中药材黄芪及其制品中重金属元素研究进展

田海娇，何 强，武 婷

（1.山西省科技资源与大型仪器开放共享中心，山西 太原 030012；2.山西能源学院，山西 太原 030006）

黄芪为豆科植物蒙古黄芪 Astragalus membranaceus（Fisch）Bge.Var.mongholicus（Bge.）Hsiao或膜荚黄芪A.membranaceus（Fisch.）Bge.的干燥根，具有补气升阳，固表止汗，利水消肿和增强免疫力等功效[1]。黄芪单独或配伍其他药物有抗癌、治疗糖尿病、抗氧化衰老和助眠等临床效果[2-3]。随着人们对健康养生意识的提高，黄芪以原药材或被制成饮片、破壁饮片、口服液、注射液等形式受到大家青睐，并于2019 年被国家卫计委列入“药食同源中药材”目录[4]。

然而，临床研究表明，中药材中重金属成分是导致动物急性肝损伤的原因之一，中药材中的重金属超标已成为中药发展和国际化的重要制约因素[5]。中药材中富集的重金属通过口服或注射的途径进入人体内，与人体内的蛋白质等物质进行不可逆的结合；且重金属元素半衰周期长，易在人体内蓄积从而造成慢性中毒、器官损伤，如铅对血液酶以及中枢神经系统有不良反应，砷会引起肺癌、肾癌等癌症，镉在人体内积累易引起癌变、畸形，金属汞进入人体后的氧化产物对神经系统、肝肾和心脑血管系统产生巨大毒性，过量的铜会导致低血压、黄疸等[3，6]。由此可见，黄芪中的重金属成分的有效评估和防治已经迫在眉睫。目前我国对黄芪作为药品的质量评价主要有《中国药典》（2020 版）和《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》（WM/T 2—2004），明确规定了黄芪中5 种重金属及有害元素（铅Pb、镉Cd、砷As、汞Hg、铜Cu）限量值；同时黄芪作为食品，须符合我国食品安全国家标准GB 2762—2017 中对食品中重金属污染限量的要求，该标准列出了食品中7 种需要限量的重金属元素（铅、镉、砷、汞、锡、镍、铬），但是对黄芪的污染物限量没有明确。本文旨在对近年来相关文献中黄芪原药材及其制品中重金属的来源、检测与分析和去除进行综述，对食药监管部门不断完善管理体系提供参考依据。

1 来源

黄芪中重金属的来源有内源和外源两个方面。内源如黄芪的生长环境条件（大气、土壤、水、化肥和农药的施用等）和黄芪对重金属的吸收富集能力；外源如黄芪后期仓储污染和加工污染[7]。

1.1 内源

中药材黄芪在种植期间会富集土壤、环境中的重金属。重金属作为地壳的构成物质，在不同地域土壤中有不同种类和含量。研究表明，不同地域的黄芪中重金属的含量存在较大差异[8]，并且黄芪中的重金属含量与其在土壤中含量呈现较强的正相关[9-11]。因此，种植土壤中的重金属类别和含量对黄芪中重金属有直接的关系。随着工业的发展，工业“三废”（废水、废气、废渣）对中药材有着直接和间接的污染。含有重金属元素的工业废水、废渣通过灌溉农田，使重金属元素沉积和富集在土壤中，间接地加重了药材的污染。工业的废气中含有多种有害物质，如钢铁厂的烟尘中含有铅、镉、汞、砷等重金属，废气排放后沉降到植物叶面，被植物茎叶吸收从而造成污染[11]。

为防治药材病虫害喷晒的农药中含有砷、汞、铜、铅等重金属元素，这些重金属通过农药喷洒到药材植物叶面，经过药物代谢运转到植物内部，导致药材污染。药用植物栽培过程中往往需要施用化肥，但是化肥生产过程中可能混入重金属元素。施肥后重金属在土壤中积累，通过黄芪根茎吸收从而造成重金属污染[11]。

此外，与黄芪的本身对重金属的吸收和富集能力有关，影响因素包括黄芪的种类、栽培方式、生长周期、重金属的种类和重金属的作用部位等[12-13]。

1.2 外源

中药材仓储过程中，为防治霉变、虫害和鼠害，通常使用硫磺熏蒸黄芪，也会引入As、Pb 等有毒重金属[3]。在黄芪加工炮制过程（清洗、打粉或切片、加工、包装等工序生产环节）中由于器具含有重金属元素可能会造成重金属二次污染[14]。

2 检测与分析

2.1 原药材

对原药材黄芪中重金属的检测报道共20 余篇，本文将近年来使用新的检测方法结合其他层面分析原药材黄芪中重金属的文献进行总结。

杨慧等[7]通过单因素实验和正交实验，优化了重金属微波提取方法，并利用GFAAS、ICP-MS 和ICP-AES 分析技术测定黄芪中重金属镉的含量；邹瀚霖等[15]用ICP-MS 法测定黄芪中11 种重金属Pb、Cd、As、Hg、Cu、Co、Mn、Cr、V、Ni、Zn 的含量，基于多元统计分析从金属元素层面探究甘肃、山西、内蒙古地区黄芪药材的差异，并验证了金属元素能够影响黄芪中有效成分的积累；薛利新等[12]使用AFS 和ICP-MS 对甘肃黄芪中的35 种元素进行含量研究，其中8 种重金属与有害元素指标（汞、铜、砷、镉、铅、铬、镍、锡）整体上是安全的；张松等[13]对黄芪的5 种限量重金属元素的存在含量进行测评，含量均符合中药材限制标准，铅、镉、铜在黄芪这种根及根茎类中药材中的含量与花草类和果实种子类药材相比处于中等水平；孔丹丹等[16]以原药材中的重金属含量结合靶标危害系数法（THQ）与致癌风险值（CR）为评估标准，得出黄芪中的6 种有害元素（铬、铜、砷、镉、汞和铅）对暴露人群存在一定的健康危害，但不存在潜在的致癌影响；姚姣姣等[17]利用ICP-MS 法分析了膜荚黄芪中铅、镉、铜、汞和砷的含量，并对黄芪中重金属污染程度进行健康风险评估，通过对比4 种传统的安全性评估方式，推出了针对特定药材的健康风险评估模型，并给出计算所得黄芪的最大残留限量的推荐值；雷连娣等[8]、吴飞等[18]和田伟等[19]通过测定不同产地黄芪中重金属及有害元素，验证了不同产地黄芪药材重金属及有害元素含量有差异，并且部分元素间存在相关性；谢晓亮等[9]通过实验结果得出黄芪与土壤中重金属含量呈较强的正相关性，黄芪对土壤中的重金属元素吸附强度顺序为：镉＞铜＞砷＞汞＞铅。

目前对黄芪中重金属元素的研究报道虽然较少，但是对其检测方法、地域性差异、安全性评估、对有效成分的积累影响、黄芪本身的吸收特性等有比较全面的研究。

2.2 黄芪制品

原药材加工成制品过程中易引入重金属外源污染，因此黄芪制品中重金属的测定尤为重要。目前市场上的黄芪制品主要有黄芪饮片、黄芪配方颗粒、黄芪口服液、黄芪注射液、黄芪粉和黄芪破壁饮片几种形式。

传统饮片与配方颗粒：黄芪配方颗粒是指在传统黄芪饮片的基础上，通过提取、浓缩和干燥之后得到的颗粒状剂型。白雯静等[4]对黄芪原药材及饮片中重金属及微量元素的含量进行了对比研究，大部分重金属元素（如锰、矾、钴、铜、镉、砷、铅等）的含量在经过加工成饮片后数值有所下降，部分重金属（如铬、锌）含量在加工后数值反而呈现上升的趋势；黄贵红[20]采用ICP-MS 对黄芪饮片中的铅镉砷汞铜进行测定，验证了方法的可靠性；张亚红等[3]分析黄芪原药材及其饮片中砷、镉、铅、铝、铜、镍、锌7 种金属的含量，结果显示样品中铝和锌的污染超标；胡麟等[21]建立微波消解-ICP-MS 法测定黄芪饮片及配方颗粒中镉、铜、砷、铅、汞的含有量及其转移率，铅的转移率最低为0%，其余4 种元素的转移率基本在3%～7%之间，结果表明中药饮片和配方颗粒在制备过程中降低了重金属的含有量。

黄芪口服液：一般指黄芪精口服液，是黄芪水提液制成的灭菌口服液。刘晓艳等[22]采用AFS 和ICP-MS法对黄芪口服液中的铅、砷、镉、汞、铜、锌、镍和铬进行内标法测定，验证了该方法在黄芪口服液中痕量元素检测方法的稳定性。

黄芪注射液：黄芪注射液是黄芪的干燥根茎提取制成的灭菌水溶液。李焕宇等[23]、施晓光等[24]利用ICP-MS 法对黄芪注射液中的重金属元素进行检测方法建立和样品测定。

黄芪粉：作为一种即时中药粉，以药材黄芪为原料经清洗、打粉、加工、包装等工序制得。毛腾霄等[14]对黄芪粉中重金属镉、铜、砷、铅、汞进行健康风险评估，单因子污染指数、内梅罗综合指数、靶标危害系数和综合危险指数的测定显示黄芪粉均为安全级。

黄芪破壁饮片 通过粉碎技术将黄芪传统饮片加工至D90＜45 μm（300 目以上）的粉体，然后无添加制成的干燥颗粒状饮片。破壁饮片和传统饮片相比，药物均匀性高，稳定，不易吸潮和氧化，有效成分利用率高、进而减少服用量。王艳等[25]采用ICP-MS 对黄芪破壁饮片中的5 种重金属（镉、铜、砷、铅、汞）含量进行监测，验证其用药的安全性。

水煎液 晋臻等[26]研究了黄芪药材和黄芪单煎液中的重金属转移率在22.67%～66.67%之间，黄芪建中汤合煎液中的重金属含量与黄芪单煎液相比，合煎会减少铜和汞元素的溶出，增加铅、镉和砷元素的溶出。

3 去除

目前中药提取物中重金属的去除净化手段主要有大孔螯合树脂法、絮凝沉淀法、超临界CO2配合萃取法、高速离心法、γ-巯丙基键合硅胶法和吸附澄清法等[27-28]。目前应用最广泛的方法是超临界CO2配合萃取法，灵敏度和准确性高，有效成分损失少，重金属的去除率达60%以上[27-28]。

4 讨论

文献中黄芪中重金属报道大部分未超标，但是重金属的健康风险大小还与日摄入量、摄入频率、摄入时间等因素相关，对于黄芪的长期服用者还是有潜在的健康风险，因此对于黄芪及其制品中重金属的含量控制任重道远。重金属元素的来源和检测方法已得到充分研究，但是关于黄芪制品的重金属风险研究的报道较少；重金属的现有净化手段去除率有待提高，并且有益的微量元素可能与重金属一并被去除，同时中药中有效成分可能发生部分损失或改变，因此去除手段还需进一步的完善。

鉴于以上原因，对黄芪及其制品中的重金属防治还需从源头做起，科学选择安全种植土壤区域，积极推行黄芪的无公害化和有机栽培技术，减少化肥、农药的使用；建立和完善黄芪制品加工、存储过程中的质量管理规范和成品控制标准，最大限度减少和控制重金属的污染。