關于水蛭藥材砷元素超標原因的研究

王文祎　楊瑤珺　李夢　呂曉娜

關于水蛭藥材砷元素超標原因的研究

王文祎楊瑤珺李夢呂曉娜

目的 了解水蛭藥材砷元素殘留現狀,探究砷元素在水蛭體內富集的影響因素.方法 通過對3組土壤養殖和1組清水養殖水蛭進行為期60天的模擬養殖,每15天采樣一次,烘干、粉碎加工后采用電感耦合等離子質譜(ICP-MS)技術對水蛭藥材砷元素進行檢測,并采用SPSS statistic 20軟件對檢測結果進行分析.結果 水蛭藥材砷元素含量超標現象普遍,威脅用藥安全;各實驗組別砷元素累積結果無明顯差異,不同養殖方式水蛭藥材的砷元素積累趨勢大致相同.結論 水蛭藥材砷元素殘留隨著養殖時間的增加而富集,這可能與養殖過程中的進食行為有關,而水蛭藥材砷元素的主要來源可能是日常投喂時的飼料污染;不同養殖環境下水蛭藥材砷元素累積含量不同,以泥土為基質飼養水蛭可能會促進水蛭體內砷元素的代謝,更有利于提高水蛭藥材的安全性.

水蛭; 砷元素; 富集

水蛭為水蛭科動物螞蟥Whitmania pigra Witman、水蛭Hirudo nipponica Whitman或柳葉螞蟥Whitmania acranulata Whitman的干燥全體,是一味傳統藥材,目前市場上以螞蟥(寬體金線蛭)用量最大.近年在水蛭臨床多用于腦血栓、冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的治療[1-3].另據報道,水蛭亦可用于痛風、小兒呼吸系統疾病、慢性腎臟病等疾病治療[4-6].隨著水蛭的功效不斷被開發,以水蛭為原料的中成藥及保健品日漸增多[7],臨床用量不斷增大,水蛭的藥用安全應該逐漸受到重視,而中藥材中砷含量超標也成為影響中藥質量安全、制約中藥出口的重要因素.

螞蟥作為常用動物藥,活體生長周期較長、生活環境復雜,藥材安全易受有毒有害重金屬元素砷的影響,本實驗通過電感耦合等離子質譜(ICP-MS)技術測定不同省份水蛭藥材、模擬水蛭生長環境養殖,了解水蛭藥材砷元素污染現狀、探究砷污染與水蛭日常生長的關系.

1　材料與方法

1.1水蛭藥材樣品采集

筆者于2014年9月在河北安國藥材市場進行考察取樣,共采集不同省份水蛭藥材樣品7份,經北京中醫藥大學楊瑤珺教授鑒定,均為水蛭科動物螞蟥Whitmania pigra Witman的干燥全體.

1.2水蛭幼苗樣品采集

筆者于2014年10月20日在山東微山湖水蛭養殖基地采集日齡30天螞蟥(經楊瑤珺教授鑒定)青年苗400條,體質量為2～4 g.

1.3砷元素測定實驗儀器

7700x型電感耦合等離子質譜(ICP-MS美國Agilent公司),CP2250D型電子天平(d=0.001 mg SARTORIUS公司),Ultra WAVE型微波消解系統(意大利Milestone公司),DFT-100型手提式高速中藥粉碎機(溫嶺市大德中藥機械有限公司).

1.4砷殘留量的測定方法

砷的測定采用ICP-MS法測定.水蛭藥材用粉碎機粉碎,過3號藥典篩,準確稱取樣品約0.5 g,加入HNO33.0 mL,微波消解,條件為:控制溫度室溫,時間5分鐘;控制溫度150℃,時間5分鐘;控制溫度190℃,時間20分鐘.功率:1200 W,予加壓(4 Mpa);石英消解管消解,消解試劑為HNO3: H2O2=1:2,以純水定容15 mL.消化液稀釋5倍,上機測定,霧化其流量:1.0 L/min,輔助氣流量: 0.80 L/min,等離子體氣流量:15.0 L/min,積分時間:300秒,掃描方式:單點跳峰,同步制備空白溶液.

1.5螞蟥養殖實驗方法與器材

100 W型防爆加熱棒、20 W型制氧泵(廣東西龍水族產品有限公司),60 cmX30 cmX35 cm水族玻璃箱,LB-SM6型電腦智能溫控器(樂清朗本電器有限公司).

實驗在4個水族玻璃箱中進行,每箱隨機投放水蛭80條,為真實模擬螞蟥的生長環境,在其中3個水族箱底部鋪厚度為2 cm的土壤作為養殖基質,分別設置為土壤養殖1組、土壤養殖2組、土壤養殖3組(結果圖表中簡稱為土1、土2、土3).另一箱全程使用清水養殖作為對照(清水養殖),于2014年10月22日開始養殖,實驗用水為自來水,定期更換部分養殖用水,水位高17 cm,養殖溫度控制在21～ 23℃,電子溫控器實時監控,定時定量投喂圓田螺,每天定時充氧2小時,定期清理餌料殘渣,每天記錄并清除死亡螞蟥.

實驗為期60天,每15天每箱采集水蛭8～10條,置烘箱50℃低溫烘干,粉碎過3號篩,采用ICP-MS技術測定每批水蛭藥材粉末的砷含量,同時測定在藥材市場采集的樣品及基質土壤中砷元素的含量.

1.6統計學處理

本實驗采用SPSS statistic 20軟件對檢測結果進行分析.4組養殖水蛭砷元素的結果采用方差分析法,經過方差齊性檢驗4組數據P值均大于0.05,則方差齊,因此使用單因素方差處理數據,之后通過對不同日數水蛭砷含量的比較,分析4組養殖水蛭的砷殘留相關性.

2　結果

2.1藥材市場檢測結果

本實驗結果分別以2010版《中華人民共和國藥典》(一部)水蛭項下砷元素含量要求、《GB18406.4-2001農產品安全質量-無公害水產品安全要求》《NY5703-2006無公害食品水產品有毒有害物質限量》[9]《藥用植物及制劑進出口綠色行業標準》[10]作為參考依據.

藥材市場采集水蛭砷含量檢測結果詳見表1.

從表1的結果可以看出從藥材市場采集的7份水蛭樣品砷元素含量有5份超出《中華人民共和國藥典》(2015版)版藥典標準,另2份樣品的砷含量值也接近標準,而此結果與其他3個參考標準進行對比,則砷元素超標狀況更加嚴重.

2.2養殖水蛭砷含量檢測結果

在對水蛭砷元素檢測的同時,本實驗還對養殖水蛭前后土壤中的砷含量進行檢測.并與《GB18407.4-2001農產品安全質量無公害水產品產地環境要求》[11]進行比較.

養殖水蛭砷含量檢測結果詳見表2和圖1.

表1　安國藥材市場采集不同產地水蛭砷含量檢測結果與各項質量檢測標準的比較(μg/g)

表2　不同日齡養殖水蛭砷含量檢測結果(μg/g)

圖1　養殖水蛭砷含量檢測結果

從表2可看出,水蛭藥材砷元素含量與螞蟥生長時間存在著一定的線性關系.作為同一批用于養殖實驗的螞蟥青年苗,初始砷元素含量為2.91 μg/g,通過一段時間的養殖,清水養殖組和3組土壤養殖組的砷元素含量均得到不同程度的提高,其中土1組、土2組和清水養殖組在45天到60天時提高的幅度較大,土3組在15到30天時提高的幅度較大.三個土壤養殖組實驗末期比實驗初期砷元素含量分別提高了79.7%、70.1%、84.5%,清水養殖組提高了95.5%,此結果表明水蛭藥材體內的砷元素含量與螞蟥的生長時間有關.

數據經單因素方差分析,F值為0.211<8.71,P值為0.887,數據差異不具有統計意義,說明水蛭體內砷元素殘留均與時間有關,3組土壤養殖組平行實驗和清水養殖組結果趨于一致,說明4組模擬養殖水蛭藥材砷元素累積趨勢與時間的關系大致相同.

2.3土壤中的砷元素在養殖前后的變化

養殖前后土壤中的砷含量發生變化,詳見表3.

通過對不同階段的土壤測定可看出,三組土壤實驗末期比實驗初期砷元素含量分別提高了20.3%、15.9%、23.8%,而通過對水蛭測定的結果表明,清水養殖組的砷元素含量要高于三組土壤養殖的殘留.

表3　養殖前后土壤中砷元素含量變化(μg/g)

3　討論

3.1水蛭藥材砷元素殘留現狀

通過表1的結果可看出,采集的水蛭藥材樣品砷元素普遍超標,這將對患者的用藥安全帶來很大的威脅.此外,從表2中螞蟥青年苗砷元素的初始含量也可看出,在養殖螞蟥60天時,4組螞蟥的砷含量就已經超過或接近國家標準,而市場流通水蛭藥材的螞蟥養殖的時間通常是60天以上,由此可能會在水蛭藥材體內累積更多的砷元素,加劇砷元素含量超標的現象.

3.2砷元素的主要來源

螞蟥以吸食動物的體液為主要生活方式,常以水中浮游生物、淡水螺貝類、蝸牛等軟體動物作為餌料,因此本實驗中水蛭藥材砷元素的主要來源或許為被砷元素污染的田螺.通過實驗期間對水蛭進食過程的觀察筆者發現,螞蟥在進食過程中,只鉆進活田螺身體內部吸取里面的汁液,無法吸食田螺經?；顒颖┞对谕馊赓|較厚的部分,所以對于螞蟥吸食田螺的部分很難對砷含量進行準確測定,但通過土壤養殖組和清水養殖組的數據對比可發現,土壤養殖組的最終砷含量均低于清水養殖組,這或許表明養殖土壤中的砷元素并非水蛭藥材砷元素含量的主要來源,隨著螞蟥在生長過程中不斷吸取含有砷元素田螺的體液,自身體內的砷元素含量也不斷累積,造成砷元素污染狀況越來越嚴重.

因此在日后的螞蟥養殖過程中,應該加強對餌料質量的監督管理,盡量減少或避免因為餌料的污染導致螞蟥體內砷元素的大量富集.

3.3砷元素含量與養殖環境的關系

目前螞蟥養殖主要分為以土為基質養殖和直接清水養殖,為探究水蛭藥材中砷元素含量與養殖環境的關系,本實驗設置了土壤養殖組和清水養殖組進行對比,其中土壤養殖組分別測定了養殖前和養殖后泥土內砷元素的含量.通過對螞蟥日常生活的觀察,筆者發現在土壤養殖組里的螞蟥平日活動多在泥土里進行,而在泥土表面和水中活動相對較少,或許在這種更接近螞蟥適合生活的環境中,螞蟥可以在平日的活動中代謝出一些體內的砷元素,而土壤中砷元素的前后變化,以及清水養殖組中螞蟥體內砷元素殘留多于土壤養殖組或許能佐證這一點,因此在螞蟥的養殖模式選擇方面,以泥土為基質飼養或許對螞蟥生長期間砷元素的控制更有利.

3.4新版藥典關于砷元素含量的規定

2015版藥典首次對水蛭藥材重金屬元素含量進行限量規定,這對于患者用藥安全和中藥規范使用有著積極的意義,但是筆者通過查閱相關規定發現,新版藥典對于水蛭藥材砷元素殘留含量限定較為寬泛,通過表3可以看出,2015版藥典對于水蛭砷元素含量要求相較于下方的《GB18406.4-2001農產品安全質量-無公害水產品安全要求》《NY5703-2006無公害食品水產品有毒有害物質限量》《藥用植物及制劑進出口綠色行業標準》有著較大幅度的提升,分別是以上相關規定含量的10倍、10倍、2.5倍.砷元素殘留較多是水蛭藥材中比較普遍的一個問題,但是通過實驗結果可看出造成水蛭砷元素累積的主要來源是日常投喂的餌料污染,這在螞蟥的養殖過程中是可以盡量避免的,因此藥典對于水蛭砷元素殘留量的規定應該更加嚴格,以利于規范水蛭養殖、提高患者用藥時的安全性.

4　總結

通過實驗結果可看出,砷元素殘留超標是水蛭藥材中較為普遍的一個問題,本實驗通過對水蛭的模擬養殖初步探究了砷元素在水蛭體內富集的原因,而對于其他重金屬元素在水蛭體內的富集因素同樣值得進一步探究;本次實驗的養殖周期為60天,15天為采樣周期,雖然初步得到養殖時間與砷元素含量的關系,但是在今后的實驗中有必要延長養殖時間,深入探究養殖時間與砷元素含量的關系,同時縮短采樣周期,或許可以確定最能控制砷元素含量的養殖時間;水蛭藥材的主要有效成分為抗凝血酶成分,目前對于水蛭中抗凝血酶效價及重金屬元素的關系鮮有研究,而水蛭又是一味有小毒的中藥[1],或許其抗凝血酶效價與水蛭的毒性有關,值得對水蛭的抗凝血酶效價和重金屬殘留的關系進行進一步探究;通過實驗室內水族玻璃箱養殖可直觀清楚地了解螞蟥的日?；顒?通過研究螞蟥的生長習性來選擇適合螞蟥生長的條件,也許會給水蛭藥材的安全評價、質量評價帶來積極的影響.

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[10] 中華人民共和國商務部.WM/T 2-2004 藥用植物及制劑外經貿綠色行業標準.2005-02-16.

[11] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T 18407. 4-2001 農產品安全質量 無公害水產品產地環境要求. 2001-08-16.

(本文編輯:禹佳)

Study on the reason of medicinal leech arsenic residues exceeded the standard

WANG Wen-yi, YANG Yao-jun,LI Meng,et al. School of traditional Chinese pharmacology,Beijing University of Chinese Medicine
Corresponding author:YANG Yao-jun,E-mail:yangyaojunbucmtcm@163.com

Objective To understand the status of medicinal leeches residual elements As, explore factors As elements in the body leech enrichment.Methods Three groups of soil cultivation and a group of water breeding leeches for a period of 60 days of analog culture,sampled once every 15 days, drying,crushing and processing by inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS)technology for medicinal leech As elements testing,and the use of SPSS statistic 20 software on the test results were analyzed.Results As medicinal leeches over quantity,widespread drug safety threat;As the experimental groups showed no significant difference in the cumulative elements,accumulated in different farming medicinal leeches As elements of roughly the same trend.Conclusions As medicinal leech farming increases the residual elements of time and enrichment,which may be the breeding process of eating behavior,and the main source of medicinal leeches As elements might be contamination of feed daily feeding time;different culture environment as medicinal leech different content elements accumulate in the soil matrix may promote metabolic feeding leech leech as elements help to improve the safety of medicinal leeches.

Leech; Arsenic; Enrichment

R282.5

A

10.3969/j.issn.1674-1749.2016.01.008

100102 北京中醫藥大學中藥學院中藥鑒定系[王文祎(碩士研究生)、楊瑤珺、李夢(碩士研究生)、呂曉娜(碩士研究生)]

王文祎(1990-),2013級在讀碩士研究生.研究方向:中藥動物藥質量研究.E-mail:wangwenyi9068@163.com

楊瑤珺(1969-),女,博士,教授.研究方向:中藥品種及質量鑒定.E-mail:yangyaojunbucmtcm@163.com

2015-03-18)