中药材中农药残留现状及标准体系建设研究进展

肖欧丽, 李敏敏, 李瑞瑆, 张泽洲, 陈捷胤,孔志强*, 戴小枫*

(1. 中国农业科学院植物保护研究所, 北京 100193; 2. 中国农业科学院饲料研究所, 北京 100081;3. 中国农业科学院农产品加工研究所, 北京 100193; 4. 北京市海淀区市场监督管理局, 北京 100080)

我国拥有丰富的中药材资源。据第三次全国中药资源普查,我国的中药资源种类有12 807种,其中药用植物有11 146种,占总体的87%[1]。2016年国务院印发《中医药发展战略规划纲要(2016-2030年)》,将中医药发展上升为“国家战略”[2]。随着中药产业的迅速发展,中药资源的消费需求逐渐扩大。人工种植药用植物是实现中药资源再生和持续利用的有效途径。目前我国中药材种植面积超过333.33万hm2,药用植物人工栽培品种已达272种[3]。为增加野生和人工栽培中药材的产量,农业化人工种植地不断扩大,单一的种植生态环境致使药用作物的病虫草害日趋严重。目前,我国中药材种植过程中病虫草害的防治主要还是依赖化学农药,但大部分中药材缺乏登记的专用农药品种,在中药材种植上没有用药依据甚至无药可用,只能参考借鉴其他作物的用药标准进行施用。在种植过程中药农为达到高收益而盲目增加施药量,部分种植地区出现“滥用药、乱用药”等现象,致使中药材中农药残留现象时有报道[4-5]。农药残留不仅直接危害人体健康,而且,由于中药材化学成分复杂,残留农药会直接影响中药材的药效,制约我国中医药产业健康持续发展[6-7]。严格有效的标准体系和科学合理的中药材农药残留限量标准是中药材质量和中药材产业发展的必要保障。我国中药材质量安全标准建立起步较晚,近年来有关标准不断增加,但中药材的质量及注册要求与国际标准相比仍存在很大差距[8]。中药材种植过程中传统的生产手段以及非规范化的标准使得农药残留问题突出,制定严格有效的标准体系显得尤为重要。

1 中药材农药登记现状

农药登记是加强我国农药管理,确保农药使用安全化、规范化,保障农产品质量安全、保护环境的一项重要措施[9]。由于我国药用作物种类繁多,某些药用作物规模较小或者农药使用量不多,低的利润成本驱使农药企业不选择在这类作物上进行相关农药的登记。目前我国登记用于中药材的农药种类和数量十分有限,然而市场上流通的农药品种在中药材种植上均有使用[10]。2013年,由绿色和平组织发布的《药中药—中药材农药污染调查报告》显示,在全国9座城市的连锁大药房购买的65种中药材中有48个样品含有农药残留,且26个样品发现禁用农药残留[11]。2020年,国家药典委员会修订了33种禁用农药限定量标准,规定甲胺磷、对硫磷等多种有机磷类农药不得在药材及饮片(植物类)检出[12]。但因其廉价、高效,仍吸引着不少药农继续使用。除此之外,由于有机氯农药的禁用和限用,有害生物对有机磷农药的抗性,氨基甲酸酯类以及拟除虫菊酯类农药也被广泛应用于中药材生产[13]。

对中国农药信息网登记数据查询(数据调研截至2021年9月)结果显示[14],共有21种中药材进行了农药登记,其登记农药种类统计见表1。所登记农药多为杀菌剂、杀虫剂,少量植物生长调节剂登记用于人参、三七、白术、山药、菊花等中药材。

表1 我国中药材登记农药种类

续表1 Table 1(Continued)

2 中药材中农药残留情况

目前,我国每年在农业中使用的农药近200万t,其中大约70%的农药量会进入到环境中,造成人体及环境污染[15]。农药残留问题已成为影响中药材质量安全的重要因素。Zhao等[16]对来自中国不同地区的22批麦冬样品以及麦冬道地产区四川省绵阳市的6份土壤样品进行了11种植物生长调节剂的含量检测。其中19批麦冬样品中检出了多效唑和氯化胆碱,多效唑的检出量为42.20～585.91 μg/kg(除去含量低于定量限(LOQ)的样品),其含量虽没有超过GB2763-2019中规定的谷物中的最大残留限量(MRL)(稻米和小麦中规定为0.5 mg/kg),但是却超过了蔬菜中的MRL(0.05 mg/kg);氯化胆碱的检出范围在91.06～869.38 μg/kg。说明多效唑和氯化胆碱常被用于麦冬种植以提高其产量,同时在所有土壤样品中都检出了更高浓度的多效唑残留,说明多效唑会在土壤中富集,并可能对环境造成影响并影响后茬作物的生长。Duan等[17]从180批次三七样品中共检出了11种农药,其中五氯硝基苯的检出率最高,达到32.78%,甚至有些批次的样品中的检出浓度高于欧盟规定的MRL(一般认为是0.01 mg/kg)。Luo等[18]对我国中药材市场上1 771个中药材样品进行了农药残留检测,结果表明半数以上(59%)的样品中农药超过了《欧洲药典》(EP 8.0)的限量,其中43%样品含有35种禁用的剧毒农药,有8种农药的检测水平比《欧洲药典》(EP 8.0)中规定的MRL高出500多倍。部分中药材农药残留情况见表2。

表2 部分中药材农药残留情况

3 常用分析方法

3.1 色谱法

农药残留检测中常用的色谱分析方法包括气相色谱(GC)、液相色谱(LC)、高效液相色谱(HPLC)、超临界流体色谱(SFC)、薄层色谱(TLC)等[26]。不同方法的检测分析效果与其柱效、灵敏度、分离度等有关。在近年来的中药质量控制分析中多采用超高效液相色谱方法[27]。周生葆等[28]建立了一种分散液液微萃取-高效液相色谱法并利用该方法对枸杞中氰戊菊酯和溴氰菊酯进行了富集检测。与传统的高效液相色谱技术相比,超高效液相色谱技术分离性能更出色。气相色谱法可应用于有机氯、有机磷等相对分子量较小、易气化、热稳定的农药残留分析,其中超临界流体色谱法因其以CO2为流动相而具有高效、环保的优点被广泛应用于分析手性以及高沸点、不挥发的农药[29]。Wang等[30]采用SFC-MS/MS分析了112种农药在7种菊花中的残留情况,结果显示92%的农药在2～250 μg/L的浓度范围内线性关系良好,检出限(LODs)范围为0.01～31.41 μg/L,表明SFC-MS/MS在减少农药残留分析中的基质效应方面具有显著的积极作用。

3.2 质谱法

随着质谱技术的发展,色谱串联质谱法已成为农药残留分析的主流技术(图1)[31]。2016年我国颁布的GB23200.11-2016和GB23200.10-2016两项标准分别适用于桑枝、金银花、枸杞子和荷叶中413、488种农药及相关化学品残留量测定的液相色谱-质谱法以及气相色谱-质谱法。气相色谱具有高效分离能力,与质谱联用具有优异的定性和定量作用,Li等[32]使用GC-MS/MS法检测了陈皮中的133种农药残留,在8批样品中检出5种农药。液相色谱与质谱联用则呈现出较高的分离能力和较快的分析速度,Liu等[33]采用液相色谱-三重四极杆质谱法检测了延胡索、川芎、当归中的135种农药。质谱检测方法适用于中药材等复杂基质农药多残留分析,也促进了农药残留分析等痕量检测技术的飞速发展。

高分辨质谱近年来得到了快速发展,基于液相色谱-高分辨质谱联用的分析技术越来越多地应用于痕量农药残留的筛查和定量[34]。因其可以实现高精度的质量检测,可以直接用来分析痕量化合物的结构。例如飞行时间质谱(TOF),线性离子阱质谱(QTrap)等。Besil等[22]使用液相色谱串联四极杆线性离子阱质谱(QTrap LC-MS/MS)建立了金盏花中吡虫啉、甲氧苄啶、甲基吡虫磷和莠去津残留检测方法,结果表明定量限在10～100 μg/kg范围内,且呈现良好的线性关系(R2>0.993)。

图1 中药材中农药残留检测方法(2016年-2020年,数据来源于中国知网)Fig.1 Summary of determination methods of pesticide residues in Chinese medicinal materials (2016-2020,data from CNKI)

4 我国标准体系建设情况

目前,我国涉及中药材中农药残留限量的标准主要有《中华人民共和国药典》《GB 2763-2021食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》和《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》,以及不同地区针对道地中药材制定的地方标准。我国现有的中医药相关标准较为缺乏,国家标准不足300项,仅占国家标准的0.65%,行业标准不足500项,仅占行业标准的0.69%[35]。根据食品药品监督管理总局发布的2013年至2016年全国药品质量抽验监测数据,我国中药材与饮片总体合格率分别为64%、68%、75%、77%,合格率逐年提高[36]。但相对于其他药品,中药材及饮片的不合格率依然较高。因此,制定合理的中药材农药残留限量标准迫在眉睫。

4.1 中国药典

《中华人民共和国药典》(简称《中国药典》，2015年版)针对黄芪、甘草、西洋参、人参、红参5种中药材中5种有机氯类农药的残留限量标准制定了相关规定。在2020年发布的《中国药典》一部首次规定了六六六、滴滴涕和五氯硝基苯在黄芪和甘草中的最大残留限量(MRL),并新增了红参中的五氯硝基苯、七氯和氯丹的MRL(表3)[37]。其次国家药典委员会在2020年版《中国药典》四部中新修订了33种禁用农药限定量标准,规定甲胺磷、对硫磷等多种有机磷类农药在药材及饮片(植物类)不得检出[12]。

表3 《中华人民共和国药典》中规定检测的农药及其最大残留限量

4.2 GB 2763-2021《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》

GB 2763-2019《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》由农业农村部与国家卫生健康委员会和国家市场监督管理总局三部委联合发布,该标准于2020年2月15日实施,规定了22种农药在人参、白术、三七、石斛和元胡等5种既是食品又是中药材的植物材料中40项残留限量标准[38]。而最新实施的GB 2763-2021《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》对既是食品又是中药材的植物材料中的农药最大残留限量做了进一步补充,规定了枸杞、人参、石斛、三七、元胡、白术、金银花、百合和贝母9种中药材中56种农药MRL,此外还统一规定药用植物中43种农药的MRL(表4)。

表4 GB 2763-2021《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》对既是食品又是中药材的植物材料中的农药最大残留限量1)

续表4 Table 4(Continued)

续表4 Table 4(Continued)

4.3 针对特定中药材的农药残留限量标准

《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》是我国中药材及制剂在国际贸易中被提及的重要质量标准之一。主要规定了药用植物原料、饮片、提取物和制剂等的质量要求及检验方法。共规定4种农药(六六六、滴滴涕、五氯硝基苯和艾氏剂)的最大残留限量,艾氏剂MRL为0.02 mg/kg,其余3种农药均规定在药用植物及其制剂上不得超过0.1 mg/kg。与《中国药典》相比,《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》出台年代较早,2005年开始生效的WM/T2-2004版本后就再无更新,规定的农药种类偏少且对最大残留限量的规定更为苛刻(表5)。

表5 《中华人民共和国药典》和WM/T2-2004《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》中药材农药最大残留限量对比1)

《无公害人参药片及饮片农药与重金属及有害元素的最大残留限量》(T/CATCM 001-2018)和《无公害三七药材及饮片的农药残留与重金属及有害元素限量》(T/CATCM 003-2017)是专门针对人参和三七而制定的质量标准。其中T/CATCM 001-2018中规定人参及其饮片中艾氏剂、五氯硝基苯、毒死蜱等42种农药为必检农药,其中艾氏剂、总六六六、氯单等12种农药为不得检出,同时也规定了高灭磷、甲草胺、啶虫脒等126种农药为推荐检测项,除异狄氏剂、二甲戊灵以外,其他均不得检出。

4.4 香港、台湾药典

《香港中药材标准》由香港特别行政区卫生署组织制订,是对在香港地区使用的中药材质量及检验方法所做的技术规定[39]。该标准于2005年颁布,至2019年已公布9册。港标1～9册共收载299种药材并确立标准,收载的所有品种均收录了指纹图谱鉴别项并附有组织切片及粉末彩色图。其对中药材中农药残留品种及限量与《中华人民共和国药典》很相近,但标准相对较为严格[40]。

台湾自引入农药使用,已推广农药使用品种达400多种,其中以化学农药的使用量居多。市面上流通的农药多达300多种,其中有30～40种成分占了农药流通种类的80%[41]。台湾地区中药材原材料大量依赖进口,对应的中药材农药残留标准最早为《台湾传统药典》。台湾第一部中药材标准由台湾卫生署组织制订,于2004年首次出版,其中含200种中药材。2013年发行第2版,并将《台湾传统药典》更名为《台湾中药典》(TaiwanHerbalPharmacopoeia, THP),中药材收载增至300种。标准以中药材为主,未涉及饮片、粉末、浸膏等。《中药基准方》中收载了丸剂、散剂、汤剂等200种基准方。新增的《剧毒中药一览表》中列出了21种剧毒中药的名称及拉丁名,但没有说明相应的质量控制方法。

5 其他地区或国家中药材中农药残留限量标准制定情况

欧盟、美国、日本和韩国等国家均制定了相应的中药材农药残留限量标准。按照各地区标准分为《欧洲药典》《美国药典-国家处方集》《日本药局方》和《韩国药典》等。

5.1 欧美药典

《欧洲药典》是对中药材上农药残留限量规定最多的标准,其次是《美国药典》。《欧洲药典》(EP 8.0)和《美国药典》(USP38)均制定了70项包括有机磷类、有机氯类和拟除虫菊酯类农药在内的共计105种农药的MRL[42]。所有规定药材都必须符合这105种农药最大残留限量,而规定中不包含的残留物则需满足美国国家环境保护署(EPA)/欧盟法规(Regulation(EC)No.396/2005)的有关规定。

5.2 日本药典

《日本药典》名为《日本药局方》(TheJapanesePharmacopoeia, JP),在2016年出版了第17版,收载了234个生药材专论,27个提取物专论和62个单味和复方制剂专论。《日本药局方》中收载的生药相对较全面,但其中仅规定了总六六六和总滴滴涕的限量标准,均为0.2 mg/kg[10]。《食品中残留农业化学品肯定列表制度》(简称“肯定列表制度”)是日本加强食用农产品中农业化学品(农药、兽药、饲料添加剂)残留管理而建立的制度,其中还规定了一项“一律标准”,是日本对既非“豁免物质”也未制定“最大残留限量标准”的农业化学品在食品中的残留制定的统一标准,为0.01 mg/kg[42]。

5.3 韩国药典

《韩国药典》现行版本为第10版,其中涉及的限制类农药较多,还规定了部分农药在一些常见药用植物中的限量[43]。除此之外,韩国食品医药品安全厅在2007年公布了一项“中药材中重金属和农药残留限量标准及检测方法”,其中共制订了42项涉及48种农药的最大残留限量标准[44]。

通过对《中国药典》(2015年版、2020年版)与《美国药典》(USP38-NF32)、《欧洲药典》(EP 8.0)、日本、韩国药典以及香港台湾地区中药材标准中农药残留的标准限量对比分析,可以看出我国药典规定的农药最大残留标准与国外相差不大,有毒有害物残留标准限量基本达到国际标准(表6)。但规定的有毒有害残留种类很少,所包含中药材种类也与其他国家药典有很大不同[45]。相应限量要求的中药材种类不齐全,与《欧洲药典》和《美国药典》相比较为宽松,对我国中药材的出口具有不利因素。为打破中药材贸易出口的国际壁垒,我国药典针对农药残留限量标准的制定还需不断完善。

表6 国内外标准体系中药用植物的农药最大残留限量比较1)

续表6 Table 6(Continued)

续表6 Table 6(Continued)

6 展望

6.1 加强中药材种植过程农药登记管理

农药登记能有效防控农药风险,提高科学用药水平。农药登记制度能科学评价农药的有效性、安全性,保证绿色可持续发展。我国中药材种类众多,应加强中药材种植过程中农药使用调研工作,如使用频率高的农药种类、防治对象以及使用量。考虑到农药企业投入回报率,可优先开展“农残风险高”的中药材的农药登记工作,在登记农药种类上,优先选择高效、低风险的新型农药制剂,保障绿色、安全、优质中药材生产。加强农药新品种，增效剂的使用等相关应用技术的研究,科学制定中药材农药使用规范,联合不同中药材的道地产区,分区分片进行专项农药登记试验,丰富农药登记数据库,指导农民用药[46]。政府监督管理部门应加强农药监管力度,禁止农药残留超标的中药材在市场流通销售,并加强对违法生产或经营农药残留超标的中药材相关企业的惩罚力度。加快药用作物农药登记对完善我国农药残留限量标准体系,提升药用作物安全具有现实意义。

6.2 制定和完善相关标准和制度

我国对中药材中农药残留标准的制定较晚,发展相对落后。应不断完善《中国药典》中有关中药材农药残留限量值的规定以及中药材的种类。出台制定专门针对中药材农药残留要求的规定,打破由于标准不健全而导致的中药材出口的贸易壁垒。此外,药品生产企业应明确与履行质量管理的主体责任,执行国家与行业标准中的农药残留检测方法及禁用农药残留安全要求,有效衔接并加快建立质量保证体系与规定。由于中药材与食品的某些属性相近,如都具有食用性等,建议中药材农药残留风险评估及评价体系的完善可以参考《食品中农药残留风险评估指南》[44]中规定的设计思路,取其精华,确立合乎我国国情的方法,从而为我国中药材残留检测标准的修订与完善提供科学依据。

6.3 建立经济高效、稳定可靠的农药残留检测技术

灵敏、准确、高通量的检测方法是保障中药材质量安全的有效手段。中药材因其基质复杂给农药残留检测带来障碍,亟须开展与之相适应的复杂基质中痕量农药残留前处理方法研究及高通量筛查确证工作。目前常用农药残留检测方法为GC-MS/MS或LC-MS/MS,同时新的检测技术如酶抑制法、免疫分析法和生物传感器在农药残留快速检测中发挥着越来越重要的作用,可将这类检测新技术应用在中药材农药残留检测中[47]。因此,适合大批量复杂基质中农药残留分析的操作简单、高效快捷的样品前处理技术也应成为未来研究的重点。不断开发新的检测方法和检测技术才能使中药材农药残留检测朝着更快、结果更准确、更便捷的方向发展,并推动中药材农药残留的分析检测技术日趋成熟完善。

6.4 加强化学农药使用对中药材药效品质影响研究

化学农药使用在提升中药材产量的同时,也影响中药材的质量安全,还对中药材中次生代谢产物具有调控作用从而影响其药效品质[48]。目前,我国主要针对植物生长调节剂对中药材药效品质影响开展了相关研究,对于其他化学农药使用影响中药材药效品质的研究极少,且对调控机制不明确。残留限量标准的制定也是基于农药残留风险评估研究,未将其对中药材药效的影响纳入评估。因此,加强关于化学农药使用对中药材药效品质影响研究,对完善我国农药残留限量标准体系,提升中医药品质安全具有现实意义。