基于非靶向快速筛查的山楂中重金属及毒性元素风险评估*

左甜甜，孔德娟，金红宇，高 飞，康 帅，3，马双成△

（1.中国食品药品检定研究院，北京 102629；2.内蒙古自治区通辽市市场检验检测中心，内蒙古 通辽 028000；3.河北中医学院药学院，河北 石家庄 050200）

山楂为蔷薇科植物山里红Crataegus pinnatifidaBge.var.majorN.E.Br.或山楂Crataegus pinnatifidaBge.的干燥成熟果实，主产于黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、河南等地，资源丰富，味酸、甘，性微温，主要含有黄酮类、有机酸、纤维素、鞣质、三萜类、挥发油类等成分，具有消食健胃、行气散瘀、化浊调脂、扩张血管、抗心律不齐、调节胆固醇含量等多种药理和保健功效，作为药食同源品种备受青睐［1-3］。天然产物中金属元素较稳定。营养元素在一定程度上可作为评价药用植物药理药效的重要指标，但药材在种植、采收和加工过程中，可能会受到对人体有害的金属元素的污染，损害人体健康［4-7］。故建立高效、高通量的多元素测定方法，并科学、合理地评估其风险，对于中药有效性与安全性的评价具有重要意义。本研究中基于高效、高通量的多元素非靶向快速分析平台监测山楂中26种元素，考虑山楂药食同源的特点，并对其中的重金属及毒性元素铝（Al）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、锰（Mn）、镍（Ni）、镉（Cd）进行风险评估，为药食同源品种山楂的质量控制和相关限量的制订提供科学依据。现报道如下。

1 材料与方法

1.1 样品收集

山楂购于北京鹤延龄药业发展有限公司、陕西康健中药饮片有限公司、安徽嘉佑中药饮片有限公司、亳州市万草堂中药饮片有限公司、新疆本草堂中药饮片有限公司等，批号分别为12077，12080，12070，11952，11949，11956，12036，12000，11964，11954，12016，12064，12093，12024，12110，12067，12180，12181，经中国食品药品检定研究院标本馆康帅副研究员鉴定为正品。

1.2 样品测定

样品前处理方法为微波消解法。样品测定方法为电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法，采用非靶向全质量轴扫描，依次采集质荷比（m/z）为7～238的全部质量数，通过混合标准溶液中Pb，Cd，As，Hg，Cu的响应值和浓度值得到m/z为7～238的所有元素的非靶向响应因子，同时考虑元素的相对丰度等因素，对收集到的山楂中重金属及毒性元素的含量进行非靶向快速筛查，具体试验条件和操作步骤参考文献［8］，并以随行质量控制（包括精密度试验、空白试验、随行回收试验）确认方法的适用性，结果均符合残留检测要求。

1.3 重金属及毒性元素风险评估

1.3.1 危害识别和危害特征描述

根据风险评估的危害识别、危害特征描述、暴露评估和风险特征描述4个基本步骤，评估山楂中Al，As，Cu，Pb，Mn，Ni，Cd等元素的健康风险。健康指导值（HBGV）根据美国国家环境保护局（USEPA）建议的Pb，Cd，As，Cu，Al，Mn，Ni的口服参考剂量，分别为3.5，1.0，0.3，500.0，1 000.0，140.0，20.0µg/（kg·d）［9-10］。

1.3.2 暴露评估［11-12］

每日每千克体质量金属元素摄入量以日暴露量（Exp）表示，按公式Exp=计算。考虑山楂为药食同源品种，兼顾药品和食品的特性，故分为以下2种情形计算。

1）作为药物治疗：EF为中药材的暴露频率，根据全国11个省份的有效消费调查问卷结果，EF的P95为90天/年；Ed为中药材的暴露年限，一般不超过20年；IR为山楂日摄入量（g/d），可参照《中国药典（一部）》规定用量；C为药材中重金属及毒性元素的残留量（mg/kg）；W为人体体质量，根据国家卫生健康委员会的统计数据，2015年中国成年男性平均体质量为66.2 kg，女性为57.3 kg；AT为平均寿命天数，按70岁计，为25 550 d。

2）作为膳食：EF为暴露频率和暴露年限260天/年［13］；Ed为平均寿命年限70年；IR为山楂作为食品使用的每日摄入量，本研究为20 d；其余参数与作为药品使用的情形一致。

1.3.3 风险描述

重金属元素风险的高低由危害指数（HI）描述，按公式HI=Exp×SF/HBGV计算。其中，安全因子（SF）作为药品使用时为10，作为食品时为1［14-15］。若HI≤1，则健康风险较低，可被接受；若HI＞1，健康风险较高，不可被接受。

2 结果

2.1 非靶向快速筛查结果

根据2020年版《中国药典》收载的重金属及有害元素、《美国药典37-国家处方集38》（USP 37-NF 38）通则232收载的元素杂质及欧洲药物评审委员会（EMEA）发布的金属催化剂、对健康存在潜在危害的其他毒性元素等，本研究中分析的重金属及毒性元素共26种，包括Pb，Cd，As，Cu，Ni，Mn，Al及汞（Hg），铂（Pt），铱（Ir），钯（Pd），锇（Os），铑（Rh），钌（Ru），钼（Mo），钒（V），铬（Cr），锌（Zn），铁（Fe），硒（Se），T（l铊），锡（Sn），镝（Dy），金（Au），铍（Be），银（Ag）。

2020年版《中国药典（一部）》中植物药重金属及有害元素的限量标准为Pb≤5 mg/kg，Cd≤1 mg/kg，As≤2 mg/kg，Hg≤0.2 mg/kg，Cu≤20 mg/kg。非靶向快速筛查结果表明，山楂中Pb，Cd，As，Hg，Cu的残留量均低于2020年版《中国药典》限定范围。多元素筛查结果表明，山楂中人体所必需的微量元素Fe，Mn，Zn等含量 较 丰 富，分 别 为70.81～225.45 mg/kg、4.61～11.53 mg/kg、2.80～5.88 mg/kg，与山楂对心脑血管疾病的防治、增强免疫、抗癌变等功效一致；USP37-NF38通则232及EMEA发布的金属催化剂在山楂中的含量均较低；Al元素对健康可能具有潜在危害，在山楂中的含量为23.13～161.28 mg/kg，建议继续加强对该元素含量的监测和风险评估。详见表1。

表1 山楂中重金属及毒性元素含量测定结果（mg/kg）Tab.1 Results of content determination of heavy metals and toxic elements in Crataegi Fructus（mg/kg）

2.2 风险评估结果

山楂中重金属及毒性元素的日暴露量遵从规律Mn＞Al＞Cu＞Ni＞Cd＞Pb＞As；18批山楂无论药用还是食用，Al，As，Cu，Pb，Mn，Ni，Cd元素的HI均低于1，其致癌性风险均可被接受；由于男性的体质量高于女性，故HI略低于女性。详见表2。

表2 药食同源的山楂中重金属及毒性元素在不同性别（男/女）中的危害指数Tab.2 Hazard indexes of heavy metals and toxic elements in Crataegi Fructus with homology of medicine and food in different sex（male/female）

3 讨论

ICP-MS法既可实现多种元素的全定量分析，又具有基于全谱图快速扫描的非靶向分析功能。2020年版《中国药典（四部）》通则收录了“2321铅、镉、砷、汞、铜测定法”，但并未收录其他毒性元素的分析方法。在样品来源不确定及检测指标不确定的情况下，需要相应的多元素筛查技术快速确认样品中的目标风险元素。非靶向元素筛查法较传统全定量方法节省2/3的时间，可快速筛查出元素的浓度范围。本研究中以药食同源品种山楂中的多种重金属及毒性元素为分析对象，通过涵盖元素广泛的元素非靶向快速分析法，筛查出其中的重金属及毒性元素。

此外，风险是毒性和暴露的函数，药食同源品种相比作为药用的中药的暴露频率更高，暴露时间更久，故对人类健康带来的风险可能会更高。本研究中将元素含量测定结果与风险评估技术相结合，在评估过程中考虑药食同源品种的使用特点，包括计算暴露量时分别考虑作为药品和食品摄入情况使用频率、暴露年限、每日摄入量等参数的不同，对其中7种元素进行了非致癌性风险评估，并首次尝试对Al，Mn，Ni元素进行风险评估，为相关限量标准的制订与修订提供了方法学基础，同时为应对突发药害事件提供了技术支持。