白及中重金属及有害元素残留量测定与评价△

李明华，李耀磊，鲁毅，刘启昌，何菊，程显隆，王礼中，魏锋*，马双成*

1.中国食品药品检定研究院，北京 100050；2.普洱市食品药品检验检测中心，云南 普洱 665000；3.普洱良宝生物科技有限公司，云南 普洱 665000

白及为兰科植物白及Bletillastriata(Thunb.)Reichb.f.的干燥块茎，于夏、秋二季采挖，除去须根，洗净，置沸水中煮或蒸至无白心，晒至半干，除去外皮，晒干。其味苦、甘、涩，性微寒，归肺、肝、胃经，具有收敛止血、消肿生肌之功效，用于咯血、吐血、外伤出血、疮疡肿毒、皮肤皲裂[1]，主产于贵州、云南、四川、湖北等地。白及饮片为白及洗净，润透，切薄片，晒干所得[1]。目前，针对白及的研究主要集中在质量控制方法，特别是真伪优劣鉴别方面[2-14]，主要涉及生药学[2-6]、分子生物学[7-9]、指纹图谱[10-12]、含量测定[13-14]研究，而安全性方面的研究甚少，尤其是重金属及有害元素检查。朱迪等[15]采用原子吸收光谱法和原子荧光分光光度法对栽培和野生白及药材中重金属及有害元素进行了残留量测定及评价。重金属及有害元素对人体的神经系统、消化系统、造血系统、生殖系统、泌尿系统和运动系统等均具有一定的危害[16]。因此，对白及中重金属及有害元素残留量的测定及评价尤显重要。本研究按照《中华人民共和国药典》(以下简称《中国药典》)2020年版(四部)通则2321铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)测定法项下电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)[17]，对从种植基地、药材市场和白及专项抽验收集的63批样品进行测定，考察白及药材及饮片中重金属及有害元素残留情况，对其风险进行初步评价，为白及种植、监管提供参考。

1 材料

1.1 试药

从云南白及种植基地、安徽亳州及四川荷花池药材市场和白及专项抽验收集63批白及药材及饮片，经中国食品药品检定研究院中药材室魏锋研究员鉴定为兰科植物白及Bletillastriata(Thunb.)Reichb.f.的干燥块茎或薄片。

Pb、Cd、As、Hg、Cu单元素标准品溶液(批号分别为17031、17022、17031、17032、17061，质量浓度为1000 μg·mL-1，中国计量科学研究院)；锂(Li)、钇(Y)、铈(Ce)、钛(Ti)、钴(Co)混合标准品溶液(批号：5185-5959，质量浓度为1 μg·mL-1，美国Agilent公司)；Li、钪(Sc)、锗(Ge)、铑(Rh)、铟(In)、铽(Tb)、镥(Lu)、铋(Bi)混合内标溶液(批号：5188-6525，质量浓度为100 μg·mL-1，美国Agilent公司)；硝酸(批号：20120221，北京化学试剂研究所)；水为高纯水；柑橘叶成分分析标准物质(批号：GBW10020-GSB11，地球物理地球化学勘查研究所)。

1.2 仪器

AE-240型电子天平(瑞士Mettler公司)；7700X型电感耦合等离子体质谱仪(美国Agilent公司)；Mill-Q型纯水仪(美国Millipore公司)；Mars 5型微波消解仪(美国CEM公司)。

2 方法与结果

2.1 质谱条件

等离子体射频功率为1550 W；采样深度为10 mm；雾化室温度为2 ℃；等离子气流速为15.0 L·min-1；载气流速为1.02 L·min-1；氦气碰撞模式，氦气流速为4.3 L·min-1；蠕动泵载液提升速率为0.10 r·s-1；定量环体积为200 μL；采集时间为0.3 s/点，重复3次[18]。

2.2 溶液制备

2.2.1混合标准品溶液 精密量取As标准品溶液1 mL、Pb标准品溶液2 mL，置10 mL量瓶中，加5%硝酸溶液定容至刻度，配成As、Pb混合标准品储备溶液；另精密量取Cd标准品溶液1 mL、Hg标准品溶液1 mL置100 mL量瓶中，加5%硝酸溶液定容至刻度，配成Cd、Hg混合标准品储备溶液。分别精密量取Cd、Hg标准品储备溶液1 mL，As、Pb标准品储备溶液1 mL，Cu标准品溶液1 mL置100 mL量瓶中，加5%硝酸溶液定容至刻度，摇匀，制成质量浓度分别为Cu 10 μg·mL-1、Pb 2 μg·mL-1、As 1 μg·mL-1、Cd 0.1 μg·mL-1、Hg 0.1 μg·mL-1的混合标准品溶液(现用现配)。

2.2.2内标溶液 精密量取混合内标溶液适量，置量瓶中，加5%硝酸溶液稀释至刻度，摇匀，制成Ge、In、Bi质量浓度分别为1 μg·mL-1的内标溶液。

2.2.3供试品溶液 取样品0.5 g，精密称定，置微波消解罐中，加硝酸8 mL，按操作规程安装好装置，消解(程序：3 min升温至120 ℃，保持3 min；2 min升温至150 ℃，保持3 min；2 min升温至190 ℃，保持10 min)，冷却至60 ℃以下，取出消解罐，在110 ℃下赶酸至1～2 mL，放冷，将消解液转入50 mL量瓶中，用少量水洗涤消解罐3次，洗液合并量瓶中，用水定容至刻度，摇匀，即得。

2.2.4空白对照溶液 同2.2.3项下方法同时制备试剂空白对照溶液。

2.3 标准曲线与线性范围

分别精密量取混合标准品溶液5.0、2.0、1.0 mL，各置于100 mL量瓶中，加5%硝酸溶液稀释至刻度，得标准曲线第六点、第五点和第四点混合标准品溶液；再分别精密量取标准曲线第六点混合标准品溶液5.0、2.0、1.0 mL，各置于50 mL量瓶中，加5%硝酸溶液稀释至刻度，得标准曲线第三点、第二点和第一点混合标准品溶液。按2.1项下条件进样测定，以计数比率为纵坐标(Y)，质量浓度为横坐标(X)，绘制标准曲线，见表1。

表1 各元素标准品的标准曲线

2.4 加样回收试验

取样品0.5 g，精密称定，精密加入混合对照品溶液1 mL，按2.2.3项下方法自“加硝酸8.0 mL”起操作。按2.1项下条件进样测定，结果表明，各元素加样回收率均为99%～114%，RSD均小于2.0%，符合痕量分析要求。

2.5 空白对照溶液测定

按2.1项下条件测定空白对照溶液。

2.6 质控样品测定

为确保测定方法的准确性，本研究采用柑橘叶成分分析标准物质为质控样品，对检测过程进行质量控制。取柑橘叶成分分析标准物质0.5 g，精密称定，按照2.2.3项下方法制备质控样品溶液，按2.1项下条件进样测定柑橘叶样品中Pb、Cd、As、Hg、Cu各元素的含量，并与标准值比对，结果见表2，各元素的测定值与标准值均相吻合，该方法具有良好的准确性。

表2 柑橘叶样品中各元素含量测定结果 mg·kg-1

2.7 样品测定

测定时选取的同位素为63Cu、75As、114Cd、202Hg和208Pb，其中63Cu、75As以72Ge作为内标，114Cd以115In作为内标，202Hg、208Pb以209Bi作为内标，并根据仪器要求选用校正方程对测定的元素进行校正。按2.1项下条件，对供试品溶液进行进样分析，结果见表3。参照《中国药典》2020年版(四部)通则9302中药有害残留物限量制定指导原则中重金属及有害元素一致性限量指导值，Pb、Cd、As、Hg和Cu残留量均符合标准。统计结果见表4。

2.8 白及药材及饮片中重金属及有害元素评价

2.8.1污染指数评价 中药材中重金属质量安全评价模式主要分为单项污染指数法和综合污染指数法[15，19-20]。单项污染指数法可以反映每个评价因素的污染程度，便于各因素之间的比较分析，从而判别主要的污染因素，主要用于单一因素污染的评价。综合污染指数法(内梅罗污染指数法)反映了多种污染物质的综合作用，兼顾了平均值和极大值[21-22]。

表3 白及样品信息及元素质量分数测定结果 mg·kg-1

表4 白及样品中Pb、Cd、As、Hg和Cu残留情况

按照公式1～2计算单项污染指数(Pi)和综合污染指数(P综)。

(1)

(2)

式中，Pi为污染元素i的污染指数，Ci为污染元素i的实测值，Si为污染元素i的评价标准。当Pi≤1时，表示未受污染；Pi>1时，表示已受污染，且Pi值越大污染越严重[21-22]。P均为平均单项污染指数，Pmax为最大单项污染指数。

借鉴《农田土壤环境质量监测技术规范》NYT 395—2000，将P综进行分级，即P综≤0.7时，等级为Ⅰ级，为安全级；0.73.0时，等级为Ⅴ级，视为重污染。并参照《中国药典》2020年版(四部)通则9302中药有害残留物限量制定指导原则中重金属及有害元素一致性限量指导值，对白及污染指数进行评价，结果见表5。结果表明，白及药样品各元素Pi均小于1，表明未受污染。全部样品P综处于Ⅰ级，为安全级别。

表5 白及样品污染指数评价结果

2.8.2重金属及有害元素相关性分析 为进一步分析白及药材及饮片中Pb、Cd、As、Hg和Cu残留量之间的关系，采用SPSS 26.0数据统计分析软件，对63批白及样品中各元素残留量进行相关性分析。结果表明，Cd与As、Pb残留量呈显著正相关，As与Pb呈显著正相关，其余元素残留量间相关性不显著(表6)。分析原因，可能与植物自身特性有关，不同植物受发育、遗传及生理特性的影响，会主动吸收不同比例的重金属离子参与自身代谢活动[23]。

表6 白及样品中各元素相关性

2.8.3白及药材与饮片中重金属及有害元素含量比较分析

2.8.3.1主成分分析 通过ChemPattern(2017专业版)软件，对63批白及药材及饮片样品中Pb、Cd、As、Hg和Cu含量进行主成分分析。结果见图1，未能将白及药材和饮片区分，两者有部分交叉，说明白及药材和饮片间Pb、Cd、As、Hg和Cu 5种元素残留量差异不明显。

图1 白及样品各元素含量的主成分分析

2.8.3.2聚类分析 采用ChemPattern(2017专业版)软件对63批白及药材及饮片样品进行系统聚类分析，各个样本间距离的计算方法为夹角余弦，连接方法为误差平方和，Pb、Cd、As、Hg和Cu的残留量作为聚类变量，结果如图2所示，虽然将样品分为2类，但是未能将白及药材和饮片分开，说明白及药材和饮片间Pb、Cd、As、Hg和Cu 5种元素残留量没有明显区别。

图2 白及样品各元素含量的聚类分析

2.8.3.3P综比较分析 采用综合污染指数法，分别对白及药材和饮片中Pb、Cd、As、Hg和Cu残留量计算P综，进行分析，并对其污染等级和污染程度进行归类(表7)。由表7可知，白及药材和饮片P综均小于0.7，且两者相差不大，均属于Ⅰ级安全等级，说明白及药材和饮片间Pb、Cd、As、Hg和Cu 5种元素的污染风险性差异不明显。综合主成分分析、聚类分析及综合污染指数法分析结果可知，白及药材在加工成饮片的过程中，重金属及有害元素的污染影响较小。

表7 白及药材和饮片污染指数评价

3 总结与建议

白及药材及饮片中Pb、Cd、As、Hg和Cu 5种元素残留量考察结果显示，全部样品中各元素残留量均符合《中国药典》2020年版标准。污染指数评价结果显示，各元素单项污染指数均小于1，表明未受污染；P综均小于0.7，属于Ⅰ级安全级别。各元素间相关性分析显示，Cd与As、Pb，As与Pb分别呈显著正相关，其余元素间相关性不显著。主成分分析和聚类分析均未能将白及药材和饮片分开，药材和饮片P综相差不大，两者均属于Ⅰ级安全等级，说明白及药材在加工成饮片的过程中，重金属及有害元素的污染影响较小。但据文献报道，中药中重金属及有害元素主要来源于种植土壤、大气、加工过程中器皿、包装材料及仓储过程中重金属熏蒸剂的使用、炮制用水等[16]。因此，在白及种植、加工和运输过程中，应注意减少重金属及有害元素的污染残留。