嚴(yán)華，黃小艷，于爽，鄭鋅，魏鋒*，馬雙成*

1.中國食品藥品檢定研究院，北京 100050；2.島津企業(yè)管理（中國）有限公司，北京 100020

三七Notoginseng Radix et Rhizoma收載于《中華人民共和國藥典》（以下簡稱《中國藥典》）2020年版[1]，是傳統(tǒng)名貴藥材，具有悠久的臨床用藥歷史，具有散瘀止血、消腫定痛的功效。我國云南省文山州境內(nèi)為世界著名的三七道地產(chǎn)地[2-3]，已依法實(shí)施規(guī)范化種植。文山州位于N22°40′～24°48′、E103°35′～106°12′區(qū)域，文山州三七種植區(qū)土壤屬黃紅壤和紅壤類型，主要有4 類：碳酸鹽巖和碎屑巖混合型黃紅壤（簡稱混合型黃紅壤，即碎屑巖與碳酸鹽巖混合型）、火山巖紅壤（即火山巖風(fēng)化土壤）、碳酸鹽巖紅砂壤（摻雜其他巖石的土壤，質(zhì)地較碳酸鹽巖紅壤粗）和碳酸鹽巖紅壤（主要為碳酸鹽巖，壤質(zhì)單一）[4-6]，出產(chǎn)的三七均具有明顯的地域特征：外觀呈黃褐色、棕褐色、灰褐色、灰黃色[7-8]。近年來，三七被列入可用于保健食品的物品名單[9]，市場需求量日益增加，但道地產(chǎn)地栽培的連作效應(yīng)制約了三七產(chǎn)量[10]，促使種植區(qū)推向N25°45′、E101°51′區(qū)域，包括玉溪、昆明、曲靖、楚雄等地區(qū)。這些地區(qū)土壤背景有的與文山州相近，但出產(chǎn)的三七表面顏色有的較淺，呈土黃色，有的深，呈灰褐色至黑褐色。云南省多地歷來是我國重要的礦產(chǎn)區(qū)，土壤重金屬及微量元素的含量往往較高[11-12]。中藥中的許多微量元素參與蛋白質(zhì)、酶、激素等的生理調(diào)節(jié)過程，起著關(guān)鍵的調(diào)控作用，也是中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的重要組成部分。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，許多具有補(bǔ)益作用的中藥中鋅（Zn）、銅（Cu）、錳（Mn）、鐵（Fe）含量較高，治療風(fēng)濕的中藥中Fe、Zn、Mn 含量較高[13]。Fe 是人體血紅細(xì)胞造血必需的微量元素，Cu與補(bǔ)血生血的作用有一定的內(nèi)在聯(lián)系，Mn是人體中參與造血過程多種酶系統(tǒng)的輔助因子，Zn 是相關(guān)酶的組成部分及激活劑[14]。但同時(shí)某些元素具有毒性，可引發(fā)不良反應(yīng)。已有文獻(xiàn)報(bào)道，部分三七中砷（As）、鉛（Pb）、汞（Hg）等重金屬元素超標(biāo)，影響了其出口貿(mào)易[15-16]?！吨袊幍洹?020 年版一部三七項(xiàng)下增加了有害元素檢查法及含量限度[17]，但僅對As、Pb、Hg、鎘（Cd）、Cu 5 個(gè)重金屬及有害元素規(guī)定限度，其余尚無限度規(guī)定。三七作為藥食同源品種藥物，《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 保健食品》（GB 16740—2014）[18]應(yīng)同等適用，并應(yīng)參考《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14880—2012）[19]。世界各國藥品監(jiān)管機(jī)構(gòu)對藥品元素雜質(zhì)的控制越來越嚴(yán)格[20]，但目前三七中微量元素的研究資料較少。本研究采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）測定不同表面顏色三七中重金屬及微量元素含量，采用SPSS 20.0 軟件，分析樣品表面顏色與土壤背景、重金屬及微量元素的相關(guān)性，為三七規(guī)范種植區(qū)產(chǎn)品的安全性評價(jià)及開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料

Pb、Cd、As、Hg、Cu、鋇（Ba）、鈷（Co）、鉻（Cr）、Fe、Mn、鎳（Ni）、鋁（Al）、Zn 元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（質(zhì)量濃度均為100 μg·mL-1）、金（Au）元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（質(zhì)量濃度為1 μg·mL-1）均來自中國計(jì)量科學(xué)研究院國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；氮?dú)猓兌龋?9.99%）；濃硝酸（優(yōu)級純，Sigma 公司）；30%過氧化氫（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

島津2030 型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀；XPE 105型電子天平（梅特勒-托利多公司）；ETHOS UP型多孔電熱消解爐、聚四氟乙烯消解罐（Milestone 公司）；Milli-Q系列超純水儀（美國密理博公司）。

三七樣品收集時(shí)間為2018—2019 年，產(chǎn)地包括云南省內(nèi)文山州、楚雄州、昆明市、曲靖市、玉溪市、紅河哈尼族彝族自治州、普洱市7 個(gè)地區(qū)，樣品出自4 種土壤背景：混合型黃紅壤、碳酸鹽巖紅壤、碳酸鹽巖紅砂壤和火山巖紅壤，栽培時(shí)間為3 年，顏色歸類為4 種，總計(jì)25 批，經(jīng)中國食品藥品檢定研究院嚴(yán)華主任藥師鑒定均為五加科植物三七Panax notoginseng（Burk.）F.H.Chen 的干燥根，樣品顏色及來源信息見表1。其中樣品描述性特征采用SPSS 20.0數(shù)據(jù)標(biāo)簽定義的方法，樣品表面顏色按由淺至深的順序定義標(biāo)簽值為1代表土黃色；2代表棕色至棕褐色；3 代表紅棕色至紅褐色；4 代表灰褐色至黑褐色。各顏色的代表樣品見圖1。樣品規(guī)格按每500 g樣品的個(gè)數(shù)，即頭數(shù)表示，標(biāo)簽值定義為1 表示≤70 頭；2 表示70＜頭數(shù)≤160 頭；3 表示＞160頭；樣品的4種土壤背景分別定義標(biāo)簽值為1代表混合型黃紅壤；2 代表碳酸鹽巖紅壤；3 代表碳酸鹽巖紅砂壤；4代表火山巖紅壤。

圖1 云南產(chǎn)不同表面顏色的三七

2 方法與結(jié)果

2.1 樣品表面顏色及土壤背景分析

統(tǒng)計(jì)表1描述性特征，有土黃色（1）樣品3批，包括出自文山州碳酸鹽巖紅壤（2）、火山巖紅壤（4）及楚雄州的火山巖紅壤（4）2 種土壤背景；棕色至棕褐色（2）樣品10 批，包括出自文山州的混合型黃紅壤（1）和火山巖紅壤（4）、玉溪市的混合型黃紅壤（1）、紅河哈尼族彝族自治州的碳酸鹽巖紅壤（2）、普洱市和昆明市的火山巖紅壤（4）3 種土壤背景；紅棕至紅褐色（3）樣品9 批，包括出自文山州的混合型黃紅壤（1）、碳酸鹽巖紅壤（2）、碳酸鹽巖紅砂壤（3），昆明市的碳酸鹽巖紅砂壤（3）和火山巖紅壤（4），曲靖市的碳酸鹽巖紅砂壤（3）和火山巖紅壤（4）4 種土壤背景；灰褐色至黑褐色（4）樣品3 批，包括出自文山州的碳酸鹽巖紅砂壤（3）、火山巖紅壤（4），昆明的碳酸鹽巖紅砂壤（3）2 種土壤背景。將定性數(shù)據(jù)定量化，標(biāo)簽值供SPSS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2.2 重金屬及微量元素含量測定

2.2.1ICP-MS條件 高頻頻率：27.12 MHz；高頻功率：1.20 kW；等離子體氬氣流速：9.0 L·min-1；輔助氣：氬氣，流速為1.10 L·min-1；載氣：氬氣，流速為0.70 L·min-1；等離子體炬管：Mini 炬管；采樣深度：5 mm；霧室溫度：5 ℃；池氣體：He氣，流速：6 mL·min-1；池電壓：-21 V；能量過濾器壓力：7.0 V。

2.2.2樣品前處理 稱取樣品粉末0.1 g 于微波消解罐中，加HNO3-H2O2（4∶1）10 mL，預(yù)消解過夜后，200 ℃微波消解。升溫程序：升溫時(shí)間10 min，200 ℃，保持0 min；升溫時(shí)間0 min，200 ℃，保持10 min，消解完后電熱板低溫趕酸至近干，將消解液轉(zhuǎn)入50 mL 量瓶中，用超純水洗滌消解管3 次，合并洗滌液，加入Au 元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000 μg·mL-1）100 μL，加超純水定容至刻線，取上清液測定。供試品溶液測定值如超出標(biāo)準(zhǔn)曲線上限，則用1%硝酸稀釋至標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍內(nèi)再進(jìn)行測定。同法制備空白溶液。

2.2.3標(biāo)準(zhǔn)品溶液的制備 用5%HNO3稀釋多元素混合溶液為0～200 μg·L-1，其中Al、Fe 0～20.0 mg·L-1；Hg 0～2.0 μg·L-1（含2.0 mg·L-1Au），臨用配制。根據(jù)樣品的實(shí)際質(zhì)量濃度調(diào)整各元素的線性范圍。

2.2.4內(nèi)標(biāo)溶液制備 Sc、Ge、Rh、Bi元素母液，用2%硝酸將其稀釋為10 μg·L-1的內(nèi)標(biāo)溶液，在線加標(biāo)。

2.2.5線性及范圍 依次將各質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)品溶液注入電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀中進(jìn)行測定，軟件自動(dòng)以測量值（代表光強(qiáng)）為縱坐標(biāo)（Y），質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（X），繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出回歸方程（表2）。相關(guān)系數(shù)（r）＞0.999，13 個(gè)元素在線性范圍內(nèi)的線性關(guān)系良好。

表2 三七中13個(gè)元素線性線性關(guān)系、儀器和方法檢出限

2.2.6精密性、重復(fù)性、回收率試驗(yàn) 精密性、重復(fù)性的RSD均小于5%，樣品加樣回收率為96.9%～101.2%，表明此方法可靠。

2.2.7樣品測定 取三七樣品按上述方法進(jìn)行樣品處理及儀器測定，結(jié)果見表3。4 種顏色的樣品中13 個(gè)微量元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為Al＞Fe＞Mn＞Cu＞Ni＞Cr＞As、Pb、Co、Cd（As、Pb、Co、Cd 質(zhì)量分?jǐn)?shù)相近）＞Hg、Zn、Ba（Hg、Zn、Ba質(zhì)量分?jǐn)?shù)相近）；紅棕色至紅褐色樣品中Al、Fe 的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高；土黃色樣品中Cu平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高；棕色至棕褐色樣品中Ni 和Co 平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，13 個(gè)元素的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值以紅棕色至紅褐色者最高，灰褐色至黑褐色者最低，僅約為前者的1/4（表3～4）。依據(jù)《中國藥典》2020 年版規(guī)定限度判斷Pb、Cd、As、Hg、Cu 5個(gè)重金屬及有害元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)（Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤5 mg·kg-1；Cd 質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤1.0 mg·kg-1；As質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤2 mg·kg-1；Hg 質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.2 mg·kg-1；Cu 質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤20 mg·kg-1），結(jié)果均遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限度?！妒称钒踩珖覙?biāo)準(zhǔn)保健食品》（GB 16740—2014）中關(guān)于污染物限量僅對鉛、砷、汞3 個(gè)指標(biāo)做了規(guī)定：Pb 不得過2.0 mg·kg-1、總As 不得過1.0 mg·kg-1、總Hg 不得過0.3 mg·kg-1。依此標(biāo)準(zhǔn)，樣品中鉛含量遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限量，但砷含量有10個(gè)樣品出現(xiàn)超標(biāo)，即SQ03、SQ04、SQ07、SQ10、SQ11、SQ12、SQ15、SQ16、SQ17、SQ21，超標(biāo)率達(dá)40%，其中SQ017 超標(biāo)達(dá)46%，涉及3 種表面顏色（除灰褐色至黑褐色）和4 種土壤背景的樣品；依據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14880—2012）規(guī)定的Al 在食品中的限量為100 mg·kg-1判斷，4 種顏色三七樣品的Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)均超標(biāo)8～9倍。4種土壤背景的樣品中，各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布與在表面顏色中的分布呈現(xiàn)相同的規(guī)律，并可見碳酸鹽紅砂壤背景樣品的各元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，其中Al、Fe、Zn、Ba、Pb 平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高；火山巖紅壤中各元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值最低，其中As 質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對最高；混合型黃紅壤樣品中的Mn、Ni、Co、Cd 平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高；碳酸鹽巖紅壤樣品的Cu、Cr、As 質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，Cd 質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，4 種土壤背景的樣品中，《中國藥典》2020 年版規(guī)定的5 種重金屬及有害元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均遠(yuǎn)低于限度規(guī)定，Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均超限度6～11倍，見表5。

表3 三七樣品中重金屬及微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)（n=2） mg·kg-1

表4 云南產(chǎn)4種表面顏色三七樣品中13個(gè)重金屬及微量元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)（） mg·kg-1

表4 云南產(chǎn)4種表面顏色三七樣品中13個(gè)重金屬及微量元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)（） mg·kg-1

表5 云南不同土壤背景三七樣品中13個(gè)重金屬及微量元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)（） mg·kg-1

表5 云南不同土壤背景三七樣品中13個(gè)重金屬及微量元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)（） mg·kg-1

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 及SPSS 20.0 軟件分析，代入樣品表明顏色、土壤背景、頭數(shù)標(biāo)簽值及重金屬及微量元素含量測定結(jié)果，Pearson相關(guān)分析考察樣品土壤背景、表面顏色、頭數(shù)與13個(gè)重金屬及微量元素的相關(guān)性，相關(guān)性強(qiáng)弱以P（雙側(cè)水平）值判斷，r為正時(shí)呈正相關(guān)性，反之為負(fù)相關(guān)性，見表6。

表6 三七樣品外觀特征與13個(gè)重金屬及微量元素含量Pearson相關(guān)分析

4種樣品土壤背景與Co含量呈負(fù)相關(guān)，r為-0.585（P=0.046），即Co的含量呈現(xiàn)混合型黃紅壤＞碳酸鹽巖紅壤＞碳酸鹽巖紅砂壤＞火山巖紅壤，與其他元素含量無顯著相關(guān)；表面顏色與Cd、Mn含量呈顯著負(fù)相關(guān)，r分別為-0.780（P=0.003）和-0.681（P=0.015），即外觀顏色越深（表面顏色標(biāo)簽值越大）Cd、Mn含量有增加的趨勢，規(guī)格與Ba、Co、Hg含量有正相關(guān)，r分別為0.713（P=0.009）、0.657（P=0.020）、0.690（P=0.013），說明隨頭數(shù)增加，此3個(gè)元素含量呈增加趨勢。雖然Al、Fe、Cu元素含量較高，但未與表面顏色的差異有相關(guān)性。同時(shí)，元素間含量中Fe含量與Al、As、Ba、Cd、Hg、Mn呈顯著的正相關(guān)，Cu 與Pb、Zn 有顯著的正相關(guān)性，Mn與Ba、Cd、Co呈顯著的正相關(guān)。

3 討論

云南省礦產(chǎn)資源豐富，礦區(qū)與三七種植區(qū)多重合，種植三七的土壤常為偏酸性紅壤，平均pH約為5.5，土壤的酸化作用易引起土壤中金屬元素的大量溶出并產(chǎn)生毒害。三七的營養(yǎng)主要來源于土壤、空氣和水，施肥的養(yǎng)分要經(jīng)過土壤才能被植物吸收，當(dāng)累積在土壤中的重金屬超過土壤本底含量并達(dá)到危害植物及人類的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必定會(huì)使種植在土壤中的三七重金屬含量超標(biāo)[21]?！吨袊幍洹?020年版三七標(biāo)準(zhǔn)增加了5 種重金屬及有毒有害元素的檢測及限度規(guī)定，樣品的測定結(jié)果均遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限度規(guī)定，說明目前采取的標(biāo)準(zhǔn)化種植對外源性污染的控制起到較好的風(fēng)險(xiǎn)控制作用，但依據(jù)更為嚴(yán)格的保健食品國家標(biāo)準(zhǔn)，卻存在顯著的砷超標(biāo)問題。目前我國對藥品和食品的監(jiān)管采取“分而治之”的政策，應(yīng)引起特別重視，避免給有安全隱患的藥品留下法規(guī)漏洞。本研究結(jié)果顯示，所有樣品中Al 元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，平均為117～994 mg·kg-1，依據(jù)食品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)管理規(guī)定（限量為100 mg·kg-1），均已大幅度超標(biāo)，藥品標(biāo)準(zhǔn)中尚未規(guī)定Al的含量限度，Al毒害不僅阻礙整株植株生長發(fā)育，使植物的生產(chǎn)力下降，進(jìn)入人體的Al 還可導(dǎo)致人體神經(jīng)、免疫、骨骼等系統(tǒng)機(jī)能受損，嚴(yán)重危害人體健康[22]；Fe、Zn、Mn等元素樣品測定結(jié)果質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較高，分別為133～670、13～21、28～50 mg·kg-1，此雖為其止血不留瘀、活血不傷正的藥理作用特點(diǎn)提供了一定的科學(xué)依據(jù)，但人體內(nèi)Fe 元素過量會(huì)損害骨髓的造血機(jī)能，導(dǎo)致內(nèi)分泌功能紊亂[23]，Mn 元素過量會(huì)影響中樞神經(jīng)活動(dòng)，對智力及生殖系統(tǒng)產(chǎn)生影響[24]；參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB14880—2012）及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[19]、《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB2762—2012）及《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006）Mn 的限量標(biāo)準(zhǔn)等[25-27]進(jìn)行分析，F(xiàn)e、Zn、Mn 元素最高限度分別為1200、180、26 mg·kg-1，三七樣品中Fe和Zn 元素含量均在規(guī)定限度以下，棕色至棕褐色樣品及部分紅棕色至紅褐色樣品的Mn 元素含量超標(biāo)；Ni和Cr元素的標(biāo)準(zhǔn)限量分別為1.0、2.0 mg·kg-1，測定結(jié)果顯示兩者普遍超標(biāo)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，火山巖黃紅壤因土壤黏性較大，不利于三七根系的發(fā)育，故主根個(gè)頭較小；碳酸鹽巖紅砂壤土質(zhì)地疏松度較適中，碳酸鹽巖紅壤不僅土質(zhì)疏松度適中，含鈣質(zhì)也更豐富，這2種土質(zhì)出產(chǎn)的三七主根較大[28]，對此還有待進(jìn)一步收集樣品及栽培土壤做深入研究。