSB04-1767—2004，100 μg/mL）和Mo、Cs、Se單元素標準溶液，用10%硝酸溶液逐級稀釋，配置成質(zhì)量濃度為0.00、0.8、5.0、10.0、20.0、40.0、80.0 μg/L標準工作曲線，供電感耦合等離子體質(zhì)譜儀分析。

1.3.2 供試品溶液的制備

粉碎好的樣品先在60 ℃烘干2 h，每個樣品稱取約0.50 g 樣品粉末于消解罐中，加5 mL 高純硝酸后，按照設(shè)定的程序消解，冷卻至40 ℃后取出，將消解液轉(zhuǎn)入50 mL 量瓶中，用少量稀硝酸潤洗消解罐3 次，洗滌液合并于量瓶中，純水定容至刻度，搖勻，備用。按照相同方法制備試劑空白溶液。

1.4 安全性評價

為了能更全面地了解重金屬對中藥材的污染程度及其綜合污染程度，本實驗采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法進行評價，參照《中華人民共和國藥典》（2020 版）一部對梔子中重金屬及有害物質(zhì)的限量標準值[w（Cu）≤20.0 mg/kg，w（As）≤2.0 mg/kg，w（Cd）≤1.0 mg/kg，w（Pb）≤5.0 mg/kg][20]和《藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標準》[21]選取了評價Cu、As、Cd、Pb、Cr 作為評價因子，評價標準參考表2。

表2 綜合污染指數(shù)評價標準

單因子污染指數(shù)法[式（1）]：

式中：Pi為目標物中污染元素i 的單因子污染指數(shù)；Ci為污染元素i 的實測含量值，mg/kg；Si為i 種污染元素的評價標準，mg/kg。

綜合污染指數(shù)法[式（2）]：

式中：P綜合為綜合污染指數(shù)；Pi，max為各單項污染指數(shù)中的最大值。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法的線性與相關(guān)系數(shù)

在儀器開機運行30 min 以上，進行校準和調(diào)諧，保障儀器處于最佳測試狀態(tài)，完成后對混合標準溶液進行測試，各元素測試結(jié)果如表3 所示。

表3 各元素線性方程、相關(guān)系數(shù)

2.2 元素含量特征

4 批裸花紫珠樣品的41 種重金屬含量結(jié)果（表4）表明，大部分重金屬均有不同程度的檢出，按照含量高低依次為：Mg，2000～3000mg/kg，最高可達2850mg/kg；Mn、Fe，100～300 mg/kg；Ti、Zn、Sr、Ba，20～100 mg/kg；Ni、Cr、Rb，1～10 mg/kg；其他無機元素含量均小于1 mg/kg。

表4 41 種無機元素含量測定結(jié)果（n=3）

2.3 無機元素指紋圖譜

從測定的裸花紫珠樣品的41 種無機元素含量結(jié)果可知，各無機元素含量數(shù)量級相差較大，為了較直觀地繪制無機元素圖譜，需將不同無機元素的含量調(diào)整到數(shù)量級，其中Be、Ga、Zr、Mo、Mo、Cd、Sn、Sb、Cs、Bi 擴大100 倍，Mg、Mn、Fe、Y、La、Ce、Nd 縮小100 倍，Ti、Zn、Sr、Ba、Pr、Sm、Eu、Dy、Er、Gd 縮小10 倍。橫坐標為各無機元素的種類，縱坐標為無機元素的相對含量，得到41 種元素相對質(zhì)量分數(shù)分布曲線圖（見圖1）。4 批裸花紫珠樣品峰形類似，因為樣品是不同的批次，無機元素相對含量存在一定的差異，但其譜線整體的趨向和走勢仍具有較高的重現(xiàn)性和相似性。

圖1 無機元素指紋圖譜

2.4 重金屬污染評價

對不同批次的裸花紫珠中的重金屬進行系統(tǒng)評價，表5 評價結(jié)果表明：Cr 的單因子污染指數(shù)最高，3批樣品的Pi大于2,污染程度為中污染，1 批樣品Pi大于3，污染程度為重污染，說明裸花紫珠受Cr 的污染嚴重；Cu、As、Cd、Pb 的單因子污染指數(shù)在4 批樣品中均小于0.7，污染程度為安全。綜合污染指數(shù)（P綜合）評價顯示：1.0＜P綜合≤2.0，為輕污染。4 批裸花紫珠的重金屬綜合污染率為100%，中藥材重金屬污染的因素很多，某些藥用植物對各金屬元素有一定的富集能力，一般情況下，植物生長越久，重金屬在其體內(nèi)就富集越多；隨著工業(yè)化的進程，人為活動導致的植物金屬污染不容忽視，主要有農(nóng)藥、化肥的使用，污水灌溉及藥材的采摘、運輸?shù)然顒又袔隱22]。

表5 重金屬及有害元素安全性評價

2.5 相關(guān)性分析

為了探究裸花紫珠中各種無機元素之間的相互作用，根據(jù)測試結(jié)果，對裸花紫珠樣品中的無機元素進行相關(guān)性分析，結(jié)果見圖1。如圖2，裸花紫珠中呈顯著正相關(guān)的有37 對元素，顯著負相關(guān)的有12 對元素，其中極顯著正相關(guān)的元素有5 對（P＜0.01），如Mg與Cu,Ga 與Pb 呈極顯著正相關(guān)，呈顯著正相關(guān)的元素有32 對（P＜0.05），如Mg 與Mn、Pr、Nd 呈顯著正相關(guān)，表明裸花紫珠在汲取上述無機元素時存在不同程度的相互促進吸收。呈極顯著負相關(guān)的元素有3 對（P＜0.01），Zr 與Mn，Ga 與Bi，Rb 與Sn 呈極顯著負相關(guān)，呈顯著負相關(guān)元素的有9 對（P＜0.05），如V 與As、Be，Li 與Ce 等呈顯著負相關(guān)，由此可知，Mg 能促進有害元素Cu 的吸收，Ga 能促進有害元素Pb 的吸收，Zn 能促進有害元素Cd 的吸收，而V 能抑制有害元素As 的吸收，研究這些元素含量間的相互作用，通過調(diào)節(jié)這些元素（Mg、Ga、Zn、V）的濃度來減少有害元素的積累，減少其在藥材中的累積。

圖2 無機元素相關(guān)性分析圖

3 結(jié)論

本實驗采用微波消解-ICP-MS 法同時測定裸花紫珠中La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu、Yb、Y、As、Ba、Be、Bi、Cd、Co、Cr、C u、Fe、Ga、Li、Mg、Mn、Ni、Pb、Sb、Sn、Sr、Ti、V、Zn、Se 等41 種元素，繪制了裸花紫珠的無機元素指紋圖譜，采用單因子污染指數(shù)（Pi）評價時1 批樣品為重污染，3 批樣品為中污染。4 批樣品的綜合污染指數(shù)（P綜合）評價結(jié)果為輕污染。相關(guān)性分析表明裸花紫珠中41 種元素間有37 對元素呈正相關(guān)，12 對元素間呈負相關(guān)，可通過調(diào)節(jié)這些元素的含量控制有害元素的積累，研究結(jié)果可為裸花紫臨床藥用安全性提供參考依據(jù)。