综合策略法评价蒲地蓝消炎片有害元素污染风险

刘婷，石婧，陆羚子，张梦奇，周勇，王琼芬

（浙江省舟山市食品药品检验检测研究院，浙江舟山 316000）

蒲地蓝消炎片是由黄芩、蒲公英、苦地丁、板蓝根4味中药组成的复方制剂，具有清热解毒、抗炎消肿的功能，广泛用于疖肿、腮腺炎、咽炎、淋巴腺炎等的治疗[1]。目前，蒲地蓝消炎片现行质量标准中并未对重金属及有害元素的检查及限量进行规定，现有文献资料也多集中在对其药效成分[2-5]和药理作用[6-8]的研究，对重金属及有害元素的安全性研究鲜有报道。另有研究表明，处方中黄芩、板蓝根、蒲公英等药材存在不同程度的重金属残留[9-11]，因此有必要对蒲地蓝消炎片中的重金属及有害元素进行测定及风险评估，以期了解其残留情况。

笔者以左甜甜等[12]提出的“综合策略法”作为研究方法，系统地评价市售蒲地蓝消炎片的安全性，即首先采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法测定蒲地蓝消炎片铅、镉、砷、汞、铜5 种元素的残留量；再结合化学计量学分析，对不同企业生产的制剂中重金属及有害元素进行多元方差分析；接着结合单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法[13]对其污染情况进行评估与分析；最后对其带来的健康安全风险进行评估。共收集8个厂家24批蒲地蓝消炎片样品，按照上述策略进行研究，为蒲地蓝消炎片质量控制和安全性评价提供参考依据，同时也为蒲地蓝消炎片安全性限量标准的制定提供数据支撑。

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

电感耦合等离子体质谱仪：ELAN DRC-e 型，美国铂金埃尔默有限公司。

微波消解仪：Mars6型，美国CEM公司。

电子天平：XSE205DU 型，感量为0.1 mg，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司。

超纯水仪：H2O-I-2-TOC-T 型，德国赛多利斯科学仪器有限公司。

铅、砷、汞、铜、锗、铟、铋单元素标准溶液：质量浓度均为1 000 μg/mL，批号分别为165343-37、1108686、1108360、1108335、711044033C-2、686901-2、974255-29，美国o2si公司。

镉单元素标准溶液：1 000 μg/mL，批号为k2-CD02068，美国inorganic公司。

金单元素标准溶液：100 μg/mL，批号为18D7001，国家有色金属及电子材料分析测试中心。

蒲地蓝消炎片样品：24 批，市售，批号分别为ZBB1913、ZAB2013、ZAB2020 (A 厂，编号为S1～S3），120041、121015、121020 (B 厂，编号为S4～S6），20210117、20210502、20210702 (C 厂，编号为S7～S9），2012101、2103201、2106231 (D 厂，编号为S10～S12），20181113、20201010、20210107 (E 厂，编号为S13～S15），200203、201202、210601 (F 厂，编号为S16～S18），200601、201103、210105 (G 厂，编号为S19～S21），20200217、20210118、20210217 (H 厂，编号为S22～S24）。

硝酸：优级纯，国药集团化学试剂有限公司。

实验用水均为超纯水。

1.2 仪器工作条件

射频功率：1 100 w；等离子气流量：氩气，15.0 L/min；辅助气流量：氩气，1.2 L/min；载气流量：氩气，0.9 L/min；重复次数：3 次；内标元素：测定63Cu、75As 时为72Ge，测定111Cd 时为115In，测定202Hg、208Pb时为209Bi。

1.3 溶液配制

系列标准工作溶液：精密量取铅、镉、砷、汞、铜单元素标准溶液适量，用10%硝酸溶液稀释成铅质量浓度分别为0、1、5、10、20 ng/mL，镉质量浓度分别为0、0.5、2.5、5、10 ng/mL，砷质量浓度分别为0、1、5、10、20 ng/mL，汞质量浓度分别为0、0.2、0.5、1、2 ng/mL，铜质量浓度分别为0、50、100、200、500 ng/mL的各元素系列标准工作溶液。

内标溶液：精密量取锗、铟、铋单元素标准溶液适量，用10%硝酸溶液稀释，制成1 μg/mL 的混合溶液。

1.4 样品处理

取蒲地蓝消炎片样品10片，研细，取粉末约0.5 g，精密称定，置微波消解罐内，加入硝酸6.0 mL，70 ℃预消解20 min，置于微波消解仪中，以5 ℃/min升温至120 ℃，恒温5 min，再以6 ℃/min 升温至180 ℃，恒温20 min。待消解完全后，取出消解罐，缓慢释放压力，用水分次转移至50 mL容量瓶中，精密加入1 μg/mL 金单元素标准溶液0.2 mL (作用是固汞，汞在水溶液中不稳定，加金起稳定作用)，用水稀释至标线，摇匀，得样品溶液。除不加金单元素标准溶液外，同法制备试剂空白溶液。

1.5 实验步骤

按照1.2仪器工作条件，测定各元素混合标准工作溶液，以标准工作溶液的质量浓度为横坐标，响应值为纵坐标绘制标准曲线，将待测溶液上机分析，计算目标物含量；含量结果采用SPSS 24.0软件统计进行数据分析；安全性评价采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法；风险评估采用每日最大可耐受量和靶标危害系数作为评估模型。

2 结果与讨论

2.1 实验条件的优化

2.1.1 样品消解方法

蒲地蓝消炎片是由4 味中药组成的复方制剂，基质比较复杂。采用微波消解法，通过升温加压使硝酸沸点从121 ℃升高至200 ℃，从而促进样品的分解。与湿法消解和干灰化法相比，微波消解能克服易挥发性元素(汞)的损失，同时减少酸的使用量并降低空白值，适合多元素的痕量分析[14]。

2.1.2 样品预消解及微波消解程序

样品预处理部分增加了低温预消解的步骤，是为了避免因基质复杂导致反应剧烈，压力骤增引发爆罐，其中设置低温为70 ℃，可避免汞的损失，加标回收试验结果表明，汞的回收率达到89.6%，符合实验预期。

此外，比较不同的微波消解升温程序对蒲地蓝消炎片中各元素测定值的影响。除1.4消解条件外，尝试其它升温程序：（1）初始温度为70 ℃，以5 ℃/min升温至120 ℃，恒温5 min；再以4 ℃/min升温至160 ℃，恒温5 min；然后以4 ℃/min 升温至180 ℃，恒温10 min；(2）初始温度为70 ℃，以5 ℃/min 升温至120 ℃，恒温10 min；再以6 ℃/min 升温至180 ℃，恒温20 min。通过比较，试验表明，前者消耗时间更短，步骤更简便，同时能够保证较高的回收率。

2.1.3 内标元素

考虑到蒲地蓝消炎片基质的复杂性，采用内标校正的标准曲线法来减少物理干扰和基体抑制，内标元素选择了与63Cu、75As、111C、202Hg、208Pb质量数接近，且干扰小的72Ge、115In和209Bi。

2.2 线性方程和检出限

依次测定各元素系列标准工作溶液，以标准工作溶液的质量浓度为横坐标（x），响应值为纵坐标（y），绘制标准工作曲线。连续测定空白溶液11次，以3倍标准偏差与斜率的比值作为检出限[15]。各目标元素的线性关系及检出限考察结果见表1。

表1 各目标元素线性关系及检出限

2.3 精密度试验

取同一批蒲地蓝消炎片（S6）样品0.5 g，精密称定，共6份，按照1.4方法制备样品溶液并测定，计算测定值的相对标准偏差，结果列于表2。

表2 精密度试验结果

由表2 可知，Pb、Cd、As、Hg、Cu 的测定值的相对标准偏差分别为1.3%、3.8%、1.5%、2.1%、0.80%，表明该方法重复性良好。

2.4 加标回收试验

取同一批已知含量的蒲地蓝消炎片（S6）样品0.25 g，精密称定，共6 份，置于聚四氟乙烯消解罐中，各分别加入铅、镉、砷、铜、汞单元素标准溶液0.5 mL，使其质量浓度分别为0.4、0.2、0.4、20、0.08 μg/mL的，按1.4方法制备样品溶液，按1.2条件进行测定，计算样品加标回收率，结果见表3。由表3 可知，铅、镉、砷、汞、铜的回收率分别为99.8%、104.6%、98.4%、89.6%、96.5%，表明该方法准确性良好。

表3 样品加标回收试验结果

2.5 样品测定结果分析

蒲地蓝消炎片中各有害元素的限量值参考《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》[16]中的限度标准：即Pb的质量分数不大于5.0 mg/kg，Cd的质量分数不大于0.3 mg/kg，As 质量分数不大于2.0 mg/kg，Hg 质量分数不大于0.2 mg/kg，Cu 质量分数不大于20 mg/kg。研究结果显示，24 批样品中有1 批样品砷超过限度值，合格率为95.8%。不同厂家之间蒲地蓝消炎片Pb、Cd、As、Hg、Cu的质量分数测定结果分别为0.136 ～ 0.871、0.031 ～ 0.076、0.566 ～ 2.213、0.001 ～ 0.013、2.517 ～ 7.784 mg/kg。

采用SPSS 24.0进行单因素方差分析，对不同厂家生产蒲地蓝消炎片样品中各有害元素含量进行显著性分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。结果表明各厂家产品中Cd和Hg残留量较小，Pb残留量最高为B 厂家，最低为H 厂家；As 残留量最高为C厂家，最低为E厂家；Cu残留量最高为C厂家，最低为D厂家。不同厂家产品之间各元素含量存在显著差异（P＜0.05），结果见表4、表5。

表4 不同厂家蒲地蓝消炎片中有害元素质量分数测定值

表5 不同厂家蒲地蓝消炎片中有害元素质量分数方差分析结果

2.6 安全性评价

2.6.1 单项污染指数法

单项污染指数法是用来反映某一元素的污染情况。其计算公式为：

式中：Pi——某一元素的单项污染指数；

wi——某一元素质量分数测定值，mg/kg；

wL,i——某一元素质量分数限定值，mg/kg。

其中，P≤0.7 表明非污染、0.7＜P≤1 表明尚未污染、P＞1表明受到污染。

24 批蒲地蓝消炎片样品中Pb、Cd、As、Hg、Cu单项污染指数见表6。

表6 24批样品重金属及有害元素安全性评价结果

由表6 可知，Pb、Cd、As、Hg、Cu 单项污染指数分别为0.03～0.17，0.10～0.25，0.28～1.11，0.01～0.07，0.13～0.39。其中Pb、Cd、Hg、Cu均小于0.7，表明这3 种元素污染程度为非污染；而As 有6 批样品0.7＜P≤1，表明尚未污染，但需引起注意，另有1 批样品P＞1表明受到污染，这7批样品分别来自A厂（2批）、C厂（3批）、F厂（2批）。

2.6.2 内梅罗综合污染指数法

内梅罗综合污染指数法能全面反映样品的污染状况，可同时兼顾单元素污染指数的平均值和最大值[17]。其计算公式为：

式中：PT——综合污染指数；

Pave——各单项污染指数的平均值；

Pmax——各单项污染指数的最大值。

以PT值的大小来分级，共划分为5个等级：安全级（PT≤0.7）、警戒级（0.7＜PT≤1）、轻度污染（1＜PT≤2）、中度污染（2＜PT≤3），重度污染（PT＞3）。

结合表5 可知，24 批蒲地蓝消炎片样品中Pb、Cd、As、Hg、Cu 内梅罗综合污染指数范围为0.23～0.82，其中，21批样品P＜0.7，处于安全级，另有3批样品0.7＜P≤1，处于警戒级，这3批样品分别来自A厂（1批）、C厂（2批）。

2.7 风险评估

2.7.1 5种有害元素每日最大可耐受量

每日最大可耐受量(EDI，WE)代表每日估计摄入量，其计算公式为：

式中：c——各重金属残留量，mg/kg；

md——每日中药摄入量，g；

mB——人体的平均体重,kg。

不同厂家之间由于片剂规格不同用法用量上略有差异（6.0～10.24 g），成人每日最大用量取10.24 g，儿童每日最大用量取6.0 g。人体的平均体重国际通用标准成人为55.9 kg，儿童为32.7 kg。将WE与每日暂定耐受摄入量（PTDI，WP）对比，可以得到蒲地蓝消炎片中有害元素可能导致的健康风险水平。

Pb、Cd、As、Hg、Cu 的WP分别为0.003 57、0.000 85、0.002 14、0.000 57、0.500 00 mg/(kg·d)[18]，一般认为，当WE

不论成人还是儿童，24批蒲地蓝消炎片样品中各有害元素的WE均小于WP，因此以WE作为评估标准时，各有害元素计算值见图1。由图1 可知，各厂家蒲地蓝消炎片中有害元素残留对人体健康无显著影响。

图1 蒲地蓝消炎片5种重金属的EDI

2.7.2 5种有害元素的THQ

THQ 值(WT)是用于评估人体通过食物摄取重金属风险的参数，其计算公式为：

式中：mF——每年暴露于重金属及有害元素的天数，30 d；

me——暴露的年数，30 a；

ma——平均接触非致癌毒物的时间，70×365=25 550 d；

mR——参考剂量，USEPA 提供的Pb、Cd、As、

Hg、Cu 日参考剂量分别为0.004、0.001、0.000 3、0.000 3、0.04 μg／g[19]。

式（4）中的c、md、mB等参数的意义和数值同公式（3）。

根据 《中国居民膳食指南(2016)》 给出的人每天摄入各类食物种类与质量，估算每天的食物摄入量成人约为1 500 g，儿童约为800 g[20]，故当成人WT＜0.006 8、儿童WT＜0.007 5 时，则认为蒲地蓝消炎片未对健康造成明显影响。

24批蒲地蓝消炎片Pb、Cd、Hg、Cu的WT均低于其标准WT，但As 的WT均高于其标准WT，另外，总WT最高的厂家（C 厂）高出标准6 倍多，可见蒲地蓝消炎片中As 和总WT会对身体健康带来明显的风险，结果见图2。

图2 蒲地蓝消炎片5种重金属的THQ

3 结论

通过五步“综合策略法”对蒲地蓝消炎片中5种有害元素进行研究，并对不同厂家生产的制剂进行安全性评价，对其健康风险进行评估，为中成药的有害元素限量制定提供一种新的研究模式。总体而言，蒲地蓝消炎片重金属残留情况质量可控，镉和汞的风险较小，砷可能会对部分人群的健康产生一定的风险。

分析蒲地蓝消炎片重金属及有害元素残留的原因如下：从处方成分看，不同药材的成长环境、产地、种植方式会导致重金属污染水平的差异；从制法上看，处方中一部分黄芩药材是以生粉形式加入，黄芩为唇形科植物的干燥根，而根作为植物摄取营养和其它物质的重要部位，对有害元素富集能力也强于其它部位[21]，由药材直接带入的外源性污染风险增加；从生产工艺看，药材的炮制过程以及制剂生产过程中也可能会引入重金属残留物。综上所述，各厂家应加强处方中各药材砷含量的控制，严格控制原药材中重金属残留，对重金属超标的样品应不允许投料使用；对工艺过程中可能引入重金属的情况应予以重视，防止交叉污染。