锁阳中重金属、有害元素污染分析及健康风险评估

孙岚萍，马转霞，吕 鑫，顾志荣，张 锐，许爱霞，葛 斌

（1.甘肃中医药大学药学院，甘肃 兰州 730000；2.甘肃省人民医院药剂科，甘肃 兰州 730000）

锁阳为锁阳科锁阳属植物锁阳Cynomorium songaricum Rupr.的干燥肉质茎［1]，别名不老药、地毛球，羊锁不拉等［2]，具有补肾阳、益精血、润肠通便等功效［3]，具有增强免疫、益智、抗衰老、抗癌等药理作用［4-6]。近年来随着种植环境的污染及不规范操作等，中药材中的重金属及有害元素残留问题日益突出，而重金属经人体消化系统吸收蓄积后可引起不同程度的疾病［7]，摄入被污染的中药会对人体产生一系列的急、慢性中毒反应［8]。本研究采用ICP-MS 法分析锁阳中重金属含量，通过对比每日暂定可耐受摄入量PTDI（provisional tolerable daily intake）与EDI（exposure daily intakes）评估锁阳健康风险水平，结合THQ（target hazard quotients）评估锁阳在推荐服用剂量下，单一重金属含量及总量对成人和儿童的非致癌健康风险，以期为其他药食两用中药的安全性评估提供参考。

1 材料

1.1 仪器 ICP-MS 仪（美国Thermo Fisher 公司）；ETHOS 900 微波消解系统（意大利Milestone公司）；Milli-Q 超纯水装置（法国Millipore 公司，电阻率≥18.2 MΩ/cm）；Sartorius BT 125D 电子天平（万分之一，德国Sartorius 公司）。所用玻璃仪器均以浓硫酸浸泡过夜，再以去离子水彻底冲洗。

1.2 试剂与药物 Cu、Pb、Cr、Cd、As、Hg 标准溶液质量浓度均为1 000 μg/mL，购自国家有色金属及电子材料分析测试中心；铋（Bi）、铟（In）、锗（Ge）单元素内标液（10 μg/mL，美国SPEX Certiprep 公司）；柑橘叶标准物质（批号GSB-11），购自中国地球物理化学勘察研究所。HNO3和H2O2（均为优级纯）；水为去离子水。

65 批锁阳采集于甘肃、内蒙古、新疆、青海、宁夏等5 个省（区），包括武威、酒泉、敦煌、张掖等12 个市（区/州/旗），均经甘肃中医药大学中药鉴定教研室李硕副教授鉴定为锁阳Cynomorium songaricum Rupr.的干燥肉质茎。将样品自然阴干、粉碎后过80 目筛，冷藏备用，具体信息见表1。

表1 样品信息Tab.1 Information of samples

2 方法与结果

2.1 ICP-MS 条件 等离子体射频功率1 300 W；雾化气（氩气）体积流量1.1 L/min；辅助气体流量1.0 L/min；等离子流15 L/min；采样深度7.0 mm；脉冲电压1 050 V；蠕动泵转数40 r/min；炬管为石英一体化，2.5 mm 中心通道；电压3 V，驻留时间0.03 s，采集时间40 s，重复3 次，取平均值。内标元素为72Ge、115In、209Bi，以校正基体效应所引入的干扰，从而保证测量结果准确性。

2.2 标准溶液制备 精密量取各单元素标准溶液，2% HNO3稀释，其中Cu、Pb 为0.1、0.2、0.4、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0 μg/L，As、Cr、Cd、Hg 为0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 μg/L。另制备72Ge、115In、209Bi 质量浓度为1 μg/mL 的混合内标液。

2.3 样品溶液制备 取本品粉末约0.5 g，精密称定，置于聚四氟乙烯消解罐中，加入8 mL HNO3、2 mL H2O2，浸泡过夜，于微波消解仪中程序消解［9]，冷却，转移至50 mL 量瓶中，去离子水稀释至刻度即得。同法制备空白溶液与标准参照物溶液。

2.4 方法学考察

2.4.1 线性关系考察 取“2.2”项下溶液，在“2.1”项条件下进样，结果见表2，表明各元素在各自范围内线性关系良好。

2.4.2 检出限 取空白溶液，在“2.1”项条件下连续测定11 次，以各元素信号响应值标准偏差（δ）的3 倍所对应的质量浓度作为检测限（LOD）［10]，结果见表2。

表2 各元素线性关系Tab.2 Linear relationships of various elements

2.4.3 精密度试验 取“2.2”项下溶液，在“2.1”项条件下进样6 次，测得各元素RSD 1.67%～3.47%，表明仪器精密度良好。

2.4.4 重复性试验 取样品DH1（甘肃省酒泉市敦煌市1）约0.5 g，精密称定，按“2.3”项下方法制备供试品溶液，在“2.1”项条件下测定，测得各元素重复性RSD 1.68%～3.26%，表明该方法重复性良好。

2.4.5 稳定性试验 取样品DH1 约0.5 g，精密称定，按“2.3”项下方法制备供试品溶液，在“2.1”项条件下于0、1、2、4、6、8、10、12 h进样，测得各元素RSD 0.77%～2.39%，表明供试品溶液在12 h 内稳定性良好。

2.4.6 加样回收率试验 取样品DH1 约0.25 g，精密称定，精密加入8 mL HNO3、2 mL H2O2，加入Pb、Cu、Cr、Cd、As、Hg 各单元素标准溶液适量，按“2.3”项下方法制备供试品、空白溶液，在“2.1”项条件下测定，计算回收率，结果见表3。

表3 各元素加样回收率试验结果（n=6）Tab.3 Results of recovery tests for various elements（n=6）

2.5 样品含量测定 按“2.3”项下方法制备供试品溶液，在“2.1”项条件下测定供试品溶液中6 种元素含量，结果见表4。

表4 各元素含量测定结果（，n=3）Tab.4 Results of content determination for various elements（，n=3）

表4 各元素含量测定结果（，n=3）Tab.4 Results of content determination for various elements（，n=3）

注：—表示含量低于检出限，计算时以0 计。

2.6 重金属健康风险评估

2.6.1 EDI 计算 本研究中将EDI 与PTDI 对比，得出锁阳风险水平类型，其中Cu、Pb、Cd、As、Hg、Cr 的PTDI 分别为0.5、0.003 57、0.000 83、0.002 14、0.000 573、0.002 14 mg/（kg·d）［11]。当EDI＜PTDI 时，认为人体负荷重金属的量没有明显健康影响。见式1。

其中，BW 为人体平均体质量（成人55.9 kg，儿童32.7 kg）；IRD 是每日摄入药材量，此处根据2020 年版《中国药典》 规定，为5～10 g［1]。

2.6.2 THQ 计算 本研究通过USEPA 的指导结合实验数据，计算锁阳中重金属的THQ，由于需考虑药物所占食物（成人1 500 g，儿童800 g）的比例［12]，因此当THQ＜0.006 67 时，可认为重金属量对成人健康无明显危害；若THQ ＜0.006 25时，可认为它对儿童健康无明显影响。见式2。

其中，EF 为每年暴露于毒物的天数（30 d），ED 为暴露于毒物的年数（30 年），AT 为平均接触非致癌毒物的时间，平均人寿命=70 岁×365 d，RFD 为参考剂量，USEPA 提供的数值［13]为Cu 0.04、Pb 0.001 5、As 0.000 3、Cd 0.001、Hg 0.000 3、Cr 0.000 3 μg/g。

2.6.3 MRL 计算 在安全THQ 取值情况下（THQ=1），计算锁阳中重金属的安全限量值。见式3。

其中，WF 为每日摄入食物总量（成人1 500 g，儿童800 g），FIR/WF 表示服用药材占摄入食物总量的比例。

2.7 结果分析

2.7.1 重金属超标率 表4 显示，锁阳中重金属含量依次为Cu＞Pb＞Cr＞As＞Cd＞Hg，以ISO 及药典所规定的MRL 最大限量值［14]为标准，可得出锁阳中有4 批Cu 超标、4 批Cd 超标、7 批Cr 超标、1 批Pb 超标，不合格率为24.62%。

2.7.2 重金属风险评估及推荐限量值 表5 表明，成人及儿童服用锁阳中重金属元素的EDI 依次为Cu＞Pb＞Cr＞As＞Cd＞Hg，由于各重金属的EDI 值均小于PTDI 值，因此以其为评估指标，认为人体服用锁阳后负荷重金属量无明显的健康危害；以THQ 为风险评估指标时，依次为Cr＞As＞Pb＞Cd＞Cu＞Hg，与标准的THQ 相比发现，Cr、As、Pb 的THQ 及总THQ 均大于锁阳。因此，锁阳若以原粉入药，则药材中残留的Pb、As、Cr 及总金属量会对暴露人群造成明显的健康影响。

表5 样品中重金属EDI、THQTab.5 EDIs and THQs of heavy metals in samples

虽然锁阳中各单一重金属的不合格率低，但累积总THQ 显示它们仍对人体健康有明显的危害。通过式（3）计算锁阳中重金属的最大限量值，结果见表6。

表6 样品中重金属的推荐限量值（mg/kg）Tab.6 Recommended limits of heavy metals in samples（mg/kg）

3 讨论

2020 年版《中国药典》 对中药材中有害重金属元素的限度μg/g 规定为Pb ≤5.0、Cd ≤1.0、As≤2.0、Hg ≤0.2、Cu ≤20.0、重金属总量≤20.0；ISO 国际标准μg/g 规定为Pb≤10、As≤4、Cd≤2、Hg ≤3。但未对Cr 作出规定，参考GB 2762—2012 食品标准中水产动物及乳制品Cr 含量最高为2 μg/g，赵霞等［15]提出冰黄肤乐软膏限量标准为Cr≤2 μg/g。Cr 是人体必需的微量元素，但过量摄入则会危害人体健康，根据孔丹丹等［16]提供的该元素RFD（1.50 μg/g），得出锁阳中其推荐限量值为1 586.9，不符合实际情况。目前，暂无Cr 元素的PTDI 参数，因此本研究依据2020 年版《中国药典》 中Cr 与As 的限量要求相同，将其PTDI、RFD 参数设为与As 相同。

本实验结果表明，所得锁阳中Cu、Cd、Hg 限量值均大于ISO 及《中国药典》 中规范的MRL值，但对比PTDI 与THQ 2 种风险评估模型发现，65 批样品中Pb、As、Cr 残留量会对人体健康造成影响，因此应从中药材种植及加工源头等方面着手，从而保障中药材用药安全［17]。目前，若单一以最大残留限量值判断所有中药材污染水平，则缺乏不同类型药材、药材实际服用剂量等考察，导致重金属污染水平的误判。因此，考虑成人与儿童使用锁阳药材剂量的差异性，最后确定锁阳成人Cu、Pb、Cd、As、Hg、Cr 的最大残留限量值分别为42.318 4、1.586 9、1.058 0、0.317 4、0.317 4、0.317 4 mg/kg，儿童分别 为46.415 8、1.740 6、1.160 4、0.348 1、0.348 1、0.348 1 mg/kg。

综上所述，本研究对锁阳的安全性评价及特定人群的安全用药提出了新的研究思路和数据参考，以期避免部分元素指纹图谱及相对含量差异较大的样品不被重视，造成其特征性难以显现，同时阻止有害金属元素的危害。