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      半邊蓮中重金屬及有害元素測(cè)定與污染評(píng)價(jià)

      2022-01-27 03:33:02何衛(wèi)保廖一靜馮麗華張其民
      關(guān)鍵詞:金屬元素中藥材標(biāo)準(zhǔn)溶液

      何 玲,何衛(wèi)保,麥 曦,陳 葶,李 娜,廖一靜,馮麗華,張其民

      (南昌大學(xué)藥學(xué)院,江西 南昌 330006)

      半邊蓮為桔??浦参锇脒吷廘obeliachinensisLour.的干燥全草,主治毒蛇咬傷、燒傷、癰腫疔瘡、扁桃體炎、闌尾炎、肝硬化腹水及多種癌癥[1],為臨床常用中藥材。近年來(lái),中藥材因其重要而獨(dú)特治療效果而被廣泛使用的同時(shí),其重金屬及有害元素污染引起的安全性問(wèn)題也受到了越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注。重金屬包括鉛、砷、鎘等有害重金屬和銅、鐵等人體必需的微量元素,在體內(nèi)蓄積到一定量時(shí)具有很強(qiáng)的毒性,重金屬鎘對(duì)人體主要是腎毒性和骨骼毒性,并且抑制多種生物酶的活力[2-3]。中藥材在吸收生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí),對(duì)重金屬及有害元素也進(jìn)行吸收富集,導(dǎo)致中藥材中重金屬含量超標(biāo),服用后在人體內(nèi)代謝緩慢而蓄積,對(duì)人的身體健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

      中藥材對(duì)重金屬及有害元素的吸收不僅受到其生長(zhǎng)土壤、水質(zhì)等環(huán)境因素以及加工炮制方法的影響[4-6],還與其吸收富集特性密切相關(guān)[7]。Peng等[8]研究發(fā)現(xiàn)在一個(gè)金屬污染地區(qū)半邊蓮嫩枝中鎘含量普遍較高,60%的半邊蓮生物累積因子(BF)都大于1,在對(duì)數(shù)尺度上植物組織中鎘濃度與土壤中鎘濃度呈顯著正相關(guān),半邊蓮可能是潛在的鎘強(qiáng)累積植物。中藥材中重金屬及有害元素的吸收還存在協(xié)同效應(yīng)。秦雙雙等[9]研究發(fā)現(xiàn)全草類(lèi)中藥材中Pb,As,Cu,Hg這4種金屬元素之間呈顯著正相關(guān),丹參的指標(biāo)性成分丹參酮類(lèi)與As、Hg呈顯著正相關(guān)。此外,中藥材重金屬及有害元素的污染評(píng)價(jià)是中藥材品質(zhì)和安全性的重要內(nèi)容。李耀磊等[10]運(yùn)用ICP-MS法測(cè)定不同產(chǎn)地冬蟲(chóng)夏草及周?chē)寥乐兄亟饘俚暮?,并采用單?xiàng)污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)As是藥材主要的污染物,綜合來(lái)看冬蟲(chóng)夏草重主要產(chǎn)地重金屬及有害元素污染處于重度污染水平。

      然而,目前對(duì)中藥材半邊蓮中重金屬及有害元素的研究相對(duì)較少,缺少重金屬相關(guān)性分析和污染評(píng)價(jià)的研究。為了全面了解我國(guó)半邊蓮中重金屬及有害元素的污染情況,本研究建立了半邊蓮中重金屬及有害元素含量測(cè)定方法,對(duì)全國(guó)不同產(chǎn)地的53批半邊蓮進(jìn)行Cu、Cd、Pb、As、Hg的測(cè)定,分析了半邊蓮中重金屬元素之間相關(guān)性。此外,研究中藥的有效成分與重金屬元素之間的相關(guān)性,可以揭示中藥有效成分與重金屬元素的積累是否具有協(xié)同關(guān)系,對(duì)闡釋中藥有效性和安全性有重要意義,因此,我們對(duì)半邊蓮中香葉木苷和蒙花苷的含量與重金屬元素之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析。采用單因子指數(shù)法及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對(duì)半邊蓮中重金屬污染進(jìn)行了評(píng)價(jià),為半邊蓮的質(zhì)量控制提供了科學(xué)依據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 材料

      電感耦合離子質(zhì)譜儀ICP-MS7700X(Agilent公司);微波消解儀MARS-Xpress(CEM公司);離心機(jī)ST16R(上海創(chuàng)萌生物科技有限公司);超純水儀Milli-Q(美國(guó)Millipore公司);電子分析天平AR1140(梅特勒-托利多儀器有限公司)。

      鉛、砷、鎘、銅混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(10 μg/mL,5183-4682)購(gòu)自Agilent公司;汞標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 μg/mL,GBW08617 14089)來(lái)自中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院;鍺、銦、鉍單混合內(nèi)標(biāo)溶液(100 μg/mL,19-72VYY2)購(gòu)自Agilent公司;硝酸為優(yōu)級(jí)純。

      本研究收集了29批半邊蓮藥材和24批半邊蓮飲片,產(chǎn)地包括湖南、福建、江西、安徽、四川、貴州、江蘇、浙江、廣東、廣西、湖北、河北。

      1.2 方法

      1.2.1 ICP-MS工作條件

      反射功率1600 W;采樣深度7.6 mm;載氣流速0.79 L·min-1;輔助氣流速0.35 L·min-1;泵速0.1 r·s-1;S/C溫度2 degC;離子透鏡1為3.5 V,離子透鏡2為-99.5 V;反應(yīng)模式為氦模式;氦氣流速4.5 mL·min-1;重復(fù)次數(shù)3次,測(cè)量方式為標(biāo)準(zhǔn)曲線法。

      1.2.2 溶液的制備

      精密量取各標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液,用2%硝酸溶液配制標(biāo)準(zhǔn)品混合系列溶液。鉛、砷、鎘、銅為0,2,4,8,16,24,32,40,100 ng·mL-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液;汞為0,0.1,0.2,0.4,0.8,l.2,2 ng·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液;另精密量取鍺、銦、鉍單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液適量,用水稀釋制成l μg·mL-1的混合溶液。取半邊蓮樣品經(jīng)干燥、粉碎成粗粉,取約0.3 g,精密稱(chēng)定,置微波消解罐中,加5 ml硝酸進(jìn)行消解。消解完全后,消解液冷卻至60 ℃以下,取出消解罐,放冷,將消解液轉(zhuǎn)入50 ml量瓶中,用少量水洗滌消解罐3次,洗液合并于量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻,于4000 r·min-1離心取上清液。同法制備空白溶液。

      1.2.3 測(cè)定方法

      測(cè)定時(shí)選取的同位素為63Cu、75As、114Cd、202Hg和208Pb,其中63Cu、75As以72Ge為內(nèi)標(biāo),114Cd以115In為內(nèi)標(biāo),202Hg、208Pb以209Bi為內(nèi)標(biāo)。依次將樣品管插入各個(gè)濃度的標(biāo)準(zhǔn)品溶液、供試品溶液中,內(nèi)標(biāo)管插入內(nèi)標(biāo)溶液中進(jìn)行測(cè)定。

      1.2.4 污染評(píng)價(jià)方法

      運(yùn)用SPSS 22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析,考察兩個(gè)重金屬元素之間的相關(guān)性,P<0.05表示在5%置信水平(雙側(cè))上顯著相關(guān),P<0.01表示在1%置信水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 線性關(guān)系

      取“1.2.2”項(xiàng)下制備的不同濃度梯度的鉛、砷、鎘、銅混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和汞單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液,按“1.2.1”“1.2.3”項(xiàng)下工作條件進(jìn)樣測(cè)定,以測(cè)量值為縱坐標(biāo),濃度為橫坐標(biāo),繪制5種元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線,其線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表1,結(jié)果表明5種元素線性關(guān)系良好。

      表1 線性方程及相關(guān)系數(shù)

      2.2 定量限

      根據(jù)線性試驗(yàn)確定的最低檢出濃度確定各元素的定量限(表2),Cu、Cd、Pb、As、Hg的定量限分別為:0.01452,0.00186,0.0117,0.02124,0.0002368 mg·kg-1。

      表2 檢測(cè)限與定量限

      2.3 重復(fù)性試驗(yàn)

      取同一批次半邊蓮樣品,平行制備6份樣品溶液,分別測(cè)定6份樣品中的重金屬和有害元素含量,Cu、Cd、Pb、As、Hg的RSD分別為:2.5%,3.0%,5.2%,2.2%,5.5%,結(jié)果表明方法精密度符合痕量分析要求。

      2.3 加樣回收試驗(yàn)

      精密稱(chēng)取6份已知元素含量的半邊蓮樣品各約0.15 g,分別精密加入一定量的5種金屬元素標(biāo)準(zhǔn)溶液,按“1.2.2”項(xiàng)下方法制成加樣回收樣品溶液進(jìn)行測(cè)定,計(jì)算各元素回收率,Cu、Cd、Pb、As、Hg的平均加樣回收率(RSD%)分別為:93.75%(3.1%),102.1%(5.0%),90.17%(5.2%),102.3%(5.3%),91.18%(7.4%),結(jié)果表明本法準(zhǔn)確度符合痕量分析要求。

      2.4 樣品測(cè)定

      取各批次半邊蓮藥材和飲片,按“1.2.2”項(xiàng)下方法制備樣品溶液后進(jìn)行測(cè)定,分別計(jì)算各批次樣品中鉛、鎘、砷、汞、銅的含量,結(jié)果如表3所示。53批半邊蓮樣品中,銅元素含量在1.75~19.65 mg·kg-1之間,平均為10.96 mg·kg-1;砷的含量在0.31~12.45 mg·kg-1之間,平均為1.79 mg·kg-1;鎘的含量在0.18~6.89 mg·kg-1之間,平均為1.02 mg·kg-1;汞的含量在0.00022~0.03135 mg·kg-1之間,平均為0.00266 mg·kg-1;鉛的含量在1.16~106.1 mg·kg-1之間,平均為8.78 mg·kg-1。

      表3 半邊蓮藥材和飲片中重金屬及有害元素測(cè)定結(jié)果

      2.5 半邊蓮中重金屬及有害元素含量相關(guān)性分析

      半邊蓮中Pb、Cd、As、Cu這4種重金屬元素之間呈顯著正相關(guān)(P<0.01),其中Cu與As在5%的置信水平上呈顯著正相關(guān),說(shuō)明半邊蓮中Pb、Cd、As、Cu的積累存在協(xié)同效應(yīng)。此外,Hg與其他4種重金屬元素之間沒(méi)有明顯的相關(guān)性。結(jié)果見(jiàn)表4。

      表4 半邊蓮中重金屬及有害元素相關(guān)性分析

      2.6 半邊蓮指標(biāo)性成分與重金屬元素之間的相關(guān)性

      基于本課題對(duì)半邊蓮主要活性成分香葉木苷和蒙花苷含量的研究[12],以香葉木苷和蒙花苷作為指標(biāo)性成分,結(jié)果表明半邊蓮中兩種指標(biāo)性成分含量與各金屬元素?zé)o顯著性相關(guān)。

      2.7 重金屬及有害元素污染評(píng)價(jià)

      本研究以ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《中醫(yī)藥-中藥材重金屬限量》中各金屬元素的限量標(biāo)準(zhǔn)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),汞、砷、鉛、鎘的限度值分別為3,4,10,2 mg·kg-1。53批半邊蓮中處于安全級(jí)41批,警戒級(jí)5批,輕度污染2批,中度污染3批,重度污染2批。半邊蓮中重金屬及有害元素平均單項(xiàng)污染指數(shù)順序?yàn)镻b>Cd>As>Hg,Cd、As、Hg污染等級(jí)為安全級(jí),重金屬鉛平均單項(xiàng)污染指數(shù)為0.88,屬警戒級(jí)污染。若不考慮存在極端值的樣品S12(Pb含量為106.1 mg·kg-1),內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)均值為0.64,所有批次樣品整體污染等級(jí)為安全級(jí)。結(jié)果見(jiàn)表5。

      表5 半邊蓮中重金屬及有害元素單因子指數(shù)及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)

      3 討論

      本工作建立了有效的半邊蓮中重金屬及有害元素含量測(cè)定方法,分析了53批半邊蓮中重金屬元素的含量,重金屬元素之間相關(guān)性和兩種指標(biāo)性成分香葉木苷、蒙花苷與重金屬元素之間的相關(guān)性。結(jié)果表明Pb、Cd、As、Cu這4種重金屬元素之間呈顯著正相關(guān)(P<0.01),其中Cu與As呈顯著正相關(guān)(P<0.05),說(shuō)明這4種元素的積累存在協(xié)同效應(yīng)。重金屬Hg與其他4種重金屬元素之間沒(méi)有明顯的相關(guān)性,半邊蓮中兩種指標(biāo)性成分香葉木苷、蒙花苷含量與各金屬元素也無(wú)明顯的相關(guān)性。

      采用單因子指數(shù)法及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對(duì)半邊蓮中重金屬及有害元素評(píng)價(jià)的結(jié)果表明,重金屬Hg,Cd,As污染等級(jí)為安全級(jí),Pb為警戒級(jí)污染。所有批次半邊蓮中41批為安全級(jí),12批為警戒級(jí)以上污染,不考慮極端值樣品的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)均值表明半邊蓮總體處于安全級(jí)別。銅作為多種組織酶的活性中心,多個(gè)國(guó)家和地區(qū)權(quán)威機(jī)構(gòu)建議除去藥材中銅元素的限制,因此不對(duì)其進(jìn)行污染評(píng)價(jià)。為了減少半邊蓮中重金屬及有害元素含量,需對(duì)半邊蓮產(chǎn)地土壤、水源、空氣等環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)并修復(fù),從源頭上減少半邊蓮重金屬污染。

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