不同来源龙牙楤木中4种重金属含量分析

施 琳，潘 望，郭静茹，安丽萍，苏吉益，韩 笑*

(1.北华大学 药学院，吉林 吉林 132013；2.吉林化工学院 材料科学与工程学院，吉林 吉林 132022)

龙牙楤木Aralia elata(Miq.)Seem 为五加科植物辽东楤木的根皮，又称辽东楤木，别名刺老鸦、虎阳刺，可药食两用，其根皮和树皮多为药用部分[1].龙牙楤木其药理作用包括补气、安神、祛风除湿、活血、止痛功能.临床上常用于治疗气虚乏力、风湿性关节炎、胃病等[2-3].目前，有关龙牙楤木的研究多集中在化学成分与药理作用方面[4-5]，只有少数文献报道重金属限度检查.鉴于对龙牙楤木中不同重金属含量缺乏系统测定方法和限量标准，本文对4种重金属含量测定以及限量进行了评估，为龙牙楤木重金属限度质量标准提供参考.

目前，由于中药材需求量增加，种植普及.受农业生产施肥量大、农药残留、污水灌溉等影响，使得一些耕地土壤中重金属含量超标，导致中药材受重金属污染，质量下降.使用受重金属污染的中药后，有害元素蓄积在人体脏器、骨骼中，对脏器及正常生理作用产生破坏，给人们用药安全带来隐患[6].近年来，美国、日本等均已提出中药材中重金属含量具体要求，中国药典2020年版一部也对常用中药材提出具体要求[7].因此，建立多种重金属含量测定方法与评估意义明显.

微波消解法效率高、效果好，常用于样品前处理，相对湿法消解，特点为升温快、溶剂使用少、用时短，避免损失，回收试验结果良好[8].微波消解法配合原子吸收光谱法测定重金属含量，被广泛应用.本文采用微波消解-原子吸收光谱法对采集于东北三省的10批不同来源龙牙楤木进行铅、镉、砷、汞含量测定，为制订龙牙楤木质量标准提供依据.

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

1.1.1 试剂

铅、镉、砷、汞单元素标准溶液购自国家环境保护总局标准样品研究所，规格1 000 μg·mL-1；硝酸、磷酸二氢铵、硝酸镁、硼氢化钾、氢氧化钾、硫酸(均为优级纯)；30%过氧化氢，高锰酸钾，盐酸羟胺，抗坏血酸(均为分析纯).实验用水为去离子水.

1.1.2 仪器

原子吸收分光光度计(型号：240FS-GTA240DUO)；铅、镉空心阴极灯，砷、汞无极放电灯；电子天平(型号：BS110S)；微波消解仪(型号：CEM MARS)；赶酸仪(DP25-20).实验所用容器均需20%硝酸溶液浸泡过夜，洗净晾干使用.

1.1.3 材料

龙牙楤木，5～6月分别采自吉林省吉林市、黑龙江伊春市、辽宁省沈阳市3个地区，共10批,见表1.均由吉林市食品药品检验所栾国华教授鉴定.

表1 供试材料

1.2 实验过程

1.2.1 样品处理

取龙牙楤木，45 ℃烘干，粉碎过80目筛，备用[9].

1.2.2 铅、镉、砷、汞储备液制备

精密量取铅、砷、汞、镉单元素标准溶液适量，用2%硝酸溶液稀释浓度为1 μg·mL-1铅、砷、汞标准储备液、浓度为0.4 μg·mL-1镉标准储备液(0～5 ℃贮存).

1.2.3 样品溶液制备

供试品溶液的制备：精密称取龙牙楤木药材粉末0.5 g，置于聚四氟乙烯消解罐中，加消解液(4 mL硝酸和2 mL过氧化氢)混匀，浸泡过夜，按微波消解程序消解14 min，见表2.程序结束后，取出消解罐，冷却后置赶酸仪内，缓缓加热并继续缓缓浓缩至2 mL，冷却，用去离子水少量多次转入至25 mL量瓶，定容至刻度，摇匀.同法同时制备试剂空白溶液[10-11].

表2 微波消解程序

供试品溶液的制备：精密称取龙牙楤木药材粉末0.5 g，置于聚四氟乙烯消解罐中，加消解液(4 mL硝酸和2 mL过氧化氢)混匀，浸泡过夜，按微波消解程序消解14 min，见表2.程序结束后，取出消解罐，冷却后置赶酸仪内，缓缓加热并继续缓缓浓缩至2 mL，冷却，加20%硫酸溶液2 mL、5%高锰酸钾溶液0.5 mL，摇匀，滴加5%盐酸羟胺溶液至紫红色恰消失，用去离子水少量多次转入至25 mL量瓶，定容至刻度，摇匀.同法同时制备试剂空白溶液.

1.2.4 分析方法

铅、镉以石墨炉原子吸收法测定含量，基体改进剂为1%磷酸二氢铵和0.2%硝酸镁[12]；实验发现，干燥过程温度迅速升至设定温度时，紧密度较差[13].故采用斜坡升温方式，仪器工作条件见表3.

表3 仪器工作条件

砷含量以氢化物原子吸收法测定，测量方式为标准曲线，计算方式为峰高，检测波长：193.7 nm；载气为氮气(分压：0.3 MPa)；还原剂为1.2%硼氢化钾和0.2%氢氧化钾溶液(临用前配制)；载液为盐酸溶液(1→100).

汞含量以冷原子吸收法测定，测量方式为标准曲线，计算方式为峰高，检测波长：253.6 nm；载气为氮气(分压：0.3 MPa)；还原剂为0.5%硼氢化钾和0.2%氢氧化钾溶液(临用前配制)；载液为盐酸溶液(1→100)[14-15].

1.2.5 线性方程

制备标准曲线：分别精密量取铅、镉、砷、汞准储备液，依照2020年版《中国药典》四部通则《2321铅、镉、砷、汞、铜测定法》制备标准曲线，依照“1.2.4”项下分析方法进行测定.

1.2.6 方法学考察

检出限：根据国际纯化学与化学联盟中规定，依照“1.2.3”项下同法制备试剂空白对照溶液，连续测得铅、镉、砷、汞空白对照溶液11次，求出溶液吸光值标准偏差，检出限LOD=3SD/K.

精密度试验：依照“1.2.4”项下分析方法对1号样品溶液连续测定5次，计算铅、镉、砷、汞测定值RSD.

重现性试验：依照“1.2.3”项下分析方法，对1号样品分别平行制备6份溶液，依照“1.2.4”项下方法进行测定.

回收率试验：取编号1样品，精密称定0.5 g，各5份，每份分别精密加入铅、镉、砷、汞标准储备液各0.2 mL、30、20、10 μL.依照“1.2.3”项下方法制备回收率溶液.依照“1.2.4”项下分析方法测定[16].

1.2.7 样品测定

依照“1.2.4”项下分析方法对10批不同来源的龙牙楤木中的铅、镉、砷、汞含量进行测定.

2 结果与讨论

2.1 线性试验结果

依照“1.2.4”项下分析方法测定，以吸光度(A)为纵坐标，浓度(C)为横坐标，仪器得出标准曲线，回归方程、相关系数，铅元素回归方程为y=0.006x+0.0166(r=0.998 8)；镉元素回归方程为y=0.1009x+0.0781(r=0.997 4)；砷元素回归方程为y=0.0136x+0.0157(r=0.998 2)；汞元素回归方程为y=0.0156x+0.0785(r=0.998 7)，见表4.

表4 线性试验结果

2.2 检出限

连续测得铅、镉、砷、汞空白对照溶液11次，求出溶液吸光值标准偏差，结果：铅、镉、砷、汞检出限分别为0.041、0.004 8、0.033、0.021 μg·L-1.

2.3 精密度试验

对1号样品溶液连续测定5次，依照“1.2.4”项下方法测定，结果：铅、镉、砷、汞测定值RSD分别为1.9%、2.2%、2.8%、3.2%.

2.4 重现性试验

对1号样品分别平行制备6份溶液，依照“1.2.4”项下方法测定，结果：铅、镉、砷、汞RSD为4.2%、5.2%、3.9%、4.8%.

2.5 回收率试验

对1号样品进行加样回收率试验，结果见表5.

表5 加样回收率试验(n=5)

2.6 样品测定

依照“1.2.3”项下方法制备样品，依照“1.2.4”项下方法测定10批样品4种重金属含量，结果见表6.

表6 样品测定结果

测定10批样品中，铅含量范围0.227～1.642 mg·kg-1；镉含量范围0.016～0.087 mg·kg-1；砷含量范围为0.021～0.528 mg·kg-1；汞含量范围为0.018～0.108 mg·kg-1.本研究方法学线性良好(r>0.995)；检出限范围0.004 8～0.041 μg·L-1；精密度范围1.9%～3.2%；重现性范围3.9%～5.2%；回收率范围96.4%～99.4%，以上结果表明该法适合龙牙楤木中铅、镉、砷、汞含量测定.

3 结 论

(1) 重金属危害：重金属元素与人体代谢密切相关，人体内含量极低，对生理功能影响巨大.铅不易被人体代谢，人体吸收后，在骨骼中积聚，影响外周细胞新陈代谢，导致贫血和铅含量偏高感染等.镉进入人体后，抑制抗氧化酶活动，导致代谢发生障碍，致使炎性水肿.农药中含大量砷，过度使用，导致水土污染、环境破坏.中药材通过土壤生长，食用这类中药材，导致砷在体内蓄积，砷可引发中毒，诱发恶性肿瘤.汞来源于工业“三废”，并将在食物链传递过程中蓄积在人体内.汞化合物形成疏松的蛋白化合物，对组织有腐蚀作用[17].

(2) 重金属污染来源：重金属污染影响中药材质量，污染途径主要包括大气污染、土壤污染、加工过程污染.中药材重金属污染状况因元素、品种、地区的不同，存在较大差异[18].本研究中龙牙楤木样品来源于不同省市地区共10批，具有代表性.分析结果表明，不同来源龙牙楤木重金属含量存在差异.每个样品中铅、镉、砷、汞都被检出，检出率为100%.其中采自黑龙江省伊春市龙牙楤木铅含量高于其他产地，该市全年排放工业固体废弃物90万吨[19]，大多来自冶金、木材加工等废渣排放，破坏土壤、对土壤造成污染，这是导致铅含量偏高的重要原因.采自辽宁省沈阳市龙牙楤木汞含量高于其他产地，沈阳作为老工业城市[20]，化肥、养殖业、污水灌溉都是导致汞含量偏高的原因.不同产地对中药材品质产生影响.为规范使用，需通过分析检测，制订龙牙楤木重金属限量标准.

(3) 龙牙楤木重金属限度标准：近年来，中国颁布《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》和《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》[21]，对中药材重金属限量已有明确规定.《IOS国际标准》规定中药材铅含量不得过10.0 mg·kg-1、镉含量不得过2.0 mg·kg-1、砷含量不得过4.0 mg·kg-1、汞含量不得过3.0 mg·kg-1；《中国绿色行业标准》规定草药铅含量不得过5.0 mg·kg-1、镉含量不得过0.3 mg·kg-1、砷含量不得过2.0 mg·kg-1、汞含量不得过0.2 mg·kg-1.2020年版《中国药典》规定药材铅不得过5.0 mg·kg-1；镉不得过1.0 mg·kg-1，砷不得过2.0 mg·kg-1；汞不得过0.2 mg·kg-1.试验结果显示，所测龙牙楤木中重金属铅、汞含量高于其他元素，远低于上述重金属限量.参考2020年版《中国药典》药材重金属限量标准，研究建议：龙牙楤木药材重金属限度标准为铅不得过3 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.为实现临床用药、市场供应提供更好科学依据，必须解决当下遇到问题，解决中药材中重金属检测研究难题.