广东道地药材高良姜中重金属含量测定及质量评价

张鑫 李克杰 杨全 程轩轩 张春荣 唐晓敏 周良云 潘利明

摘要：对21批不同品种、不同等级、不同产地的高良姜药材进行铅（Pb）、镉（cd）、砷（As）、汞（Hg）、铜（cu）5种重金属元素的含量测定。采用HNO3-HCIO4-HF消解火焰原子吸收分光光度法测定全铅（Pb）、全镉（cd）、全铜（cu）的含量，二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法测定全砷（As）的含量，冷原子吸收分光光度法测定全汞（Hg）的含量;采用相似性分析、聚类分析、主成分分析等数理统计方法对测定结果进行分析处理。21批药材中铅（Pb）的含量范围为0.376～1.297mg/kg;镉（cd）的含量范围0.01～0.09mg/kg;砷（As）的含量范围为0.077～0.142mg/kg;汞（Hg）的含量范围为0.005～0.021mg/kg;铜（cu）的含量范围为1.662～4.703mg/g。所测21批样品中重金属含量符合《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》，为高良姜质量标准的制定奠定基础，对保证临床用药安全具有重大意义。

关键词：高良姜;原子吸收分光光度法;重金属;含量测定

中图分类号：R284.1文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2019）04-0068-05

0引言

高良姜为姜科山姜属Alpmia植物高良姜Alpiniaoffcinarum Hance的干燥根茎，别名良姜、小良姜（广西、广东），是我国著名的十大广药之一，始载于《名医别录》，列为中品，在历版药典中均有记载。本品味辛，性热，归脾、胃经，具有温胃止呕，散寒止痛的功效，主要用于治疗脘腹冷痛，胃寒呕吐，嗳气吞酸等症。现代药理学研究表明，高良姜具有抗氧化、抗肿瘤、抗菌、促渗透、抗炎镇痛、抗溃疡、止呕止泻、降血糖、降脂减肥、抗凝血等药理作用。同时，除药用外高良姜也广泛被应用于食品、调味品、保健品等领域。但是，由于药材受环境污染或药材自身特点，或多或少含有一定量的重金属等有害元素，如铅、镉、砷、汞、铜等，对人体造成重大伤害。本文采用原子吸收分光光度法等对21批高良姜药材中Pb、Cd、As、Hg、Cu 5种重金属元素进行含量测定及比较，为进一步制定药材质量标准、提高药材质量和保证临床用药安全提供科学依据。

1材料

1.1仪器

Z-2300火焰原子吸收分光光度计（日本日立公司）;UV-1800紫外可见分光光度计（上海美谱达仪器有限公司）;PB2002-N分析天平[梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司];ES-1020电炉（三角牌）、DC-B马弗炉（北京独创科技有限公司）、DHG-9140A电热恒温风干燥箱（上海齐欣科学仪器有限公司）、电热板（常州国华DB-4）等。

1.2试剂

铅标准品（GSB04-1742-2004），镉标准品（GSB04-1721-2004），砷标准品（GSB 04-1714-2004），汞标准品（GSB 04-1729-2004），铜标准品（GSB04-1725-2004）均来自中国药品生物制品检定所;硝酸、盐酸、高氯酸为分析纯。

1.3药材

所需药材来源于高良姜道地产区广东徐闻、广西、海南等地（见表1）。

2实验方法

2.1样品处理

Pb、Cd、Cu的测定：准确称取过筛样品1.0g，放人聚四氟乙烯烧杯中，加入少许去离子水湿润，然后加入15mL浓HNO3浸泡，置电热板上缓慢加热使其分解，并进行回流，蒸至近干。取下烧杯稍冷后加人混酸（HNO3：HCIO4=1：4）10mL，放于加热板上使样品继续分解，蒸至近干。稍冷后反复加入5mL HF和2mL HCIO4，蒸至近干，样品蒸至近白色。取下加入10%HNO3溶液，定容于50mL的容量瓶中待测。同法制备试剂空白溶液。

As的测定：准确称取1.0g样品于凯氏烧瓶中，加5mL硝酸一高氯酸（4：1）混合溶液，浸泡过夜。放于电热板上加热消解，保持微沸，持续加热至溶液澄明后升高温度，继续加热至冒浓烟，至白烟散尽，待消解液呈无色透明或略带黄色，冷却，置50mL容量瓶中，加2%硝酸溶液洗涤容器，合并洗液于容量瓶中，并稀释至刻度，摇匀，即得。同法制备试剂空白溶液。

rig的测定：准确称取过筛样品0.25g，置聚四氟乙烯杯中，加适量3：1的HNO3-H2O2，混合液，使其充分反应，将聚四氟乙烯杯移至高压消解罐，旋紧消化罐，将其放置烘箱中加热一定时间，冷却，取出，将聚四氟乙烯杯移至电热板低温加热排酸至大约l mL，用适量1%盐酸洗涤内壁，并转移至50mL量瓶中，1%盐酸定容至刻度，待测。同法制备试剂空白溶液。

2.2测定条件

Pb、Cb、Cu的测定：采用火焰法。采用空气一乙炔火焰。检测波长分别为283.3，228.8，324.7nm;狭缝宽度均为0.4nm;空气流量均为6.5L/min;乙炔流量分别为1.5，1，1L/min。

As的测定：采用二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法。检测波长为515nm;参比溶液为三氯甲烷。

Hg的测定：冷蒸气一氢化物法。检测波长为253.7nm;以0.5%硼氢化钠和0.1%氢氧化钠溶液（临用前配制）作还原剂;盐酸溶液（1%）为载液，载气为N2。

3结果与分析

3.1直观分析

根据《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》重金属的规定：Pb≤5.0mg/kg、;Cd≤0.3mg/kg;As≤2.0mg/kg;rig≤0.2mg/kg;Cu≤20mg/kg.与收集来的21批样品中5种重金属测定结果（结果如表2、图1所示，图1中Cd、As、Hg均以20倍含量在图中显示）相比较，发现在规定范围内21批高良姜药材中5种重金属含量未检出超标现象。

3.2相关分析

利用SPSS软件对药材中各重金属含量进行相关分析，结果显示Cu的增长与Pb、Cd、Hg有显著相关性;Pb与As、Hg有极显著相关性，同时As与Hg也有极显著相关性，结果见表3。由此推测，重金属在高良姜药材中的积累可能存在协同效应。

3.3主成分分析

对不同批次高良姜药材中5种重金属元素含量进行主成分分析，即把离散数据标准化处理，以便对样品中的特征元素进行明确评价。应用SIMCA-P+12.0软件进行主成分分析（见图2），结果显示2l批高良姜药材可被分为两类：其中第1、6、8、10批药材为第一类，剩余批次药材为第二类。

3.4聚类分析

运用spss软件對21批高良姜药材进行系统聚类分析，以组之间的链接进行聚类，结果见下图3。

依据图3可知，以相似性系数5为阈值，可将21批药材分为2类。第1类包括第1、6、8、10四批药材，此类样品中，Cu的含量相对其他各类品来说是最高的，Pb的含量也相对较高;其余批次药材归为一类，此类药材Cu含量相对较低，与第一类药材中Cu含量差别较大，而且各含量相对较一致。依据分析结果发现，不同批次高良姜中重金属元素的积累与其产地、品种、等级关系不大。

4结束语

本文通过运用相关分析、主成分分析和聚类分析3种不同分析方法对21批不同品种、不同等级、不同产地的高良姜药材进行分析。通过相关分析了解到药材中重金属的积累可能存在协同效应，但并不能依据各批次药材重金属含量将其进行分类，故运用了主成分分析和聚类分析对各批次药材进行分类。主成分分析主要利用降维思想，在损失少量信息前提下将多个指标转化为几个综合指标，但该方法存在一定局限性：当其因子负荷的符号有正有负时，综合评价函数意义就不明确。聚类分析是在不对信息进行删减的前提下将样本按照相似程度进行分类，但此方法在样本量较大时获得聚类结论有一定困难。本研究运用了两种原理不同的分析方法得到了相同的结果：即将Cu、Pb含量较高的第1、6、8、10四批药材归为了一类，而其余样品由于Cu含量偏低，与第一类药材中Cu含量差别悬殊，故被归为了第二类。2015年《中国药典》虽未对高良姜药材中重金属含量做出明确规定，但重金属含量对药材的质量品质具有重大影响，使用不当会对人体造成重大伤害。如铅是重金属污染中毒性最大的一种，一旦进入人体将很难排除，可直接伤害人的脑细胞，尤其胎儿的神经系统，可能造成先天智力低下;甲基汞也可侵犯神经系统，可能导致注意力缺陷、语言和记忆障碍等。由此可知，中药材中重金属的超标已严重影响到药品的安全性与有效性，成为制约中药走向国际化市场的主要问题。因此，有必要对中药材中重金属及有害元素的含量进行严格控制，对我国中药材中的重金属限定标准进行完善，从而提高药材质量，从而保证临床疗效。