香附中5 种重金属元素含量分析及健康风险评估

马晓静，王丹，崔业波，王丹彧，马彧

（四平市食品药品检验所，吉林 四平 136000）

香附为莎草科植物莎草（Cyperus rotundus L.）的干燥根茎，临床上主要用于肝郁气滞，胸胁胀痛，疝气疼痛，乳房胀痛，脾胃气滞，脘腹痞闷，胀满疼痛，月经不调，经闭痛经等病症。现代研究表明，香附的化学成分主要包括萜、黄酮、生物碱、糖和甾醇等类成分，具有抗肿瘤、抗抑郁、抗炎、抑菌、抗氧化和降血糖等药理作用[1-4]。

现阶段对香附的研究主要集中在化学成分研究、不同炮制方法的研究、快速鉴别及药理药效方面研究。香附为根茎类药材，其生长环境、土壤等因素均会影响香附中的重金属残留量。2020 年版《中国药典》一部香附质量标准未规定对其重金属及有害元素进行检查。中药材外源性有害残留物是目前国内外关注的焦点，其中重金属及有害元素污染是中药材外源性污染的风险之一。本研究采用ICP-MS 技术对收集的10 批香附样品进行5 种重金属及有害元素（Cu、Pb、Hg、As、Cd）的测定[5-8]，并结合靶标危害系数（Target hazard quotients,THQ）和每日最大可耐受摄入量（Estimated daily intake,EDI），进行了风险评估，为香附的质量控制及用药安全提供理论参考[9-11]。

1 仪器设备与药品

电子天平（125-1CN 赛多利斯）；电感耦合等离子体质谱仪（NexION-350X 铂金埃尔默）；微波消解仪（MA093 型MILESTONE）。标准溶液（Cu、Pb、Cd、As、Hg）、内标溶液（In、Ge、Bi）及金元素均购自国家有色金属及电子材料分析测试中心，浓度均为1 mg/mL。硝酸为优级纯，水为去离子水。10 批香附均为药店采购，分别来自河北省、黑龙江省、安徽省和北京市等地区的饮片生产企业，经四平市食品药品检验所崔业波副主任药师鉴定为香附，并通过2020 年《中国药典》一部检验均合格。

2 试验方法

2.1 ICP-MS 条件

氩气流速1.0 L/min，辅助气流速1.0 L/min，等离子体流速15.0L/min，射频功率1.6kW；泵流速20r/min模拟阶段电压为 1 670 V；脉冲阶段电压为1 250 V；偏转装置电压 11 V；扫描次数20 次，重复3 次，铅、镉、砷和铜采用氦气碰撞反应池（KED）模式，汞元素采用标准（Standard）模式；停留时间为50 ms；积分时间为60 ms。测试时选择元素同位素丰度大的原子量。采用在线内标法，63Cu、75As 以72Ge 为内标，114Cd 以115In 为内标，202Hg、208Pb 以209Bi 为内标。

2.2 各元素标准溶液的制备

精密吸取各元素标准溶液适量，以2%硝酸制备成系列标准曲线溶液，其中浓度Pb、As 为0.0、1.0、5.0、10、20 ng/mL；Cd 为0.0、0.5、2.5、5.0、10.0 ng/mL；Cu为0.0、50、100、200、500 ng/mL；Hg为0.0、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 ng/mL。取72Ge、115In、209Bi 标准溶液，用2%硝酸制成浓度为20 ng/mL 的内标溶液。再取金元素标准溶液，用2%硝酸溶液稀释制成1μg/mL的溶液。

2.3 样品溶液的制备

取香附样品粉碎（过3 号筛），精密称取0.5 g，置消解罐中，加硝酸8 mL，过夜处理，按表1 的消解程序进行消解。消解完全后，将消解罐置于恒温加热器中，110 ℃将消解液浓缩至约1 mL，冷却，并用水逐次洗涤并转移至50 mL 量瓶中，加入200μL 金元素标准溶液（1μg/mL），加水至刻度，即可。同法制备空白溶液（金单元素标准溶液除外）。

表1 微波消解程序Table 1 Microwave digestion program

2.4 方法学

2.4.1 线性关系考察 取2.2 项下的溶液，在2.1 项下条件测定不同浓度的标准溶液，见表2，各元素线性关系良好。

表2 线性关系、线性范围和检出限Table 2 Linear relation,linear range and detection limit

2.4.2 检出限 空白溶液同条件连续分析11 次，计算各元素信号值的标准偏差，取标准偏差3 倍值带入方程计算得质量浓度，即为检出限，见表2。

2.4.3 精密度试验 精密吸取2.2 项下的第3 点标准曲线溶液（Pb、Cd、As、Hg、Cu浓度依次5.0、2.5、5.0、100、0.5 ng/mL）同条件分析6 次，计算相应元素响应值的RSD。结果表明，各元素响应值的RSD 在1.6%～2.5%范围内，表明所用仪器精密度良好。

2.4.4 重复性试验 取香附样品（过3 号筛）0.5 g（批号：20220219），精密称定，共6 份，按照拟定方法制备供试品溶液并测定，5种元素含量的RSD在1.8%～4.1%之间，方法重复性良好。

2.4.5 稳定性试验 取2.4.4 项下的批号为20220219的样品溶液，分别于0、2、6、10、16、24 h 测定，考察其含量的RSD 值。结果表明，各元素含量的RSD 范围在2.0%～3.8%内。

2.4.6 准确度试验 精密称取已知含量的香附样品0.5 g（批号：20220219），共6 份，分别精密加入一定量的各元素标准溶液，按照2.3 项同法处理，按照2.1 项下分析测定，并计算各元素的回收率及RSD。结果表明，As、Hg、Pb、Cd、Cu 平均回收率在88.6%～96.8%范围内，RSD 在1.6%～4.9%之间。

2.5 香附重金属健康风险评估

2.5.1 每日最大可耐受摄入量（Estimated daily intake,EDI）的计算 采用公式（1）计算香附中重金属的每日最大可耐受摄入量，比较EDI 与每日暂定可耐受摄入量（Provisional tolerable daily intake,PTDI），当EDI ＜PTDI 时认为人体负荷重金属的量无明显健康影响。

式中C 为香附中重金属含量（mg/kg）；IRD 是香附每日摄入量，成人取10 g，儿童为6 g；BW 为人的平均体质量，成人为55.9 kg，儿童为32.7 kg。

2.5.2 靶标危害系数（Target hazard quotients,THQ）的计算 THQ 用于评估特定食品或药材在特定服用剂量下污染物含量的非致癌性健康风险，当THQ ＜1 时，认为重金属量对人体健康没有明显的影响；当THQ ＞1 时，认为重金属对人体健康存在潜在影响。计算公式见（2）。

式中C、IRD、BW 同公式（1）；EF 为每年香附中重金属暴露的天数，设定为30 d；ED 为香附中重金属暴露的年数，设定为30 年；AT 为香附中重金属的平均接触的时间，定为平均人均寿命70 年365 d；RFD为重金属的参考剂量，USEPA提供的日参考剂量为Cd为0.001μg/g、As 为0.000 3μg/g、Hg 为0.000 3μg/g、Cu 为0.04μg/g、Pb 为0.0015μg/g[12-23]。

3 结果与分析

3.1 样品测定结果

分别取各批次香附样品各2 份，每份0.5 g，精密称定，按拟定方法制备供试品溶液并测定各元素含量，见表3。

表3 香附重金属含量Table 3 Heavy metals content of 单位：mg/kg

表3 香附重金属含量Table 3 Heavy metals content of 单位：mg/kg

3.2 香附重金属健康风险评估

3.2.1 每日最大可耐受摄入量（Estimated daily intake,EDI）评估 由表4 分析可知，本研究的香附中成人和儿童的EDI 值均小于PTDI，因此，认为本研究的香附在服用后，重金属的量对人体健康无明显影响。

表4 香附中重金属的平均EDI 值Table 4 The average EDI value of heavy metals in

表4 香附中重金属的平均EDI 值Table 4 The average EDI value of heavy metals in

3.2.2 靶标危害系数（Target hazard quotients,THQ）评估 由表5 分析可知，本研究的香附中5 种重金属的THQ 值均小于1，因此，可认为本研究的香附中的重金属元素对暴露人群的健康不会产生明显的影响。

表5 香附中重金属的平均THQTable 5 The average THQ of heavy metals in

表5 香附中重金属的平均THQTable 5 The average THQ of heavy metals in

3.3 讨论

香附药材为传统大宗药材，其质量标准收载于2020 年版《中国药典》一部中，主要包括性状、鉴别（显微鉴别和薄层色谱鉴别）、检查（水分、总灰分）、浸出物、含量测定（挥发油）；然而，重金属及有害元素未列入正文中。本文采用ICP-MS 对10 批香附中的5 种重金属的残留量进行了测定，结果表明，10 批次样品均不同程度的检出了5 种重金属的残留。

香附产地炮制主要有2 种方式，即为略煮或蒸透后晒干和直接晒干，富含挥发油等成分，其营养物质较为丰富，基质复杂，样品经微波消解后，采用原子吸收光谱仪直接测定，会使Cd 测定的含量结果偏高。本文对Pd、Cd、As 和Cu 采用碰撞模式，很好的消除了基质效应，并通过不断优化内标物浓度，使质量数与电离能相接近，提高方法的灵敏度及准确度。Hg易在容器、试管壁吸附，用2%硝酸介质配制的标样放置几天后，信号响应强度降低，故Hg 测定需要尽快测定，高浓度的Hg 容易满载，在测定过程中，由于吸附效应[24]，影响下一个样的测定。为了保证溶液Hg 价态稳定性，需要加入Au+离子，形成稳定的络合物，然后再进行测定。

本文建立的方法灵敏度高、检测速度快、方法学考察结果良好，适用于香附药材中重金属及有害元素残留量的测定。本文采用THQ 健康风险评估对测定结果进行了风险评估，表明5 种重金属含量对健康风险较低，本文所有样品均未超出标准，说明香附药材中5种重金属残留量基本可控。