基于非靶向快速篩查的山楂中重金屬及毒性元素風(fēng)險評估*

左甜甜，孔德娟，金紅宇，高 飛，康 帥，3，馬雙成△

（1.中國食品藥品檢定研究院，北京 102629；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市市場檢驗檢測中心，內(nèi)蒙古 通遼 028000；3.河北中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，河北 石家莊 050200）

山楂為薔薇科植物山里紅Crataegus pinnatifidaBge.var.majorN.E.Br.或山楂Crataegus pinnatifidaBge.的干燥成熟果實，主產(chǎn)于黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、河南等地，資源豐富，味酸、甘，性微溫，主要含有黃酮類、有機酸、纖維素、鞣質(zhì)、三萜類、揮發(fā)油類等成分，具有消食健胃、行氣散瘀、化濁調(diào)脂、擴張血管、抗心律不齊、調(diào)節(jié)膽固醇含量等多種藥理和保健功效，作為藥食同源品種備受青睞［1-3］。天然產(chǎn)物中金屬元素較穩(wěn)定。營養(yǎng)元素在一定程度上可作為評價藥用植物藥理藥效的重要指標，但藥材在種植、采收和加工過程中，可能會受到對人體有害的金屬元素的污染，損害人體健康［4-7］。故建立高效、高通量的多元素測定方法，并科學(xué)、合理地評估其風(fēng)險，對于中藥有效性與安全性的評價具有重要意義。本研究中基于高效、高通量的多元素非靶向快速分析平臺監(jiān)測山楂中26種元素，考慮山楂藥食同源的特點，并對其中的重金屬及毒性元素鋁（Al）、砷（As）、銅（Cu）、鉛（Pb）、錳（Mn）、鎳（Ni）、鎘（Cd）進行風(fēng)險評估，為藥食同源品種山楂的質(zhì)量控制和相關(guān)限量的制訂提供科學(xué)依據(jù)。現(xiàn)報道如下。

1 材料與方法

1.1 樣品收集

山楂購于北京鶴延齡藥業(yè)發(fā)展有限公司、陜西康健中藥飲片有限公司、安徽嘉佑中藥飲片有限公司、亳州市萬草堂中藥飲片有限公司、新疆本草堂中藥飲片有限公司等，批號分別為12077，12080，12070，11952，11949，11956，12036，12000，11964，11954，12016，12064，12093，12024，12110，12067，12180，12181，經(jīng)中國食品藥品檢定研究院標本館康帥副研究員鑒定為正品。

1.2 樣品測定

樣品前處理方法為微波消解法。樣品測定方法為電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法，采用非靶向全質(zhì)量軸掃描，依次采集質(zhì)荷比（m/z）為7～238的全部質(zhì)量數(shù)，通過混合標準溶液中Pb，Cd，As，Hg，Cu的響應(yīng)值和濃度值得到m/z為7～238的所有元素的非靶向響應(yīng)因子，同時考慮元素的相對豐度等因素，對收集到的山楂中重金屬及毒性元素的含量進行非靶向快速篩查，具體試驗條件和操作步驟參考文獻［8］，并以隨行質(zhì)量控制（包括精密度試驗、空白試驗、隨行回收試驗）確認方法的適用性，結(jié)果均符合殘留檢測要求。

1.3 重金屬及毒性元素風(fēng)險評估

1.3.1 危害識別和危害特征描述

根據(jù)風(fēng)險評估的危害識別、危害特征描述、暴露評估和風(fēng)險特征描述4個基本步驟，評估山楂中Al，As，Cu，Pb，Mn，Ni，Cd等元素的健康風(fēng)險。健康指導(dǎo)值（HBGV）根據(jù)美國國家環(huán)境保護局（USEPA）建議的Pb，Cd，As，Cu，Al，Mn，Ni的口服參考劑量，分別為3.5，1.0，0.3，500.0，1 000.0，140.0，20.0μg/（kg·d）［9-10］。

1.3.2 暴露評估［11-12］

每日每千克體質(zhì)量金屬元素攝入量以日暴露量（Exp）表示，按公式Exp=計算。考慮山楂為藥食同源品種，兼顧藥品和食品的特性，故分為以下2種情形計算。

1）作為藥物治療：EF為中藥材的暴露頻率，根據(jù)全國11個省份的有效消費調(diào)查問卷結(jié)果，EF的P95為90天/年；Ed為中藥材的暴露年限，一般不超過20年；IR為山楂日攝入量（g/d），可參照《中國藥典（一部）》規(guī)定用量；C為藥材中重金屬及毒性元素的殘留量（mg/kg）；W為人體體質(zhì)量，根據(jù)國家衛(wèi)生健康委員會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2015年中國成年男性平均體質(zhì)量為66.2 kg，女性為57.3 kg；AT為平均壽命天數(shù)，按70歲計，為25 550 d。

2）作為膳食：EF為暴露頻率和暴露年限260天/年［13］；Ed為平均壽命年限70年；IR為山楂作為食品使用的每日攝入量，本研究為20 d；其余參數(shù)與作為藥品使用的情形一致。

1.3.3 風(fēng)險描述

重金屬元素風(fēng)險的高低由危害指數(shù)（HI）描述，按公式HI=Exp×SF/HBGV計算。其中，安全因子（SF）作為藥品使用時為10，作為食品時為1［14-15］。若HI≤1，則健康風(fēng)險較低，可被接受；若HI＞1，健康風(fēng)險較高，不可被接受。

2 結(jié)果

2.1 非靶向快速篩查結(jié)果

根據(jù)2020年版《中國藥典》收載的重金屬及有害元素、《美國藥典37-國家處方集38》（USP 37-NF 38）通則232收載的元素雜質(zhì)及歐洲藥物評審委員會（EMEA）發(fā)布的金屬催化劑、對健康存在潛在危害的其他毒性元素等，本研究中分析的重金屬及毒性元素共26種，包括Pb，Cd，As，Cu，Ni，Mn，Al及汞（Hg），鉑（Pt），銥（Ir），鈀（Pd），鋨（Os），銠（Rh），釕（Ru），鉬（Mo），釩（V），鉻（Cr），鋅（Zn），鐵（Fe），硒（Se），T（l鉈），錫（Sn），鏑（Dy），金（Au），鈹（Be），銀（Ag）。

2020年版《中國藥典（一部）》中植物藥重金屬及有害元素的限量標準為Pb≤5 mg/kg，Cd≤1 mg/kg，As≤2 mg/kg，Hg≤0.2 mg/kg，Cu≤20 mg/kg。非靶向快速篩查結(jié)果表明，山楂中Pb，Cd，As，Hg，Cu的殘留量均低于2020年版《中國藥典》限定范圍。多元素篩查結(jié)果表明，山楂中人體所必需的微量元素Fe，Mn，Zn等含量 較 豐 富，分 別 為70.81～225.45 mg/kg、4.61～11.53 mg/kg、2.80～5.88 mg/kg，與山楂對心腦血管疾病的防治、增強免疫、抗癌變等功效一致；USP37-NF38通則232及EMEA發(fā)布的金屬催化劑在山楂中的含量均較低；Al元素對健康可能具有潛在危害，在山楂中的含量為23.13～161.28 mg/kg，建議繼續(xù)加強對該元素含量的監(jiān)測和風(fēng)險評估。詳見表1。

表1 山楂中重金屬及毒性元素含量測定結(jié)果（mg/kg）Tab.1 Results of content determination of heavy metals and toxic elements in Crataegi Fructus（mg/kg）

2.2 風(fēng)險評估結(jié)果

山楂中重金屬及毒性元素的日暴露量遵從規(guī)律Mn＞Al＞Cu＞Ni＞Cd＞Pb＞As；18批山楂無論藥用還是食用，Al，As，Cu，Pb，Mn，Ni，Cd元素的HI均低于1，其致癌性風(fēng)險均可被接受；由于男性的體質(zhì)量高于女性，故HI略低于女性。詳見表2。

表2 藥食同源的山楂中重金屬及毒性元素在不同性別（男/女）中的危害指數(shù)Tab.2 Hazard indexes of heavy metals and toxic elements in Crataegi Fructus with homology of medicine and food in different sex（male/female）

3 討論

ICP-MS法既可實現(xiàn)多種元素的全定量分析，又具有基于全譜圖快速掃描的非靶向分析功能。2020年版《中國藥典（四部）》通則收錄了“2321鉛、鎘、砷、汞、銅測定法”，但并未收錄其他毒性元素的分析方法。在樣品來源不確定及檢測指標不確定的情況下，需要相應(yīng)的多元素篩查技術(shù)快速確認樣品中的目標風(fēng)險元素。非靶向元素篩查法較傳統(tǒng)全定量方法節(jié)省2/3的時間，可快速篩查出元素的濃度范圍。本研究中以藥食同源品種山楂中的多種重金屬及毒性元素為分析對象，通過涵蓋元素廣泛的元素非靶向快速分析法，篩查出其中的重金屬及毒性元素。

此外，風(fēng)險是毒性和暴露的函數(shù)，藥食同源品種相比作為藥用的中藥的暴露頻率更高，暴露時間更久，故對人類健康帶來的風(fēng)險可能會更高。本研究中將元素含量測定結(jié)果與風(fēng)險評估技術(shù)相結(jié)合，在評估過程中考慮藥食同源品種的使用特點，包括計算暴露量時分別考慮作為藥品和食品攝入情況使用頻率、暴露年限、每日攝入量等參數(shù)的不同，對其中7種元素進行了非致癌性風(fēng)險評估，并首次嘗試對Al，Mn，Ni元素進行風(fēng)險評估，為相關(guān)限量標準的制訂與修訂提供了方法學(xué)基礎(chǔ)，同時為應(yīng)對突發(fā)藥害事件提供了技術(shù)支持。