药食两用资源川党参重金属含量的测定及其健康风险评估

赵春雪 李响 明鑫 木林 任艳 吴发明

摘 要：通过对29批不同产地的川党参样品进行重金属含量测定，进而评估川党参健康风险.采用电感耦合等离子体质谱法测定川党参铬、砷、镉、铅和汞5种重金属元素含量，结合膳食暴露风险、非致癌健康风险和致癌健康风险对不同产地川党参药材质量进行评估.结果显示，川党参中的铬元素对成人存在一定的膳食暴露风险，其他4种重金属元素暂无膳食暴露风险；川党参的铅和铬对儿童均存在一定的膳食暴露风险，其他3种重金属元素暂无膳食暴露风险；对成人和儿童而言，不同产地的川党参均不存在非致癌风险和致癌风险.本研究的风险评估将为不同产地川党参质量评价提供一定参考.

关键词：川党参；重金属；电感耦合等离子体质谱法；健康风险评估

中图分类号：R284.1

文献标志码：A

0 引 言

川党参来源于桔梗科植物（Codonopsis tangshen Oliv.）的干燥根，是中药党参的主流来源之一，入药后味甘、性平，入脾、肺经，具有补中益气、健脾益肺之功效^[1].川党参不仅是大宗中药材，更是常见食材^[1].由于根类药材有效成分的积累与不同产地土壤因子关系密切，特别是对土壤中重金属元素的富集，而中药材重金属含量超标直接关系到人类或动物的用药安全，人体内重金属含量过高会导致各种疾病的发生^[2-4].因此，了解药食两用植物川党参中重金属含量并评估使用后可能存在的健康风险是十分必要的.

本研究共收集29批不同产地的川党参样品，采用具有灵敏度高与检测限低等特点的电感耦合等离子体质谱（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）技术，对药材中铬（Cr）、砷（As）、镉（Cd）、铅（Pb）和汞（Hg）5种重金属进行含量测定，利用危害系数（hazard quotient，HQ）和危害指数（hazard index，HI）进行重金属的非致癌风险评估，并对其进行致癌风险和膳食暴露风险评估，为不同产地川党参的质量评价提供参考.

1 材 料

1.1 仪 器

ICAP-Q型電感耦合等离子体质谱仪（赛默飞世尔科技公司）.

1.2 试 剂

Cr、As、Cd、Pb和Hg标准溶液（1 000 μg/mL）、铼混合内标溶液，均购自中国计量科学研究院；硝酸（电子纯），购自默克化工技术有限公司.

1.3 样品收集与制备

对陕西省、湖北省、四川省、重庆市与贵州省等地川党参样品进行收集采样，采样信息见表1.样品经过遵义医科大学药学院吴发明教授鉴定为桔梗科植物（Codonopsis tangshen Oliv.）的干燥根.样品采集后，除去泥沙，洗净摊开，揉搓，40～50℃烘干，打粉（过4号筛）备用.

2 方 法

2.1 溶液的制备

2.1.1 标准品溶液的制备

1）Hg标准溶液的制备.精密移取Hg标准溶液0.5 mL，至50 mL容量瓶中，用5%硝酸溶液定容，混匀，得10 μg/mL的Hg标准储备溶液，精密移取Hg标准储备溶液适量，用5%硝酸溶液稀释，得浓度为0.0、50.0、100.0、300.0和500.0 ng/mL的标准系列溶液.

2）Cr、As、Cd和Pb标准溶液的制备.精密移取Pb标准溶液0.25 mL，用5%硝酸溶液定容至500 mL，配制成浓度为0.5 μg/mL的Pb标准储备溶液，精密移取Pb标准储备溶液适量，用5%硝酸溶液稀释，得浓度为0.0、1.0、5.0、10.0、30.0和50.0 ng/mL的Pb标准系列溶液.同法制得As、Cd和Cr的标准系列溶液.

2.1.2 内标溶液的制备

取100 μg/mL含铼混合内标溶液0.5 mL至50 mL容量瓶中，用5%硝酸溶液定容，混匀得1 μg/mL内标溶液，再移取内标溶液5.0 mL至100 mL容量瓶中，用5%硝酸溶液定容，混匀得50 ng/mL内标溶液.

2.1.3 供试品溶液的制备

精密称取川党参样品于消解罐中，加入6.00 mL

硝酸，加盖放置1 h，旋紧罐盖，微波消解（消解液澄清透明，无沉淀），冷却后取出，缓慢打开罐盖排气，少量水冲洗内盖，将消解罐置于100℃赶酸器中，加热30 min排气，再用水少量多次洗涤罐，洗液合并于25 mL容量瓶中并定容至刻度，混匀备用.采用浓硝酸溶液同样方式消解得到空白对照溶液.

2.2 方法学考察

2.2.1 线性关系和检测限

取制备好的系列标准溶液，以测量值（3次读数的平均值）为纵坐标（y），浓度为横坐标（x），绘制线性标准曲线，得到5种元素的线性回归方程.重复测定空白对照溶液11次，空白对照溶液中各元素测定值的3倍标准偏差对应的各待测元素浓度，即为检测限.

2.2.2 精密度

分别取10 ng/L的As、Cd、Pb和Cr标准溶液，50 ng/mL的Hg标准溶液，重复进样 6次，测定5种重金属含量，计算对应的相对标准偏差（RSD）.

2.2.3 加样回收率

精密称取党参样品粉末适量，分别精密加入一定量的各元素标准溶液，按“2.1.3”项下方法制备供试品溶液，平行6次实验，计算加样回收率.

2.3 膳食暴露评估参数及方法

采用“点评估法”^[5]及各元素每月可耐受输入量（PTMI），与本研究所用样品中金属的每月评估摄入量（EMI），单位为μg/（kg·BW）进行比较^[6]，以评估食用川党参的膳食暴露风险，公式^[7]为，

EMI=C×IR×1000×30/BW    （1）

式中，C为食物中重金属元素含量，mg/kg；IR为党参药材每日服用量，kg/d，根据药品标准量计算，以2020年版《中华人民共和国药典》（以下简称《中国药典》）中规定的党参药材最大用量0.03 kg为每日服用量；BW为平均体量，成人以55.9 kg计，儿童以32.7 kg计.

以膳食安全限值（MOS）对5种重金属元素进行膳食暴露安全性评估，公式^[8]为，

MOS=EMI/PTMI    （2）

式中，Pb的PTMI为0.025 mg/kg（每kg体质量计，下同），Cd的PTMI为0.025 mg/kg，As的PTMI为0.015 mg/kg，Hg的PTMI为0.005 mg/kg，Cr的PTMI为0.006 7 mg/kg.当MOS≥1表示该物质对人体健康存在一定的风险，MOS<1表示该物质对人体健康的风险可接受.

2.4 重金属健康风险评估参数及方法

利用HQ和HI对不同产地川党参进行重金属的非致癌健康风险和致癌健康风险评估.

HI=HQ_（Cr）+HQ_（As）+HQ_（Cd）+HQ_（Hg）+HQ_（Pb）（4）

CR=C×DI×EF×ED×CSFBW×LT    （5）

式中，DI為日摄入量，mg/（kg·d）；RfD为参考剂量，mg/（kg·d）；C为食物中重金属元素含量，mg/kg；MRL为口服最小风险水平 ，mg/（kg·d）；CR为致癌风险值；EF为暴露于毒物的天数（约30 d/年）；ED为暴露于毒物的年数（假定为30年）；LT为致癌物的平均暴露时间，取70年（70岁×365 d）；CSF为致癌斜率因子，As的CSF为1.5 mg/（kg·d），Pb为0.008 5 mg/（kg·d），Cd为6.1 mg/（kg·d），Cr为0.5 mg/（kg·d） ^[9-10].

对于非致癌健康风险评估标准，当HQ≥1时，可能会有一定的危险性；当HQ<1时，可能不具有潜在危害性；当HI≥1 时，表示非致癌风险较大；当 HI<1 时，表示非致癌风险较小.对于致癌健康风险评估标准，当总CR<1×10^-6时，表明重金属无致癌风险；当1×10^-6<总CR<1×10^-4时，表明处于人体可耐受的致癌风险；当总CR>1×10^-4时，表明处于人体不可耐受的致癌风险.

3 结 果

3.1 方法学考察结果

3.1.1 线性关系和检测限

5种重金属元素线性关系和检测限均符合分析要求，结果见表2.

3.1.2 精密度

As、Cd、Pb、Hg和Cr 5种重金属元素精密度的RSD分别为5.5%、1.5%、3.3%、6.6%和2.9%，表明仪器的精密度良好，结果见表2.

3.1.3 加样回收率

5种重金属元素的加样回收率为89.40%～115.20%，表明该方法测定结果准确可靠，结果见表2.

3.2 重金属含量测定

利用ICP-MS法测定29批不同产地川党参样品中Pb、Cr、As、Hg和Cd 5种重金属元素含量，测量结果见表3.

3.3 不同产地川党参中膳食暴露风险评估结果

评估结果表明（见表4），对于成人来说，川党参中的Cr元素存在一定的膳食暴露风险，其他4种重金属元素暂无膳食暴露风险；对于儿童来说，川党参中的Pb和Cr元素均存在一定的膳食暴露风险，其他3种重金属元素暂无膳食暴露风险.

3.4 不同产地川党参重金属风险评估结果

3.4.1 非致癌风险评估结果

依据文献^[11]计算川党参样品中 Pb、Cd、As、Hg和Cr的MRL分别为3.5×10^-3、1.0×10^-4、3.0×10^-4、0和9×10^-4mg/（kg·d）.非致癌风险相关计算结果见表5，结果表明，无论是成人还是儿童，不同产地川党参的HQ及HI均小于1，说明本实验所选取的29批川党参均不具非致癌风险.

3.4.2 致癌风险评估结果

结果表明（见表6），无论是成人还是儿童，不同产地川党参5种重金属的CR与总CR均远低于癌症风险的阈值1×10^-6.因此，本研究所选取的29批党参药材均不存在潜在的致癌风险.

4 结 论

本研究结果表明，川党参中的Cr元素对成人存在一定的膳食暴露风险，其他4种重金属元素暂无膳食暴露风险；川党参中的Pb和Cr对儿童均存在一定的膳食暴露风险，其他3种重金属元素暂无膳食暴露风险；对成人和儿童而言，不同产地的川党参均不存在致癌风险和非致癌风险.值得注意的是，不同地区川党参重金属含量差异较大，说明不同产地川党参药材受污染情况各异，导致药材受到污染的原因与环境污染、药材本身污染，以及生产过程带入均有关联^[12]，本研究测得Pb和Cr的膳食风险暴露较大也可考虑此方面原因.鉴于以上原因，对中药材重金属的防治应该从源头抓起，积极推行中药材无公害和有机栽培技术，减少农药与化肥的使用，炮制加工过程中减少器具与辅料等的污染，积极改进药品包装及储存环境，最大限度地控制和减少重金属及有害元素的污染^[12].本研究通过ICP-MS法测定不同产地川党参重金属含量，对不同产地川党参重金属进行健康风险评估，为中药材重金属污染状况及质量研究提供了参考.

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（责任编辑：伍利华）

Determination of Heavy Metal Content and Health Risk Assessment of Medicinal and Edible Codonopsis Tangshen

ZHAO Chunxue¹，LI Xiang¹，MING Xin¹，MU Lin²，REN Yan¹，WU Faming³

（1.School of Pharmacy，Southwest Minzu University，Chengdu 610000，China;2.Chongqing Wanzhou Institute for Food and Drug Control，Chongqing 404100，China;3.School of Pharmacy，Zunyi Medical University，Zunyi 563003，China）

Abstract：Heavy metal content from 29 different origins was determined to assess the health risk of Codonopsis tangshen.Inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS） was applied to measure the content of five heavy metal elements，Pb，Cr，As，Hg and Cd in Codonopsis tangshen.Combining dietary exposure risk，non-carcinogenic health risk，and carcinogenic health risk，the quality of Codonopsis tangshen from different origins was assessed.The result shows that the Cr has a certain dietary exposure risk for adults，while the other four metal elements have no dietary exposure risk.Pb and Cr pose certain dietary exposure risks to children whereas the other three metal elements pose no such risks.For adults and children，there is no non-carcinogenic or carcinogenic risk in Codonopsis tangshen from different origins.It can be concluded that the risk assessment in this paper is relevant to the quality assessment of Codonopsis tangshen from various origins.

Key words：Codonopsis tangshen;heavy metal;ICP-MS;health risk assessment