劉慧香,李啟艷,劉春霖,高天陽,胡文岳,謝強(qiáng)勝

(山東省食品藥品檢驗(yàn)研究院,國(guó)家藥品監(jiān)督管理局化妝品原料質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 濟(jì)南 250101)

紅參為五加科植物人參(PanaxginsengC.A.Mey.)的栽培品經(jīng)蒸制后的干燥根及根莖,秋季采挖、洗凈、蒸制、干燥后所得[1]。根據(jù)產(chǎn)地的不同,紅參主要分為中國(guó)紅參、韓國(guó)紅參和日本紅參等,其中中國(guó)紅參主產(chǎn)于中國(guó)東北地區(qū)。紅參的質(zhì)量受產(chǎn)地土壤、水分、光照、生長(zhǎng)年限及采收后處理加工方法等影響。紅參性溫、味甘微苦,具有大補(bǔ)元?dú)?、?fù)脈固脫、益氣攝血功能,主治體虛欲脫、肢冷脈微、氣不攝血、崩漏下血。紅參作為一味藥食同源的名貴藥材,被開發(fā)到多個(gè)領(lǐng)域,如用來制備中成藥或補(bǔ)益類保健食品。

紅參富含皂苷類成分[2-4]、揮發(fā)油類成分[5]、蛋白質(zhì)、多糖[6-7],此外也含有豐富的無機(jī)元素[8],如鐵、鋅、銅、鈷、錳、鎳等。從1995年紅參作為單獨(dú)品種載入《中國(guó)藥典》,就開始有紅參中無機(jī)元素的研究。吳錦忠等[9]對(duì)鮮人參和紅參中19種無機(jī)元素(包括Fe、Mn、Cu、Pb、Cd等)進(jìn)行比較分析,表明紅參和人參各元素含量差異較大。郭金芝等[10]采用ICP-MS法對(duì)四年生和五年生紅參中Mn、Cu、Zn、Ba、Co、Fe、Ni、Cd 8種微量元素進(jìn)行測(cè)定,表明五年生紅參各元素含量略高于四年生紅參。關(guān)于紅參元素報(bào)道以對(duì)人體有益元素為主,對(duì)其有害元素報(bào)道較少。中藥中殘留的重金屬及有害元素問題,已是中藥行業(yè)十分關(guān)注的問題之一。對(duì)于紅參這樣的藥食同源補(bǔ)益類藥材,若重金屬及有害元素超標(biāo),將會(huì)產(chǎn)生重金屬及有害元素的蓄積,進(jìn)而危害人類健康。因此對(duì)紅參中重金屬及有害元素的控制是十分必要的。

本試驗(yàn)擬采用微波消解法-電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)技術(shù)測(cè)定樣品中Fe、Mn、Zn、Cu、Se、Pb、As、Hg和Cd 9種元素含量,考察不同產(chǎn)地紅參各元素含量差異,為制訂相關(guān)元素限量標(biāo)準(zhǔn)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù),為紅參的安全應(yīng)用提供參考。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 Perkin Elmer NexION2000電感耦合等離子體-質(zhì)譜儀(美國(guó)Perkin Elmer公司);CEM MARS Xpress 微波消解儀(美國(guó)CEM公司);Mettler Toledo Ms電子天平(德國(guó)Mettler公司);Milli-Q IQ7000 超純水儀(美國(guó)Millipore公司)。

1.2 試藥 Zn、Cu、Pb、As、Hg、Cd標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 000 mg·mL-1,中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院);Fe、Se標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 000 mg·mL-1,國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心);Mn、Ge、In、Bi標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 000 mg·mL-1,Inorganic Ventures);調(diào)諧液為Be、Ce、Fe、In、Li、Mg、Pb、U 的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液 (1 mg·L-1,美國(guó)PE公司);硝酸(UP級(jí),蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司);過氧化氫(GR級(jí),國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);水為超純水;工業(yè)高純氬氣(濟(jì)南德洋特種氣體有限公司)。

28批紅參為相關(guān)課題收集的樣品,均經(jīng)山東中醫(yī)藥大學(xué)田景振教授鑒定為五加科植物人參(PanaxginsengC.A.Mey.)經(jīng)蒸制后的干燥根,詳細(xì)信息見表1。

表1 樣品信息

2 方法與結(jié)果

2.1 溶液配制

2.1.1 多元素對(duì)照品溶液制備 精密量取Fe、Mn、Zn、Cu、Se、Pb、As、Cd單元素標(biāo)準(zhǔn)液適量,用5%硝酸溶液稀釋制成每升對(duì)照液含Mn、Zn、Cu元素量均為10、50、100、300、500 mg,含Se、Pb、As、Cd元素量均為1.0、5.0、10、30、50 mg,含F(xiàn)e元素100、500、1 000、3 000、5 000 mg。

2.1.2 Hg元素對(duì)照品溶液制備 精密量取Hg元素標(biāo)準(zhǔn)液適量,用5%硝酸溶液稀釋制成每升對(duì)照液含Hg元素0.10、0.50、1.0、1.5、2.0 mg。

2.1.3 內(nèi)標(biāo)溶液制備 精密量取Ge、In、Bi標(biāo)準(zhǔn)溶液適量,用5%硝酸溶液配制制成每升含Ge、In、Bi 100 mg的混合內(nèi)標(biāo)溶液,其中208Pb、202Hg以209Bi作為內(nèi)標(biāo),111Cd以115In作為內(nèi)標(biāo),56Fe、55Mn、66Zn、63Cu、82Se、75As以74Ge作為內(nèi)標(biāo)。

2.1.4 供試品溶液制備 取供試品于60 ℃干燥2 h,粉碎成粗粉,精密稱定適量,至微波消解儀專用的聚四氟乙烯消解管中,加硝酸7.0 mL靜置浸泡過夜,加30%的過氧化氫2.0 mL,振搖使樣品充分浸沒。在溫度可調(diào)的電加熱器中100 ℃加熱30 min,放冷,移入微波消解儀,按照微波消解儀標(biāo)準(zhǔn)操作步驟進(jìn)行消解(消解條件見表2)。冷卻后取出,緩慢打開罐蓋排氣,用少量水沖洗內(nèi)蓋,將消解罐放在控溫電熱板上,于100 ℃加熱10 min,以驅(qū)除多余氮氧化物,用水轉(zhuǎn)移并定容至25 mL塑料容量瓶中,搖勻待測(cè),根據(jù)實(shí)際測(cè)定濃度進(jìn)行相應(yīng)稀釋,同時(shí)做空白試驗(yàn)。

表2 微波消解程序

2.2 儀器測(cè)定條件 ICP-MS工作參數(shù) RF功率 1150 W;冷卻氣流量 15 L·min-1;輔助氣流量 1.0 L·min-1;霧化氣流量 0.85 L·min-1;十字交叉霧化器;采樣錐孔徑1.0 mm;截取錐孔徑 0.8 mm;掃描方式 單點(diǎn)跳峰;重復(fù)次數(shù) 3;樣品提升速度 0.5 mL·min-1;進(jìn)樣沖洗時(shí)間 20 s;駐留時(shí)間 50 ms。

2.3 線性及范圍 按“2.2”項(xiàng)下對(duì)標(biāo)準(zhǔn)系列溶液進(jìn)行測(cè)定,以各元素的濃度為橫坐標(biāo),待測(cè)元素與所選內(nèi)標(biāo)元素響應(yīng)信號(hào)值的比值為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,線性結(jié)果見表3。結(jié)果表明,Fe在0～5 000 mg·L-1、Mn、Zn、Cu在0～500 mg·L-1、Se、Pb、As、Cd在0～50 mg·L-1、Hg在0～2.0 mg·L-1范圍內(nèi)線性關(guān)系均良好。

表3 各元素線性關(guān)系和檢出限

2.4 檢出限 重復(fù)測(cè)定空白樣品溶液10次,根據(jù)IUPAC規(guī)則以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度作為各元素的方法檢出限。由試驗(yàn)結(jié)果可知檢出限范圍為0.003～0.36 mg·kg-1,能滿足待測(cè)無機(jī)元素分析需求,結(jié)果見表3。

2.5 精密度試驗(yàn) 分別取9種元素的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測(cè)定6次,計(jì)算其RSD值,9種元素的RSD在0.9%～6.1%之間,表明該方法精密度良好。

2.6 回收率試驗(yàn) 選取空白樣品分別配制低、中、高3個(gè)濃度水平的基質(zhì)加標(biāo)樣品,平行配制3份,Fe的加入量分別為7.5、50、100 mg;Mn、Zn、Cu 3個(gè)水平加入量均為0.75、5.0、10.0 mg;Se、Pb、As、Cd 3個(gè)水平加入量均為0.075、0.50、1.00 mg;Hg的加入量分別為3.00、20.0、40.0 ng。照“2.1.4”項(xiàng)下對(duì)基質(zhì)加標(biāo)樣品進(jìn)行處理,并進(jìn)行測(cè)定,標(biāo)準(zhǔn)曲線法進(jìn)行定量,計(jì)算各元素的回收率,結(jié)果見表4,各待測(cè)元素回收率范圍均在80%～120%,表明該方法對(duì)9種元素均有較好的回收率,符合分析要求。

表4 各元素的回收率結(jié)果

2.7 樣品測(cè)定 在方法學(xué)考察基礎(chǔ)上,對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果見表5,由表可知,源自韓國(guó)、日本和中國(guó)東北地區(qū)的紅參均富含微量元素Fe、Mn和Zn,且含量高低趨勢(shì)一致,即Fe>Mn>Zn,這與文獻(xiàn)報(bào)道“補(bǔ)氣藥中Fe、Mn、Zn含量較高”[11]保持一致。高麗紅參Fe、Mn、Zn的平均含量分別為106.30、71.27、13.01 mg·kg-1,日本紅參Fe、Mn、Zn的平均含量分別為147.07、47.10、17.54 mg·kg-1,中國(guó)不同產(chǎn)地紅參Fe、Mn、Zn的平均含量范圍分別為109.53～139.22、39.00～87.82、14.62～22.62 mg·kg-1。通過比較不同產(chǎn)地各元素含量差異可知,高麗紅參Mn含量較高,高于日本紅參和大部分中國(guó)紅參,而Fe和Zn的含量最低;日本紅參Fe含量最高,Mn和Zn含量較低;中國(guó)不同產(chǎn)地紅參各元素含量存在一定差異,其中吉林通化紅參Mn和Zn含量在所有樣本中含量最高,Fe含量在中國(guó)紅參中含量最高。我國(guó)不同產(chǎn)地紅參Fe和Zn的平均含量變化范圍較小,其最高值與最低值的比值分別為1.27和1.55,不同產(chǎn)地Mn平均含量變化范圍稍大,其最高值與最低值的比值為2.25。各產(chǎn)地紅參中有益微量元素Se含量很低,且含量變化較小,其平均含量范圍為0.040～0.044 mg·kg-1。

表5 不同產(chǎn)地紅參各元素含量

不同產(chǎn)地紅參中有害元素Pb、As、Hg、Cd和Cu的含量也存在一定差異。高麗紅參Pb和Cd含量較高,其平均含量分別為0.357和0.152 mg·kg-1,日本和中國(guó)紅參Pb和Cd含量相對(duì)較低。所有紅參樣本中As和Hg含量較低,其最大值均不超過0.035和0.049 mg·kg-1。不同產(chǎn)地紅參中Cu含量差異較小,其平均含量范圍為6.92～10.22 mg·kg-1,且最大值不超過11.28 mg·kg-1。Cu在有害元素中占比較高,這可能與藥材自身富集Cu元素[12]、生長(zhǎng)地土壤類型等有關(guān)。

2.8 聚類分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件組間平均連接法進(jìn)行分層聚類分析,測(cè)度選用歐氏距離平方,結(jié)果見圖1,在平方歐式距離15處可將28批紅參聚為兩大類,HSGL01、HSGL02、HSRB03、HSJL14、HSJL15、HSJL22聚為一類,其余22批樣品聚為一類。表明兩類紅參中9種無機(jī)元素的含有量特征存在明顯的差異。每一類樣品中取各元素含量平均值,以元素名稱為橫坐標(biāo),以各元素含量的平均值為縱坐標(biāo),繪制元素含量分布曲線(見圖2)。可知兩類樣品的元素含量分布曲線存在差異,如Mn、Pb、Hg、Cd處走勢(shì)具一定差異。其中第一類樣品Mn、Pb、Hg、Cd含量較高,為部分產(chǎn)自中國(guó)、日本和韓國(guó)的紅參。

圖1 28批樣品聚類樹狀圖

圖2 兩類紅參中9種無機(jī)元素含量分布曲線

3 結(jié)論

本研究建立了同時(shí)測(cè)定紅參中9種無機(jī)元素的ICP-MS法。通過對(duì)28批不同產(chǎn)地紅參中9種元素含量測(cè)定發(fā)現(xiàn),紅參含有豐富的對(duì)人體有益的元素Fe、Mn和Zn,且含量變化趨勢(shì)大體一致,即Fe>Mn>Zn,Se元素含量較低,有害元素Pb、As、Hg、Cd和Cu含量均符合《中國(guó)藥典》限量要求,表明紅參有害元素污染程度低,安全性較好,這可能與人參的規(guī)范化種植及炮制中受器具污染較小有關(guān)。通過對(duì)28批樣品進(jìn)行聚類分析發(fā)現(xiàn),不同產(chǎn)地紅參Fe、Zn、Cu、Se和As元素含量差異性均較小,Mn、Pb、Hg和Cd元素含量差異性較大。這可能與產(chǎn)地緯度、土壤類型及其加工工藝有關(guān)。

本文建立的方法具有操作簡(jiǎn)單、多元素同時(shí)測(cè)定、準(zhǔn)確性高、靈敏度好的優(yōu)點(diǎn),為完善紅參的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)地溯源等提供一定的數(shù)據(jù)支撐,也為其他藥材的無機(jī)元素測(cè)定提供了參考。

4 討論

本研究表明,不同產(chǎn)地紅參中均含有豐富的微量元素Fe、Mn和Zn。Fe作為血紅蛋白的重要構(gòu)成,用以維持正常的供血功能,還利用其催化特性參與肝臟解毒、維持淋巴細(xì)胞數(shù)量等過程,從而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能。Mn可維持正常的糖代謝和脂肪代謝,還可抑制自由基的產(chǎn)生,從而發(fā)揮抗氧化功能。Zn促進(jìn)人體生長(zhǎng)發(fā)育,有助于提高免疫力。紅參具有補(bǔ)元?dú)狻⒀a(bǔ)脾肺、生津安神的作用,其藥性更溫,具有火大、勁足、功效強(qiáng)的特點(diǎn)。從保健角度講,紅參則是氣血不足且偏陽虛者的補(bǔ)益佳品,久服可增強(qiáng)免疫力、調(diào)整內(nèi)分泌系統(tǒng)?？赏茰y(cè)紅參補(bǔ)氣、增強(qiáng)免疫力等功效與上述微量元素相關(guān),其量效關(guān)系及作用機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

《中國(guó)藥典》2020年版(四部)“9302中藥有害殘留物限量制定指導(dǎo)原則”項(xiàng)下規(guī)定:植物類藥材及飲片鉛≤5 mg·kg-1,鎘≤1 mg·kg-1,砷≤2 mg·kg-1,汞≤0.2 mg·kg-1,銅≤20 mg·kg-1?！兜乩順?biāo)志產(chǎn)品 吉林長(zhǎng)白山人參》(GB/T 19506-2009)[13]對(duì)紅參有害元素限量做如下規(guī)定:Pb≤0.50 mg·kg-1,As≤2.00 mg·kg-1,Hg≤0.10 mg·kg-1,Cd≤0.50 mg·kg-1,Cu≤20.0 mg·kg-1。《韓國(guó)藥典》(KP X)“紅參”項(xiàng)下規(guī)定:Pb≤5 mg·kg-1,As≤3 mg·kg-1,Hg≤0.2 mg·kg-1,Cd≤0.3 mg·kg-1?！度毡舅幍洹?JP XVII)“紅參”項(xiàng)下規(guī)定:Pb≤15 mg·kg-1,As≤2 mg·kg-1。各國(guó)之間紅參重金屬標(biāo)準(zhǔn)存在一定差別,且側(cè)重點(diǎn)有所不同。參照上述標(biāo)準(zhǔn),發(fā)現(xiàn)2號(hào)高麗紅參Pb含量超出GB/T 19506-2009的規(guī)定限值,含有量為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的1.2倍,但符合《韓國(guó)藥典》的相關(guān)規(guī)定,其余27批樣品Pb、As、Hg、Cd和Cu含量均符合上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。表明紅參重金屬及有害元素污染程度低,安全性相對(duì)較好,這可能與人參的規(guī)范化種植及炮制中受器具污染較小有關(guān)。

本研究?jī)H測(cè)定了紅參中的9種元素,未能對(duì)其他無機(jī)元素進(jìn)行含量考察,在進(jìn)一步的研究中應(yīng)增加無機(jī)元素的測(cè)定種類,從而更全面地評(píng)價(jià)紅參的無機(jī)元素分布。