甘草饮片质量分析与评价

2021-10-09段超慧包头市食品药品检验检测中心内蒙古包头014060

中南药学 2021年9期

段超慧（包头市食品药品检验检测中心，内蒙古包头 014060）

甘草是常用的也是重要的中药材，能调和诸药，解百毒，其应用范围十分广泛。甘草在我国使用由来已久，最早记录载于《神农本草经》，称“美草”“国老”，被列为上品[1]。我国是世界上甘草主产国之一，生产历史久，产量大，野生的甘草资源主要分布在我国黄河流域及黄河以北地区的内蒙古、新疆、甘肃、宁夏等地区，甘草的种类全世界约有24 种，我国种植的甘草有11种[2]。《中国药典》2015年版一部规定其来源为豆科植物甘草Glycyrrhiza uralensisFisch.、胀果甘草Glycyrrhiza inflataBat.或光果甘草Glycyrrhiza glabraL.的干燥根和根茎；春、秋二季采挖，除去须根，晒干；其味甘、性平；归心、肺、脾、胃经；具有补脾益气、清热解毒、祛痰止咳、缓急止痛、调和诸药之功效[3]。现代药理学研究表明，甘草具有抗菌、抗病毒、抗氧化、抗肿瘤、增强记忆力、保护神经、降糖、降胆固醇等多方面的药理活性[4-5]。本研究通过对全国12 个地区流通与使用环节中的43 家生产企业生产的47 批次甘草饮片进行质量评价，以全面了解目前市售甘草饮片的质量现状，并分析存在的问题，为甘草饮片的质量提高和有效监管提供参考依据。

1 试药与仪器

1.1 试药

100 μg·mL－1内标（Bi、Ge、In、Li、Lu、Rh、Sc、Tb，批号：5188-6525，美国Agilent 公司），1000 μg·mL－1汞单元素标准溶液、100 μg·mL－1混标（Al、B、Ba、Cu、Fe、Mn、Ti、Zn）、100 μg·mL－1混标（Ag、As、Cd、Cr、Mo、Ni、Pb、Se、Sn、V）（国家有色金属及电子材料分析测试中心），甘草对照药材（批号：120904-201620）、甘草苷对照品（批号：111610-201106，纯度：93.7%）、甘草酸铵对照品（批号：110731-201317，纯度：92.6%）（中国食品药品检定研究院），色谱级乙腈（德国Merck 公司），光谱级硝酸（德国CNW 公司），其余试剂均为分析纯。

1.2 仪器

SLD-Ι 型薄层色谱摄影仪（天津思利达色谱技术开发公司）；硅胶G 薄层板（青岛海洋化工有限公司）；CEM MARS 6 微波消解仪（美国CEM 公司）；Agilent 7900 电感耦合等离子体质谱仪（美国Agilent 公司）；KQ-500DE 型数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；岛津LC-20A 高效液相色谱仪（日本岛津公司）；BP 211D 型十万分之一天平（德国Sartorius 公司）；AB 104 型万分之一分析天平（美国METTLER TOLEDO 公司）。

2 资料与方法

2.1 基本信息

本研究抽验的47 批甘草饮片覆盖全国12 个省、直辖市、自治区的43 家生产企业，被抽样单位包括医疗单位26 家，经营单位21 家。所有批次甘草饮片产地集中在内蒙古、宁夏、甘肃、东北、河北及山西等省、自治区，具体分布见图1。

图1 甘草饮片产地分布图Fig 1 Origin of Glycyrrhiza uralensis Fisch.decoction pieces

2.2 检验标准

《中国药典》2015年版一部对甘草饮片做了性状、粉末显微鉴别、薄层鉴别（甘草对照药材、甘草酸单铵盐对照品）、检查（水分、总灰分、重金属及有害元素）、含量测定（甘草苷、甘草酸）等方面的检验要求。未有企业自己的注册标准，不存在标准差异的影响。

3 结果与分析

3.1 抽验结果

3.1.1 抽验总体结果共检验甘草饮片 47 批次，合格样品 39 批次，合格率为 82.98%，不合格样品 8 批次，不合格率 17.02%，其中1 批次重金属及有害元素不符合规定，7 批次含量测定低于标准要求。

3.1.2 性状 47 批次样品的性状特征均符合《中国药典》2015年版一部的要求。

3.1.3 鉴别

① 粉末显微鉴别：标准中对甘草饮片规定只做粉末显微鉴别，观察晶纤维、草酸钙方晶、具缘纹孔导管、木栓化细胞等特征。47 批样品结果均符合规定，部分典型粉未特征见图2。

图2 甘草饮片典型粉末显微特征Fig 2 Typical powder microscopic characteristics of Glycyrrhiza uralensis Fisch.decoction pieces

② 薄层色谱鉴别：47 批次样品结果均符合规定，合格率为100%。薄层色谱中各斑点分离度好，显色清晰，典型图谱见图3。

图3 甘草饮片薄层色谱图Fig 3 TLC of Glycyrrhiza uralensis Fisch.decoction pieces

3.1.4 检查

① 水分：按《中国药典》2015年版四部通则 0832 第二法对47 批样品进行检验，水分全部低于标准规定的12.0%；其中有31 批次水分在6.1%～8.0%，占总数的65%以上。

② 总灰分：是指生药本身经过灰化后遗留的不挥发性无机成分以及生药表面附着的不挥发性无机成分总和，是衡量中药材质量的重要指标，反映中药材中掺假及其受污染的情况[6]。甘草饮片标准规定总灰分不得过5.0%。按《中国药典》2015年版四部通则 2302 检验的47 批样品总灰分均符合规定。有32 批次总灰分在4.1%～5.0%，占总数的65%以上。

③ 重金属及有害元素：标准规定对甘草饮片以原子吸收分光光度法或电感耦合等离子体质谱法测定铅、镉、砷、汞、铜5 种元素的含量，其中铅不得过 5 mg·kg－1；镉不得过0.3 mg·kg－1；砷不得过2 mg·kg－1；汞不得过0.2 mg·kg－1；铜不得过20 mg·kg－1。本次评价采用电感耦合等离子体质谱法对47 批次样品中5 种重金属元素进行测定，甘草饮片中砷含量在0.05～0.5 mg·kg－1，平均值为0.2 mg·kg－1；铅含量在0.07～0.8 mg·kg－1，平均值为0.3 mg·kg－1；镉含量在0～0.03 mg·kg－1（检出限为0.0023 mg·kg－1），平均值为0.01 mg·kg－1；铜含量在2～12 mg·kg－1，平均值为8 mg·kg－1；汞含量在0～0.1 mg·kg－1（检出限为0.000 19 mg·kg－1），平均值为0.02 mg·kg－1。各批次甘草饮片中重金属元素含量规律为铜＞铅＞砷＞镉＞汞。除1 批次样品中汞元素超过标准限量外，其余所有批次样品的5 种元素虽有不同程度的检出，但是含量较低，均符合标准规定。

3.1.5 含量测定标准规定采用高效液相色谱法对甘草饮片中的甘草苷、甘草酸的含量进行测定。按干燥品计，甘草饮片含甘草苷（C21H22O9）不得少于0.45%，甘草酸（C21H22O9）不得少于1.8%。

参照《中国药典》2015年版四部通则 0512 的方法对47 批次甘草饮片中的甘草苷及甘草酸含量进行测定，各色谱峰峰形良好，保留时间稳定，分离度及理论板数均符合药典要求，说明该方法专属性强，重现性好（见图4）。结果显示，40 批次样品符合标准规定，甘草苷含量在0.46%～2.06%，平均值为0.77%；甘草酸含量在2.0%～4.5%，平均值为2.4%。7 批次样品不符合规定，包括2 批次甘草苷含量不合格，2 批次甘草酸含量不合格，3 批次甘草苷及甘草酸含量均不合格。

图4 甘草饮片高效液相色谱图Fig 4 HPL chromatogram of Glycyrrhiza uralensis Fisch.decoction pieces

3.2 综合分析

3.2.1 相关性分析有研究表明，药材中金属元素之间、金属元素与成分之间会形成各种形态或配位化合物，它们可通过协同或拮抗作用改变药物的生理活性[7-8]，还有学者指出将中药材的指标性成分与金属元素两者有机地结合起来，可进一步揭示中药材在治疗疾病和降低毒性方面的作用机制[9]。因此本研究首先采用SPSS 22.0 统计学软件对47 批次甘草饮片中各重金属元素含量之间的相关性进行分析（双变量），结果表明，砷与铅含量之间存在显著正相关（r＝0.596），砷与镉含量之间成正相关（r＝0.315），镉与铜含量之间成正相关（r＝0.342），说明在甘草药材中，砷、铅、镉、铜元素之间具有一定的协同作用[10]（见表1）。

表1 甘草饮片中各重金属元素含量之间的相关系数Tab 1 Correlation coefficient of the content of heavy metal elements in Glycyrrhiza uralensis Fisch.decoction pieces

之后对47 批次甘草饮片中甘草苷及甘草酸含量进行相关性分析，两者存在显著性正相关（r＝0.620）。本研究还分别对甘草苷和甘草酸含量与5种重金属元素的含量做了双变量相关性分析，结果表明，甘草苷及甘草酸含量均与砷元素的含量成正相关（r甘草苷＝0.446，Sig甘草苷＝0.002；r甘草酸＝0.376，Sig甘草酸＝0.008）。推测这可能与砷离子生成配合物有关，具体的金属配合物发挥作用的机制还需要进一步深入研究。

3.2.2 系统聚类分析采用 SPSS 22.0 统计学软件，以系统聚类分析法[11]对47 批次甘草样品中甘草苷、甘草酸的含量测定结果进行分析，以评价不同产地及同厂家不同批次样品间的质量差异。由图5A 可见，甘草苷整体含量差异较大，35（产地甘肃）、36（产地内蒙古）、37（产地内蒙古）被聚为Ⅰ类，其余样品被聚为Ⅱ类，每类样品又可聚为其他亚类，Ⅰ类样品甘草苷含量明显高于其余批次样品；由图5B 可见，甘草酸含量差异较小，37（产地内蒙古）被聚为Ⅰ类，其余样品被聚为Ⅱ类，Ⅰ类样品甘草酸含量明显高于其余批次样品。Ⅰ类样品的产地均为甘草的道地产区（内蒙古、甘肃），也充分说明道地产区的药材质量要明显优于其他地区。对于相同厂家生产的不同批号的样品：11、12、28（河北），14、15（内蒙古），21、30（山东），23、38（陕西），18、44（安徽），除山东的2 批次甘草苷稍有差异，被聚为不同亚类外，其余各相同生产厂家生产的不同批号样品的甘草苷及甘草酸含量均被聚为一类，说明相同厂家生产的样品质量较均匀。

图5 47 批次甘草饮片样品聚类分析图Fig 5 Cluster analysis of 47 batches of Glycyrrhiza uralensis Fisch.decoction piece

4 讨论

甘草是常用大宗药材，在中药材中产量和销量均居于大宗药材的首位，同时也是食品加工、轻工业的重要原料。通过本次评价发现市售甘草饮片的质量总体较好，抽样合格率为82.98%，不合格样品8 批次，涉及抽样单位：经营企业2 家，医疗单位6 家，不合格样品的产地分布在河北省（5 批含量不合格）、内蒙古自治区（1 批含量不合格）、山西省（1 批含量不合格）及甘肃省（1 批重金属及有害元素不合格）。可见，甘草饮片最大的质量问题为有效成分的含量，占总不合格率的87.50%。这可能是由于甘草市场需求量逐年增大，野生资源过度采挖[12]。目前药用主要为栽培甘草，而人工栽培甘草主要成分含量与产区[13]、基源[14]、药用部位[15]、生长年限[16-17]及采挖时期[15]有关。聚类分析结果显示出道地产区如内蒙古及甘肃出产的甘草质量要明显优于其他地区的甘草，也充分说明了产地对于药材质量的重要性。

重金属中砷、铅、汞、镉、铜等具有明显的生物毒性作用，在本次评价工作中，47 批次样品只有1 批样品的汞元素超出限量标准。药材中重金属元素含量的高低主要取决于两方面[18-20]：一是土壤的性质、土壤中重金属元素含量及各重金属存在形态；二是药材本身对不同重金属元素的选择和积累能力。土壤为中药材的生长提供有机和无机营养物质，一般来说，土壤中重金属含量的多少将直接影响到中药材中重金属含量是否超标。如茅向军等[21]对贵州不同地区栽培的杜仲药材中铅、砷、汞的含量进行了测定，结果发现种植土壤与药材间砷、汞含量基本成正相关，说明药材中的砷、汞含量与种植环境关系密切。因此，对于汞超出限量标准的1 批样品，最可能原因是种植环境受到污染。

甘草的次生代谢受到多种因素如光照、温度、湿度、矿质元素等的影响，其中矿质元素更是直接参与甘草的次生代谢过程。因此本研究采用SPSS 22.0 软件对5 种重金属元素含量及有效成分与金属元素含量之间的相关性进行分析。