甘草不同粒级对重金属形态提取的影响

潘 兰，刘海涛，2，石明辉，贾新岳*，邱殿光(.新疆维吾尔自治区中药民族药研究所，乌鲁木齐 830002；2.中国医学科学院药用植物研究所，北京 0093)

现代研究表明，重金属的生物可给性、毒性，不仅与其总量有关，并且在更大程度上与其各个形态的含量或浓度相关[1]。重金属在中草药中的存在状态反映了其进入人体的难易程度及对人体的危害性。重金属在药材中的残留等问题，与药材中的重金属形态及有机质活性组分的含量有密切关系。因此，只有详细研究药材中重金属的形态特征，探寻粒级、提取溶剂、提取方法等对药材重金属形态提取的影响，才能全面客观地评价药材中重金属的潜在危害性。

本研究以常用药材甘草为例，参考Tessier连续提取法[2]，将药材中重金属的存在状态分为水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态以及残渣态，其中水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态容易被生物体利用，又称为可利用态[3]；采用超声波连续提取法进行提取；利用AAS对重金属进行测定分析；研究不同粒径甘草与重金属各形态溶出的关系，为药材的生物可给性研究提供参考依据。

1 仪器与试药

1.1仪器 AA-7003原子吸收分光光度计(北京东西分析仪器有限公司)；SH230N重金属消解仪(济南海能仪器股份有限公司)；HH-S2恒温数显水浴锅(金坛市医疗仪器厂)；KQ5200超声波清洗器(昆山超声仪器厂)；TDL-40C型低速台式离心机(上海安亭科学仪器厂)。

1.2试药 甘草(批号：110305；产地：新疆；泸州百草堂中药饮片有限公司)；铅、镉、汞、砷、铜标准溶液(国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院)；实验用水为去离子水；其余试剂均为优级纯。

2 方法

2.1测定方法 石墨炉原子吸收法测定铅、镉的含量；火焰原子吸收法测定铜的含量；氢化物原子吸收法测定汞、砷的含量。测定条件参考2010年版《中国药典》一部附录ⅨB[4]。

2.2样品制备方法 样品制备参考Tessier连续提取法及相关文献[2,5-9]进行制备，具体如下。

(1)水溶态 取一定量的样品，加入10倍量的中性去离子水，摇匀，置于超声波清洗器中，间歇超声1 h，离心，收集上清液。残渣用去离子水洗涤，离心，收集上清液。将上清液置于石墨炉重金属消解仪中浓缩后，加浓硝酸回流消解，定容，待测。

(2)离子交换态 在(1)的残渣中加入pH 7的氯化镁(1 mol·L-1)溶液，摇匀，置于超声波清洗器中，间歇超声1 h，其余步骤同上。

(3)碳酸盐结合态 在(2)的残渣中加入pH 5的醋酸钠(1 mol·L-1)溶液，摇匀，置于超声波清洗器中，间歇超声2 h，其余步骤同上。

(4)铁锰氧化物结合态 在(3)的残渣中加入盐酸羟胺盐酸(0.04 mol·L-1)溶液，摇匀，置于超声波清洗器中，间歇超声2 h，其余步骤同上。

(5)有机结合态 在(4)的残渣中加入5倍量的硝酸(0.02 mol·L-1)、3倍量的过氧化氢(pH 2)，摇匀，间歇超声0.5 h，冷却后加入3倍量的过氧化氢(pH 2)，间歇超声0.5 h，取出冷却至室温后，加入5倍量醋酸铵硝酸溶液(3.2 mol·L-1)，间歇超声0.5 h，其余步骤同上。

(6)残渣态 将(5)的残渣晾干，用高氯酸、硝酸消解，滤过定容，待测。

3 结果与分析

样品粉碎后经过机械筛分，分为DⅠ、DⅡ、DⅢ 3个粒级进行研究，其中DⅠ粒径小于0.25 mm，DⅡ粒径为0.25～0.42 mm，DⅢ的粒径为0.42～0.84 mm。重金属可利用态与粉碎粒度的相关性分析(表1)表明，在本研究的粒径范围内，Cu、Pb、Hg 3种重金属可利用态与药材的粉碎粒度表现出极显著的负相关关系，相关系数在-0.8～-0.96之间，即3种重金属可利用形态含量具有随药材粉碎粒径增大而降低的规律，说明小粒级更利于这3种重金属的溶出。Cd、As 2种重金属可利用态与药材的粉碎粒度表现出极显著的正相关关系，相关系数在0.81～0.96之间，即2种重金属可利用形态含量具有随药材粉碎粒径减小而降低的规律。通过对不同粒径甘草中可溶态重金属含量分析可知(表1)，在本研究的粒径范围内，粒径对甘草中Cu的溶出几乎无影响，RSD<1%；不同粒径甘草中的Cd和As的可利用态重金属含量RSD<5%，Cd和As的重金属溶出与药材粒径关系不大；不同粒径甘草中的Hg和Pb的可利用态重金属含量RSD>15%，说明Hg和Pb的溶出与药材的粉碎粒径相关。在本研究的粒径范围内药材的粉碎粒径大小会影响药材重金属的溶出，但并不一致。

表1 粉碎粒度与重金属可利用态含量相关性分析

由图1可知，甘草中的Cu碳酸盐结合态比例最高，其余各态含量也较高；Cd以水溶态、离子交换态、铁锰氧化物结合态、残渣态为主；Pb以水溶态、有机态、残渣态含量所占比例较高；As各形态的含量差异较小，其中以水溶态、铁锰氧化物结合态及残渣态含量占总量的50%以上；Hg以水溶态、离子交换态为主，其余各形态的含量差异较小。

图1 不同粒级甘草重金属各形态含量

4 讨论

重金属各形态的提取率与药材的比表面积及有机质等组分的含量有密切关系。虽然粉碎粒径越小其提取效果越好，但对重金属的吸附量也越大。药材粒径越小，其组织中大量细胞破裂，致使细胞内大量不溶物及较多的树脂、黏液质等成分被提出，使提出杂质增加，黏度增大，影响重金属的溶出。因此，合适的粒径是药材重金属各形态提取的关键因素之一。

由研究结果可知，不同粒级对甘草中不同重金属的不同形态的提取影响各异，有以下几种模式：(1)随着粒级的减小，重金属的溶出率升高；(2)随着粒级的减小，重金属的溶出率降低；(3)随着粒级的减小，重金属的溶出率先降低后升高。不难看出，同一粒径对不同元素的不同形态提取影响不一，为了找出合适的药材粒径，研究以重金属的可利用态含量作为药材粒径研究的指标。

本研究中甘草的Cu、Pb、Hg的总量较高，超出了《中华人民共和国外经贸行业标准药用植物及制剂进出口绿色行业标准》[10]中的规定，可能与甘草的生长环境以及微量元素肥料的应用密切相关。因此，需加强甘草生产、加工及流通过程中的质量控制，提高中药材的质量，保证用药安全。

参考文献：

[1] 王跃生，张晶.对中药成方制剂中重金属问题的思考[J].中国中药杂志，2000，25(6): 377-379.

[2] 潘兰，贾新岳，贾晓光，等.大黄、菊花有害元素分析[J].中国中药杂志，2011，36(13): 1794-1797.

[3] Tessiser A，Campbell P G C，Bisson M. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals[J].Analyt Chem，1979，51(7): 844-849.

[4] 国家药典委员会.中国药典2010年版[S].一部.北京:中国医药科技出版社，2010: 附录48.

[5] 徐争启，倪师军，张成江，等.金沙江(攀枝花段)水系沉积物中重金属的形态特征[J].物探化探计算技术，2006， 28(4): 363-366.

[6] 吴慧梅，李非里，牟华倩，等.两步连续提取法测定植物中重金属的形态[J].环境科学与技术，2012，35(7): 133-137.

[7] 中国地质调查局地质调查技术标准[S].中国地质调查局，2005: 附录A.

[8] 曹秋华，普绍苹，徐卫红，等.根际重金属形态与生物有效性研究进展[J].广州环境科学，2006，21(3): 1-4.

[9] 王芳，王歆君，刘进疆，等.白芷和栀子中重金属、砷盐的形态分析[J].西北药学杂志，2009，24(4): 258-260.

[10] WM/T2-2004，药用植物及制剂外经贸绿色行业标准[S].