藏药长叶绿绒蒿中5种金属元素的初级形态分析及健康风险评价

郭昱娇，林 杰，郭俊明

（1.昆明市生态环境局五华分局生态环境监测站，昆明 650031；2.云南民族大学化学与环境学院，昆明 650500）

绿绒蒿是罂粟科绿绒蒿属植物，学名为，藏名为乌巴拉色尔布，分布于云南、四川、西藏、甘肃等海拔较高的寒冷地区。绿绒蒿可分为欧贝、刺儿恩、木穷典云和阿夏择哦四类。其中，欧贝是多种绿绒蒿的总称，为常用藏药，主要来源于五脉绿绒蒿（Regel，花淡紫色）、长叶绿绒蒿（，花紫色）、毛瓣绿绒蒿（Prain，花淡紫红色）的全草，云南省香格里拉市多为长叶绿绒蒿。绿绒蒿全草含氨基酸、有机酸、糖类、鞣质和生物碱等，性味苦、涩、寒、小毒，功能主治有清热利湿、止咳、湿热黄疸、水肿、创伤久不愈合等，同时其含有多种微量元素。

微量元素主要与植物体内有机物形成配合物，成为各种酶活性中心，增强其疗效。人们通常以汤剂、针剂、浸膏、粉剂等形式服用中草药，其中汤剂（煎剂或水提取液）是主要的传统服用形式。周天泽将煎剂中微量元素的存在形态分为六态：溶解态和非溶解态、胶态和非胶态、有机态和无机态、离子态和非离子态、络合态和非络合态、价态。因此，微量元素不同形态配合物的不同亲脂性和生物活性是其发挥疗效的关键。按照药理学药物鉴定中评价有机药物亲脂性及生物活性的方法，采用正辛醇-水萃取体系中微量元素的含量比K评价微量元素在人体肠、胃的溶出分布或吸收情况。此外，微量元素的健康风险评价也是中药用药安全的重要指标。目前，藏药绿绒蒿的研究主要涉及资源、形态组织学、有机化学成分、药理活性、临床应用等方面，未涉及绿绒蒿中金属元素的形态分析及健康风险评价。

本文采用火焰原子吸收光谱法（FAAS）测定分析云南香格里拉长叶绿绒蒿原药、煎剂、正辛醇-水萃取体系等的Fe、Cr、Zn、Cu和Pb含量，研究金属元素的形态分布，采用目标危害商值（）评价金属元素对人体的健康风险，为进一步研究其金属元素的作用以及探讨长叶绿绒蒿的治疗机理提供科学依据。

1 试验部分

1.1 仪器和试剂

主要仪器有两种，一是AA-6300原子吸收分光光度计（日本岛津公司），二是Cu、Zn、Fe、Cr和Pb空心阴极灯（北京有色金属研究院）。

主要试剂是1 000 μg/mL Zn、Cu、Fe、Pb和Cr标准溶液（国家钢铁材料测试中心制），使用时用1% HNO分别稀释成100 μg/mL标准使用液；化学试剂为优级纯或分析纯；试验用水为高纯水。藏药长叶绿绒蒿购买于云南省香格里拉市迪庆州藏医院，为干全草。

1.2 火焰原子吸收光谱法工作条件

根据表1的工作条件，测定稀释后标准溶液中各元素的吸光度，绘制工作曲线。线性回归方程与相关系数如表2所示。

表1 火焰原子吸收光谱法工作条件

表2 线性回归方程与相关系数

1.3 形态分析

1.3.1 长叶绿绒蒿预处理

取一定量的长叶绿绒蒿干全草，用自来水快速冲洗去除泥土后，再用高纯水清洗2～3次。晾干水分后，将其放于瓷托盘中，在65 ℃的鼓风干燥烘箱干燥6 h。冷至室温后，用高速中药粉碎机粉碎，得粉状绿绒蒿原药。将原药装入自封塑料袋，在干燥器中保存备用。

1.3.2 长叶绿绒蒿中金属元素总含量测定

将0.500 0 g粉状长叶绿绒蒿原药置于50 mL烧杯中，加10 mL浓硝酸浸泡至少12 h，之后加浓高氯酸2.5 mL，放于电热板上加热消解，至溶液透明，继续小心加热，剩余1～2 mL液体。冷却后，用少量1%硝酸溶液稀释、洗涤，转移至50 mL容量瓶中定容，平行做空白试样，按照小节1.2的条件测定Zn、Cu、Fe、Pb和Cr金属元素的含量。

1.3.3 长叶绿绒蒿中金属元素水煎提取

准确称取10.000 0 g粉状长叶绿绒蒿原药置于500 mL烧杯中，加高纯水200 mL，室温下静置30 min后加热至沸，调节电热板温度，保持微沸30 min，关闭电源，静置稍冷，用中药过滤袋滤拧，每次用20～25 mL热高纯水洗滤残渣，重复2～3遍，得到第一次水煎液（A液）和残渣，将A液浓缩至约50 mL，冷后用1%硝酸溶液定容至100 mL。在药渣中加入150 mL高纯水，重复以上步骤，得到第二次水煎液（B液）。采用同样方法处理，得到第三次水煎液（C液）和最终残渣。取A液、B液和C液各10 mL分别放于50 mL烧杯中，各加入10 mL浓HNO放置过夜，然后加入2.5 mL高氯酸消解，消解步骤与小节1.3.2相同，并分别用50 mL容量瓶定容，测定各元素含量。同时，要进行空白处理。

1.3.4 制备可溶态测定液

分别准确量取长叶绿绒蒿原药水煎A液、B液和C液各10 mL，置于50 mL烧杯中混匀，高速离心2 h，上清液用0.45 μm滤膜过滤，弃滤渣，滤液平均分成3份，滤液为可溶态。分别将滤液按照小节1.3.2方法消解后，用25 mL容量瓶定容，测定各元素含量，取平均值。同时，平行做空白试样。

1.3.5 制备模拟人工胃、肠提取测定液

取水煎A液、B液和C液各5 mL，移入50 mL烧杯中混匀，均分为2份，用稀HCl和稀NaOH溶液分别调节为pH=1.3（模拟胃液的酸度）和pH=7.6（模拟肠液的酸度）。静置8 h后，将其分别转入分液漏斗，各加入正辛醇5 mL，振荡萃取0.5 h，静置分层0.5 h，收集水相并重复萃取2次，水相分别为模拟胃水溶态和模拟肠水溶态。将各水相蒸发至近干，按照小节1.3.2方法消解、定容为25 mL，测定其中5种元素含量，胃（或肠）醇溶态中元素含量为总水煎液中元素含量与胃（或肠）水溶态元素含量之差。平行3组试样，同时平行做空白试样。

1.4 非致癌重金属健康风险评价模型

藏药长叶绿绒蒿中Fe、Zn、Cr、Cu和Pb 5种金属元素为非致癌毒性元素。根据美国环境保护署（USEPA）创建的非致癌风险评价方法，评价长期服用单一金属元素的健康风险（THQ），其计算公式为：

式中：c为长叶绿绒蒿中金属元素的含量，mg/kg；为人群暴露频率，d/a；为暴露时间，a；为长期服用长叶绿绒蒿患者的日摄入量，g/（人·d）；为成年人的平均体重，kg；为非致癌风险平均暴露时间，d；为金属元素每日允许摄取最大量，mg/（kg·d）。

若THQ＜l，则表明无明显的健康风险，反之，则说明有健康风险。

同时存在多种金属元素时，其复合健康风险（）用式（2）评价。

多元素复合健康风险评价标准为：＜1表示无非致癌风险，≥1表示有非致癌风险。

2 结果与讨论

2.1 金属元素的形态分析

长叶绿绒蒿原药、水煎液和模拟人工胃、肠提取液等的Fe、Zn、Cr、Cu和Pb元素测定结果如表3所示。从表3可以看出，长叶绿绒蒿原药中5种金属元素含量差别较大，Fe含量最多，Zn和Cu含量较高，Pb含量最少，Fe含量是Pb含量的240倍，5种元素含量顺序为Fe＞Zn＞Cu＞Cr＞Pb，表明长叶绿绒蒿是富含Fe、Zn和Cu药用植物，有害元素Pb含量低。长叶绿绒蒿中Pb、Cu含量均低于《中华人民共和国药典》（2020年版，一部）中规定的限量，即Pb≤5 mg/kg，Cu≤20 mg/kg，但长叶绿绒蒿中Cu含量与Cu限量很接近。研究结果与杨若明等测定的四川藏草药毛瓣绿绒篙中金属元素含量大小有较大差别，这与不同地区土壤中相关元素含量不同有关。但同云南长叶绿绒蒿一样，毛瓣绿绒蒿中Fe、Zn和Cu元素含量较高，Cr含量较低，说明绿绒蒿类植物易富集Fe、Zn和Cu元素；从水煎液中各金属元素含量来看，随着水煎次数的增加，水煎液中金属元素含量降低，总水煎提取液的金属元素含量均比原药的低，表明通过水煎药物，只能部分利用长叶绿绒蒿中的部分元素；长叶绿绒蒿可溶态中各金属元素含量均比总水煎液的低得多；从模拟人工胃、肠提取的水溶液各金属元素含量来看，除Pb外，其都比胃、肠醇溶态中金属元素含量低得多，表明Fe、Zn、Cu和Cr相对易被人体吸收，而对于有害元素Pb，人体本身可能具有排斥性。

表3 长叶绿绒蒿中5种金属元素形态分析结果

从不同元素的醇溶态元素含量与水溶态元素含量比值K来看，K值差别较大。从胃酸度来看，Fe、Zn、Cu和Cr的K值都较大，其中Fe的K值最大，Pb的K值最小，Zn、Cu和Cr的K值相差不大，其中Fe的是Zn的5倍多。这说明Fe、Zn、Cu和Cr在胃部吸收较多，而Pb在胃部几乎不吸收。从肠酸度来看，Fe、Cu和Cr的K值较大，其中Cu的最大，Cr次之，而Zn、Pb的K值很小，说明Fe、Cu和Cr在肠部易吸收，而Zn、Pb吸收很少。由此可以看出，pH对Zn吸收有较大影响。总之，Zn主要在胃部吸收，Fe、Cu和Cr则在胃、肠部均可吸收，而Pb在胃、肠部均吸收少，该结果为长叶绿绒蒿治疗相关疾病时选择作用靶点提供了科学依据。

2.2 形态分析参数

为了进一步了解藏药长叶绿绒蒿中金属元素的初级形态分布，根据长叶绿绒蒿各形态分析测定结果，按照相关研究方法计算形态分析参数，结果如表4所示。主要参数有水提取率（，每次水煎液元素含量与原药元素含量之比）、水提残留率（）、总水提浸留比（，总水煎液中元素含量与最后一次水提残留量元素含量之比）、溶解率（，可溶态元素含量与原药元素含量之比）和颗粒吸附率（，总水煎液与可溶态中元素含量之差同原药相应元素含量之比）。其中，水提取率（）表示实际的服用部分，是制定提取工艺的重要依据，而总水提浸留比（）则为该元素发挥作用的标度，越大表明该元素在药中的作用越大。

从表4可以看出，长叶绿绒蒿第一次水煎提取液中元素最多，随着水煎提取次数的增加，元素提取率均呈下降趋势，但Cr的三次提取率均较大，Cr总提取率达到82.04%，说明含Cr物质在水中的溶解性较大。虽然Fe在原药中的含量达到242.68 μg/g，但总提取率最低（10.90%），表明含Fe物质在水中的溶解性很差。Zn、Cu和Pb的总提取率均保持在22.08%～26.73%，相差不大。根据提取率大小可判断，长叶绿绒蒿中的Cr元素受热易溶出，主要以无机离子型或亲水性有机物形态存在；Fe用水煎方法难溶出，主要以疏水性有机物形态存在，Zn、Cr和Pb也主要以疏水性有机物形态存在。因此，元素水煎提取率的高低是确定中药剂量或考察其毒性的重要依据。

从表4水提残留率可知，除Cr元素残留较小外，残渣中其他金属元素含量远高于水煎液中的含量，主要原因是残渣纤维吸附使这些成分不易进入水相；从总水提浸留比来看，长叶绿绒蒿中微量元素Cr最大，说明Cr是该药中发挥药效作用最大的元素，Zn、Cu和Pb相差不大，最小的是Fe元素；各金属元素悬浮态颗粒吸附率差别较大，其中Cr的最大，Fe的最小，Pb约为Fe的2倍，Zn和Cu也较小，但相差不大，说明含Cr物质易被吸附，Fe和Pb不易被吸附。

表4 长叶绿绒蒿中金属元素形态分析参数

2.3 Kow值及酸度变化对元素形态分布的影响

分别以各元素的正辛醇相平衡浓度与水相平衡浓度比值K评价其亲脂性及生物活性，进而评价金属元素在胃、肠中的吸收情况。结果如表3所示。

从表3可见，pH=1.3胃酸度和pH=7.6肠酸度环境会影响金属元素形态分布，所测长叶绿绒蒿中5种元素在胃酸度条件下的K均大于肠酸度条件下的K，表明这5种元素在胃部的吸收可能较多，而在肠部的吸收相对较少，也就是说，在胃环境中其生物活性较高，有利于参与人体代谢过程。但pH对有害Pb元素的K影响小，说明胃和肠吸收都较少，原因可能是人体本身就有排斥反应。

2.4 健康风险评价结果

按照《中华本草》的绿绒蒿用法用量，每日内服（煎汤）3～6 g，将该用量的平均值（4.5 g）作为成年人长期服用的日摄入量（）。按照相关研究，式（1）中、、和分别取90 d/a、30 a、60 kg和10 950 d（按30 a计）。对于金属元素每日允许摄取最大量（），按照联合国粮食及农业组织/世界卫生组织（FAO/WHO）规定的每周可耐受摄入量，Zn、Cu、Cr和Pb的值分别为30.00 mg/（kg·d）、4.00×10mg/（kg·d）、1.50 mg/（kg·d）和3.50×10mg/（kg·d）。按照《中国居民膳食营养素参考摄入量（简要本）》中金属元素可耐受最高摄入量（），Fe的值取50 mg/（kg·d）。非致癌健康风险评价结果如表5所示。

从表5健康风险评价结果可以看出，无论是单一金属元素还是多种金属元素，其或均远小于1，说明每日通过原药、总水煎液、可溶态的形式服用长叶绿绒蒿均无非致癌风险，在胃醇溶态、肠醇溶态中元素的吸收也不会有非致癌风险。在5种金属元素中，Cu和Pb对的贡献率较大，而Fe和Zn对的贡献率较小。

表5 长叶绿绒蒿中5种金属元素的THQ、HI

3 结论

本文采用湿法消解处理藏药长叶绿绒蒿，运用火焰原子吸收光谱法检测Fe、Zn、Cr、Cu和Pb 5种元素，5种元素在原药中的含量有较大差异，其顺序为Fe＞Zn＞Cu＞Cr＞Pb。其中，Fe含量最多，Pb含量最少，Fe含量是Pb含量的240倍，Zn、Cu含量也较高。这表明长叶绿绒蒿是富含Fe、Zn、Cu药用植物，有害元素Pb含量低。Fe的总水煎提取率最低（10.90%），Zn、Cu和Pb的总提取率均保持在22.08%～26.73%，相差不大，Cr总提取率最高（82.18%）；微量元素Cr的总水提浸留比最大，它是此药中作用最大的元素，Zn、Cu和Pb相差不大，Fe元素的总水提浸留比最小。Zn主要在胃部吸收，Fe、Cu和Cr则在胃、肠部均可吸收，Pb在胃、肠部吸收都较少；pH对Zn吸收影响较大，对Pb吸收影响较小。5种金属元素在长叶绿绒蒿原药、总水煎液、可溶态、胃醇溶态、肠醇溶态等中的或均远小于1，说明长期服用长叶绿绒蒿均无非致癌风险。在5种金属元素中，Cu和Pb对的贡献率较大，是主要的风险元素。