羅浚鳳 譚琳山 翁 瑕 楊昕萌 王維生

（廣西大學(xué)資源環(huán)境與材料學(xué)院， 廣西南寧530004）

我國(guó)中草藥資源豐富，但中藥材重金屬超標(biāo)的情況不容忽視［1?2］。Cd 是常見的污染重金屬，會(huì)對(duì)人體造成急性和慢性毒害，積蓄在肝臟和腎臟中造成不可逆的損傷［3］。Cd 也是常見的中藥污染重金屬，在某些不同種類、產(chǎn)地和批次的藥材中均有不同程度的污染［4］。欒爽等［5］調(diào)查了77 種中藥材，有16 個(gè)品種的Cd 含有量超標(biāo)；鄭琪等［6］調(diào)查了9種36 批市售藥材，有7 批Cd 含有量超標(biāo)，其中青蒿、金銀花超標(biāo)率均為75.00%，梔子超標(biāo)率為28.00%。

目前國(guó)內(nèi)評(píng)價(jià)中草藥重金屬污染狀況的主要參考標(biāo)準(zhǔn)是2015 年版《中國(guó)藥典》［7］和《藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》［8］。兩者的限量標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)的是藥材中重金屬的總量，沒有考慮藥材或水煎液中重金屬的形態(tài)。中藥中微量重金屬因存在形態(tài)不同，其藥性、毒性和人體吸收程度差異很大。僅用重金屬總量來評(píng)價(jià)其安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須考慮重金屬的形態(tài)對(duì)其安全性的影響。由于難以測(cè)定植物中不同實(shí)際形態(tài)（價(jià)態(tài)） 重金屬的含有量，通常采取替代性的方法，測(cè)定不同操作形態(tài)重金屬的含有量，如提取態(tài)和溶解態(tài)重金屬的含有量［9?10］。有一些文獻(xiàn)測(cè)定了中藥水煎液中懸浮態(tài)和溶解態(tài)（包括可溶有機(jī)態(tài)和可溶無(wú)機(jī)態(tài)） 重金屬的含有量，但未進(jìn)一步用于中藥重金屬污染評(píng)價(jià)［11?12］。

飲食攝入是接觸重金屬的主要途徑，長(zhǎng)期服用具有重金屬污染的中草藥制劑可能會(huì)對(duì)人體帶來健康風(fēng)險(xiǎn)。評(píng)估藥材中重金屬污染的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)，主要分為致癌評(píng)估和非致癌評(píng)估［13］。有學(xué)者采用美國(guó)環(huán)境保護(hù)署 （EPA） 提出的基于危險(xiǎn)商數(shù)（Hazard Quotient，HQ） 的非致癌評(píng)估方法，對(duì)8種中草藥涼茶中重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，HQ均小于1，普通成年人每日攝入4.5 g 的中草藥涼茶包不具有健康風(fēng)險(xiǎn)［14］。

有學(xué)者測(cè)定了廣西不同產(chǎn)地紅絲線中重金屬的含有量，其中Cd 含有量在1.62～17.25 mg／kg 范圍內(nèi)，超過《藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》 規(guī)定的限量值［15］。

本實(shí)驗(yàn)以莪術(shù)和山芝麻為研究對(duì)象，探討影響壯藥水煎液中Cd 和Zn 濃度的因素，優(yōu)化煎煮條件，測(cè)定莪術(shù)和山芝麻水煎液中不同形態(tài)的Cd 和Zn 的含有量，并評(píng)估莪術(shù)和山芝麻水煎液中Cd 的健康風(fēng)險(xiǎn)，以期有助于分析評(píng)價(jià)壯藥的重金屬安全性，為莪術(shù)和山芝麻進(jìn)一步的發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料

1.1 材料與試劑 Zn 和Cd 的單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液均自購(gòu)于國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心，質(zhì)量濃度分別為1 000、100 mg／L；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)大蔥（GB10049） 購(gòu)自中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理化學(xué)勘查研究所。硝酸和高氯酸均為優(yōu)級(jí)純?cè)噭?，其他試劑為分析純，水為超純水。莪術(shù)采購(gòu)于廣西南寧市藥店，山芝麻采購(gòu)于廣西玉林市中藥材交易中心，由廣西中醫(yī)藥大學(xué)黃瑾明教授鑒定分別為Curcuma kwangsiensisS.G.Lee et C.F.Liang 和He?licteres angustifoiaL.的干燥根。

1.2 樣品預(yù)處理 將莪術(shù)和山芝麻樣品用自來水沖洗干凈，再用去離子水清洗，于烘箱中恒溫（80±2） ℃烘干至恒定質(zhì)量，破碎、研磨、過60目篩，樣品用密封袋保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 樣品元素總量測(cè)定 準(zhǔn)確稱取莪術(shù)和山芝麻干燥樣品各0.200 0 g 分別置于50 mL 三角燒杯中，各加入10 mL 混合酸（硝酸?高氯酸4 ∶1），靜置過夜。將三角燒杯置于可調(diào)溫電熱板上，加熱消解，并趕酸至剩余溶液體積約為1 mL，冷卻至室溫，將消解液轉(zhuǎn)移至10 mL 量瓶中，用5%硝酸定容，冷藏待測(cè)。用ICP?MS 測(cè)定樣品溶液中Cd 和Zn 的濃度。測(cè)定莪術(shù)、山芝麻和大蔥中Cd 和Zn的總量時(shí)，設(shè)置6 個(gè)平行樣，其他樣品設(shè)置3 個(gè)平行樣。

1.4 水煎條件確定 單因素條件藥水比為1 ∶8、1 ∶10、1 ∶12、1 ∶15 （g／mL），水煎液pH 為4.0、4.5、5.0、6.0、7.0，煎煮時(shí)間為20、40、60、90 min，水煎液外加配體物質(zhì)為 NaCl、NaNO3、檸檬酸和絲氨酸，Cl-質(zhì)量濃度分別為2、5、10、20、40 mg／L；質(zhì)量濃度分別為1、2、4、6、10 mg／L；檸檬酸質(zhì)量濃度分別為20、50、80、125、250 mg／L；絲氨酸質(zhì)量濃度分別為2、5、10、20、40 mg／L。準(zhǔn)確稱取莪術(shù)和山芝麻干燥樣品各0.500 0 g 分別置于50 mL 燒杯中，加入不同濃度的配體物質(zhì)，達(dá)到設(shè)定的藥水比，調(diào)節(jié)pH。將燒杯置于電爐上大火加熱至沸騰后調(diào)至小火，保持微沸煎煮不同的時(shí)間，期間注意補(bǔ)充蒸發(fā)的水分。水煎液冷卻至室溫補(bǔ)足蒸發(fā)的水分，自然靜置2 h，用雙層紗布過濾后得到濾液為水煎液，濾渣為水煎渣。水煎液以9 000 r／min 的轉(zhuǎn)速離心10 min，取上清液2 mL 至10 mL 量瓶中，用5%硝酸定容，冷藏待測(cè)。分別測(cè)定不同的單因素條件對(duì)水煎液中Cd 和Zn 濃度的影響，確定煎煮條件。根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用正交試驗(yàn)優(yōu)化煎煮條件。

1.5 水煎液中重金屬形態(tài)分析 借鑒文獻(xiàn)對(duì)中藥水煎液進(jìn)行形態(tài)分析的流程［11］，確定了莪術(shù)和山芝麻水煎液中Cd 和Zn 的形態(tài)分析流程： 用優(yōu)化的煎煮條件制得莪術(shù)和山芝麻的水煎液，水煎液經(jīng)紗布過濾后以9 000 r／min 的轉(zhuǎn)速離心10 min，離心上清液經(jīng)0.45 μm 微孔濾膜抽濾，濾液為可溶態(tài)溶液。合并離心沉淀物和濾膜上的殘?jiān)?，即懸浮態(tài)殘?jiān)?。?.0 mL 可溶態(tài)溶液，以5.0 mL／min 體積流量通過D101 樹脂，收集流出液，然后用20 mL去離子水以5.0 mL／min 體積流量淋洗，收集淋洗液，合并流出液和淋洗液，即可溶無(wú)機(jī)態(tài)溶液。再用20 mL 丙酮洗脫樹脂，洗脫液為可溶有機(jī)態(tài)溶液。收集紗布中的壯藥水煎渣，在烘箱中（80 ±2） ℃烘干至恒定質(zhì)量。準(zhǔn)確稱取干燥水煎渣樣品0.500 0 g，加入20 mL 四氯化碳溶液，超聲振蕩提取30 min，雙層紗布過濾，收集的濾液為殘?jiān)袡C(jī)態(tài)溶液；收集的濾渣繼續(xù)加入20 mL 濃鹽酸，超聲振蕩提取30 min，雙層紗布過濾，收集的濾液為殘?jiān)鼰o(wú)機(jī)態(tài)溶液。

含不同形態(tài)重金屬的溶液和殘?jiān)凑铡?.3”項(xiàng)下的方法消解，ICP?MS 法測(cè)定其中Cd 和Zn 的濃度。

1.6 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 為評(píng)估中草藥中重金屬潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)，選擇了基于HQ 值的非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法［13］，如果HQ＜1，表明攝入的重金屬不具有健康風(fēng)險(xiǎn)，若HQ＞1，表明攝入的重金屬對(duì)人體潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)需要引起重視。且HQ 值越大，對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)越大。

2 結(jié)果與分析

2.1 莪術(shù)和山芝麻中Cd 和Zn 含有量 莪術(shù)、山芝麻和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（大蔥） 中Cd 和Zn 的含有量見表1。為檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作和儀器分析的準(zhǔn)確性，測(cè)定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)大蔥（GBW10049） 樣品，結(jié)果表明大蔥中Cd 和Zn 的測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值吻合，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

表1 莪術(shù)、山芝麻和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中Cd 和Zn 的含有量（，mg／kg， n＝6）Tab.1 Contents of Cd and Zn in C.kwangsiensis，H.angustifoia and the standard material （，mg／kg， n＝6）

表1 莪術(shù)、山芝麻和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中Cd 和Zn 的含有量（，mg／kg， n＝6）Tab.1 Contents of Cd and Zn in C.kwangsiensis，H.angustifoia and the standard material （，mg／kg， n＝6）

由表1 可知，莪術(shù)和山芝麻中Cd 的含有量分別為1.75、5.61 mg／kg，Zn 含有量分別為137.52、65.75 mg／kg。莪術(shù)和山芝麻中Cd 的含有量均超過《藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》 中規(guī)定的限量（0.3 mg／kg），Zn 沒有明確的限量標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 藥水比對(duì)莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 總量的影響 在煎煮時(shí)間為60 min，未調(diào)節(jié)水煎液pH，水煎液未添加配體物質(zhì)的條件下，考察藥水比對(duì)莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 總量的影響，結(jié)果見圖1。由圖1可知，當(dāng)其他因素相同時(shí)，隨藥水比的增加，莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 的總量稍有增加。根據(jù)文獻(xiàn)的常用條件［16］和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)確定藥水比為1 ∶10（g／mL）。

圖1 藥水比對(duì)莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 總量的影響Fig.1 Effect of the ratio of C.kwangsiensis to water on the amount of Cd and Zn in aqueous decoction of C.kwangsiensis

2.3 煎煮時(shí)間對(duì)莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 質(zhì)量濃度的影響 在藥水比1 ∶10 （g／mL），未調(diào)節(jié)水煎液pH，水煎液未添加配體物質(zhì)的條件下，考察煎煮時(shí)間對(duì)莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 濃度的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。由圖2 可知，當(dāng)其他因素相同時(shí)，隨著煎煮時(shí)間的增加，莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 的濃度先增加后保持穩(wěn)定。確定煎煮時(shí)間為60 min。

圖2 時(shí)間對(duì)莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 質(zhì)量濃度的影響Fig.2 Effect of time on the concentrations of Cd and Zn in aqueous decoction of C.kwangsiensis

2.4 pH 對(duì)莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 質(zhì)量濃度的影響 在藥水比為1 ∶ 10 （g／mL），煎煮時(shí)間為60 min，水煎液未添加配體物質(zhì)的條件下，考察pH 對(duì)莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 質(zhì)量濃度的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。由圖3 可知，當(dāng)其他因素相同時(shí)，隨著水煎液pH 增加，莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 的質(zhì)量濃度先增加后減少，pH 為5.0～5.5 時(shí)效果較好。確定水煎液pH 為5.0。

圖3 pH 對(duì)莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 質(zhì)量濃度的影響Fig.3 Effect of pH on the concentrations of Cd and Zn in aqueous decoction of C.kwangsiensis

2.5 添加配體對(duì)莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 質(zhì)量濃度的影響 在藥水比為1 ∶10 （g／mL），煎煮時(shí)間為60 min，水煎液pH 5.0 的條件下，考察配體種類和濃度對(duì)莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 質(zhì)量濃度的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4。由圖4 可知，添加檸檬酸對(duì)莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 的質(zhì)量濃度影響較大，隨著添加濃度的增加，莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 的質(zhì)量濃度先增加后保持穩(wěn)定。添加絲氨酸、Cl?和NO3?對(duì)莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 的質(zhì)量濃度影響較小，綜合考慮以上結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)選擇添加的配體為檸檬酸，質(zhì)量濃度為125 mg／L。

2.6 莪術(shù)煎煮條件優(yōu)化 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇藥水比 （A）、煎煮時(shí)間 （B）、水煎液pH（C） 和檸檬酸濃度（D） 進(jìn)行4 因素3 水平的正交試驗(yàn)。以莪術(shù)水煎液中Cd 質(zhì)量濃度為例，結(jié)果見表2。由表2 可知，pH 對(duì)莪術(shù)水煎液中Cd 質(zhì)量濃度的影響最大，煎煮時(shí)間的影響最小，確定最優(yōu)方案為A2B3C1D2，即水煎液pH 5.0，水煎液配體檸檬酸質(zhì)量濃度為125 mg／L，藥水比1 ∶ 10（g／mL），煎煮時(shí)間60 min。

圖4 配體濃度對(duì)莪術(shù)水煎液中Cd 和Zn 質(zhì)量濃度的影響Fig.4 Effect of concentration of ligand on the concentrations of Cd and Zn in aqueous decoction of C.kwangsiensis

2.7 山芝麻水煎液中Cd 和Zn 質(zhì)量濃度的影響因素 方法與結(jié)果同“2.2”～ “2.6” 項(xiàng)下一致，單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)的結(jié)果見表3。

2.8 莪術(shù)和山芝麻水煎液中Cd 和Zn 的形態(tài)分析 分別稱取莪術(shù)和山芝麻各0.500 0 g，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化煎煮條件，分別制得莪術(shù)和山芝麻的水煎液。水煎液經(jīng)過形態(tài)分析流程，測(cè)定了其中不同形態(tài)Cd 和Zn 的含有量，結(jié)果見表4。

由表4 可知，水煎之后，莪術(shù)中大部分（65.71%） 的 Cd 仍然殘留在水煎渣中，有20.57%的Cd 在殘留在懸浮態(tài)中，只有24.00%的Cd 轉(zhuǎn)移至可溶態(tài)中?？扇軕B(tài)的Cd 分為可溶有機(jī)態(tài)的Cd 和可溶無(wú)機(jī)態(tài)的Cd，占總量的比例分別為4.57%、16.57%。相比之下，Zn 在不同形態(tài)中的比例和Cd 完全不同。水煎之后，莪術(shù)中大部分（64.96%） 的Zn 轉(zhuǎn)移至可溶態(tài)中，水煎渣和懸浮態(tài)中的Zn 占總量的比例分別為28.31%、4.42%，可溶有機(jī)態(tài)和可溶無(wú)機(jī)態(tài)的Zn 占總量的比例分別為8.22%、58.54%。莪術(shù)中的Zn 更容易轉(zhuǎn)移至可溶態(tài)和可溶無(wú)機(jī)態(tài)。山芝麻水煎液中Cd 和Zn 在不同形態(tài)中的比例和莪術(shù)中Cd 的比例類似。山芝麻水煎渣、可溶態(tài)和懸浮態(tài)中的Cd 占總量的比例分別為80.93%、4.99%、9.98%，可溶有機(jī)態(tài)和可溶無(wú)機(jī)態(tài)中的Cd 占總量的比例分別為0.36%、4.10%。山芝麻水煎渣、可溶態(tài)和懸浮態(tài)中的Zn占總量的比例分別為45.44%、13.57%、32.73%，可溶有機(jī)態(tài)和可溶無(wú)機(jī)態(tài)中的Zn 占總量的比例分別為6.94%、8.78%。莪術(shù)和山芝麻中的Cd 主要存在于水煎渣中，較難轉(zhuǎn)移至可溶態(tài)和可溶無(wú)機(jī)態(tài)中。

表2 莪術(shù)水煎液試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Tab.2 Design and results of tests of C.kwangsiensis aque?ous decoction

表3 山芝麻水煎液?jiǎn)我蛩卦囼?yàn)和正交試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Results of single factor experiment and orthogonal experiment of H.angustifoia aqueous decoction

2.9 莪術(shù)和山芝麻中Cd 的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 因藥方的用量各有不同，參考文獻(xiàn)中常用的劑量［17?18］，取莪術(shù)和山芝麻每人每日攝入量為10.00 g，成年人標(biāo)準(zhǔn)體質(zhì)量為60 kg，計(jì)算莪術(shù)和山芝麻中Cd 的HQ 值，得莪術(shù)中重金屬Cd 的危險(xiǎn)商數(shù)HQ 為0.07，遠(yuǎn)小于1，表明莪術(shù)中的Cd 對(duì)人體不具有健康風(fēng)險(xiǎn)；山芝麻中Cd 的危險(xiǎn)商數(shù)HQ 為0.05，也遠(yuǎn)小于1，表明山芝麻中的Cd 對(duì)人體不具有健康風(fēng)險(xiǎn)。若不考慮藥材中可溶態(tài)的重金屬含有量占總量的比例，用藥材中重金屬總量計(jì)算莪術(shù)和山芝麻中Cd 的危險(xiǎn)商數(shù)HQ′，莪術(shù)和山芝麻中Cd 的HQ′分別為0.29 和1.00，表明莪術(shù)中的Cd 對(duì)人體不具有健康風(fēng)險(xiǎn)，山芝麻中的Cd 對(duì)人體具有潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)，需引起重視。

表4 0.5 g 莪術(shù)和山芝麻的水煎液和水煎渣中不同形態(tài)Cd 和Zn 的質(zhì)量（μg）Tab.4 Amount of Cd and Zn in different states of the aqueous decoction and the residues of 0.5 g C.kwangsiensis and H.angustifoia （μg）

3 討論

本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步分析了壯藥水煎液和水煎渣的不同形態(tài)，水煎后莪術(shù)和山芝麻中的Cd 主要存在于水煎渣中，占總量的比例分別為 65.71%、80.93%，轉(zhuǎn)移至可溶態(tài)中的Cd 較少，比例分別為24.00%、13.57%，可溶無(wú)機(jī)態(tài)中的Cd 占總量比例分別為16.57%、4.10%。莪術(shù)和山芝麻中Cd 的含有量分別為1.75、5.61 mg／kg，超標(biāo)4.8 倍和17.7 倍，水煎后，最易被吸收的Cd 分別只占總量的16.57%、4.10%，可見水煎后莪術(shù)和山芝麻中Cd 較少轉(zhuǎn)移至水煎液中的可溶態(tài)。山芝麻水煎液中Zn 的情況和Cd 類似，其總量為65.75 mg／kg，水煎后可溶態(tài)和可溶無(wú)機(jī)態(tài)中的Zn 占總量的比例分別為13.57%、8.78%，大部分Zn 仍殘留在水煎渣中。莪術(shù)中Zn 的含有量為137.52 mg／kg，水煎后可溶態(tài)和可溶無(wú)機(jī)態(tài)中的Zn 占總量的比例分別為64.96%、58.54%，可見莪術(shù)中Zn 更容易轉(zhuǎn)移至水煎液中的可溶態(tài)。同種藥材水煎后不同重金屬在水煎渣、可溶態(tài)、可溶無(wú)機(jī)態(tài)中的比例相差可能較大，不同藥材水煎后同種重金屬在水煎渣、可溶態(tài)、可溶無(wú)機(jī)態(tài)中的比例相差也可能較大，這會(huì)影響藥材重金屬污染對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估。

本實(shí)驗(yàn)中若不考慮轉(zhuǎn)移至水煎液中可溶態(tài)的Cd 的含有量及轉(zhuǎn)移比例，直接用藥材中Cd 的總量計(jì)算莪術(shù)和山芝麻中Cd 的危險(xiǎn)商數(shù)HQ′。莪術(shù)中Cd 的HQ′＜1，表明每日攝取10.00 g 的莪術(shù)不具健康風(fēng)險(xiǎn)，山芝麻中Cd 的HQ′≥1，表明每日攝取10.00 g 的山芝麻具有一定的健康風(fēng)險(xiǎn)。考慮水煎后轉(zhuǎn)移至水煎液可溶態(tài)的Cd 的含有量及轉(zhuǎn)移比例，莪術(shù)和山芝麻中Cd 的HQ 均小于1，表明每日攝取10.00 g 壯藥莪術(shù)或山芝麻煎煮后的水煎液，對(duì)成年人不會(huì)構(gòu)成健康風(fēng)險(xiǎn)。若要通過服用水煎液攝入對(duì)人體構(gòu)成健康風(fēng)險(xiǎn)（HQ ＞1） 的Cd，成年人每日至少需攝取142.85 g 莪術(shù)或214.33 g山芝麻煎煮后的水煎液，該劑量和文獻(xiàn)參考的每日攝入劑量相比，相差至少超過了10 倍。因此，評(píng)估藥材中的重金屬元素對(duì)人體的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，與只考慮藥材中重金屬總量相比，考慮煎煮后水煎液中可溶態(tài)重金屬的含有量可能更為合理。