人参提取物中农药残留去除工艺的研究进展

孙华庚，刘丹，刘岱琳，王媚，刘莹

（1.天津市尖峰天然产物研究开发有限公司，天津300457；2.中国人民武装警察部队后勤学院军事药学教研室，天津300309）

人参（Panax ginseng C.A.Mey.）为五加科植物人参的干燥根和根茎，具有大补元气，复脉固脱，补脾益肺，生津止渴，安神益智的功效[1]。现代药理学研究显示人参具有抗肿瘤、保护心脑血管系统、保护神经系统、降低肝损伤、抗病毒及辅助免疫作用[2]。2012 年，国家卫生部印发了关于批准人参（人工种植）为新资源食品的公告，为我国人参产业的发展拓宽了道路。随着人参功效研究的日渐深入，国际市场对于人参及其提取物的需求大幅提升，我国人参产业进入了新的发展时期。然而，人参及其提取物中残留的农药种类繁多，不易降解，且普遍具有致突变、致癌、致畸的作用。因此，人参提取物中去除农药残留的工艺研究具有重大现实意义。本文简要地综述了近年来人参提取物中农药残留去除工艺的研究概况和发展趋势[3-4]。

1 人参提取物中农药残留的种类及危害

人工种植的人参生长周期一般为5 年～7 年，种植密度大，生长周期长，发生病虫害的可能性相对较大，参农在迫不得已的情况下可能通过追加各种农药来尽可能地降低经济损失，而各种农药残留便在植物体内不断累积。消费者在摄取其功效成分的同时，往往不同程度的摄入了农药残留，其毒性和潜在危害不容忽视[5-6]。

人参及其提取物中的农药残留按其化学成分主要可分为有机氯类农药、有机磷类农药、有机氮类农药、氨基甲酸酯类农药和拟除虫菊酯类农药等[7]。不同种类的农药残留毒性各不相同，危害各异。对农药残留的种类、用途、毒性及其危害总结见表1。

表1 农药的分类及危害Table 1 Classification and harm of pesticides

2 人参提取物中农药残留的监管现状

为了保护消费者的利益，各国政府根据各自国情规定了人参及其提取物中农残的限量，并据此进行监管。美国、日本及欧洲国家已经建立了较为完善的农药残留监控体系，往往会根据人参制品的用途，分别按照食品和药品区别监管。欧洲对于作为食品的人参提取物，适用欧洲议会及理事会规例第396/2005 号（Regulation NO. 396/2005 of the European Parliament and of the Council，EC396/2005），检测 400 多项农残，限量各不相同，整体上尺度相对宽松；对于作为药品的人参提取物，欧洲药典与美国药典所规定的农残项目是相同的，都是检测70 项，且限量一致。然而，美国政府相关机构，如美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）、美国国家环境保护局（Environmental Protection Agency，EPA）、美国农业部（U-nited States Department of Agriculture，USDA）等，在执法过程中具有较大的自主权，会从各自角度出发检测相关的农残项目，其中以FDA 最为严格，农残检测项目多达500 多项，限量通常被认为是0.001 mg/kg～0.01 mg/kg，成为守卫海关的一柄利剑。日本“肯定列表制度”将食用人参归类于胡萝卜，农药残留项目标准多达200 多项，限量各不相同，部分项目较宽松，个别项目相当严格。例如，日本肯定列表中的腐霉利限量为0.5 mg/kg，是美国药典限量的5 倍；而其中五氯硝基苯的限量为0.02 mg/kg，为美国药典限量的1/50，已经十分接近最为严格的FDA 限量。日本药典对于人参原药材和人参粉末只控制总六六六和总滴滴涕，限量为0.2 mg/kg。日本汉方生药制剂协会（Japan Kampo Medicines manufacturers Association，JKMA）制定的《汉方制剂生药制剂农药残留自主基准（2006）》中规定了8 种农药的限量。以优质高丽参著称的韩国则对包括人参提取物在内的鲜参、干参、红参共制订了28 种农药的最大残留限量[18]。

与发达国家相比，我国人参及其提取物的农药残留监管相对薄弱，2015 版药典中仅规定了人参原药材中总六六六、总滴滴涕、五氯硝基苯、六氯苯、七氯、艾氏剂、氯丹7 种有机氯类农药的残留限量。同时，也规定了人参提取物中总六六六、总滴滴涕、五氯硝基苯3项有机氯农药的残留限量[19]。

由此可见，人参提取物生产工艺中必须要采用行之有效的农药残留去除工艺，才能保证使用满足中国药典农残限量的人参原料通过优化的生产工艺生产出符合国内外农药残留监管规定的人参提取物产品。

3 人参提取物中农药残留的去除技术

人参提取物化学成分复杂，其中残留的农药种类多样，理化性质各异，研究人员在利用各种技术手段去除农药残留的同时，往往也会对其有效成分造成损失。据文献报道人参提取物中农药残留的去除方法主要有吸附法、大孔树脂法、液液分配法、超临界流体萃取法、超临界与大孔树脂联用法、亚临界淋洗法、生物法、辐照法。

3.1 吸附法

吸附法去除农药残留是利用具有孔道或夹层结构的介质吸附物料溶液中游离的农药残留，吸附介质常选用活性炭、硅藻土等。但是吸附剂在去除残留农药的同时，也会吸附提取物中的活性成分如人参皂苷等。因此在选用吸附剂开发农药残留去除工艺时要慎重考察其生产成本及有效成分的损耗。近年来，本领域研究人员也在不断尝试对吸附介质的改良，以期获得具有良好农药残留去除效果又能尽可能降低有效成分损失率的优质吸附剂。

马海波[20]以有机阳离子为改性剂制备有机蒙脱土，对人参提取液中4 种有机氯农药（五氯硝基苯，α-六六六，艾氏剂，pp′-滴滴涕）开展吸附试验研究。采用该方法制备的有机蒙脱土对4 种有机氯农药浓度均为0.12 mg/kg 的人参提取液进行动态吸附后，α-六六六的去除率达到99%以上，其余3 种有机氯农药均未被检出，去除率达到100%。测试结果表明，有机蒙脱土对人参提取液中有机氯农药的去除具有非常良好且稳定的效果，对农药的总去除率达到99%以上，人参总皂苷在吸附过程的损失率小于4%。

该文章只报道了4 种有机氯农药的去除效果，但人参提取物中农药残留种类复杂，吸附介质对于不同农药残留的吸附性能往往存在差异，能否逐一有效清除尚有待考证。本法可作为人参提取物去除农药残留工艺的组成部分，或在污染情况明确，且程度较轻的批次中单独使用，如遇到严重污染批次可能还需要其他方法配合使用。

3.2 大孔树脂法

大孔树脂是一种具有大孔网状结构的高分子材料，利用范德华力和多孔性网状结构的筛选性，在吸附能力和网孔筛选能力的双重分离作用下，使欲分离的成分以其分子结构特性及洗脱液解析能力的不同得以分离。大孔吸附树脂分离技术主要应用于皂苷、黄酮、生物碱等成分的富集上，近年来用于重金属杂质和农药残留物脱除。

崔丽丽等[21]用LKS-11 型大孔吸附树脂分析不同来源的人参提取物中农药腐霉利的脱除效果。采用静态和动态吸附法考察大孔吸附树脂的吸附性能、解吸条件，并最终确定了最佳工艺为0.1 g/mL 样品溶液通过LKS-11 型大孔树脂，解吸时先以2 BV 水洗脱，继以4 BV70%乙醇洗脱。研究结果表明LKS-11 对人参提取物中的腐霉利具有良好的去除效果，腐霉利脱除率和产品回收率均在90%以上，工艺稳定可行。

卢晓燕[22]通过静态和动态吸附研究不同型号大孔树脂对西洋参提取物中有机氯农残的吸附情况，从83种国产树脂和2 种进口树脂中筛选出编号为ZCJ36的国产树脂对7 种有机氯农药（六六六、林丹、七氯、五氯苯胺、五氯硝基苯、甲基五氯苯基硫醚、滴滴涕）有优良吸附能力。通过正交试验确定最优化工艺条件，并进行了放大试验，结果表明生产工艺稳定，产品的皂苷含量大于6.0%，每种农药残留小于0.01 mg/kg，均能满足技术要求。

大孔吸附树脂具有吸附容量大、选择性好、易于解吸附、预处理方便等许多优点。用于农药残留的去除，只使用水和乙醇，对产品不产生溶剂污染，生产运行成本低，去除农药残留效率好，产品回收率高，适宜在生产中推广应用。如工艺设计得当，亦可在去除农残的同时提高人参提取物的总皂苷含量，使产品质量进一步提升。然而，对于反复使用的大孔树脂，某些微量的农残会在树脂上产生蓄积，一定批次后存在被乙醇解析的风险，对产品造成污染。同时，为尽量避免农药蓄积，用于加强树脂再生所排放的酸液和碱液，需经污水处理达标后才能进入排水管网，相关费用也应列入产品成本。

3.3 液液分配法

液液分配法即溶剂萃取法，利用目标成分与杂质在互不相溶的两相中分配系数的差异，达到分离提纯目的。将该方法应用于人参提取物去除农残，可先将人参提取物溶于水，再用乙酸乙酯、环己烷等溶剂萃取水溶液中的农药残留。一般情况下，只要选择适当的萃取剂进行多次萃取，均可取得良好的去残效果。

中国专利《一种脱除人参提取物中残留农药腐霉利的方法》（201310105162.7）[23]公开了以正己烷、乙酸乙酯和丙酮的混合物为萃取剂，对人参提取物中农药腐霉利进行脱除的方法，按照此法去除农药残留前后腐霉利残留由1 mg/kg～3 mg/kg 降至0.01 mg/kg 以下，产品回收率为88%～89%。该专利方法对脱除人参提取物中腐霉利残留具有一定的效果，但其产品中的溶剂残留情况并未公开，其安全性需要被考虑。

韩国建国大学孙成勋等[24]尝试使用安全无毒的大豆油通过两相分配色谱，去除人参提取物水溶液中的农药残留。并使用气相色谱电子俘获检测器和气相色谱氮磷检测器对腐霉利、毒死蜱、六六六等4 大类共15 种农残进行了加标回收实验，结果显示农残的平均转移率可达（105.5±6.6）%。同时，人参提取物水溶液中的干物质也有一定程度的损失。该方法操作便捷，去农残效果良好，但由于大豆油系一次性使用，成本难以过关，不具备产业化可行性。

液液分配法用于去除人参提取物中的农残，适合产业化放大，效果明确，但对于个别易产生乳化现象的样品，则需要长时间静置或进行离心，往往也会影响农残检测的回收率和重现性。同时有机溶剂易燃易爆，对企业消防管理级别要求相当高，而残留在产品中的萃取溶剂，也会一定程度的危害消费者的身体健康。因此，无论从安全生产角度还是产品安全性角度考虑，该法均不是最佳方法。

3.4 超临界流体萃取法

超临界流体萃取是一种新型的萃取技术，多选用超临界二氧化碳作为萃取剂，安全环保、简便高效、选择性强。由于超临界二氧化碳流体的扩散特性，该技术对于人参提取物粉末或浸膏中农药残留难以取得令人满意的脱除效果，故文献报道中研究人员往往致力于应用本技术降低或清除人参原料中的农残，如需进一步获得低农残或无农残的人参提取物，则对超临界去农残后的人参原料进行提取即可。

李淑芬等[25]采取超临界二氧化碳流体萃取技术研究人参中农药残留六六六的脱除工艺，考察了萃取压力、温度和夹带剂等因素对去农残效果的影响。在最佳工艺参数下，人参样品中的六六六残留由1.43 mg/kg快速降至0.04 mg/kg，证实了应用超临界技术去除人参中农药残留的工艺可行性。

李学洋[26]在前人工作的基础上，运用超临界二氧化碳流体中试萃取技术脱除人参中多种有机氯农残。试验研究中进一步对夹带剂的种类进行了优选，并对超临界二氧化碳流体中试萃取装置的参数进行了选择调试。采用气相色谱电子俘获检测器对萃余物的总六六六、总滴滴涕、五氯硝基苯的残留量进行了检测，同时对人参皂苷流失量进行了考察，从而综合评价不同夹带剂因素影响下，农残的脱除率与皂苷损失率的关系。最终采用10%乙醇作夹带剂，人参总皂苷损失量低于3%，可以实现一次脱除农残92%以上。

该方法技术先进，操作简单，生产周期短，去农残效果良好，不引入、不产生有毒有害物质，二氧化碳可以回收循环利用，安全不污染环境。虽然大生产设备一次性投入较高，但若能合理配置产能，积极开发去农残系列产品，该技术仍具有较为光明的产业化前景。

3.5 超临界与大孔树脂联用法

超临界与大孔树脂联用脱除人参提取物中农药残留，是先采用大孔树脂吸附人参提取物溶液中的农药残留和人参皂苷，再利用超临界二氧化碳流体和适当的夹带剂将大孔树脂吸附的农药残留和人参皂苷分别在不同组分中洗脱下来，从而达到分离农残和有效成分的目的，最终获得脱残的人参提取物的方法。

李广涛[27]从5 种大孔树脂中筛选得到最适合本工艺的D-101-1 型树脂，用以吸附人参提取物溶液中的农药残留和人参皂苷。优化确定了该树脂脱除人参提取物中腐霉利和回收人参皂苷的最佳工艺条件。其中，腐霉利的脱除采用丙酮体积分数为40%的丙酮-正己烷混合溶剂作为夹带剂，夹带剂流速为1.5 mL/min，超临界二氧化碳流体的洗脱温度55 ℃，洗脱压力25 MPa，洗脱时间2 h；人参皂苷的回收采用无水乙醇作夹带剂，夹带剂流速1 mL/min，超临界二氧化碳流体的洗脱温度为60 ℃，洗脱压力20 MPa，洗脱时间1.5 h，此条件下，人参皂苷提取物中腐霉利含量为0.008 9 mg/kg，脱除率为99.98%；人参皂苷的平均回收率为92.48%。经循环使用试验证明，D-101-1 型大孔树脂在使用后不经任何额外的再生处理直接连续循环使用6 次，人参皂苷提取物产品中腐霉利含量为0.068 9 mg/kg，低于0.1 mg/kg，人参皂苷回收率在90%以上。

该方法将大孔树脂吸附法和超临界法有机的结合在一起，巧妙地解决了超临界法无法直接脱除人参提取物粉末或浸膏中农药残留，大大简化了人参提取物脱残的工艺步骤，脱残效果极佳，人参皂苷回收率也较高，即使在直接循环利用6 次后仍能保持较高的脱残率和皂苷回收率。该技术如能进一步深入优化工艺参数，降低有机溶剂的残留，将更具产业化前景。

3.6 亚临界淋洗法

与超临界原理相似，亚临界流体萃取也可以被应用于去除人参提取物中的农药残留。所用丙烷具备易挥发、溶解性强、临界压力远低于二氧化碳等优势。

张民[28]利用亚临界丙烷萃取技术脱除人参提取物中的有机氯农药残留，通过正交试验确定了最佳萃取条件：萃取压力8 MPa、萃取时间120 min、萃取温度65 ℃、溶剂流量2.94 kg/h。在此条件下，人参提取物中的γ-六六六和op-滴滴涕脱除率接近100%，pp-滴滴涕、四氯硝基苯的脱除率大于54%，但对β-六六六、五氯硝基苯的脱除效果不佳。萃取后人参皂甙损失率小于6.53%。

虽然该技术对部分农残有较高的脱除率，且植物有效成分损失较小，但对于其他农残的脱除效果无法令人满意。同时，所用丙烷为易燃易爆气体，对安全生产无疑是一大隐患。

3.7 生物法

生物法降解农药残留主要包括微生物降解和酶法降解。

王寅[29]利用微生物发酵得到的一种被称为“比亚酶”的生物活性酶降解人参中有机磷农残。该酶可以与残留的农药发生反应，并迅速破坏其有毒成分结构，使有毒的农药大分子变为无毒、可溶于水的小分子，降解后的溶液无毒，不会产生二次污染。采用该酶降解23 种有机磷农药平均降解率均可达到70 %以上，降解效果较好，为人参中有机磷农药残留的生物法降解提供理论依据。

王丽坤等[30]从西洋参种植基地的土壤中分离一株杆菌，利用它对培养基中添加的有机氯农药进行降解试验，结果表明该菌株对有机氯农药能够起到一定的降解作用，如能将其应用于人参种植，将为降低人参原料中的有机氯残留提供一种新的思路。

3.8 辐照法

辐照法降解农药残留是利用放射性同位素或电子加速器等产生的各种高能射线，使农药的各种化学键在高能量射线的作用下发生断裂，从而降解成小分子的过程。

陈其勇等[31]采用超高效液相色谱-串联质谱法，考察了不同辐照剂量下，人参口服液中多种残留农药的降解率变化情况，试验结果表明，辐照剂量在0～15 kGy范围内，大部分农药降解率随辐照剂量的增加而增高，吡虫啉及甲氰菊酯的降解较为明显效，降解率分别达到93.2 %及50.8 %；所选8 种有机磷农药在2 kGy～10 kGy 安全区间内降解率有波动中增大的趋势，杀扑磷、地虫硫磷、二嗪磷、伏杀硫磷降解率均大于30%。由此可见，电子束辐照可在一定程度上降解人参口服液中的农药残留，但其中各种农残降解情况参差不齐。而关于辐照对于人参口服液中有效成分的影响，文中并未涉及。

4 结论及展望

综上所述，本文在近年来的文献调研并结合自身工作实际总结了人参提取物中农药残留的常规去除方法，涵盖吸附去除、大孔树脂柱色谱、液液分配法、超临界流体萃取法、超临界与大孔树脂联用法、亚临界淋洗法、生物法、辐照法等方法，这些方法可以单独使用，也可联合应用，有效去除农药残留，研究技术涉及材料学、物理化学和生物化学等多个学科。研究者在选用合适的去除方法时要充分考查生产原料、生产成本、安全性、环境保护、有效成分的损耗率及农药残留的去除率等重要指标，综合评判农药残留去除工艺的可操作性及其经济性，从而选取行之有效的农药残留去除工艺。

中草药是国之瑰宝，而人参是百草之王，随着人们对于健康的渴求日益强烈，以人参提取物为代表的植物提取物在全世界范围内受到越来越广泛的关注，相关标准也日趋严格，其中尤以农药残留最为重要。积极开发切实可行，便捷高效，安全环保，且具有产业化前景的人参提取物中除农药残留的工艺方法，不仅能够促进人参提取物产品的升级换代，也可以为众多植物提取物解决农药残留问题提供重要示范，从而带动中医药产业进入一个新的发展时期。