猪胆粉中重金属污染特征及健康风险评价*

廖予菲，卢昌晶，王 萍，张瑞瑞

（1.陕西国际商贸学院，陕西 西安 712046；2.陕西国际商贸学院/陕西省中药绿色制造技术协同创新中心，陕西 西安 712046；3.陕西新丝路质量检测技术评估有限公司，陕西 西安 712046）

中药材及其饮片的质量直接影响临床用药的安全性与有效性。重金属是重要的中药外源性污染物之一，容易在中药材种植、采收、加工等环节引入[1]。中药材一旦被重金属污染，且污染物难以被降解，在人体中积蓄，可能会危害健康，尤其对神经系统、造血系统、消化系统、泌尿系统影响较大，严重影响安全用药[2-7]。但也应注意，重金属污染与重金属超标不可混为一谈。判定中药检出的重金属是否存在风险，应采用风险评估方法定量计算其暴露值，再判断是否存在不可接受的风险。因此，精准识别中药中重金属元素，开展风险评估工作对于制定中药重金属限量标准，采取有效的风险控制措施具有指导性意义。

猪胆作为人类饲养猪的副产品使用已有数千年历史[8]。民间使用及现代临床应用表明，猪胆粉具有较好的清热解毒、止咳平喘作用，治疗黄疸、百日咳、滴虫性阴道炎、结肠炎等症具有良好疗效[9-10]。随着我国养猪业的迅速发展和集约化程度的不断提高，部分微量重金属元素作为饲料添加剂被广泛用于畜禽养殖业，然而某些养猪场饲料中重金属的添加量远远超出动物的需要量。猪采食后，部分重金属被吸收并蓄积在动物组织内，给猪胆粉药材应用带来较大的安全隐患[11-12]。

现猪胆粉重金属元素残留引发风险的报道较少，本研究采用电感耦合等离子体质谱法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）测定17批猪胆粉中8种重金属元素含量，对重金属污染等级和对人体的健康风险进行分析评价，以期为该类药材质量控制、安全应用及高质量资源开发提供依据。

1 仪器与材料

1.1 实验仪器 ICAP RQ ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪（赛默飞世尔科技公司）；Multi Wave PRO 41HVT56微波消解仪（安东帕中国有限公司）；SQP-SE10CURA225D-1CN电子天平（赛多利斯科学仪器有限公司）。

1.2 实验材料 铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）、汞（Hg）、铜（Cu）、铟（In）、铋（Bi）、金（Au）单元素标准溶液（质量浓度：1000 μg/mL，批号：204029-8，204046-5，207003-1，207031-1，206020-1，203044-2，204006-2，206003-1）均购于国标检验认证有限公司；锗（Ge）单元素标准溶液（质量浓度：1 000 μg/mL，批号：207002）购于国家有色金属及电子材料分析测试中心；铬（Cr）、锌（Zn）、镍（Ni）单元素标准溶液（质量浓度：1 000 μg/mL，批号：GBW08614，GBW08620，GBW08618）均购于中国计量科学研究院；分析级体积分数65%硝酸购于德国Merck公司；其他试剂为分析纯，水为超纯水。

猪胆粉样品共17批，编号1～5（产地安徽，批号：Y190101，Y190102，Y190103，Y190301，Y190302）；6 ～10 号（产地河南，批号：20180801，20190501，20190502，20190503，20190504），11～17（产地福建，批号：Y1-191109，Y1-191110，Y1-190912，Y1-191113，Y1-191013，Y1-191204，Y1-19004）。以上样品经陕西国际商贸学院中药学教研室鉴定为猪科动物猪Sus scrofa domesticaBrisson.胆汁的干燥品。

2 实验方法

2.1 ICP-MS测定参数 采用氦气碰撞-动能歧视模式进行样品分析，RF功率：1548.6 W；接口温度：33.89 ℃；冷却气流量：13.98 L/min；辅助气流量：0.798 L/min；冷却水流速：0.73 L/min；雾化器气体流量：1.031 L/min；蠕动泵泵速：40.0 L/min；驻留时间：0.05 ms；扫描次数25次；反应池气（He）体积流量：5.4 L/min；取样锥：Ni锥；采样深度：10 mm。

2.2 对照品溶液制备 精密移取适量多元素标准溶液，用10%的HNO3溶液稀释，制备成含As、Cd质量浓度0.25、0.50、1.25、2.50、5.00、10.00、25.00 ng/mL；含Pb、Cr质量浓度0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、20.0、50.0 ng/mL；含Cu、Zn、Ni 5、10、25、50、100、200、500 ng/mL；含Hg 0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 ng/mL的系列浓度混合对照品溶液。

2.3 内标溶液制备 分别精密移取适量的Ge、In、Bi单元素标准溶液，用10%的HNO3溶液稀释，配制成质量浓度为1 μg/mL的混合内标液。

2.4 供试品溶液的制备 取样品粉末0.25 g，精密称定，置耐压微波消解罐中，加硝酸8 mL，密闭并按表1的消解程序进行消解。消解完全后，泄压冷却，将消解罐放在电热板上180 ℃赶酸至剩余1 mL，冷却至室温，转入50 mL量瓶中，精密加入金单元素标准溶液（1 μg/mL）200 μL，用水稀释至刻度，摇匀，即得。除不加金单元素标准溶液外，其余同法制备试剂空白溶液。

表1 微波消解仪实验条件

2.5 方法学考察 分别对线性关系、检测限、精密度、重复性、加标回收率进行考察，确认方法的适用性。

2.6 样品测定 分别精密称取1～17号猪胆粉样品，按“2.4”项下方法制备各供试品溶液，按“2.1”项下条件进样测定，按标准曲线法计算各元素含量。

3 结果与分析

3.1 方法学考察结果 8种元素在对应的浓度范围内，元素浓度和仪器响应值呈良好的线性关系，其检测限均能满足分析要求。在痕量分析要求下，仪器精密度较好，方法重复性良好，准确度高，符合分析测定要求。（见表2）

表2 方法学考察结果

3.2 猪胆粉重金属含量特征分析 17批猪胆粉中各重金属元素分布情况见图1，数据统计见表3。各批次样品中，8种重金属元素均有检出，各元素含量的波动范围均较大，波动最为明显的是Cd、As，分别为0～0.157 mg/kg，0.003～0.192 mg/kg，对应变异系数达到239.7%、123.5%。以2020年版《中华人民共和国药典》[13]、GB2762-2022《食品安全国家标准食品中污染物限量》[14]等标准中重金属规定的最大限量值（Pb≤5.0 mg/kg、Cd≤1.0 mg/kg、As≤2.0 mg/kg、Hg≤0.2 mg/kg、Cu≤20.0 mg/kg、Zn≤25.0 mg/kg、Cr≤1.0 mg/kg、Ni≤0.4 mg/kg）为标准时，Cu、Cr、Ni超标的情况比较普遍，其中6批次Cu超标，超标率35.3%，15批次Cr超标，超标率88.2%，16批次Ni超标，超标率94.1%。Hg也有1个批次检出值超过限量值，其他元素未超出标准值。

图1 17 批次猪胆粉重金属元素含量柱状图

表3 猪胆粉重金属元素含量描述性统计分析结果（n=17）

3.3 猪胆粉重金属污染评价 采用单项污染指数法[15]评价某一重金属元素对猪胆粉药材的污染程度，计算公式如下：

式中：Pi为某种重金属i的单项污染指数；Ci为重金属i的实测值；Si为重金属i的限量标准值。当Pi≤1时，未被污染；Pi＞1时，即被某一重金属元素污染。

为了全面了解8种重金属元素对猪胆粉药材的综合污染程度，突出体现高浓度重金属元素的影响，本研究在单项污染指数法的基础上引入综合污染指数法[16]，计算公式如下：

式中：Pz为综合污染指数；（Pi）2max为8种重金属单项污染指数中最大值的平方；（Pi）2ave为样品中8种重金属中单项污染指数均值的平方。PZ≤0.7为安全级，0.7＜PZ≤1为警戒级，1＜PZ≤2为轻度污染；2＜PZ≤3为中度污染、PZ＞3为重度污染。

本研究根据单项污染指数和综合污染指数评价样品的重金属污染程度并划分污染等级，结果见表4。单项指数从大到小排序为：Ni＞Cr＞Cu＞Zn＞Hg＞As＞Pb＞Cd。猪胆粉药材主要受到Ni、Cr、Cu 3种元素的污染。其中污染程度最深的为Ni，16批次样品的Pi＞1，其中编号为1、4、5的样品，Pi分别达到6.189、5.173、5.570。Cr次之，15批次样品Pi＞1，受到Cu污染样品有6批次。从污染等级来看，猪胆粉受8种重金属污染的等级均达到了警戒级及以上，其中轻度污染7批次、中度污染2批次、重度污染4批。

表4 猪胆粉重金属污染等级评价结果

3.4 猪胆粉的健康风险评价 通过对猪胆粉污染评价发现大多数批次药材已受到不同程度的重金属污染，为探究药材服用后对人体可能引发潜在健康风险，本研究采用美国环保署（U.S. Environmental Protection gency, US EPA）推荐的健康风险指数（hazard quotient, HQ）评价模型对猪胆粉所产生的重金属健康风险进行定量评估，计算公式为[17]：

公式中，Ci为猪胆粉中重金属含量（mg/kg）；FIR为猪胆粉成年人的日均摄入量（kg/d）。参照2020年版《中华人民共和国药典》中用量，以最大值进行计算，取值6.0×10-4kg/d；EF为暴露频率（d/a），取值365 d/a；ED为暴露年限（a），成年人取值70 a；BW成年人平均体质量，取值为60 kg[18]；AT为平均暴露时间（a），通常取值为ED×365；RfD为重金属每日允许摄取最大量[mg/（kg·d）]，参照于美国环保署规定的安全限量和世界卫生组织暂定的每周可耐受摄入量，Pb、Cd、As、Hg、Cu、Zn、Cr、Ni的RfD分别为3.5×10-3、0.001、3.0×10-4、3.0×10-4、0.04、0.3、1.5、0.2 mg/（kg·d）[19]。HI为危害指数，当HQ≤1和HI≤1时，表明没有非致癌风险，当HQ＞1或HI＞1时，表明存在非致癌风险。

其中，被国际癌症研究机构认定具有致癌风险的重金属有Cd、Cr、As等，个体在一生中暴露于致癌物质得癌症的概率可用致癌物质的健康风险评价指数Riski来表示，计算公式如下[20]：

式中，SF为经口途径致癌强度因子，结合2014年我国发布的《污染场地风险评估技术导则》（HJ 25.3-2014），Cd、Cr、As分别取值6.1、0.5、1.5 mg/（kg·d）[21]。当1×10-6＜Riski＜1×10-4时，不具备致癌风险，当Riski＞1×10-4时，存在致癌风险。

单项元素健康风险指数HQ及危害指数HI结果见表5。8种重金属的HI与HQ平均值均小于1，即不具有非致癌健康风险。HQ贡献率表现为Cu＞Hg＞As＞Pb＞Zn＞Cd＞Ni＞Cr，结合污染指数评价分析表明，虽然大部分批次药材达到警戒级以上，但由于摄入量低，且可耐受摄入量存在差异，导致健康风险贡献率不一样。如重金属Ni、Cr的污染指数最高，超标情况最为突出，但对健康风险评价的贡献却较低。而Cu、Hg等元素仅部分批次存在污染现象，但对健康风险值贡献率较大，更值得我们关注。

表5 非致癌健康风险评价结果

Cd、Cr、As等是国际癌症研究机构认定的致癌物质，重金属的致癌风险指数结果（见表6）表明，Cr的Risk值高于Cd、As，可见猪胆粉中主要可能引起致癌风险的元素为Cr。各元素的Risk均小于1×10-4，说明猪胆粉药材整体上不具备致癌风险。中药不同于食物，并非每天都摄入，其使用频率相对较少，引起的健康风险应理性看待，但长期使用的暴露行为还应得到重视。

表6 致癌健康风险评价结果

4 讨论与结论

2020年版《中华人民共和国药典》涉及中药材中重金属限量检查的有38种，同时新增了中药中重金属及有害元素的限度指导值。一般来讲重金属残留有沿着食物链富集的特性，动物药中的重金属限量值往往比植物药高[22]。但猪胆粉无有害元素限量指标，本研究仍参考2020年版《中华人民共和国药典》中Pb、Cd、As、Hg、Cu的限量值。猪胆粉药材由猪胆汁经过滤、干燥、粉粹等工艺制成，其原料饲养、产品制备加工等过程易于引入Zn、Cr、Ni等有害元素。中药材暂未要求控制这些元素，因此本研究参考GB2762-2022《食品安全国家标准食品中污染物限量》中的限量值。

测定结果显示，猪胆粉药材中Ni、Cr、Cu、Hg含量超出标准限值，超标率分别达到94.1%、88.2%、35.3%、5.9%，Ni、Cr超标问题较为突出。这可能因为动物猪的生长环境包括食物、水、空气中含有重金属元素，且猪胆作为重要的消化器官，易于富集特定的重金属元素。建议规范化养殖动物猪，减少含重金属饲料的使用，改善猪胆粉生产、仓储、包装等条件，避免引入不必要的重金属。据报道，Cr是自然界中广泛存在的元素之一。通常情况下，Cr以三价或六价的形式存在，三价铬是人体必需的微量元素。六价铬则具有高毒性，是公认的致癌物[23]。过度接触和积累Ni会造成发育毒性、遗传毒性、免疫毒性、血液毒性、生殖毒性和神经毒性[24]。因此有必要进一步对猪胆粉中重金属元素污染等级和人体健康风险进行分析评估。

猪胆粉受8种重金属污染的等级均达到了警戒级及以上，Ni、Cr、Cu 3种元素的单项污染指数均较高。结合健康风险指数评价模型和致癌物质的健康风险评价指数结果，虽然大部分批次药材受到重金属污染，但由于摄入量低，且可耐受摄入量存在差异。如重金属Ni、Cr的污染指数最高，超标情况最为突出，但对健康风险评价的影响较低。整体来看，猪胆粉中8种重金属元素引发的潜在健康威胁较低，但Cu、Hg等元素，因对健康风险值贡献率较大，还应重视其超标问题。