岗梅药材重金属生物可给性及其人体健康风险评价

2022-06-22 02:58:48李韵雪闵远洋麦晋贤韩正洲马庆黄煜权廖沛然杨全

生态毒理学报 2022年2期

李韵雪, 闵远洋, 麦晋贤, 韩正洲, 马庆, 黄煜权, 廖沛然,#,杨全,*

1. 广东药科大学中药学院,广州 510006

2. 国家中医药管理局岭南药材生产与开发重点研究室,国家中药材产业技术体系广州综合试验站,广东省南药规范化种植与综合开发工程技术研究中心,广州 510006

3. 华润三九医药股份有限公司,深圳 518110

岗梅(Ilex asprella(Hook. et Arn.) Champ. ex Benth.)来源于冬青科冬青属植物秤星树,原植物又名梅叶冬青、假秤星等,以根、茎和叶入药[1]。岗梅为广东、广西等岭南地区习用中药,其味苦、微甘,性凉。有清热解毒、生津止渴、利咽消肿和散瘀止痛之功,常用于感冒发热、肺热咳嗽、热病津伤口渴等[2],是三九感冒灵颗粒等诸多中成药之主要原料,也是王老吉凉茶、沙溪凉茶等的主要药味,岭南民间也广泛运用于自制凉茶[3]。

近年来重金属污染问题频发,大大影响食品、药品安全。以《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》中的规定为参考,得出我国(几种)药材中如山药皮、龙骨、北细辛和黄芪等药材均存在重金属超标的现象[4],铜、砷、镉、汞和铅的超标率分别为9.66%、26.35%、13.0%、9.32%和16.09%。镉是5 种重金属中超标最为严重的重金属之一,如韩小丽等[4]研究发现,中药材镉超标率高达28.5%。岗梅也存在镉超标风险,高晓玲等[5]研究发现,岗梅根、茎中铅与镉的含量远远超出正常值,因此推断其可能有铅、镉富集或积累的倾向。黄锦茶[6]研究发现,岗梅根、茎中砷、铜、汞和重金属总量在《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》规定的允许范围内,而铅、镉含量超过限量标准。可见,岗梅药材存在一定的重金属超标风险,但鲜见岗梅药材重金属生物可给性与安全风险评估相关研究。

生物可给性(bioaccessilility, BA)是指污染物在胃肠环境中可以溶出的比例,表征基质中污染物能被人体吸收的相对量[7-9]。研究食物及药材中重金属生物可给性的常用方法分为体内试验(in vivo)及体外试验(in vitro),由于体内试验实验费用高,实验周期长,动物个体间差异以及伦理问题等,同时人类消化系统极其复杂,in vitro方法具有分析结果相对准确可靠、设计简单、试验快速、费用较低和可控性强等优点,导致目前重金属生物可给性的研究方法常应用体外消化方法来模拟其关键过程,即口腔、胃和肠3个阶段[10-11]。目前已有几种基于生理学的提取试验,包括生理原理提取法(PBET)、生物有效性简化提取法(SBET)、体外胃肠道法(IVG)、生物可给性研究(SBRC)和欧洲生物可给性标准法(UBM)等[12-17]可用来模拟重金属的生物可给性。其中,PBET 是最早基于人体生理学原理建立的体外模拟消化法,包括肠相和胃相2个阶段[18];IVG 简化了胃液成分,在模拟过程中加入了生面团,并参考了人类胃蛋白酶相关文献,增加了胃蛋白酶浓度,缩短了肠液提取时间;SBRC[18]进一步简化了胃液成分,只添加了甘氨酸,肠相提取时间仍较长;UBM[18]是由欧洲生物可利用研究小组于2011年提出的,提取成分最复杂,且增加了唾液相,旨在建立一套适用于各种类型重金属生物可利用性的研究方法。如周良云等[19]采用PBET 法研究野生青蒿中的5 种重金属(铜、砷、镉、汞和铅)的生物可给性,并应用靶标系数危害法(THQ)评估其体内重金属对暴露人群造成的健康风险,结果表明,青蒿中重金属的含量不能被人体完全吸收。耿紫琪等[20]采用PBET 和人体肠道微生物生态系统模拟物模型(SHIME)联用的方法研究了稻米中铬的生物可给性及其对人体的健康风险,结果表明,肠道微生物可促进稻米中铬的溶出释放,且市售稻米中的铬对人体健康风险较小。吴建杰等[21]采用体外消化模型测定柴胡重金属在模拟人体胃肠溶液生物可给性浓度,结合每日平均摄入量(ADD)和危害商值(HQ)对柴胡饮片的重金属风险进行评估,结果表明,实验所用柴胡饮片样品中铬检出量高,铜的生物可给性浓度最高,风险评估模型中总体危害商值(HI)含量均＜1,表明此研究中柴胡饮片重金属含量处于安全范围,不会对人体产生明显危害。王振洲等[22]利用in vitro方法评估砷污染土壤中种植的生菜和油菜中砷的生物可给性,计算食用砷污染蔬菜条件下人体砷的每日摄入量,评价蔬菜中砷对人体产生的健康风险。结果表明,生菜和油菜中砷的生物可给性随着蔬菜中砷含量的上升而逐渐降低。

岗梅作为岭南道地药材,不仅作为凉茶的主要原料高频使用,含岗梅的中成药也很多。本研究针对岗梅重金属元素超标问题,通过PBET 方法研究10个不同批次产地岗梅药材饮片5 种重金属(铜、砷、镉、汞和铅)生物可给性及重金属转移率,结合人体健康风险评价模型THQ 方法评估岗梅重金属的健康风险,为岗梅药材重金属限量标准研究提供一定的参考依据。

1 材料与方法(Materials and methods)

1.1 实验材料(Experimental materials)

共收集到10 批次岗梅药材样品,详细信息如表1 所示。

表1 岗梅10 批次药材及水煎液样品一览表Table 1 List of 10 batches of medicinal materials and decoction samples of I. asprella

实验试剂及厂商详细信息如表2 所示。

表2 实验试剂及其厂商Table 2 Experimental reagents and their manufacturers

1.2 实验方法(Experimental methods)

1.2.1 岗梅水煎液的制备

取5 g 岗梅粉末,加水浸泡30 min,加水量200 mL,煮沸并不断搅拌30 min,滤出药液后再加水100 mL,煮沸并不断搅拌20 min,滤出药液,合并2次药液备用。

1.2.2 人工胃肠溶出液的制备

人工胃肠液制备方法参考周良云等[19]的人工胃肠液制备方法。精密称量药材粉末1.0 g,加入人工胃液50 mL,置于恒温磁力搅拌器上37 ℃搅拌提取2 h 后,4 000 r·min-1离心 5 min,倒出上清液为人工胃液提取液。向残渣中加入人工肠液50 mL,继续置于恒温磁力搅拌器上37 ℃搅拌提取2 h,4 000 r·min-1离心5 min 后倒出上清液为人工肠液提取液。

1.2.3 样品重金属(铜、砷、镉、汞和铅)测定方法

采集的岗梅药材饮片、水煎液、人工胃肠溶出液均采用《中国药典》(2020年版)[23]铜、砷、镉、汞和铅测定法进行测定。

1.2.4 生物可给性计算方法

在胃阶段、小肠阶段和水煎液的生物可给性(BA)由以下公式计算[9]:

式中:BBA为胃阶段、小肠阶段和水煎液的生物可给性(%);Civ是体外实验的胃阶段或肠阶段或水煎液反应液中特定重金属的可溶态总量(mg·L-1);Viv为各反应器中反应液的体积(L);CS是中药药材样品中特定重金属的总量(mg·kg-1);MS为加入反应器中的样品质量(kg)。

靶标危害系数方法(target hazard quotients,THQ)是美国环境保护局(US EPA)[24]提出的一种用于评估人体通过食物摄取重金属风险的方法TTHQ,本文根据US EPA 的方法结合本研究的实验数据计算岗梅中重金属的THQ 值。

THQ 公式如下:

式中:TTHO为靶标危害系数法;c为岗梅重金属浓度(mg·kg-1),EEF为每年服用岗梅时间(exposure frequency),一般每年设为30 d;EED为服用岗梅药材的时间(exposure duration),一般设为 30 a[19,25-27]。FFIR为每日摄取岗梅药材的量(food ingestion rate) (成人按平均1 d 服用 12 g 计,儿童按6 g 计);WWAB为人体平均体质量(average body weight),采用国际通用标准,成人为55.9 kg,儿童为32.7 kg。AAT为平均接触岗梅药材的时间(average exposure time for noncarcinogens),采用平均人寿命70 a×365 d·a-1。RRFD为参考剂量(oral reference dose),US EPA[24]提供的参考剂量为:铜为0.04 μg·g-1·d-1,铅为0.0035 μg·g-1·d-1,砷为 0.0003 μg·g-1·d-1,镉为 0.001 μg·g-1·d-1,汞为 0.0035 μg·g-1·d-1。

2 结果(Results)

《中国药典》2020年版[23]植物类中药材的含量限值如下:铅≤5 mg·kg-1,镉≤1 mg·kg-1,砷≤2 mg·kg-1,汞≤0.2 mg·kg-1,铜≤20 mg·kg-1。

2.1 岗梅药材重金属含量(Contents of five kinds of heavy metals in 10 batches of I. asprella)

本研究共测定了10个不同产地岗梅药材中重金属的含量,如表3 所示。其中,铜含量平均值为2.073 mg·kg-1,中位数为 2.133 mg·kg-1,均未超过限值;砷含量平均值为0.055 mg·kg-1,中位数为0.045 mg·kg-1,均未超过限值;镉含量平均值为2.943 mg·kg-1,中位数为 2.045 mg·kg-1,仅南宁和普宁的未超过限值,不合格率为80%;汞含量未检测出;铅含量平均值为14.365 mg·kg-1,中位数为10.175 mg·kg-1,均超过限值,不合格率为100%,其中普宁超过标准限值约6.84 倍。

表3 岗梅10 批次药材5 种重金属含量(, n=5)Table 3 Contents of five kinds of heavy metals in 10 batches of I. asprella (, n=5) (mg·kg-1)