不同产地板蓝根中重金属元素的含量测定及分析

摘要：目的测定25批不同产地的板蓝根药材中铅、镉、砷、汞、铜的含量。方法通过微波消解-电感耦合等离子质谱法测定25批板蓝根药材中铅、镉、砷、汞和铜的含量，并运用SPSS 16.0软件对数据进行聚类分析。结果 25批板蓝根药材中，镉、砷、汞均有不同程度的超出规定限度，铅和铜均符合现行标准。结论该方法分析了不同产地板蓝根中重金属含量差异特点及超标的可能原因，为板蓝根药材的规范化种植，安全评价及重金属含量标准制定提供一定依据。

关键词：板蓝根；重金属元素；电感耦合等离子体质谱；聚类分析

中药重金属残留污染是当前中药质量控制的热点，近年来，我国中药材重金属超标事件时有报道。中药材质量问题备受关注，一方面是因为重金属对人体的新陈代谢及正常的生理功能具有明显的伤害作用；另一方面是因为重金属残留严重影响着我国中药的出口。各国对这些有害元素在药品中的含量制定了严格的限量标准[1]。

板蓝根是大宗常用中药材之一，为十字花科Cruciferae 植物菘蓝Isatis indigotica Fort.的干燥根[2]，始载于《神农本草经》，列为上品，具有清热、解毒、凉血、利咽之功效。现代研究表明板蓝根水煎液具有抗病毒、降血脂、降血糖以及修复肝损伤和抗氧化等作用[3-5]，市场需求量较高，是国家重点推荐发展的品种。

板蓝根为根类药材，极易受到土壤中重金属元素的污染，而目前对板蓝根药材重金属方面的相关文献报道较少并且方法比较落后，多采用湿法消解联合原子吸收法进行测定，操作繁琐，稳定性差，且对于砷、汞等易挥发元素的测定，其准确性和重复性都不理想。

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术是一种新型的元素和同位素分析技术，可同时分析地球上几乎所有的元素。在分析能力上，它可以取代传统的无机分析技术如电感耦合等离子体光谱技术、石墨炉原子吸收、原子荧光光谱技术等，可以同时对多元素进行分析测定，具有灵敏度高、检出限低、线性范围宽、结果准确、重复性高的优点，是近年来元素分析的一个强有力的工具。

本研究采用微波消解-ICP-MS法对不同地区板蓝根的砷、汞、铅、镉、铜含量进行测定。

1 材料

1.1 仪器与试剂

7700 ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪(美国Agilent公司)；MWS-3+微波消解仪(德国Berghof 公司)；XS205DU型电子天平(METTLER TOLEDO)；Milli-Q超纯水处理系统。

实验所用的铅、镉、砷、汞、铜单元素标准溶液均来自国家有色金属及电子材料分析测定中心，浓度均为1 000 mg·ml-1；内标溶液：ICP-MS Internal Std Mix(Agilent Technologies，批号：5188-6525)；金单元素标准溶液(国家有色金属及电子材料分析测定中心，批号：GSB04-1715-2004)。

1.2 药材

板蓝根饮片为2016年度国家药品评价性抽验样品，分别来自于全国25个产地，共25个批次。将上述样品60 ℃干燥2 h，粉碎成粗粉，备用。

2 方法

2.1 样品预处理

取板蓝根粗粉约0.5 g，精密称定，置耐压耐高温微波消解罐中，加硝酸5 ml，密闭并按表1中的消解程序进行消解。消解完全后，消解液冷却至<60 ℃，取出消解罐，放冷，将消解液转入50 ml量瓶中，用少量水洗涤消解罐3次，洗液合并于量瓶中，加入金单元素标准溶液(1 mg·ml-1) 200 mL，用水稀释至刻度，摇匀，即得。除不加金单元素标准溶液外，余同法制备试剂空白溶液。微波消解程序见表1。

表1 微波消解程序

Tab. 1 Microwave digestion procedure

2.2 分析仪器工作参数

射频功率1 600 W，采样深度10.0 mm，冷却温度2 ℃，等离子气流量15 L·min-1，载气流量0.28 L·min-1，碰撞气为He气，流量为5.7 mL·min-1。积分时间0.5~2 s，数据采集重复次数为3次。

2.3 标准曲线的绘制

精密量取铅、砷、镉、铜标准品贮备液适量，用10%硝酸溶液稀释制成每l ml含铅、砷0，1，5，10，20 ng，含镉 0，0.5，2.5，5，10 ng，含铜0，50，100，200，500 ng的系列浓度混合溶液。另精密量取汞标准品贮备液适量，用10%硝酸溶液稀释制成每l ml分别含汞0，0.2，0.5，1，2，5 ng的溶液，本液应临用配制。

精密量取ICP-MS Internal Std Mix内标溶液适量，用水稀释制成每l ml各含l mg的混合溶液，即得。

在选定的测定参数下，将所配制的铅、镉、砷、汞、铜元素混合标准系列溶液用ICP-MS法测定各元素强度，绘制标准曲线，得出其线性回归方程。结果见表2。

表2 铅、镉、砷、汞、铜各元素标准曲线及检出限

Tab. 2 Standard curves and detection limits of Pb, Cd, As, Hg, Cu

2.4 精密度试验与重复性试验

取砷、铜、镉、铅、汞标准溶液按“2.2”项下仪器条件进行测定，重复测定6次，RSD 分别为1.0%，0.8%，2.0%，1.2%，1.8%，结果表明仪器精密度良好。重复性试验取同一份样品，按“2.1”项下方法进行处理，平行测定6次，求得砷、铜、镉、铅、汞含量的RSD分别为1.1%，0.6%，1.3%，1.6%，2.0%。结果表明，本方法的重复性良好。

2.5 加标回收率试验

取已知各重金属含量的板蓝根样品6份，精密称定约0.25 g，分别精密加入一定量标准溶液，按上述试验方法做加标回收率试验，计算回收率均值和平均标准偏差。结果，各元素的平均回收率在95.5%~98.3%，符合规定。

3 结果

3.1 重金属元素的含量测定结果

采用上述的实验方法对收集的不同产地共25份板蓝根样品中砷、铜、镉、铅、汞等5种重金属元素进行含量测定，所得结果见表3。所取值为2个平行样品的均值。

3.2 检测结果聚类分析

采用SPSS 16.0统计软件中的聚类分析程序，以各样品重金属含量为聚类的变量，得到聚类分析树状图，结果见图1。

表3 样品含量测定结果(mg·kg-1，n=2)

Tab. 3 Determination of sample content(mg·kg-1，n=2)

图1 25个产地样品中重金属元素含量的聚类分析图

Fig. 1 Cluster analysis of heavy metal elements in 25 producing samples

4 讨论

参照《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》及中国药典201 5年版的规定：铅≤5.0 mg·kg-1，镉≤0.3 mg·kg-1，砷≤2.0 mg·kg-1，汞≤0.2 mg·kg-1，铜≤20 mg·kg-1，可以计算得出，25批所测板蓝根样品中，砷超标数为3批，超标率为12.0%，镉超标数为4批，超标率为16.0%，汞超标数为1批，超标率为4.0%，铜、铅均未超标。以上结果表明板蓝根药材存在部分重金属超标的现象。为了保障板蓝根临床用药的安全有效，本研究对不同产地的25批板蓝根样品进行了重金属的含量测定，为制定板蓝根饮片中铅、镉、砷、汞、铜等元素的限量范围提供了科学依据。

聚类分析图能够在一定程度上表明各产地样品的差异大小，从而帮助分析各因素对重金属元素含量的影响大小。由聚类分析图可以看到，重金属超标的几个产地的板蓝根样品与其他样品聚类较远，表明多数产地的板蓝根样品重金属含量差异不大，且数据均在合理区间，未发现对某元素明显的富集作用。而重金属元素含量超标的样品主要集中在镉、砷和汞等元素上，分析其原因可能是由栽培土壤、周围的空气、水源以及使用的化肥和农药导致。首先，以上地区是全国重金属污染较严重的地区，尤其是湖南、湖北、山东、江苏等地区存在多个“癌症村”，与当地工业污染息息相关。其次，受到污染的样品可能与当地种植过程中违规使用农药、化肥等有关。如张丹雁等[6]研究发现不同肥料对南板蓝根重金属的含量有明显影响，使用化肥的南板蓝根样品中重金属含量明显高于不施肥和使用农家肥的样品，且砷、镉和汞明显超出规定的限度标准。因此，严格按照中药GAP栽培技术标准操作规程进行生产，推行符合 GAP 要求的中药材种植基地，严格控制基地的土壤、水分中重金属及有害元素的含量，是保障中药材不受重金属及有害元素污染的重要条件，也是中药质量稳定可靠的重要技术保障。

中药中含有大量无机元素，其含量的高低不仅与药效、药性有一定相关性，而且与中药中某些具有生物活性的次生代谢产物产生显著的正相关或负相关[7]，对中药中次生代谢产物的生物合成有直接或间接的影响，研究表明土壤中Cd元素含量影响板蓝根的质量[8]，其含量的高低不仅影响板蓝根株高、片数等生物量指标，而且含量较高时能够导致靛玉红含量下降[9]。本研究结合国家药品评价性抽验工作的要求发现，重金属含量超标的板蓝根样品中，其有效成分(R,S)-告依春含量均较低，尤其是14号样品，汞含量是限度值的近十倍，其(R,S)-告依春含量仅为药典限度值的1/10，不符合规定。同时其他重金属元素超标的样品中，(R,S)-告依春含量也与重金属元素含量的增加呈现递减趋势，板蓝根质量、药效是否与重金属元素有关、相关程度及作用机制如何，有待于进一步深入研究。

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Determination and analysis of heavy metals content in Isatidis Radix of different originations

ABSTRACT: OBJECTIVE To determine the contents of Pb, Cd, As, Hg and Cu in 25 batches of isatidis radix. METHODS The contents of Pb, Cd, As, Hg and Cu in 25 batches of isatidis radix were determined by microwave-inductively coupled plasma mass spectrometry, and the data were analyzed by SPSS 16.0 software. RESULTS In 25 batches of isatidis radix, Cd, As and Hg were beyond the limits in varying degrees but Pb and Cu met the requirements of the current standard. CONCLUSIONS The heavy metal contents and probable causes of the excessive for the standardization of isatidis radix are analyzed and certain basis are provided for herbs cultivation, safety evaluation and heavy metal content standards.

引用本文：邱学伟, 张春辉, 吴爱英. 不同产地板蓝根中重金属元素的含量测定及分析[J]. 中国现代应用药学, 2018, 35(5): 715-718.

作者简介：邱学伟，男，主管药师 Tel: (0532)85735184 E-mail: privateqxw@126.com