人參提取物中農藥殘留去除工藝的研究進展

孫華庚，劉丹，劉岱琳，王媚，劉瑩

（1.天津市尖峰天然產物研究開發有限公司，天津300457；2.中國人民武裝警察部隊后勤學院軍事藥學教研室，天津300309）

人參（Panax ginseng C.A.Mey.）為五加科植物人參的干燥根和根莖，具有大補元氣，復脈固脫，補脾益肺，生津止渴，安神益智的功效[1]。現代藥理學研究顯示人參具有抗腫瘤、保護心腦血管系統、保護神經系統、降低肝損傷、抗病毒及輔助免疫作用[2]。2012 年，國家衛生部印發了關于批準人參（人工種植）為新資源食品的公告，為我國人參產業的發展拓寬了道路。隨著人參功效研究的日漸深入，國際市場對于人參及其提取物的需求大幅提升，我國人參產業進入了新的發展時期。然而，人參及其提取物中殘留的農藥種類繁多，不易降解，且普遍具有致突變、致癌、致畸的作用。因此，人參提取物中去除農藥殘留的工藝研究具有重大現實意義。本文簡要地綜述了近年來人參提取物中農藥殘留去除工藝的研究概況和發展趨勢[3-4]。

1 人參提取物中農藥殘留的種類及危害

人工種植的人參生長周期一般為5 年～7 年，種植密度大，生長周期長，發生病蟲害的可能性相對較大，參農在迫不得已的情況下可能通過追加各種農藥來盡可能地降低經濟損失，而各種農藥殘留便在植物體內不斷累積。消費者在攝取其功效成分的同時，往往不同程度的攝入了農藥殘留，其毒性和潛在危害不容忽視[5-6]。

人參及其提取物中的農藥殘留按其化學成分主要可分為有機氯類農藥、有機磷類農藥、有機氮類農藥、氨基甲酸酯類農藥和擬除蟲菊酯類農藥等[7]。不同種類的農藥殘留毒性各不相同，危害各異。對農藥殘留的種類、用途、毒性及其危害總結見表1。

表1 農藥的分類及危害Table 1 Classification and harm of pesticides

2 人參提取物中農藥殘留的監管現狀

為了保護消費者的利益，各國政府根據各自國情規定了人參及其提取物中農殘的限量，并據此進行監管。美國、日本及歐洲國家已經建立了較為完善的農藥殘留監控體系，往往會根據人參制品的用途，分別按照食品和藥品區別監管。歐洲對于作為食品的人參提取物，適用歐洲議會及理事會規例第396/2005 號（Regulation NO. 396/2005 of the European Parliament and of the Council，EC396/2005），檢測 400 多項農殘，限量各不相同，整體上尺度相對寬松；對于作為藥品的人參提取物，歐洲藥典與美國藥典所規定的農殘項目是相同的，都是檢測70 項，且限量一致。然而，美國政府相關機構，如美國食品藥品監督管理局（Food and Drug Administration，FDA）、美國國家環境保護局（Environmental Protection Agency，EPA）、美國農業部（U-nited States Department of Agriculture，USDA）等，在執法過程中具有較大的自主權，會從各自角度出發檢測相關的農殘項目，其中以FDA 最為嚴格，農殘檢測項目多達500 多項，限量通常被認為是0.001 mg/kg～0.01 mg/kg，成為守衛海關的一柄利劍。日本“肯定列表制度”將食用人參歸類于胡蘿卜，農藥殘留項目標準多達200 多項，限量各不相同，部分項目較寬松，個別項目相當嚴格。例如，日本肯定列表中的腐霉利限量為0.5 mg/kg，是美國藥典限量的5 倍；而其中五氯硝基苯的限量為0.02 mg/kg，為美國藥典限量的1/50，已經十分接近最為嚴格的FDA 限量。日本藥典對于人參原藥材和人參粉末只控制總六六六和總滴滴涕，限量為0.2 mg/kg。日本漢方生藥制劑協會（Japan Kampo Medicines manufacturers Association，JKMA）制定的《漢方制劑生藥制劑農藥殘留自主基準（2006）》中規定了8 種農藥的限量。以優質高麗參著稱的韓國則對包括人參提取物在內的鮮參、干參、紅參共制訂了28 種農藥的最大殘留限量[18]。

與發達國家相比，我國人參及其提取物的農藥殘留監管相對薄弱，2015 版藥典中僅規定了人參原藥材中總六六六、總滴滴涕、五氯硝基苯、六氯苯、七氯、艾氏劑、氯丹7 種有機氯類農藥的殘留限量。同時，也規定了人參提取物中總六六六、總滴滴涕、五氯硝基苯3項有機氯農藥的殘留限量[19]。

由此可見，人參提取物生產工藝中必須要采用行之有效的農藥殘留去除工藝，才能保證使用滿足中國藥典農殘限量的人參原料通過優化的生產工藝生產出符合國內外農藥殘留監管規定的人參提取物產品。

3 人參提取物中農藥殘留的去除技術

人參提取物化學成分復雜，其中殘留的農藥種類多樣，理化性質各異，研究人員在利用各種技術手段去除農藥殘留的同時，往往也會對其有效成分造成損失。據文獻報道人參提取物中農藥殘留的去除方法主要有吸附法、大孔樹脂法、液液分配法、超臨界流體萃取法、超臨界與大孔樹脂聯用法、亞臨界淋洗法、生物法、輻照法。

3.1 吸附法

吸附法去除農藥殘留是利用具有孔道或夾層結構的介質吸附物料溶液中游離的農藥殘留，吸附介質常選用活性炭、硅藻土等。但是吸附劑在去除殘留農藥的同時，也會吸附提取物中的活性成分如人參皂苷等。因此在選用吸附劑開發農藥殘留去除工藝時要慎重考察其生產成本及有效成分的損耗。近年來，本領域研究人員也在不斷嘗試對吸附介質的改良，以期獲得具有良好農藥殘留去除效果又能盡可能降低有效成分損失率的優質吸附劑。

馬海波[20]以有機陽離子為改性劑制備有機蒙脫土，對人參提取液中4 種有機氯農藥（五氯硝基苯，α-六六六，艾氏劑，pp′-滴滴涕）開展吸附試驗研究。采用該方法制備的有機蒙脫土對4 種有機氯農藥濃度均為0.12 mg/kg 的人參提取液進行動態吸附后，α-六六六的去除率達到99%以上，其余3 種有機氯農藥均未被檢出，去除率達到100%。測試結果表明，有機蒙脫土對人參提取液中有機氯農藥的去除具有非常良好且穩定的效果，對農藥的總去除率達到99%以上，人參總皂苷在吸附過程的損失率小于4%。

該文章只報道了4 種有機氯農藥的去除效果，但人參提取物中農藥殘留種類復雜，吸附介質對于不同農藥殘留的吸附性能往往存在差異，能否逐一有效清除尚有待考證。本法可作為人參提取物去除農藥殘留工藝的組成部分，或在污染情況明確，且程度較輕的批次中單獨使用，如遇到嚴重污染批次可能還需要其他方法配合使用。

3.2 大孔樹脂法

大孔樹脂是一種具有大孔網狀結構的高分子材料，利用范德華力和多孔性網狀結構的篩選性，在吸附能力和網孔篩選能力的雙重分離作用下，使欲分離的成分以其分子結構特性及洗脫液解析能力的不同得以分離。大孔吸附樹脂分離技術主要應用于皂苷、黃酮、生物堿等成分的富集上，近年來用于重金屬雜質和農藥殘留物脫除。

崔麗麗等[21]用LKS-11 型大孔吸附樹脂分析不同來源的人參提取物中農藥腐霉利的脫除效果。采用靜態和動態吸附法考察大孔吸附樹脂的吸附性能、解吸條件，并最終確定了最佳工藝為0.1 g/mL 樣品溶液通過LKS-11 型大孔樹脂，解吸時先以2 BV 水洗脫，繼以4 BV70%乙醇洗脫。研究結果表明LKS-11 對人參提取物中的腐霉利具有良好的去除效果，腐霉利脫除率和產品回收率均在90%以上，工藝穩定可行。

盧曉燕[22]通過靜態和動態吸附研究不同型號大孔樹脂對西洋參提取物中有機氯農殘的吸附情況，從83種國產樹脂和2 種進口樹脂中篩選出編號為ZCJ36的國產樹脂對7 種有機氯農藥（六六六、林丹、七氯、五氯苯胺、五氯硝基苯、甲基五氯苯基硫醚、滴滴涕）有優良吸附能力。通過正交試驗確定最優化工藝條件，并進行了放大試驗，結果表明生產工藝穩定，產品的皂苷含量大于6.0%，每種農藥殘留小于0.01 mg/kg，均能滿足技術要求。

大孔吸附樹脂具有吸附容量大、選擇性好、易于解吸附、預處理方便等許多優點。用于農藥殘留的去除，只使用水和乙醇，對產品不產生溶劑污染，生產運行成本低，去除農藥殘留效率好，產品回收率高，適宜在生產中推廣應用。如工藝設計得當，亦可在去除農殘的同時提高人參提取物的總皂苷含量，使產品質量進一步提升。然而，對于反復使用的大孔樹脂，某些微量的農殘會在樹脂上產生蓄積，一定批次后存在被乙醇解析的風險，對產品造成污染。同時，為盡量避免農藥蓄積，用于加強樹脂再生所排放的酸液和堿液，需經污水處理達標后才能進入排水管網，相關費用也應列入產品成本。

3.3 液液分配法

液液分配法即溶劑萃取法，利用目標成分與雜質在互不相溶的兩相中分配系數的差異，達到分離提純目的。將該方法應用于人參提取物去除農殘，可先將人參提取物溶于水，再用乙酸乙酯、環己烷等溶劑萃取水溶液中的農藥殘留。一般情況下，只要選擇適當的萃取劑進行多次萃取，均可取得良好的去殘效果。

中國專利《一種脫除人參提取物中殘留農藥腐霉利的方法》（201310105162.7）[23]公開了以正己烷、乙酸乙酯和丙酮的混合物為萃取劑，對人參提取物中農藥腐霉利進行脫除的方法，按照此法去除農藥殘留前后腐霉利殘留由1 mg/kg～3 mg/kg 降至0.01 mg/kg 以下，產品回收率為88%～89%。該專利方法對脫除人參提取物中腐霉利殘留具有一定的效果，但其產品中的溶劑殘留情況并未公開，其安全性需要被考慮。

韓國建國大學孫成勛等[24]嘗試使用安全無毒的大豆油通過兩相分配色譜，去除人參提取物水溶液中的農藥殘留。并使用氣相色譜電子俘獲檢測器和氣相色譜氮磷檢測器對腐霉利、毒死蜱、六六六等4 大類共15 種農殘進行了加標回收實驗，結果顯示農殘的平均轉移率可達（105.5±6.6）%。同時，人參提取物水溶液中的干物質也有一定程度的損失。該方法操作便捷，去農殘效果良好，但由于大豆油系一次性使用，成本難以過關，不具備產業化可行性。

液液分配法用于去除人參提取物中的農殘，適合產業化放大，效果明確，但對于個別易產生乳化現象的樣品，則需要長時間靜置或進行離心，往往也會影響農殘檢測的回收率和重現性。同時有機溶劑易燃易爆，對企業消防管理級別要求相當高，而殘留在產品中的萃取溶劑，也會一定程度的危害消費者的身體健康。因此，無論從安全生產角度還是產品安全性角度考慮，該法均不是最佳方法。

3.4 超臨界流體萃取法

超臨界流體萃取是一種新型的萃取技術，多選用超臨界二氧化碳作為萃取劑，安全環保、簡便高效、選擇性強。由于超臨界二氧化碳流體的擴散特性，該技術對于人參提取物粉末或浸膏中農藥殘留難以取得令人滿意的脫除效果，故文獻報道中研究人員往往致力于應用本技術降低或清除人參原料中的農殘，如需進一步獲得低農殘或無農殘的人參提取物，則對超臨界去農殘后的人參原料進行提取即可。

李淑芬等[25]采取超臨界二氧化碳流體萃取技術研究人參中農藥殘留六六六的脫除工藝，考察了萃取壓力、溫度和夾帶劑等因素對去農殘效果的影響。在最佳工藝參數下，人參樣品中的六六六殘留由1.43 mg/kg快速降至0.04 mg/kg，證實了應用超臨界技術去除人參中農藥殘留的工藝可行性。

李學洋[26]在前人工作的基礎上，運用超臨界二氧化碳流體中試萃取技術脫除人參中多種有機氯農殘。試驗研究中進一步對夾帶劑的種類進行了優選，并對超臨界二氧化碳流體中試萃取裝置的參數進行了選擇調試。采用氣相色譜電子俘獲檢測器對萃余物的總六六六、總滴滴涕、五氯硝基苯的殘留量進行了檢測，同時對人參皂苷流失量進行了考察，從而綜合評價不同夾帶劑因素影響下，農殘的脫除率與皂苷損失率的關系。最終采用10%乙醇作夾帶劑，人參總皂苷損失量低于3%，可以實現一次脫除農殘92%以上。

該方法技術先進，操作簡單，生產周期短，去農殘效果良好，不引入、不產生有毒有害物質，二氧化碳可以回收循環利用，安全不污染環境。雖然大生產設備一次性投入較高，但若能合理配置產能，積極開發去農殘系列產品，該技術仍具有較為光明的產業化前景。

3.5 超臨界與大孔樹脂聯用法

超臨界與大孔樹脂聯用脫除人參提取物中農藥殘留，是先采用大孔樹脂吸附人參提取物溶液中的農藥殘留和人參皂苷，再利用超臨界二氧化碳流體和適當的夾帶劑將大孔樹脂吸附的農藥殘留和人參皂苷分別在不同組分中洗脫下來，從而達到分離農殘和有效成分的目的，最終獲得脫殘的人參提取物的方法。

李廣濤[27]從5 種大孔樹脂中篩選得到最適合本工藝的D-101-1 型樹脂，用以吸附人參提取物溶液中的農藥殘留和人參皂苷。優化確定了該樹脂脫除人參提取物中腐霉利和回收人參皂苷的最佳工藝條件。其中，腐霉利的脫除采用丙酮體積分數為40%的丙酮-正己烷混合溶劑作為夾帶劑，夾帶劑流速為1.5 mL/min，超臨界二氧化碳流體的洗脫溫度55 ℃，洗脫壓力25 MPa，洗脫時間2 h；人參皂苷的回收采用無水乙醇作夾帶劑，夾帶劑流速1 mL/min，超臨界二氧化碳流體的洗脫溫度為60 ℃，洗脫壓力20 MPa，洗脫時間1.5 h，此條件下，人參皂苷提取物中腐霉利含量為0.008 9 mg/kg，脫除率為99.98%；人參皂苷的平均回收率為92.48%。經循環使用試驗證明，D-101-1 型大孔樹脂在使用后不經任何額外的再生處理直接連續循環使用6 次，人參皂苷提取物產品中腐霉利含量為0.068 9 mg/kg，低于0.1 mg/kg，人參皂苷回收率在90%以上。

該方法將大孔樹脂吸附法和超臨界法有機的結合在一起，巧妙地解決了超臨界法無法直接脫除人參提取物粉末或浸膏中農藥殘留，大大簡化了人參提取物脫殘的工藝步驟，脫殘效果極佳，人參皂苷回收率也較高，即使在直接循環利用6 次后仍能保持較高的脫殘率和皂苷回收率。該技術如能進一步深入優化工藝參數，降低有機溶劑的殘留，將更具產業化前景。

3.6 亞臨界淋洗法

與超臨界原理相似，亞臨界流體萃取也可以被應用于去除人參提取物中的農藥殘留。所用丙烷具備易揮發、溶解性強、臨界壓力遠低于二氧化碳等優勢。

張民[28]利用亞臨界丙烷萃取技術脫除人參提取物中的有機氯農藥殘留，通過正交試驗確定了最佳萃取條件：萃取壓力8 MPa、萃取時間120 min、萃取溫度65 ℃、溶劑流量2.94 kg/h。在此條件下，人參提取物中的γ-六六六和op-滴滴涕脫除率接近100%，pp-滴滴涕、四氯硝基苯的脫除率大于54%，但對β-六六六、五氯硝基苯的脫除效果不佳。萃取后人參皂甙損失率小于6.53%。

雖然該技術對部分農殘有較高的脫除率，且植物有效成分損失較小，但對于其他農殘的脫除效果無法令人滿意。同時，所用丙烷為易燃易爆氣體，對安全生產無疑是一大隱患。

3.7 生物法

生物法降解農藥殘留主要包括微生物降解和酶法降解。

王寅[29]利用微生物發酵得到的一種被稱為“比亞酶”的生物活性酶降解人參中有機磷農殘。該酶可以與殘留的農藥發生反應，并迅速破壞其有毒成分結構，使有毒的農藥大分子變為無毒、可溶于水的小分子，降解后的溶液無毒，不會產生二次污染。采用該酶降解23 種有機磷農藥平均降解率均可達到70 %以上，降解效果較好，為人參中有機磷農藥殘留的生物法降解提供理論依據。

王麗坤等[30]從西洋參種植基地的土壤中分離一株桿菌，利用它對培養基中添加的有機氯農藥進行降解試驗，結果表明該菌株對有機氯農藥能夠起到一定的降解作用，如能將其應用于人參種植，將為降低人參原料中的有機氯殘留提供一種新的思路。

3.8 輻照法

輻照法降解農藥殘留是利用放射性同位素或電子加速器等產生的各種高能射線，使農藥的各種化學鍵在高能量射線的作用下發生斷裂，從而降解成小分子的過程。

陳其勇等[31]采用超高效液相色譜-串聯質譜法，考察了不同輻照劑量下，人參口服液中多種殘留農藥的降解率變化情況，試驗結果表明，輻照劑量在0～15 kGy范圍內，大部分農藥降解率隨輻照劑量的增加而增高，吡蟲啉及甲氰菊酯的降解較為明顯效，降解率分別達到93.2 %及50.8 %；所選8 種有機磷農藥在2 kGy～10 kGy 安全區間內降解率有波動中增大的趨勢，殺撲磷、地蟲硫磷、二嗪磷、伏殺硫磷降解率均大于30%。由此可見，電子束輻照可在一定程度上降解人參口服液中的農藥殘留，但其中各種農殘降解情況參差不齊。而關于輻照對于人參口服液中有效成分的影響，文中并未涉及。

4 結論及展望

綜上所述，本文在近年來的文獻調研并結合自身工作實際總結了人參提取物中農藥殘留的常規去除方法，涵蓋吸附去除、大孔樹脂柱色譜、液液分配法、超臨界流體萃取法、超臨界與大孔樹脂聯用法、亞臨界淋洗法、生物法、輻照法等方法，這些方法可以單獨使用，也可聯合應用，有效去除農藥殘留，研究技術涉及材料學、物理化學和生物化學等多個學科。研究者在選用合適的去除方法時要充分考查生產原料、生產成本、安全性、環境保護、有效成分的損耗率及農藥殘留的去除率等重要指標，綜合評判農藥殘留去除工藝的可操作性及其經濟性，從而選取行之有效的農藥殘留去除工藝。

中草藥是國之瑰寶，而人參是百草之王，隨著人們對于健康的渴求日益強烈，以人參提取物為代表的植物提取物在全世界范圍內受到越來越廣泛的關注，相關標準也日趨嚴格，其中尤以農藥殘留最為重要。積極開發切實可行，便捷高效，安全環保，且具有產業化前景的人參提取物中除農藥殘留的工藝方法，不僅能夠促進人參提取物產品的升級換代，也可以為眾多植物提取物解決農藥殘留問題提供重要示范，從而帶動中醫藥產業進入一個新的發展時期。