當歸中4種金屬微量元素的檢測及其健康風險評價

周驍騰 ,盧 恒 ,侯靜怡 ,魏英勤 ,孟繁蘊 * (1.中藥資源保護與利用北京市重點實驗室,北京100875；2.北京師范大學資源學院資源生態與中藥資源研究所,北京 100875)

當歸是臨床常用中藥材,為傘形科植物當歸(Radix Angelicae Sinensis)的干燥根,具有補血活血、調經止痛、潤腸通便的功效,主要治療血虛萎黃、暈眩心悸、月經不調、閉經痛經、跌打損傷等癥[1].當歸藥材全部來源于家種,甘肅作為當歸的道地產區,其年產量占全國產量的80%以上.但是,由于甘肅省礦產資源也較為豐富,目前已發現各類礦產173種,占全國已發現礦種數的74%,礦業的開發導致大量有毒有害金屬元素進入環境,環境中的金屬微量元素通過當歸的種植過程富集到植株體內,再通過直接或間接的方式進入人體.如果這些微量元素的含量過高則會對人體健康構成威脅,例如,鐵攝入量過多時,會引起肝硬化、骨質疏松、軟骨鈣化,甚至會導致糖尿病;鉬攝入量過高時,易引起痛風癥;銅和錳攝入過量會引起明顯的毒性.

另外,當歸是“四物湯”“當歸補血湯”等方劑的主要組成藥物,在臨床上屬于大宗藥材.因此,了解長期服用含當歸處方的健康風險,對于藥材的安全種植和使用都有著重要的指導意義.本文在當歸的道地產區進行選點采樣,通過合理設計實驗測定當歸中錳、鐵、鉬、銅4種金屬微量元素的含量,并計算服用含當歸中藥的健康風險.

1 材料與方法

1.1 樣地調查與材料采集

2011年9月份當歸采收期間,根據當歸種植地的情況,選擇9個采樣點采集(共27株),采樣樣地分布見表1.

表1 當歸藥材的采樣點Table 1 Sampe areas of Radix Angelicae Sinensis

1.2 分析方法

1.2.1 儀器與試劑 高效毛細管電泳儀(P/ACE MDQ,美國貝克曼公司);超純水(18.2M Ω/cm);硼酸(北京化工廠,批號:0060120);乙腈(J.T.Baker,9017-03);氫氧化鈉(西隴化工股份有限公司,批號:1002261);95%乙醇(北京化工廠,20110408);雙硫腙(國藥集團化學試劑有限公司,F20100728);四氯化碳(國藥集團化學試劑有限公司,20110818);硫酸銅(國藥集團化學試劑有限公司);氯化鎘(國藥集團化學試劑有限公司,20100517);硫酸錳(天津市化學試劑三廠,990723);鉬酸鈉(天津市化學試劑四廠,20000423);Aminobenzyl-EDTA(DOJINDO,CV605).

1.2.2 內標溶液的配制 分別稱取一定量的錳鹽、鐵鹽、鉬鹽、銅鹽,用0.1%的稀硝酸配制離子濃度為100mg/L的溶液,即得.

1.2.3 供試品溶液的制備及測定[2]采用濕法消解對粉碎后的當歸樣品進行處理.用超純水將樣品洗出用1mol/L NaOH溶液調pH值至 7.0后,定容至 5mL.量取含 30μL四氯化碳的無水乙醇 500μL,除去當歸消解液中的過量酸.采用 3000mg/L的雙硫腙四氯化碳溶液50μL萃取當歸消解液中的微量金屬元素后,將四氯化碳層置于85℃水浴鍋中揮干.然后加入 100μL雙氧水,于 120℃烘箱中放置 30min.待雙氧水揮干后,加入含10μL AB-EDTA的超純水50μL超聲溶解,最后將溶液轉移至HPCE樣品瓶中.

毛細管電泳測定條件:經1mol/LNaOH調pH 9.5的90mmol/L的硼酸溶液-乙腈(5:0.956)作為緩沖溶液,電壓 17kV,壓差進樣 5s,檢測波長254nm,32Karat Software工作站.

2 當歸中微量金屬元素的健康風險評價模型

研究長期長期服用當歸制劑或含當歸的成方制劑的健康風險,將危險商(HQ)運用到當歸中金屬元素的健康風險評價中,具體公式(USEPA,1989)如下:

式中:ADD 是微量元素的日攝入量,mg/(kg·d);RfD是微量元素的每日攝取量,mg/(kg·d),其值來源于中國營養學會編著的《中國居民膳食營養素參考攝入量Chinese DRIs》[3]中微量元素的可耐受最高攝入量(ULs);Ci是當歸中微量金屬元素的平均含量,g/kg;IR是長期服用當歸藥材的患者的日攝入量,g/(人·d);BW 是成年人的平均體重,以60kg計.

由于金屬微量元素對人體健康的影響一般是多種元素共同作用的結果,因此,將危險指數(HI)運用到全面評價 Mn、Fe、Mo、Cu對人體的健康風險中,具體計算公式如下:

如果危害指數小于 1,暴露量低于產生不良反應的閾值,不具有非致癌風險;如果危害指數大于 1,暴露量高于產生不良反應的閾值,對人體健康產生負面效應的可能性很大.

3 結果

3.1 中藥材當歸中4種金屬微量元素的含量

中藥材當歸中Mn、Fe、Mo、Cu四種微量元素的平均測定結果見表2.

3.2 健康風險評價

通過查閱《中華人民共和國藥典》[1](2010年版)中規定當歸的日攝入量為 6～12g,采用平均值9g作為成年患者的日攝入量.根據中國營養學會編著的《中國居民膳食營養素參考攝入量Chinese DRIs》[3],確定Mn、Fe、Cu的可耐受最高攝入量(ULs)分別 10,50,8mg/(kg·d),Mo為 350 μg/(kg·d).據(1)～(3),計算得到的中藥材當歸樣品中Mn、Fe、Mo、Cu的ADD、HQ、HI值,結果如表3所示.當歸中4種金屬微量元素在健康風險評價中的貢獻率見圖1.

表2 當歸中4種微量元素的平均含量Table 2 The average contents of Mn, Fe, Mo, Cu in Radix Angelicae Sinensis

表3 當歸中4種金屬微量元素的ADD、HQ、HI值Table 3 ADD、HQ、HI values of Mn, Fe, Mo, Cu in Radix Angelicae Sinensis

圖1 當歸中4種微量元素在健康風險評價中的貢獻率Fig.1 Contribution percentages of Mn, Fe, Mo, Cu for HI in Radix Angelicae Sinensis

4 討論

本文選取的9個采樣點中,有5個采樣點的危害指數大于 1,這可能與采樣點附近受到金屬元素污染有關.實驗結果中,Mn元素的最高含量是 1.14mg/kg,低于相關報道,如陳飛等[4]測定結果為26.2mg/kg;尹志剛[5]甘肅、岷縣、紅軍3個不同地點測定結果分別為 17.53、24.00、16.99mg/kg.這可能與本文的 9個樣點與甘肅省的錳礦相距較遠有關,甘肅省的錳礦主要分布在北山、祁連山、西秦嶺地區[6].此外,嚴輝等[7]研究報道了不同產地當歸中的微量元素含量,并證明當歸對Mn元素的富集作用相對貧化.

采樣點1、3、8中的Mo含量都較高,9個采樣點中Mo的平均含量為6.44mg/kg,這與采樣附近礦產的分布一致,但結果低于已報道的14.10mg/kg[8].采樣點附近的岷縣寨是國家重點勘查的馬鎢金鎢鉬礦,此外,通渭縣徐家灣鉬礦點距采樣點也較近.

銅元素既是微量元素也屬于重金屬元素,根據2001年7月1日起實施的《藥用植物及制劑進出口綠色行業標準》中規定單一銅的含量不得超過20.0mg/kg,本研究的27株當歸中,Cu的超標率為 22.22%.健康風險評價結果表明,無論哪個采樣點,Cu的健康風險評價的貢獻率都占有一定的比例,在采樣點2、6、7、9中Cu的健康風險評價的貢獻率最高.另外,曹志源等[9]研究報道當歸中的微量元素,測定Cu的含量為23.10mg/kg,也超過綠色行業標準.

本研究采用美國USEPA推薦的健康風險評價模型對當歸中 4種微量元素進行健康風險評價,但是,這4種金屬元素均屬于人體生命活動所必須的微量元素,只有在超過一定的標準時才對人體產生危害.所以,本研究采用《中國居民膳食營養素參考攝入量Chinese DRIs》[3]中規定的微量元素的可耐受最高攝入量(ULs)作為金屬微量元素的每日攝取的最大量.

5 結論

對道地產區的當歸藥材中 Mn、Fe、Mo、Cu 4種金屬微量元素進行了高效毛細管電泳檢測,并采用健康風險評價模型對當歸藥材中這 4種金屬微量元素進行健康風險評價.結果發現 9個采樣點中有5個采樣點當歸的危害指數HI值大于 1,這 5個采樣點當歸存在不同程度的微量元素含量過高問題,在所研究的 4種微量元素中,Cu和Mo是影響服用患者健康的主要因子.

[1]國家藥典委員會.中華人民共和國藥典(第一部) [M]. 北京:化學工業出版社, 2010:124.

[2]Fan Yun Meng, Ying Qin Wei, Heng Lu, et al. Chelatometric dispersive liquid-liquid microextraction followed by capillary electrophoresis for analysis of copper and its speciation in Rhizoma coptidis. chinese chemical letter, submitted [J].

[3]《中國居民膳食營養素參考攝入量Chinese DRIs》[M]. 北京:中國輕工業出版社, 2001.

[4]陳 飛,姚 成,歐陽平凱.ICP-AES法測定甘肅當歸中的微量元素 [J]. 南京工業大學學報(自然科學版), 2002,03:103-105.

[5]尹志剛.不同產地當歸中微量元素含量比較研究 [J]. 微量元素與健康研究, 2008,(03):22-23.

[6]蘇小兵.甘肅省錳礦資源現狀及勘查方向 [J]. 甘肅地質,2001,15:58-61.

[7]嚴 輝,段金廒,錢大瑋,等.不同產地當歸藥材及其土壤無機元素的關聯分析與探討 [J]. 中藥材, 2011,(04):512-516.

[8]趙超群,呂 坤,梁開才,等.黃芪當歸枸杞子杜仲中幾種微量元素的測定 [J]. 微量元素與健康研究, 2011,(04):17-18.

[9]曹志源,方建慧,陸 偉,等.微波消解 ICP—OES法測定當歸中的微量元素 [J]. 微量元素與健康研究, 2011,(05):18-20.