根及根莖類中藥材中多環(huán)芳烴污染情況分析及初步風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估△

劉麗娜，左甜甜，金紅宇，昝珂，馬雙成

中國(guó)食品藥品檢定研究院，北京 102629

近年來(lái)，中草藥的需求大幅增加，中藥質(zhì)量及安全性問(wèn)題日益引起人們的關(guān)注。外源性污染物殘留是中草藥安全性問(wèn)題的一個(gè)重要方面，主要包括農(nóng)藥殘留、重金屬超標(biāo)、真菌毒素污染、亞硫酸鹽殘留及其他污染物污染等[1-4]。

多環(huán)芳烴（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是由2 個(gè)或2 個(gè)以上苯環(huán)組成的具有“三致效應(yīng)”的持久性有機(jī)污染物。PAHs來(lái)源于有機(jī)物熱解或不完全燃燒，是最早被發(fā)現(xiàn)的數(shù)量較大、分布較廣的一類環(huán)境致癌物[5]。近幾十年來(lái)人類活動(dòng)的增加導(dǎo)致環(huán)境中PAHs 的污染加劇，因此美國(guó)環(huán)保署（USEPA）在1976 年將16 種PAHs 列為優(yōu)先控制污染物[6]。有研究表明，植物能夠從環(huán)境中累積PAHs，導(dǎo)致農(nóng)作物及中草藥遭受PAHs的污染[7-8]。植物體內(nèi)PAHs 的累積途徑主要有2 種，一種是通過(guò)根系吸收土壤中的PAHs 進(jìn)入植物[9-10]，一種是通過(guò)植物地上部分吸收大氣中的PAHs，使其在植物體內(nèi)累積[11]。本研究對(duì)根及根莖類樣品中PAHs 殘留量進(jìn)行考察，并分析其組成及可能來(lái)源，對(duì)其根及根莖類中藥材中PAHs的殘留量進(jìn)行初步風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1 材料

1.1 樣品

測(cè)試用飲片由某飲片廠提供。17 種飲片分別為桔梗、澤瀉、川芎、玉竹、牛膝、巴戟天、黨參、干姜、百合、西洋參、板藍(lán)根、北沙參各3批次，浙貝母、當(dāng)歸、郁金、石菖蒲、重樓各2批次，合計(jì)46批次。飲片經(jīng)中國(guó)食品藥品檢定研究院中藥民族藥檢定所金紅宇主任藥師鑒定均符合《中華人民共和國(guó)藥典》2020年版規(guī)定。

1.2 試藥

18 種PAHs 混合對(duì)照溶液（PAH-mix25，批號(hào)：20829AB，質(zhì)量濃度為2000 ng·μL-1）、內(nèi)標(biāo)物為16種氘代PAHs同位素對(duì)照溶液（PAH-MIX 9 deuterated，批號(hào)：21205CY，質(zhì)量濃度為100 ng·μL-1）均購(gòu)于德國(guó)Dr.Ehrensorfer 公司；乙酸乙酯和乙腈為農(nóng)殘級(jí)（賽默飛世爾科技公司）；C18固相萃取小柱（美國(guó)Waters公司，規(guī)格：500 mg/6 mL）；18種PAHs信息見(jiàn)表1。

表1 18種PAHs的信息

1.3 儀器

GCMS-TQ8040 型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（日本島津公司）；AG135 型電子分析天平[梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司]；KQ-300TDV 型超聲提取儀（昆山市超聲儀器有限公司）。

2 方法與結(jié)果

2.1 樣品中PAHs的含量測(cè)定

采用氘代PAHs 同位素內(nèi)標(biāo)，樣品以乙腈提取，經(jīng)C18固相萃取小柱凈化后，采用氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS/MS）測(cè)定，色譜柱為DM-17ms（30 m×0.25 mm，0.25 μm），程序升溫（初始溫度為80 ℃，保持0.5 min，以25 ℃·min-1升溫至130 ℃，再以10 ℃·min-1升溫至200 ℃，保持2 min，再以20 ℃·min-1升溫至260 ℃，再以3 ℃·min-1升溫至290 ℃，保持8 min，再以20 ℃·min-1升溫至320 ℃，保持3 min）。以多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式對(duì)收集到的17 個(gè)品種46 批次根及根莖類中藥材的PAHs 殘留量進(jìn)行測(cè)定，具體實(shí)驗(yàn)條件和操作步驟見(jiàn)參考文獻(xiàn)[12]。樣品測(cè)定和質(zhì)量控制采用隨行質(zhì)量控制（包括空白試驗(yàn)、同位素內(nèi)標(biāo)試驗(yàn)、精密度試驗(yàn)和隨行回收試驗(yàn)）確認(rèn)方法的適用性，結(jié)果均符合殘留檢測(cè)要求。對(duì)樣品測(cè)定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 17個(gè)品種46批次根莖類中藥PAHs污染情況

2.2 測(cè)定結(jié)果匯總

本研究測(cè)定了17個(gè)品種46批次根及根莖類中藥材樣品，測(cè)定結(jié)果顯示根及根莖類中藥中存在18 種PAHs 殘留，其含量匯總和檢出率見(jiàn)表2。總體上，PAH 單體質(zhì)量濃度為未檢出（no detected，ND）～373.0 μg·kg-1，18 種PAHs 之和質(zhì)量濃度為16.3～1 005.6 μg·kg-1，輕質(zhì)PAHs 的質(zhì)量濃度為14.7～890.0 μg·kg-1，重質(zhì)PAHs 的質(zhì)量濃度為ND～158.81 μg·kg-1。總體來(lái)說(shuō)，PAHs 是以2、3 和4 環(huán)的輕質(zhì)PAHs 為主，占18 種PAHs 之和的82%～100%，而5 環(huán)和6 環(huán)的重質(zhì)PAHs所占比重較低，占18 種PAHs 之和的0～18%。從檢出率來(lái)看，naph 和ant 的檢出率均為100%，輕質(zhì)PAHs（2～4 環(huán)）的檢出率為80%～100%，重質(zhì)PAHs（5、6 環(huán)）的檢出率為44%～80%，總體來(lái)說(shuō)，重質(zhì)PAHs 檢出率高于輕質(zhì)PAHs。這與文獻(xiàn)[13]檢測(cè)的結(jié)果基本一致，即中藥中檢出PAHs 以小分子PAHs 為主。檢測(cè)的46批中草藥樣品中，dbaha 檢出率最低（44%），典型致癌物質(zhì)苯并(a)芘檢出率達(dá)到69%，檢出范圍為ND～15.4 μg·kg-1。根及根莖類樣品中18 種PAHs的平均質(zhì)量濃度見(jiàn)表3。歐洲食品安全局認(rèn)為，苯并(a)芘、苯并(a)芘+?（PAH2）、苯并(a)芘+苯并(a)蒽+苯并(b)蒽+?（PAH4）、苯并(a)芘+苯并(a)蒽+苯并(b)熒蒽+苊+苯并(k)熒蒽+二苯并(a,h)蒽+苯并(g,h,i)芘+茚并(1,2,3-cd)芘（PAH8）可作為評(píng)價(jià)PAHs 的基因毒性和致癌性的標(biāo)志物，并且和Bap一樣同樣有效[14]。為此，本研究以苯并(a)芘、PAH2、PAH4 和PAH8 作為中藥材中PAHs 污染及其健康影響的指示物，進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，分別統(tǒng)計(jì)了PAH2、PAH4 及PAH8 的檢出范圍及檢出率，檢測(cè)分析結(jié)果見(jiàn)表2、表3。PAHs 的測(cè)定結(jié)果從品種看，PAH2的檢測(cè)范圍為ND～173.8 μg·kg-1，檢出率達(dá)到85%，PAH4的檢測(cè)范圍為ND～310.0 μg·kg-1，檢出率達(dá)到89%，PAH8的檢測(cè)范圍為ND～338.3 μg·kg-1，檢出率達(dá)到96%。玉竹、郁金、黨參3 個(gè)品種的PAH4 均值超過(guò)100 μg·kg-1，玉竹、郁金、百合3個(gè)品種的苯并(a)芘均值超過(guò)5 μg·kg-1，玉竹、郁金2 個(gè)品種的PAH2 均值超過(guò)50 μg·kg-1，玉竹、郁金、黨參3個(gè)品種的PAH8均值超過(guò)100 μg·kg-1，這些品種的PAHs的污染較為嚴(yán)重。

表3 17個(gè)品種46批次根及根莖類樣品中18種PAHs的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù) μg·kg-1

2017 年，我國(guó)的《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》標(biāo)準(zhǔn)中[15]，對(duì)谷物及其制品、肉及肉制品、水產(chǎn)動(dòng)物及其制品、油脂及其制品中苯并(a)芘限量要求進(jìn)行了規(guī)定，分別為5、5、5、10 μg·kg-1，按照苯并(a)芘不得過(guò)5 μg·kg-1的限度計(jì)，6 批次樣品超出限度，超標(biāo)率13.0%，涉及的品種包括玉竹、牛膝、郁金、巴戟天、黨參、百合。歐盟法規(guī)對(duì)4種PAHs（PAH4）規(guī)定了限度[16]，限度以35 μg·kg-1計(jì)，超標(biāo)11 批次，超標(biāo)率23.9%，涉及的品種包括玉竹、牛膝、郁金、巴戟天、當(dāng)歸、黨參、百合。

2.3 污染物組成特征

按照PAHs 環(huán)數(shù)不同，可以將18 種PAHs 化合物分為3 組，分別為2～3 環(huán)PAHs、4 環(huán)PAHs 和5～6 環(huán)PAHs。根據(jù)根莖類中藥材中PAHs 組成特性，高比例的PAHs主要為2～3環(huán)PAHs，占總量的14%～96%，平均占比為61%，其次是4 環(huán)PAHs，占總量0～88%，平均占比為33%，根莖類中藥中不同環(huán)數(shù)PAHs 組成三角圖見(jiàn)圖1。已有的研究表明，高比例的低分子量（2～3 環(huán)）PAHs 表明污染區(qū)可能存在近期污染[17]。

圖1 17個(gè)品種46批次根莖類中藥中不同環(huán)數(shù)PAHs組成三角圖（n=46）

2.4 PAHs來(lái)源分析

PAHs 的自然來(lái)源有火山爆發(fā)、灌木叢燃燒等，形成了PAHs在環(huán)境中的本底值。人為來(lái)源是環(huán)境中PAHs的主要來(lái)源，主要包括石油燃料、生物質(zhì)的不完全燃燒，以及石油燃料的自然揮發(fā)或泄漏等[18]。由于PAHs的來(lái)源廣泛，使得其成為環(huán)境中無(wú)處不在的污染物。對(duì)根及根莖類中藥材中PAHs污染物的來(lái)源進(jìn)行分析，不僅可以了解PAHs 污染源，而且對(duì)PAHs進(jìn)行有效地控制也很重要。

對(duì)PAHs的來(lái)源進(jìn)行分析的方法有幾種，主要有特征標(biāo)志物法、特征化合物比值法和多元統(tǒng)計(jì)法。其中，特征化合物比值法判斷PAHs 來(lái)源的應(yīng)用較多。特征化合物比值法判斷PAHs來(lái)源，主要依據(jù)是來(lái)源于不同污染源的PAHs 的濃度比值存在明顯差異。由于氣相中PAHs不穩(wěn)定，波動(dòng)大，比值法主要依據(jù)吸附在顆粒物上的PAHs 數(shù)據(jù)來(lái)推斷可能來(lái)源。目前，主要根據(jù)baa/（baa+chry）、ant/（ant+phe）、flt/（flt+pyr）和indp/（indp+bghip）4 對(duì)成分的比值來(lái)判斷PAHs 的來(lái)源[19-21]，主要綜合依據(jù)4 個(gè)比值的大小來(lái)區(qū)分是原油污染、汽油燃燒、生物質(zhì)燃燒、煤炭燃燒的PAHs 來(lái)源。PAHs 特征比值判斷標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。

表4 常用PAHs特征比值及其來(lái)源

為了系統(tǒng)、全面地評(píng)價(jià)根和根莖類中藥材中PAHs 的污染源，本研究選擇了ant/（ant+phe）、flt/（flt+pyr）、baa/（baa+chry）和indp/（indp+bghip）4種比值相結(jié)合的方法來(lái)定性判斷根和根莖類中藥材中的PAHs 來(lái)源。46 批次的根莖類樣品PAHs 異構(gòu)體比值源解析統(tǒng)計(jì)圖見(jiàn)圖2。從圖中可知，ant/（ant+phe）的比值除小部分小于0.1 外，其余大于0.1，表明PAHs可能來(lái)源于原油污染，主要來(lái)源是以生物質(zhì)及化石燃料的燃燒為主；flt/（flt+pyr）的比值一個(gè)樣品<0.4，小部分樣品為0.4～0.5，大部分樣品>0.5，表明個(gè)別樣品來(lái)源于原油污染，小部分來(lái)源于石油燃燒，大多數(shù)為生物質(zhì)或是煤炭燃燒；從baa/（baa+chry）和indp/（indp+bghip）比值來(lái)看，baa/（baa+chry）除2 個(gè)樣品<0.2，個(gè)別樣品為0.20～0.35，大部分樣品>0.35，表明個(gè)別樣品來(lái)源于原油污染，小部分來(lái)源于石油燃燒，大多數(shù)為生物質(zhì)或是煤炭燃燒；indp/（indp+bghip）的比值均大于0.5，表明PAHs主要來(lái)源是生物質(zhì)及化石燃料的燃燒為主。綜合ant/（ant+phe）、flt/（flt+pyr）、baa/（baa+chry）和indp/（indp+bghip）的比值來(lái)看，根莖類中藥材的PAHs污染來(lái)源，絕大多數(shù)為生物質(zhì)或是煤炭燃燒，小部分來(lái)源于石油燃燒，個(gè)別樣品還可能存在原油污染。

圖2 17個(gè)品種46批次根及根莖類中藥材中PAHs異構(gòu)體比值源解析

3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

3.1 毒性當(dāng)量因子（TEF）估算

通常對(duì)PAHs 的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估選用TEF 方法，估算16 種優(yōu)控PAHs 相對(duì)苯并(a)芘的總毒性當(dāng)量濃度（TEQbap，μg·kg-1）。TEF法由世界衛(wèi)生組織（WHO）建立，是基于劑量相加作用的一種對(duì)多種物質(zhì)暴露風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)方法，將混合物中的每種成分與指示化合物的效能相比來(lái)計(jì)算其暴露量。該方法以苯并(a)芘為標(biāo)準(zhǔn)參照物，其TEF 值設(shè)定為1，將其他PAHs與等量的苯并(a)芘比較毒性大小，得出各個(gè)PAHs的TEF 值，按公式（1）計(jì)算16 種優(yōu)控PAHs 相對(duì)苯并(a)芘的TEQbap。Nisbet 等[22]提出的每種PAH 相對(duì)于BaP 的TEF 值被廣泛接受，各個(gè)PAH 對(duì)BaP 的TEF值見(jiàn)表1。

式中Ci為第i個(gè)PAHs 的質(zhì)量濃度（μg·kg-1）；TEFi為第i個(gè)PAHs對(duì)應(yīng)的TEF值。

3.2 致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

PAHs 屬于致癌物質(zhì)，評(píng)估PAHs 的增加終生癌癥風(fēng)險(xiǎn)采用“個(gè)人因接觸潛在致癌物（如PAHs）而終生罹患癌癥的增加概率”[23]的方法。增加終生致癌風(fēng)險(xiǎn)（incremental lifetime cancer risk，ILCR）是指人暴露于某種可能致癌物時(shí)，可能增加的患癌風(fēng)險(xiǎn)。ILCR 值是指?jìng)€(gè)體在一生中因暴露于潛在致癌物而發(fā)生癌癥的概率增量，可通過(guò)公式（2）進(jìn)行估算。

式中TEQbap以公式（1）進(jìn)行計(jì)算；DR 為中藥材的攝入量（g·d-1），以每天20 g 計(jì)；EF 為暴露頻率，每年90 d[24]；SF 為苯并(a)芘的致癌風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)經(jīng)口暴露數(shù)值，7.3 kg·d-1·mg-1[25]；轉(zhuǎn)化因子（CF）為1×10-6kg·mg-1；ED 為暴露年數(shù)（a）；BW 為人均體質(zhì)量，以60 kg 計(jì)；AT 為人群的預(yù)期壽命（a）。選用USEPA 推薦的參數(shù)值：ED 對(duì)于非致癌物取30a，對(duì)于致癌物取70a；AT 對(duì)非致癌物取30a（10 950 d），對(duì)于致癌物取70a（25 550 d）[26-27]。

依據(jù)USEPA 對(duì)ILCR 的潛在致癌風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間，當(dāng)ILCR≤1×10-6時(shí)表示不存在致癌風(fēng)險(xiǎn)或其致癌風(fēng)險(xiǎn)可以忽略，不需采取進(jìn)一步的措施；當(dāng)ILCR>10-4時(shí)表示具有較大的致癌風(fēng)險(xiǎn)，已經(jīng)超過(guò)可承受的癌癥風(fēng)險(xiǎn)水平上限，風(fēng)險(xiǎn)是不可接受的，必須要采取相應(yīng)的行動(dòng)；當(dāng)ILCR介于二者之間時(shí)，則表示存在低致癌風(fēng)險(xiǎn)或潛在致癌風(fēng)險(xiǎn)，但還未達(dá)到優(yōu)先級(jí)風(fēng)險(xiǎn)水平[28]。

3.3 結(jié)果分析

根據(jù)公式（1）計(jì)算得到不同種類根及根莖類中藥材中16 種優(yōu)控PAHs 相對(duì)苯并(a)芘（BaP）的TEQbap，再根據(jù)公式（2）計(jì)算得到根及根莖類中藥材PAHs 污染的潛在致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，結(jié)果見(jiàn)表5。從評(píng)估結(jié)果可以看出，所有品種的ILCR 均小于1×10-4，沒(méi)有較大的致癌風(fēng)險(xiǎn)。但有部分品種，如玉竹、牛膝、郁金、巴戟天、當(dāng)歸、黨參、干姜、石菖蒲、百合、浙貝母的ILCR 值為1×10-6～1×10-4，表明部分根及根莖類中藥材仍存在潛在致癌風(fēng)險(xiǎn)，需要關(guān)注。

表5 17個(gè)品種46批次根及根莖類中藥材PAHs風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

4 討論和結(jié)語(yǔ)

本研究涉及的桔梗、澤瀉、川芎、玉竹、牛膝、郁金、巴戟天、當(dāng)歸、黨參、干姜、石菖蒲、百合、重樓、西洋參、板藍(lán)根、北沙參、浙貝母等17 種根和根莖類中藥材中都有不同量的PAHs 檢出。PAHs 總的來(lái)說(shuō)是以2、3、4 環(huán)的輕質(zhì)PAHs 為主，典型致癌物質(zhì)苯并(a)芘檢出率達(dá)到69%，檢出平均值為2.3 μg·kg-1，按照5 μg·kg-1的限度計(jì)，6 批次樣品超出限度，超標(biāo)率13.0%。PAH4 的檢出率均達(dá)到89%，根和根莖類中藥材中PAHs 平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為255.1 μg·kg-1。

中藥不同于食品，針對(duì)特定人群，有特定的用法與用量，本研究將人類平均壽命中藥使用頻率、暴露年限等參數(shù)系統(tǒng)地應(yīng)用于根和根莖類中藥材中PAHs的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。因服用根和根莖類中藥材引起的PAHs 暴露的健康風(fēng)險(xiǎn)值為7.52×10-8～1.16×10-5，在目前中藥材服用量下存在潛在致癌風(fēng)險(xiǎn)或不存在致癌風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)基本可控。