采用ICP-MS法評估土家族藥物白三七中重金屬污染風險*

劉 楊，蘇 維，沈冰冰，謝 謙，袁漢文，蔣 賽，鄭金鳳，劉雁鳴，王 煒

（1.湖南省藥品檢驗研究院/湖南藥用輔料檢驗檢測中心，湖南 長沙 410001；2.湖南中醫藥大學藥學院/中醫藥民族醫藥國際聯合實驗室，湖南 長沙 410208；3.湖南省中醫藥研究院中藥研究所，湖南 長沙 410013）

土家族藥物“白三七”是土家族珍稀瀕危的名貴“七”類中草藥之一，被稱為“土家族神參”[1-2]；作為土家族“七”藥的代表藥，白三七又被稱為竹節參、北三七、竹節三七、算盤七、竹葉蓮、九節龍、大葉三七等，長期應用于土家族臨床實踐中[3-4]。《土家族藥物志》中記載，白三七為五加科植物竹節人參Panax japonicus C.A.Mey.的根莖，用于治療咳血、吐血、跌打損傷、產后瘀血腹痛、外傷出血[5-6]。白三七作為中藥竹節參，被收載于2020年版《中華人民共和國藥典》一部，具有散瘀止血、消腫止痛、祛痰止咳、補虛強壯的功效，用于治療癆嗽咯血、跌仆損傷、咳嗽痰多、病后虛弱[7]。

由于環境污染和中藥材生產加工、貯藏、流通過程中影響，中藥材的重金屬感染風險大大提高[8-11]。中藥材中的重金屬及有害元素進入人體蓄積后會產生一些急性或慢性的影響，損害人的健康，主要有神經系統、造血系統和內臟的損傷[12-15]。為了提高中藥材質量、促進中藥材的國際化推廣，中國中醫科學院中藥資源中心牽頭制訂的《中醫藥——中藥材重金屬限量》國際標準，規范檢測中藥材重金屬含量，評價重金屬和有害元素感染風險[16-17]。

作為一種長期在土家族區域使用的藥物，由于白三七種植和炮制過程沒有具體的規范限定，其重金屬含量并沒有進行評估。2020年版《中華人民共和國藥典》中未對白三七的重金屬含量進行控制，在使用中會帶來嚴重的健康風險，因此有必要對其重金屬感染風險進行評估。筆者主要采用電感耦合等離子體質譜（ICP-MS），結合2020年版《中華人民共和國藥典》通則9302中藥有害殘留物限量制定指導原則，建立準確靈敏的方法，對銅（Cu）、砷（As）、鎘（Cd）、汞（Hg）和鉛（Pb）的含量進行測定，根據中藥中外源性有害殘留物安全風險評估技術指導原則評估其對人體造成的影響，以及質量標準中增加重金屬檢查項目的必要性。

1 儀器與試藥

1.1 主要儀器 iCAPQc電感耦合等離子體質譜分析儀（美國Thermo Fisher Scientific）；GenPure UV-TOC/UF超純水儀（美國Thermo Fisher Scientific）；Mars6-Xpress微波消解儀（美國CEM）；MS304S電子分析天平（瑞士Mettler Toledo）。

1.2 試劑與試藥 銅（Cu）、砷（As）、鎘（Cd）多元素標準溶液（批號：20C114，濃度：100 μg/mL）、汞（Hg）標準溶液（批號：17C021-4，濃度：1 000 μg/mL）、鉛（Pb）標準溶液（批號：196020-4，濃度：1 000 μg/mL）、金（Au）標準溶液（批號：17B035-3，濃度：1 000 μg/mL）均購于國家有色金屬及電子材料分析測試中心；鈧（Sc）、銦（In）、鍺（Ge）、鉍（Bi）內標混合溶液（批號：4-75MKBY2，濃度：100 μg/mL）購于美國安捷倫科技有限公司；硝酸（優級純，批號：20201023）購于國藥集團化學試劑有限公司。共收集白三七樣品10批（B-1～B-10），經湖南中醫藥大學藥學院王煒教授鑒定為五加科植物竹節人參Panax japonicus C.A.Mey.的干燥根莖，樣品信息見表1。

表1 白三七樣品信息表

2 方法與結果

2.1 工作條件 等離子體功率為1 550 W，輔助氣體流量為0.80 L/min，載氣流量為1.0 L/min，冷卻氣體流量為14.0 L/min，采樣深度為5.0 mm，采樣時間為90 s，霧化室溫度為2.7 ℃，蠕動泵轉速為40.0 r/min，重復3次，掃描次數為100次，分析模式為KED模式。ICP-MS所用輔助氣、冷卻氣和載氣均為高純氬氣。

2.2 溶液的制備

2.2.1 內標溶液的制備 精密量取混合內標溶液1 mL，用2%的硝酸溶液稀釋制成各元素質量濃度為100 ng/mL的溶液，即得。

2.2.2 標準曲線溶液的制備 精密量取銅（Cu）、砷（As）、鎘（Cd）多元素標準溶液2.5 mL，汞（Hg）0.05 mL、鉛（Pb）0.25 mL置50 mL量瓶中，用2%的硝酸定量稀釋至刻度，搖勻，作為混合標準貯備溶液；分別精密量取標準貯備液0.05、0.10、0.25、0.50、0.75、1.00 mL置50 mL量瓶中，用2%的硝酸稀釋至刻度，搖勻，制成標準曲線系列溶液（1）～（6）。

2.2.3 供試品溶液的制備 白三七粉碎過2號篩，取粉末約0.1 g，精密稱定，置于聚四氟乙烯消解罐中，加入3 mL硝酸，置80 ℃電熱套中預消解1 h，冷卻，過夜。放入微波消解裝置中消解。消解完全結束后，冷卻，置趕酸儀中110 ℃趕酸至消解液約1 mL（消解程序見表2），用2%硝酸轉移至50 mL量瓶中，加Au（1 000 μg/mL）20 μL，用2%硝酸稀釋至刻度，搖勻，即得。

表2 微波消解程序

2.2.4 空白溶液的制備 供試品空白：除不加入待測試樣外，其他均按“2.2.3”項下方法操作。

標準溶液空白：2%硝酸。

2.3 測定方法的制備 待測元素63Cu、75As、111Cd、202Hg、208Pb分別選擇以45Sc、74Ge、115In、209Bi為內標。以元素強度與內標強度比值為縱坐標，濃度為橫坐標，繪制標準曲線。根據標準曲線讀取供試品溶液中各元素的濃度，計算各元素含量。

2.4 線性關系考察 取“2.2.2”項下標準曲線溶液（1）～（6）進行測定，以元素強度與內標強度比值（y）為縱坐標，以各元素濃度（x）為橫坐標，進行線性回歸，結果見表3。5種元素的線性關系良好。

表3 各元素線性方程、檢測限

2.5 檢測限與定量限 取“2.2.4”項下樣品空白溶液適量，按“2.1”項下試驗條件連續進樣測定11次，計算各元素濃度的標準偏差。以3倍標準偏差所對應的濃度值作為檢測限，10倍標準偏差所對應的濃度值作為定量限，結果見表3。

2.6 精密度試驗 精密量取“2.2.2”標準溶液（3），按“2.1”項下試驗條件連續進樣6次，以各元素強度的相對標準偏差（RSD）為考察指標，Cu、As、Cd、Hg和Pb元素的RSD分別為0.78%、0.75%、0.64%、0.99%和0.53%，說明儀器精密度良好。

2.7 重復性試驗 取白三七（B-1），按“2.2.3”項下方法，平行制備6份供試品溶液，按“2.1”項下試驗條件測定。結果Cu、As、Cd、Hg 和Pb 平均含量分別為17.98、0.50、0.53、0.69、0.93 ng/mL；RSD分別為2.30%、1.55%、1.93%、6.35%、3.19%（n=6），表明儀器重復性良好。

2.8 加樣回收率試驗 精密稱取供試品0.1 g，置聚四氟乙烯消解罐內，加硝酸3 mL，再精密加入0.25 mL混合元素貯備液，按“2.2.3”項下方法，平行制備6份供試品溶液，同法制備空白溶液，按“2.1”項下試驗條件測定并計算回收率。結果見表4。表明方法準確度良好。

表4 平均回收率試驗結果（n=6）

2.9 樣品測定與結果分析 精密稱取供試品0.1 g，按“2.2.3”項下方法制備供試品溶液，按“2.1”項下試驗條件測定，每批樣品平行測定2次，計算樣品中元素的含量。結果見表5。將所有樣品的測定，使用SPSS 24.0及SIMCA 14.1軟件進行主成分分析，結果見表6～7、圖1～2。

表5 樣品銅、砷、鎘、汞、鉛元素結果表（μg/g）

表6 主成分的初始特征值

圖1 不同產地白三七中重金屬元素的主成分得分圖

結果表明，10批樣品中Cu的含量為3.66～8.99 μg/g，As的含量為0.11～1.12 μg/g，Cd的含量為0.03～0.31 μg/g，Hg的含量為0.01～0.35 μg/g，Pb的含量為0.16～4.72 μg/g，根據2020年版《中華人民共和國藥典》通則9302中藥有害殘留物限量制定指導原則，B-1樣品中Hg元素含量超標，其他元素含量均在限度范圍內。對不同產地白三七中樣品進行主成分分析（PCA），表6結果表明前2個成分的特征值均大于1，累積方差貢獻率為79.033%，可提取這2個主成分的因子進行分析，表7成分矩陣表明，Cd和Pb元素在第一主成分因子中的負荷量較大，分別為0.932和0.822，因此Cd和Pb元素為收集到的10批樣品中重金屬元素殘留的主要差異。通過PCA分析，從圖1可知不同產地白三七中重金屬元素和有害元素有一定的區別，但不同產地間不能明顯的區分開；在此基礎上，對超過2批的產地進行OPLS-DA分析，結果見圖2，云南產白三七中所含重金屬和有害元素的量與湖南產均能較好的聚類，說明不同產地白三七中重金屬和有害元素含量有差異。

圖2 不同產地白三七中重金屬元素的OPLS-DA 得分圖

表7 前2 個成分載荷因子矩陣

靶標危害系數法（THQ）是常用于評估重金屬污染對人體健康影響的一種方法[18]。但是針對中藥外源性有害殘留物的安全風險，中國食品藥品檢定研究院建立了《中藥中外源性有害殘留物安全風險評估技術指導原則》，通過日暴露量（Exp）、危害指數（HI）和暴露限量（MOE）對重金屬和有害元素的風險進行評估[19]。研究采用此方法對收集到的10批白三七中重金屬和有害元素進行風險評估。通過指導原則中公式1，5，6對Exp，HI和MOE分別進行計算，結果見表8。對于尚未建立健康指導值的As和Pb，其重金屬及有害元素的基準劑量下限值（BMDL）分別為1.3、3.0 μg/kg[20]。評估標準：HI＞1或MOE≤1為有風險；HI≤1或MOE＞1為風險較低。白三七中Cd的HI大于1，Pb的MOE小于1，具有較高的重金屬和有害元素殘留風險，Cu、As和Hg風險較低，但也有部分樣品存在風險。

表8 白三七中重金屬和有害元素殘留量風險情況

3 討論

中藥和民族藥的重金屬污染是限制其推廣使用的重要原因之一，白三七是土家族常用藥之一，由于野生資源的匱乏，已逐步開展了人工種植，但在種植和加工過程中容易受到重金屬污染。本實驗共收集了10批來自5個產地的白三七樣品，采用ICP-MS法對白三七中Cu、As、Cd、Hg和Pb的殘留量進行測定，并進行了方法學驗證；通過對收集到的不同產地樣品的重金屬和有害元素進行主成分分析，發現不同產地的白三七中Cd和Pb的殘留量有明顯區別；同時根據《中藥中外源性有害殘留物安全風險評估技術指導原則》對白三七中重金屬和有害元素的殘留進行風險評估，評估結果也表明Cd、Pb殘留的風險較高。

重金屬和有害元素殘留風險也與藥材的入藥部位、產地、生長環境等都相關。白三七是以根莖入藥，對土壤中不同種類的重金屬元素的吸收富集作用不同，導致不同種類的重金屬元素含量有差異。土壤中的重金屬主要來自于工業排廢和化肥、農藥的使用，因此在其種植過程中和質量控制時，要考慮地理因素和肥料的使用對其重金屬元素含量的影響。

當前的質量標準并未對白三七中重金屬和有害元素的殘留進行控制，具有一定的安全隱患。本實驗建立了一種準確、靈敏、簡便方法，用于檢測白三七中重金屬金屬元素殘留；通過風險評估，發現了白三七具有重金屬和有害元素殘留的風險，為白三七種植條件的選擇提供了參考，為白三七的安全用藥提供了指導，為白三七質量標準的完善提供了科學依據。