当归中4种金属微量元素的检测及其健康风险评价

周骁腾 ,卢 恒 ,侯静怡 ,魏英勤 ,孟繁蕴 * (1.中药资源保护与利用北京市重点实验室,北京100875；2.北京师范大学资源学院资源生态与中药资源研究所,北京 100875)

当归是临床常用中药材,为伞形科植物当归(Radix Angelicae Sinensis)的干燥根,具有补血活血、调经止痛、润肠通便的功效,主要治疗血虚萎黄、晕眩心悸、月经不调、闭经痛经、跌打损伤等症[1].当归药材全部来源于家种,甘肃作为当归的道地产区,其年产量占全国产量的80%以上.但是,由于甘肃省矿产资源也较为丰富,目前已发现各类矿产173种,占全国已发现矿种数的74%,矿业的开发导致大量有毒有害金属元素进入环境,环境中的金属微量元素通过当归的种植过程富集到植株体内,再通过直接或间接的方式进入人体.如果这些微量元素的含量过高则会对人体健康构成威胁,例如,铁摄入量过多时,会引起肝硬化、骨质疏松、软骨钙化,甚至会导致糖尿病;钼摄入量过高时,易引起痛风症;铜和锰摄入过量会引起明显的毒性.

另外,当归是“四物汤”“当归补血汤”等方剂的主要组成药物,在临床上属于大宗药材.因此,了解长期服用含当归处方的健康风险,对于药材的安全种植和使用都有着重要的指导意义.本文在当归的道地产区进行选点采样,通过合理设计实验测定当归中锰、铁、钼、铜4种金属微量元素的含量,并计算服用含当归中药的健康风险.

1 材料与方法

1.1 样地调查与材料采集

2011年9月份当归采收期间,根据当归种植地的情况,选择9个采样点采集(共27株),采样样地分布见表1.

表1 当归药材的采样点Table 1 Sampe areas of Radix Angelicae Sinensis

1.2 分析方法

1.2.1 仪器与试剂 高效毛细管电泳仪(P/ACE MDQ,美国贝克曼公司);超纯水(18.2M Ω/cm);硼酸(北京化工厂,批号:0060120);乙腈(J.T.Baker,9017-03);氢氧化钠(西陇化工股份有限公司,批号:1002261);95%乙醇(北京化工厂,20110408);双硫腙(国药集团化学试剂有限公司,F20100728);四氯化碳(国药集团化学试剂有限公司,20110818);硫酸铜(国药集团化学试剂有限公司);氯化镉(国药集团化学试剂有限公司,20100517);硫酸锰(天津市化学试剂三厂,990723);钼酸钠(天津市化学试剂四厂,20000423);Aminobenzyl-EDTA(DOJINDO,CV605).

1.2.2 内标溶液的配制 分别称取一定量的锰盐、铁盐、钼盐、铜盐,用0.1%的稀硝酸配制离子浓度为100mg/L的溶液,即得.

1.2.3 供试品溶液的制备及测定[2]采用湿法消解对粉碎后的当归样品进行处理.用超纯水将样品洗出用1mol/L NaOH溶液调pH值至 7.0后,定容至 5mL.量取含 30μL四氯化碳的无水乙醇 500μL,除去当归消解液中的过量酸.采用 3000mg/L的双硫腙四氯化碳溶液50μL萃取当归消解液中的微量金属元素后,将四氯化碳层置于85℃水浴锅中挥干.然后加入 100μL双氧水,于 120℃烘箱中放置 30min.待双氧水挥干后,加入含10μL AB-EDTA的超纯水50μL超声溶解,最后将溶液转移至HPCE样品瓶中.

毛细管电泳测定条件:经1mol/LNaOH调pH 9.5的90mmol/L的硼酸溶液-乙腈(5:0.956)作为缓冲溶液,电压 17kV,压差进样 5s,检测波长254nm,32Karat Software工作站.

2 当归中微量金属元素的健康风险评价模型

研究长期长期服用当归制剂或含当归的成方制剂的健康风险,将危险商(HQ)运用到当归中金属元素的健康风险评价中,具体公式(USEPA,1989)如下:

式中:ADD 是微量元素的日摄入量,mg/(kg·d);RfD是微量元素的每日摄取量,mg/(kg·d),其值来源于中国营养学会编著的《中国居民膳食营养素参考摄入量Chinese DRIs》[3]中微量元素的可耐受最高摄入量(ULs);Ci是当归中微量金属元素的平均含量,g/kg;IR是长期服用当归药材的患者的日摄入量,g/(人·d);BW 是成年人的平均体重,以60kg计.

由于金属微量元素对人体健康的影响一般是多种元素共同作用的结果,因此,将危险指数(HI)运用到全面评价 Mn、Fe、Mo、Cu对人体的健康风险中,具体计算公式如下:

如果危害指数小于 1,暴露量低于产生不良反应的阈值,不具有非致癌风险;如果危害指数大于 1,暴露量高于产生不良反应的阈值,对人体健康产生负面效应的可能性很大.

3 结果

3.1 中药材当归中4种金属微量元素的含量

中药材当归中Mn、Fe、Mo、Cu四种微量元素的平均测定结果见表2.

3.2 健康风险评价

通过查阅《中华人民共和国药典》[1](2010年版)中规定当归的日摄入量为 6～12g,采用平均值9g作为成年患者的日摄入量.根据中国营养学会编著的《中国居民膳食营养素参考摄入量Chinese DRIs》[3],确定Mn、Fe、Cu的可耐受最高摄入量(ULs)分别 10,50,8mg/(kg·d),Mo为 350 μg/(kg·d).据(1)～(3),计算得到的中药材当归样品中Mn、Fe、Mo、Cu的ADD、HQ、HI值,结果如表3所示.当归中4种金属微量元素在健康风险评价中的贡献率见图1.

表2 当归中4种微量元素的平均含量Table 2 The average contents of Mn, Fe, Mo, Cu in Radix Angelicae Sinensis

表3 当归中4种金属微量元素的ADD、HQ、HI值Table 3 ADD、HQ、HI values of Mn, Fe, Mo, Cu in Radix Angelicae Sinensis

图1 当归中4种微量元素在健康风险评价中的贡献率Fig.1 Contribution percentages of Mn, Fe, Mo, Cu for HI in Radix Angelicae Sinensis

4 讨论

本文选取的9个采样点中,有5个采样点的危害指数大于 1,这可能与采样点附近受到金属元素污染有关.实验结果中,Mn元素的最高含量是 1.14mg/kg,低于相关报道,如陈飞等[4]测定结果为26.2mg/kg;尹志刚[5]甘肃、岷县、红军3个不同地点测定结果分别为 17.53、24.00、16.99mg/kg.这可能与本文的 9个样点与甘肃省的锰矿相距较远有关,甘肃省的锰矿主要分布在北山、祁连山、西秦岭地区[6].此外,严辉等[7]研究报道了不同产地当归中的微量元素含量,并证明当归对Mn元素的富集作用相对贫化.

采样点1、3、8中的Mo含量都较高,9个采样点中Mo的平均含量为6.44mg/kg,这与采样附近矿产的分布一致,但结果低于已报道的14.10mg/kg[8].采样点附近的岷县寨是国家重点勘查的马钨金钨钼矿,此外,通渭县徐家湾钼矿点距采样点也较近.

铜元素既是微量元素也属于重金属元素,根据2001年7月1日起实施的《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》中规定单一铜的含量不得超过20.0mg/kg,本研究的27株当归中,Cu的超标率为 22.22%.健康风险评价结果表明,无论哪个采样点,Cu的健康风险评价的贡献率都占有一定的比例,在采样点2、6、7、9中Cu的健康风险评价的贡献率最高.另外,曹志源等[9]研究报道当归中的微量元素,测定Cu的含量为23.10mg/kg,也超过绿色行业标准.

本研究采用美国USEPA推荐的健康风险评价模型对当归中 4种微量元素进行健康风险评价,但是,这4种金属元素均属于人体生命活动所必须的微量元素,只有在超过一定的标准时才对人体产生危害.所以,本研究采用《中国居民膳食营养素参考摄入量Chinese DRIs》[3]中规定的微量元素的可耐受最高摄入量(ULs)作为金属微量元素的每日摄取的最大量.

5 结论

对道地产区的当归药材中 Mn、Fe、Mo、Cu 4种金属微量元素进行了高效毛细管电泳检测,并采用健康风险评价模型对当归药材中这 4种金属微量元素进行健康风险评价.结果发现 9个采样点中有5个采样点当归的危害指数HI值大于 1,这 5个采样点当归存在不同程度的微量元素含量过高问题,在所研究的 4种微量元素中,Cu和Mo是影响服用患者健康的主要因子.

[1]国家药典委员会.中华人民共和国药典(第一部) [M]. 北京:化学工业出版社, 2010:124.

[2]Fan Yun Meng, Ying Qin Wei, Heng Lu, et al. Chelatometric dispersive liquid-liquid microextraction followed by capillary electrophoresis for analysis of copper and its speciation in Rhizoma coptidis. chinese chemical letter, submitted [J].

[3]《中国居民膳食营养素参考摄入量Chinese DRIs》[M]. 北京:中国轻工业出版社, 2001.

[4]陈 飞,姚 成,欧阳平凯.ICP-AES法测定甘肃当归中的微量元素 [J]. 南京工业大学学报(自然科学版), 2002,03:103-105.

[5]尹志刚.不同产地当归中微量元素含量比较研究 [J]. 微量元素与健康研究, 2008,(03):22-23.

[6]苏小兵.甘肃省锰矿资源现状及勘查方向 [J]. 甘肃地质,2001,15:58-61.

[7]严 辉,段金廒,钱大玮,等.不同产地当归药材及其土壤无机元素的关联分析与探讨 [J]. 中药材, 2011,(04):512-516.

[8]赵超群,吕 坤,梁开才,等.黄芪当归枸杞子杜仲中几种微量元素的测定 [J]. 微量元素与健康研究, 2011,(04):17-18.

[9]曹志源,方建慧,陆 伟,等.微波消解 ICP—OES法测定当归中的微量元素 [J]. 微量元素与健康研究, 2011,(05):18-20.