重金属对《中国药典》收载6种中药材品质的影响及其限量标准的制定

摘要

本研究选取了《中国药典》2005版中有重金属限量标准的6种药材，即是西洋参、黄芪、甘草、白芍、丹参和金银花，从煎煮溶出度、胃肠吸收、模型计算及药材重金属吸收特征几个方面考察和探讨了中药材重金属对人体的风险，建立了中药材重金属标准。具体包括：
　　1)考察了传统水煎煮后6种药材饮片及丹参粉末的重金属溶出情况；
　　2)利用人工胃肠液模拟消化运动，考察了6种药材模拟消化液中重金属的溶出情况；
　　3)根据中药在使用过程中的特殊性，利用前期试验所得结果，参考文献资料统计数据，用国际上权威机构给出的重金属风险评估模型和重金属摄入限量标准，计算出合适的药材重金属限量标准值；
　　4)根据国家土壤等级标准，选取丹参作为试验材料，在土壤中加入重金属镉，模拟不同等级的土壤，考察在土培条件下重金属镉对丹参生长情况及有效成分积累等指标的影响情况，及不同等级的土壤对丹参质量及重金属含量的影响。
　　结果：
　　1、参考相关文献后，针对药材的不同药性及用法确定不同煎煮时间，所有药材煎煮饮片两次，使用微波消解和电热板消解药材和水煎液，利用ICP-MS检测相关重金属含量后可知，水煎液中的Cu，As和Hg有一定量的溶出，6种药材Cu的平均溶出率范围在1.97％～22.14％之间；As平均溶出率范围在0～70.02％之间；Hg的平均溶出率在3.36％～31.17％之间；Pb和Cd在水煎液中均未溶出；丹参打成粉末水煎后Pb和Cd开始溶出；结合文献数据修正了药材饮片重金属溶出率，取溶出率最大值的80％后求整，得到Cu的溶出率为35％，Pb为40％，As为80％，Cd为55％，Hg为70％。
　　2、将6种药材打粉后使用人工胃肠液模拟消化，使用电热板消解后，使用ICP-MS检测相关消化液可知，6种药材中Cu的平均溶出率范围为29.41％～82.18％，Pb溶出率范围为11.08％～52.84％，As平均溶出率范围为55.83％～75.19％，Cd平均溶出率范围为12.08％～81.42％，Hg的平均溶出率范围为0～22.76％；结合文献内容修正后，药材粉末在人工胃肠液中的溶出率取最大溶出率的80％后求整，得到Cu为60％，Pb为40％，As为60％，Cd为50％，Hg为20％。
　　3、利用USEPA给出的THQ计算公式，参考WHO给出的每周耐受摄入量(PTWI)值，结合药材在服用过程中与粮食蔬菜的差异，计算出了药材中的重金属限量浓度值，分别是Cu=76 mg·kg-1，pb=10 mg·kg-1，As=4 mg·kg-1，Cd=2.5 mg·kg-1，Hg=3 mg·kg-1，各种重金属的限量标准都较《中国药典》中的标准有所升高。根据计算所得的药材重金属限量值，采集文献中已有的不同产地不同药材的重金属含量数据后，统计了药材重金属超标情况。在817份Cu含量的样本中，只有21个样品的Cu浓度超过了57 mg·kg-1，超标率仅为2.583％；857分Pb含量的样本中，有82个样品的Pb浓度超标，超标率为9.568％：913份含As中药样本中有60个样品浓度大于3 mg·kg-1，超标率为6.572％；801份含Cd中药样本中有36份浓度大于1.5 mg·kg-1，超标率为4.494％；648份含Hg中药样品中有12份浓度大于1 mg·kg-1，超标率为1.852％。由此可见药材Cu，Pb，As，Cd和Hg的超标率均小于10％。
　　4、在此基础上，为研究中药材对重金属的吸收特性，选择丹参为研究对象，根据国家土壤环境标准中不同等级土壤Cd的浓度，设置不同浓度的Cd土壤栽培丹参，将丹参种植在含镉土壤中4个月考察丹参各项生长及生理指标，以及丹参地上地下部分的镉浓度和有效成分的含量。不同的Cd浓度对于丹参生长的促进与抑制有一定的时间性，处理前期为低浓度Cd处理促进生长，处理后期为高浓度Cd处理促进丹参生长。实验中设置的镉浓度对丹参的生长和生理指标没有造成明显伤害，高浓度镉胁迫反而对丹参的生长有一定的促进作用。丹参叶片中的Ch1 a，Ch1 b和TCh1的变化趋势一致，各组的类胡萝卜素一直呈现升高的情况。试验中各处理组的Ch1 a/b值随着处理时间延长一直是上升情况，结合叶绿素和胡萝卜素的变化情况分析：丹参移栽进入镉处理时期叶片发育尚未达到成熟状态，处理期间叶片也在发育和合成叶绿素；此外，根据叶绿素荧光数据可知，本实验中设置的镉浓度对丹参的光合作用没有造成明显伤害，高浓度镉胁迫反而对丹参的光合作用有轻微的促进作用。空白对照组第四个月的丹参地下部分镉含量已经很接近《中国药典》中规定的药材镉浓度标准Cd≤0.3 mg·kg-1；此外，0.4 mg·kg-1。处理组的丹参在第三个月和第四个月地下部分的镉浓度已经远远超过该标准，由此分析丹参可能有富集重金属镉的性质，根据此性质，即使在符合二级标准的土壤里，丹参药材也可能出现镉含量超标的情况。丹参地上部分中的水溶性成分积累时间晚于地下部分，随着处理时间的延长，虽然未出现显著性差别，但高浓度的镉处理对丹参的有效成分积累有一定的促进作用。
　　结论：
　　药材中重金属的含量不等于被人体实际吸收的重金属。不同的药材使用方式下，重金属溶出度不同。药材饮片无Pb和Cd溶出的原因可能是由于Pb和Cd的盐水溶性较差，不易在水溶液中溶出。白芍的Cu和Hg的溶出率都比较低，这可能与白芍饮片在制备过程中需要去皮水煮的过程有一定关系。丹参粉末煎煮后Pb和Cd开始溶出，分析原因主要是由于药材打粉后，不仅会增加药材和溶液接触的表面积，而且破坏了植物细胞壁，在此情况下一些不易溶出的金属会开始溶出，一些原本在饮片中就有溶出的金属会在此情况下溶出量增加。重金属在人工胃液中的溶出量和溶出率大于人工肠液。不同药材的重金属溶出率差异较大。对于Pb等重金属，药材中含量较高的在人工胃液中溶出量也较高；Hg由于在药材中含量较低，因此在人工胃液中也有大量样品无Hg溶出。由于肠液pH值略偏中性，因此药材重金属在人工肠液中的溶出量较少，溶出率也较低。相比于前期水煎液试验结果，粉末在人工胃肠液中重金属的溶出量和溶出率都较高，主要原因是人工胃液是酸性环境，在此条件下粉末极易被消化释放出重金属。综上，利用国际上权威机构给出的重金属风险计算模型，参考了中药材在实际使用中的特殊性，提出药材中的重金属限量浓度值分别是Cu=57 mg·kg-1，Pb=6mg·kg-1，As=3 mg·kg-1，Cd=1.5 mg·kg-1，Hg=1 mg·kg-1。
　　本研究创新点在于通过药材实际使用方式入手，并结合国际权威机构给出的重金属风险评估方式，制定了合理的中药材国际统一重金属限量标准值，此标准对于中药材的国际贸易流通和帮助我国中药材出口打破贸易壁垒有着重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 背景简介

1.1.1 重金属对人体的危害

1.1.2 相关重金属限量标准

1.1.3 中药材超标情况

1.1.4 重金属存在的毒物刺激效应

1.2 课题来源及论文立题依据

1.2.1 课题来源

1.2.2 论文研究思路

第2章 西洋参、黄芪等六种药材饮片以及丹参粉末煎煮重金属溶出实验

2.1 目的

2.2 材料和方法

2.2.1 样品采集和水煎剂的制备

2.2.2 样品消解

2.2.3 仪器与试剂

2.2.4 数据计算

2.3 结果与分析

2.3.1 药材重金属的平均含量及煎煮后重金属溶出规律

2.3.2 丹参粉末水煎液中重金属溶出情况

2.3.3 文献和实验统计药材在水煎液中的重金属溶出率

2.4 讨论

第3章 西洋参、黄芪等六种药材粉末在人工胃肠液中的重金属溶出实验

3.1 目的

3.2 材料与方法

3.2.1 药材样品准备

3.2.2 人工胃肠液的配置

3.2.3 中药粉末在人工胃肠液中的溶出实验

3.2.4 人工胃肠液的消解与检测

3.2.5 数据计算

3.3 结果与分析

3.3.1 不同药材在人工胃肠液中重金属的平均溶出情况

3.3.2 文献和实验统计中药散剂在人工胃肠液中重金属的溶出率

3.4 讨论

第4章 重金属伤害模型的计算

4.1 目的

4.2 计算方法与结果

4.2.1 THQ评估方法

4.2.2 THQ公式优化

4.2.3 暂定每周耐受摄入量PTWI计算

4.2.4 药材中重金属限量值的计算

4.2.5 药材重金属浓度的制定

4.2.6 根据求得的重金属限量浓度统计药材重金属超标情况

4.3 讨论

第5章 土培条件下镉胁迫对丹参的生长影响研究

5.1 实验目的

5.2 材料和方法

5.2.1 土壤来源

5.2.2 土壤处理

5.2.3 栽培与取样

5.2.4 生物学性状测定

5.2.5 丹参色素含量分析

5.2.6 丹参光合作用效率的测定

5.2.7 丹参地上部分与地下部分镉含量的测定

5.2.8 丹参水溶性与脂溶性成分的测定

5.3 数据处理

5.4 结果与分析

5.4.1 镉对丹参生长的影响

5.4.2 镉对丹参色素的影响

5.4.3 镉处理四个月后对丹参光合作用的影响

5.4.4 丹参地上部分与地下部分镉含量

5.4.6 镉对丹参水溶性成分的影响

5.4.7 镉对丹参脂溶性成分的影响

5.5 讨论

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科技成果