迟鸿悦,李文影,李乐乐,黄 鑫,郭云龙,刘淑莹
(长春中医药大学/吉林省人参科学研究院,长春 130117)
人参为五加科植物人参Panax ginseng C. A. Mey的 干燥根和根茎。现代研究表明,其有增强机体功能、提高生活质量、改善心血管系统等作用[1]。人参作为吉林省的道地药材,其产业是吉林省的特色产业,据统计吉林省人参总产量占全国的85%,而我国人参产量占世界的70% 以上[2]。因此,大力开发人参产业对地方区域经济的发展具有重要意义。但人参品质却受到重金属污染的威胁,这不仅威胁人类健康,同时也限制了中国人参的出口[3]。因此,人参中重金属含量测定是保证人参质量,开阔中药的国际市场的极重要内容。吉林抚松、集安、长白、靖宇等地是著名的人参产地。本研究采用微波法消解并联合ⅠCP-MS法对10个不同产地的53个人参样品进行 As,Cu,Hg,Cd,Pb,Cr 等 6 种重金属元素的测定。与以往研究相比,本实验增加对重金属 Cr 元素的测定[4],并对多个样品测定的数据结果进行详细讨论,揭示各产地人参药材重金属污染状况,以及各产地重金属污染差异特点。为保证人参道地药材重金属含量安全、促进优质人参药材的生产提供一定的依据。
1.1 实验仪器 电感藕合等离子质谱(ⅠCP-MS,美国Thermo Fisher Scientif i c 公司);WX-8000 微波消解仪(上海屹尧仪器科技发展有限公司);Dura series 超纯水处理系统。
1.2 实验试剂 65%~68%优级纯硝酸(国药集团);超纯水(Dura series 超纯水处理系统);As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb各元素标准溶液(国家有色金属及电子材料分析测试中心)。
1.3 实验药材 人参样品采集于吉林通化、集安、长白等10个产地。根据采集难易程度不同,每个采集地点所采集的样品数有所差别。其人参样品采集地明细表见表1。取人参全部根系,晒干,粉碎,过 60 目筛,备用。
1.4 ⅠCP-MS测定条件 见表2。
2.1 样品前处理 称取0.3 g样品至聚四氟乙烯消解罐中(精确至 0.1 mg),移取5 mL硝酸加入后静置,待反应结束后,盖盖密封,放入微波消解仪,消解程序见表3。待温度冷却至50 ℃以下后,取出消解罐放入通风橱中,打开消解罐,用超纯水润洗3~4次后,转移至50 mL容量瓶中,用超纯水稀释定容至刻度,摇匀,得供试品溶液。空白对照组除不加人参样品外,按同法处理。
2.2 线性关系考察 分别吸取单元素标准溶液,用5 %HNO3将标准溶液稀释定容成20 μg/mL的储备液,然后依次配制成 0、8、16、24、32、48、64 µg/L 的系列标准溶液,摇匀待用。对以上标准溶液进行分析,作出标准工作曲线,6种元素的线性回归方程及其相关系数如表4。结果表明,6种重金属元素在0~64 µg/L线性关系良好。
表1 样品采集信息
表2 仪器工作参数
表3 消解顺序表
2.3 方法学考察
2.3.1 精密度与回收率 取6份制备好的样品溶液,求出人参中各重金属含量并做回收率实验。结果表明仪器的精密度良好,砷的回收率为102.94%,RSD为2.23%,铬的回收率为101.98%,RSD为2.45%,镉的回收率为103.14%,RSD为1.94%,铜的回收率为106.20%,RSD为1.90%,汞的回收率为108.44%,RSD为1.63%,铅的回收率为103.15%,RSD为3.03%。表明该方法准确度良好,符和分析要求。
表4 6种待测元素的线性回归方程及其相关系数
2.4 结果与分析
2.4.1 人参重金属元素的安全评价 采用上述方法对收集的10个产地53个人参样品中Cr,Cu,As,Cd,Hg,Pb等6种重金属元素进行含量测定,所得结果见表5。
根据测定结果,以2015年国际标准化组织颁布的《中医药-中药材重金属限量》国际标准(ⅠSO 18664:2015(E))为标准,为本实验对人参样品中重金属含量是否超标的判别提供依据。此标准中对Pb、As、Cd、Hg和Cu的最低限量分别为5.0×10-6,2.0×10-6,0.3×10-6,0.2×10-6,20.0×10-6。根据此标准,我们可以计算出53个样品中重金属的超标率为0。中草药中Cr元素的限定指标虽然未在该标准做出规定,但作为一种有害重金属,其在人体内蓄积具有诱发基因突变和致癌的可能。故我国GB2762-2012食品安全国家标准中对Cr做出限定,其最大限量为2.0×10-6,若以此作为标准,人参53个样品中只有1例(22号样品)中Cr元素的含量(2.068 9)超标。但是,Cr元素在植物中以Cr+3和Cr+6两种价态存在[5],只有Cr+6具有毒性,由此可以推断,其由Cr+6元素的含量应小于2.0×10-6,但需要进一步证实。
表5 人参样品中6种重金属元素及总含量测定结果 μg/g
韩小丽[6]曾对多种中药材的污染情况进行统计,其中人参中金属的超标率Cu 25.0%,Pb 14.3%,As 0%,Cd 15.4%,Hg 12.5%,相比较本实验数据,可以从一定程度上表明,人参药材中重金属污染状况得到改善。这也反应随着中国经济水平的增长,中药材出口量的增多,人们越来越重视药材质量安全问题,从而使得药材中重金属污染得到改善。
2.4.2 在不同产地人参样品中同一种重金属含量的比较 由表5可以看出,各样品中重金属含量的差异较大。
人参种植于吉林省不同市、县,其生态环境,地理差异不同。为了比较不同产地人参样品中重金属的含量差异,根据地理分布和生态环境,将这10个人参样品产地分为5个区。A区包括吉林蛟河,有3份样品(样品48~50);B区包括吉林敦化、安图、汪清和珲春,有33份样品(样品1~20、28~37和45~47);C区包括吉林靖宇和抚松,有3份样品(样品51~53);D区包括吉林长白,有4份样品(样品48~51);E区包括吉林通化和集安,有10个样品(样品21~27和42~44)。表6列出各产区人参样品中5种重金属元素的平均量,并用 SPSS 19.0 软件,以不同产区作为处理组别,同一种元素作为区组,对5个产区进行随机区别组的方差分析,判别各产区同一种重金属元素差异是否显著。结果显示各产区中同一种重金属含量之间无明显差异。
表6 人参不同产区样品中5种重金属元素的量比较
对5种重金属元素在5个产区人参样品之间进行比较,结果表明,Cu占总金属含量的比重最大,这是由于人参对Cu的富集作用最强,为其本身的生理与遗传特性所决定的[7],而只有在明确中药材富集重金属的特征,才能科学制定出防治措施。Cr,Cd元素的总量在D,E产区明显高于其他产区。而重金元素As,Pd在各产区样品中的量相近。
目前用于测定中药材中重金属元素的检测方法较多,主要有原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子体发射光谱法(ⅠCP-AES)、电感耦合等离子体质谱法(ⅠCP-MS)、原子荧光光谱法(AFS)等。本实验建立了ⅠCP-MS测定人参中As,Cu,Hg,Cd,Pb,Cr元素的方法,与其他方法相比,具有准确性高,灵敏度好,检测限低,线性范围宽等特点,适于人参中样品中这6种重金属元素含量的测定。吉林省10个人参主产区的53个样品既符合《中医药-中药材重金属限量》国际标准,又符合中国GB2762-2012食品安全国家标准,表明人参中重金属含量合格。对吉林省不同产区人参样品中的重金属含量差异进行分析,结果表明,虽然每个产区这6种重金属元素的含量不同,但差异不显著,表明以上产区均适合人参的种植。