枸杞中鉛、鎘、砷、汞和銅的含量測定及風險評估

趙四標 王燦

摘 要：目的：建立微波消解-電感耦合等離子體質譜法同時測定枸杞中鉛、鎘、砷、汞和銅5種金屬元素的方法。方法：對20批枸杞樣品中5種金屬元素的含量進行評估，計算最大限量理論值、有害元素日暴露量、危害指數和暴露限值，評價其健康風險。結果：20批枸杞樣品中Pb、Cd、As、Hg和Cu的含量均未超過限量，重金屬及有害元素的健康風險較低，當前限量執行標準較為合理。結論：該方法科學、合理，能夠為評估枸杞中有害元素的含量提供參考。

關鍵詞：重金屬;有害元素;電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）;風險評估;最大限量值

Determination and Risk Assessment of Lead， Cadmium， Arsenic， Mercury and Copper in Lycium barbarum L.

ZHAO Sibiao1，2， WANG Can1，2*

（1.Kunming Institute for Food and Drug Control， Kunming 650034， China; 2.Kunming Institute of Food and Drug Inspection， Kunming 650034， China）

Abstract： Objective： A method for simultaneous determination of lead， cadmium， arsenic， mercury and copper in Lycium barbarum L. by microwave digestion-Inductively coupled plasma mass spectrometry was established. The contents of five metal elements in 20 batches of Lycium barbarum L. were evaluated. Method： The maximum theoretical value， daily exposure， hazard index and exposure limit of hazardous elements were calculated to evaluate their health risks. Result： The results showed that the contents of Pb， Cd， As， Hg and Cu in 20 batches of Lycium barbarum L. were within the limit， the health risk of heavy metals and harmful elements was low， and the current limit standard was reasonable. Conclusion： The method is scientific and reasonable， and can provide reference for evaluating the content of harmful elements in Lycium barbarum L.

Keywords： heavy metals; harmful elements; inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）; risk assessment; maximum limit values

枸杞中含萜類、生物堿類、黃酮類、多糖及類胡蘿卜素衍生物等多種成分。在現代藥理研究中還發現枸杞屬植物具有多種活性，包括神經保護、抗氧化、肝保護、抗腫瘤、抗微生物、抗炎及輻射保護活性等[1]。

枸杞也是生活中常見的藥食同源的品種，可以預防保健、養生康復，深受廣大群眾喜愛。但目前野生枸杞的供應明顯不足，市場上絕大部分的枸杞都來自于人工種植。隨著社會經濟的發展，人們對重金屬的加工、冶煉、開采等活動增加，對中藥材生長環境造成了一定程度的污染[2]。

重金屬和有害元素在人體中積累可引起各種急性和慢性中毒，對人體的新陳代謝和正常生理功能也有顯著的抑制作用。砷（As）是一種具有蓄積性的毒性金屬元素，在體內蓄積過多會對人體的健康構成嚴重威脅[3]。鎘（Cd）是一種生物蓄積性很強的有毒金屬元素，半衰期較長，生物毒性強，在體內蓄積過多會對人體免疫、骨骼、神經泌尿等系統造成損傷，甚至還會誘導癌癥的發生[4]。人體攝入過量的鉛（Pb）會引起中樞神經系統損傷、貧血等疾病。所以，對于重金屬及有害元素的含量控制和風險評估是極其重要的。

王志嘉等[5]采用原子熒光光譜法（Atomic Fluorescence Spectrometry，AFS）對黃芪、丹參、甘草、人參、白芍和細辛6種藥材中的砷、汞（Hg）、銻（Sb）的含量進行了測定。結果表明，標準曲線相關系數r>0.999 2，回收率為90.0%～107.4%，RSD<7%，說明AFS法是中藥材中As、汞（Hg）、鍺（Ge）重金屬含量測定的一個較好的方法。李偉等[6]采用電感耦合等離子體質譜（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）法測定中藥三七粉中Pb、Cd、Cr、Cu、As和Sn等元素的含量，結果表明各元素測定線性范圍寬、相關系數好、相對標準偏差較小，加標回收率較高，具有操作簡單，測定結果準確，靈敏度高等特點。相比其他檢測方法，ICP-MS法靈敏度、準確度高，速度快，節省耗時，被廣泛應用于痕量或者超痕量的多元素同時分析[7]。因此，本文選擇208Pb、112Cd、75As、65Cu、和202Hg作為測量同位素，采用微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定枸杞中5種金屬元素含量，并對有害金屬元素的健康風險進行評估。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市售枸杞;ICP分析用多元素標準溶液（GNM-M 261674-2013，100 μg/mL）;ICP分析用多元素內標溶液（GNM-M 061667-2013，100 μg/mL）;國家標準樣品GSB 04-1729-2004汞單元素標準溶液，100 μg/mL，以上3個標準溶液均由國家有色金屬及電子材料分析測試中心提供;濃硝酸、濃鹽酸、30%過氧化氫和氫氧化鈉，均為優級純，國藥。

1.2 儀器和設備

ICP-MS iCAP Q電感耦合等離子體質譜儀，德國賽默飛世爾;AFS-9531原子熒光光譜儀，北京海光;Multiwave PRO微波消解儀（配微波消解罐），奧地利安東帕;AL104電子天平，感量為0.000 1 g，梅特勒-托利多;超純水機，賽多利斯。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品前處理

分別準確稱取已處理好枸杞樣品0.3 g（精確至0.001 g），置于微波消解罐中，分別加入8 mL濃硝酸，在120 ℃下預消解45 min。再按照表1微波消解儀的工作參數進行消解，消解完成后，于100 ℃恒溫趕酸至0.5～1.0 mL，將趕酸后的消解液轉移于50 mL容量瓶中，用超純水定容，待測。

1.3.2 儀器條件

（1）微波消解儀工作條件。表1為微波消解儀的相關參數，完成預消解后需要按照表中參數對樣品進行上機操作。

（2）ICP-MS工作條件。通過優化ICP-MS設備條件，確保靈敏度、響應值達到要求。工作條件：RF射頻功率為1 550 W;等離子體氣體流量為14 L/min;載氣流量為0.80 L/min;補償氣流量為1.05 L/min;CCT氦氣流量為1.40 L/min;霧化室溫度為3 ℃;蠕動泵轉速為90 r/min;樣品提升速率為0.5 mL/min;積分時間為0.02 s;內標元素及質量數為45Sc、73Ge、115In和209Bi;測定同位素及質量數為208Pb、112Cd、75As、65Cu和202Hg。

1.3.3 標準品溶液配制

采用逐級稀釋的方式，用體積分數為2%的硝酸將質量濃度為100 μg/mL的Pb、As、Cd和Cr混合標準溶液稀釋為0 μg/L、1.0 μg/L、2.0 μg/L、4.0 μg/L、8.0 μg/L、10.0 μg/L、20.0 μg/L和50.0 μg/L的系列濃度;將質量濃度為100 μg/mL的汞標準溶液稀釋為0 μg/L、0.1 μg/L、0.2 μg/L、0.4 μg/L、0.6 μg/L、0.8 μg/L和1.0 μg/L的系列濃度，通過三通在線添加質量濃度為50 μg/L內標，考察方法的相關參數。

2 結果與分析

2.1 條件優化結果

2.1.1 方法的相關參數考察結果

由表2可知，5種元素在各線性范圍內，該方法的相關系數均大于0.999，檢出限為0.001～0.020 μg/L。

2.1.2 樣品的加標回收率和精密度實驗

由表3可知，該方法的加標回收率在92.00%～99.20%，RSD在1.06%～3.80%，進一步證實本方法能準確測定枸杞中的多元素的含量。

2.2 樣品測定

采用已優化的微波消解-ICP-MS法同時測定20種枸杞中鉛、砷、鎘、銅和汞5種金屬元素的含量，結果見表4。

參考《中華人民共和國藥典》2020版通則9302中藥有害殘留物限量制定指導原則，即鉛不得超過5 mg/kg，鎘不得超過1 mg/kg，砷不得超過2 mg/kg，汞不得超過0.2 mg/kg，銅不得超過20 mg/kg[8]。由表4可知，枸杞樣品中鉛、鎘、砷、汞和銅的含量均低于《中國藥典》2020版通則9302中藥有害殘留物限量值。20批枸杞樣品中5種元素含量分布情況為銅>鉛>鎘>砷>汞，且均未檢出汞元素以及無超標樣品，鉛、鎘、砷和銅的均值分別為（0.092 5±0.092 0） mg/kg、（0.041 6±0.017 0） mg/kg、（0.027 6±0.012 0） mg/kg和（6.823±1.472） mg/kg。其中，鉛含量最高的是Y11樣品，為0.331 mg/kg，含量最低的是Y05和Y19樣品，均為0.007 mg/kg。鎘含量最高的是Y03樣品，為0.070 mg/kg，含量最低的是Y05樣品，為0.014 mg/kg。砷含量最高的是Y17樣品，為0.053 mg/kg，含量最低的是Y19樣品，為

0.004 mg/kg。銅含量最高的是Y01樣品，為9.55 mg/kg，含量最低的是Y19樣品，為3.26 mg/kg。

2.3 健康風險評估

本實驗采用“確定性評估”的方式，按照風險評估的4個基本步驟，即危害識別、危害特征描述、暴露評估和風險特征描述，對枸杞中的Pb、Cd、As、Hg和Cu的健康風險進行評估[9]。

2.3.1 危害識別和危害特征描述

根據世界衛生組織的研究報告，Cd的每月可耐受攝入量（Per Tolerable Monthly Intake，PTMI）修改為25 μg/（kg bw）[10];Hg的每周可耐受攝入量（Per Tolerable Weekly Intake，PTWI）為4 μg/（kg bw）[11];Pb的收縮壓基準劑量下限（BMDL01）為1.3 μg/（kg bw），As的基準劑量下限（BMDL0.5）為3.0 μg/（kg bw）;Cu的暫定最大理論日攝入量為50 μg/（kg bw）[13]。

2.3.2 暴露評估

重金屬及有害元素每千克體質量日暴露量的計算公式為：

Exp=（EF×ED×IR×C×t）/（W×AT）（1）

式中：Exp為日暴露量，μg/（kg bw）;EF為中藥材的暴露頻率，以90 d/年計;ED為一生服用中藥的年限，一般不超過20年;IR為處方中藥材的日攝入量，以0.5 kg計;C為中藥材中重金屬及有害元素的殘留量，mg/kg;t為經過煎煮等方式提取后重金屬及有害元素的轉移率，在水煎的條件下，Pb、Cd、As、Hg和Cu的t值分別以14%、14%、35%、24%和15%計[12];W為人體質量，以63 kg計;AT為平均壽命天數，一般為365 d×70年。

2.3.3 Cd、Hg、Cu的風險特征描述

采用危害指數法對于Cd、Hg、Cu進行風險特征描述，計算公式為：

HI=（Exp×10）/HBGV（2）

式中：HI為危害指數，單位為1;Exp為日暴露量，μg/（kg bw）;10為安全因子[13];HBGV為重金屬及有害元素的健康指導值，μg/kg，對于Cd和Hg，HBGV=PTWI/7;對于Cu，HBGV=PMTDI。所以Cd為0.83 μg/kg，Hg為0.57 μg/kg，Cu為500 μg/kg。如果HI≤1，則表示枸杞中重金屬及有害元素的健康風險較低;如果HI>1，則表示其健康風險應該予以關注。

2.3.4 Pb和As的風險特征描述

采用暴露限值法對于Pb、As進行風險特征描述，計算公式為：

MOE=BMDL/（Exp×10）（3）

式中：MOE為重金屬及有害元素的基準劑量下限與每千克體質量日暴露量的比值，單位為1;Exp為上面計算得到的日暴露量，μg/（kg bw）;10為安全因子;BMDL為重金屬及有害元素的基準劑量下限，μg/kg，Pb為1.3 μg/kg，As為3.0 μg/kg。如果MOE>1，則表示枸杞中重金屬及有害元素的健康風險較低;如果MOE≤1，則表示其健康風險應該予以關注。

根據日暴露量（Exp）的計算公式可算出Pb、Cd、As、Hg和Cu的日暴露量，進一步可以計算出Cd、Hg、Cu的危害指數（HI）以及Pb、As的暴露限制（MOE），具體數值見表5。

由表5可知，Cd、Hg、Cu的HI<1，Pb、As的MOE>1，說明中藥材中重金屬及有害元素的健康風險較低。

2.4 最大限量理論值

2.4.1 重金屬及有害元素最大限量理論值的計算

最大限量理論值是標準限量制定的重要參考依據，故本次通過對最大限量理論值的計算來驗證標準限量的合理性。重金屬及有害元素最大限量理論值計算公式為：

（4）

式中：L為最大限量理論值，mg/kg;A為每日允許攝入量，mg/（kg bw），世界衛生組織/世界糧食及農業組織和其他國家或組織公布了部分重金屬的健康指導值，可供參考[8]，即A鉛=1.3 μg/kg、A鎘=0.83 μg/kg、A砷=3.0 μg/kg、A汞=0.57 μg/kg、A銅=500 μg/kg;W為人體平均體重，kg，一般按63 kg計;M為中藥材（飲片）每日人均可服用的最大劑量，kg，以0.5 kg計;AT為平均壽命天數，一般為365 d/年×70年;EF為中藥材或飲片服用頻率（枸杞子為藥食同源的品種，食用頻率相對較高，以90 d/年計;ED為一生的服用中藥的暴露年限（一般不超過20年，以20年計）;t為中藥材及飲片經煎煮或提取后，重金屬元素的轉移率，%（鉛、鎘、砷、汞和銅的轉移率分別為14%、14%、35%、24%和15%）;10為安全因子，表示每日由中藥材及其制品中攝取的重金屬量不大于日總暴露量（包括食物和飲水）的10%[14]。

2.4.2 最大限量理論值與藥典標準值的比較

由表6可知，通過比較最大限量理論值和當前執行標準可以看出鎘和汞的限量標準相對比較嚴格。銅的最大限量理論值為596 mg/kg，遠高于當前的執行標準值。銅的限量值為20 mg/kg，主要包括兩方面的原因。①《中國藥典》2015年版中銅的限量值為20 mg/kg，其限量值暫且保留不變。②考慮到農藥和銅的絡合問題，對于銅含量的控制也可以間接控制我國農藥濫用問題。鉛和砷的最大限量理論值低于藥典標準值，受環境背景值、元素背景值的影響，導致最大限量理論值偏低，所以對于現行標準中鉛的限量5 mg/kg和砷的限量2 mg/kg來說是合理的。

3 結論

本次實驗使用的20批樣品中，重金屬及有害元素的含量都符合相關限量要求，而且其健康風險均可控、較低。在計算最大限量理論值時，充分考慮了枸杞在藥用過程中的頻率、用量以及煎煮過程中重金屬及有害元素的轉移率等參數，可以確保計算結果更加貼近真實值。比較藥典中現行限量標準和最大限量理論值的大小可以發現，當前限量標準的制定值是比較合理的。

枸杞是人們日常生活中使用較為頻繁的中藥材之一，具有良好的市場前景，所以應該使用科學、合理的方法去評估其所含重金屬及有害元素的量。需要重點關注測定值異常高、存在攝入風險的樣品，其污染與種植及加工環境有一定的關系。另外，中藥材中重金屬進入人體內的不同化學價態會使其毒性作用也不同，所以有必要加強對其價態有效性和毒性的研究。

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作者簡介：趙四標（1986—），男，云南大理人，碩士，工程師。研究方向：食品質量安全檢測分析。

通信作者：王燦（1994—），男，云南昭通人，本科，助理工程師。研究方向：食品質量安全檢測分析。E-mail：648990361@qq.com。