裸花紫珠重金属污染特征及其指纹图谱的建立

刘德根，邹红英，范远建，张华清，陈玉园，洪家顺

（1.江西沃华济顺医药有限公司，江西 赣江新区 330000；2.江西杏林白马药业股份有限公司，江西 赣江新区 330000；3.江西南昌桑海制药有限责任公司，江西 赣江新区 330000；4.江西省道地药材质量评价研究中心，江西 赣江新区 330000）

裸花紫珠（Callicarpa nudiflora Hook.et Arn）为马鞭草科紫珠属植物的干燥叶，中国药典2020 年版一部规定木犀草苷和毛蕊花糖苷作为含量的测定指标[1]，许多学者采用不同的方法研究了裸花紫珠的化学成分：木犀草苷、毛蕊花糖苷[2-4]、总黄酮[5]、石竹素[6]、连翘酯苷E、7-二甲氧基槲皮素[7-8]、环烯醚萜类化合物[9]，研究表明，裸花紫珠具有止血[10]、抗菌[11-12]、抗炎、增强免疫[13]、调节血压[14]的作用。郑培应用ICP-MS测了裸花紫珠干浸膏中铬（Cr）、铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、镍（Ni）的含量[15]，对裸花紫珠多种重金属的测定和分析报道研究较少。

本研究采用微波消解联合电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）[15-19]测定裸花紫珠中41 种无机元素，建立裸花紫珠样品的无机元素指纹图谱，采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法评价其污染风险，以期为裸花紫珠的识别、质量安全控制提供参考。

1 实验部分

1.1 样品与试剂

多元素（Al、As、B、Ba、Be、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Li、Mg、Mn、Ni、Pb、Sb、Sn、Sr、Ti、Tl、V、Zn）标准溶液（批号GSB04-1767—2004，100 μg/mL）；多元素（La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu、Yb、Y）标准溶液（批号GSB04-1789—2004，100 μg/mL）；单元素Rb（GSB 04-2836—2011，1 000 μg/mL）；Mo（GSB G 62035-90，1 000 μg/mL），Cs [GSB 04-1724—2004（b）]标准溶液；Se（批号：22101835，1 000 μg/mL）、In（批号：21122035,1 000 μg/mL），国家钢铁材料测试中心；UP 级硝酸，苏州晶锐化学试剂公司；实验用水为一级水。

裸花紫珠药材信息详见表1。

表1 样品信息表

1.2 主要设备

电感耦合等离子体质谱仪，赛默飞；分析天平，梅特勒-托利多；干燥箱，上海一恒；微波消解仪及赶酸器，北京莱伯泰科。

1.3 实验方法

1.3.1 元素标准溶液及内标溶液的制备

精密吸取铟（In）元素标准溶液适量，用10%硝酸溶液逐级稀释，配置成20μg/L 的内标溶液；

精密吸取适量多元素标准溶液（批号GSB04-1789—2004，100 μg/mL）、多元素标准溶液（批号GSB04-1767—2004，100 μg/mL）和Mo、Cs、Se单元素标准溶液，用10%硝酸溶液逐级稀释，配置成质量浓度为0.00、0.8、5.0、10.0、20.0、40.0、80.0 μg/L标准工作曲线，供电感耦合等离子体质谱仪分析。

1.3.2 供试品溶液的制备

粉碎好的样品先在60 ℃烘干2 h，每个样品称取约0.50 g 样品粉末于消解罐中，加5 mL 高纯硝酸后，按照设定的程序消解，冷却至40 ℃后取出，将消解液转入50 mL 量瓶中，用少量稀硝酸润洗消解罐3 次，洗涤液合并于量瓶中，纯水定容至刻度，摇匀，备用。按照相同方法制备试剂空白溶液。

1.4 安全性评价

为了能更全面地了解重金属对中药材的污染程度及其综合污染程度，本实验采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法进行评价，参照《中华人民共和国药典》（2020 版）一部对栀子中重金属及有害物质的限量标准值[w（Cu）≤20.0 mg/kg，w（As）≤2.0 mg/kg，w（Cd）≤1.0 mg/kg，w（Pb）≤5.0 mg/kg][20]和《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》[21]选取了评价Cu、As、Cd、Pb、Cr 作为评价因子，评价标准参考表2。

表2 综合污染指数评价标准

单因子污染指数法[式（1）]：

式中：Pi为目标物中污染元素i 的单因子污染指数；Ci为污染元素i 的实测含量值，mg/kg；Si为i 种污染元素的评价标准，mg/kg。

综合污染指数法[式（2）]：

式中：P综合为综合污染指数；Pi，max为各单项污染指数中的最大值。

2 结果与分析

2.1 方法的线性与相关系数

在仪器开机运行30 min 以上，进行校准和调谐，保障仪器处于最佳测试状态，完成后对混合标准溶液进行测试，各元素测试结果如表3 所示。

表3 各元素线性方程、相关系数

2.2 元素含量特征

4 批裸花紫珠样品的41 种重金属含量结果（表4）表明，大部分重金属均有不同程度的检出，按照含量高低依次为：Mg，2000～3000mg/kg，最高可达2850mg/kg；Mn、Fe，100～300 mg/kg；Ti、Zn、Sr、Ba，20～100 mg/kg；Ni、Cr、Rb，1～10 mg/kg；其他无机元素含量均小于1 mg/kg。

表4 41 种无机元素含量测定结果（n=3）

2.3 无机元素指纹图谱

从测定的裸花紫珠样品的41 种无机元素含量结果可知，各无机元素含量数量级相差较大，为了较直观地绘制无机元素图谱，需将不同无机元素的含量调整到数量级，其中Be、Ga、Zr、Mo、Mo、Cd、Sn、Sb、Cs、Bi 扩大100 倍，Mg、Mn、Fe、Y、La、Ce、Nd 缩小100 倍，Ti、Zn、Sr、Ba、Pr、Sm、Eu、Dy、Er、Gd 缩小10 倍。横坐标为各无机元素的种类，纵坐标为无机元素的相对含量，得到41 种元素相对质量分数分布曲线图（见图1）。4 批裸花紫珠样品峰形类似，因为样品是不同的批次，无机元素相对含量存在一定的差异，但其谱线整体的趋向和走势仍具有较高的重现性和相似性。

图1 无机元素指纹图谱

2.4 重金属污染评价

对不同批次的裸花紫珠中的重金属进行系统评价，表5 评价结果表明：Cr 的单因子污染指数最高，3批样品的Pi大于2,污染程度为中污染，1 批样品Pi大于3，污染程度为重污染，说明裸花紫珠受Cr 的污染严重；Cu、As、Cd、Pb 的单因子污染指数在4 批样品中均小于0.7，污染程度为安全。综合污染指数（P综合）评价显示：1.0＜P综合≤2.0，为轻污染。4 批裸花紫珠的重金属综合污染率为100%，中药材重金属污染的因素很多，某些药用植物对各金属元素有一定的富集能力，一般情况下，植物生长越久，重金属在其体内就富集越多；随着工业化的进程，人为活动导致的植物金属污染不容忽视，主要有农药、化肥的使用，污水灌溉及药材的采摘、运输等活动中带入[22]。

表5 重金属及有害元素安全性评价

2.5 相关性分析

为了探究裸花紫珠中各种无机元素之间的相互作用，根据测试结果，对裸花紫珠样品中的无机元素进行相关性分析，结果见图1。如图2，裸花紫珠中呈显著正相关的有37 对元素，显著负相关的有12 对元素，其中极显著正相关的元素有5 对（P＜0.01），如Mg与Cu,Ga 与Pb 呈极显著正相关，呈显著正相关的元素有32 对（P＜0.05），如Mg 与Mn、Pr、Nd 呈显著正相关，表明裸花紫珠在汲取上述无机元素时存在不同程度的相互促进吸收。呈极显著负相关的元素有3 对（P＜0.01），Zr 与Mn，Ga 与Bi，Rb 与Sn 呈极显著负相关，呈显著负相关元素的有9 对（P＜0.05），如V 与As、Be，Li 与Ce 等呈显著负相关，由此可知，Mg 能促进有害元素Cu 的吸收，Ga 能促进有害元素Pb 的吸收，Zn 能促进有害元素Cd 的吸收，而V 能抑制有害元素As 的吸收，研究这些元素含量间的相互作用，通过调节这些元素（Mg、Ga、Zn、V）的浓度来减少有害元素的积累，减少其在药材中的累积。

图2 无机元素相关性分析图

3 结论

本实验采用微波消解-ICP-MS 法同时测定裸花紫珠中La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu、Yb、Y、As、Ba、Be、Bi、Cd、Co、Cr、C u、Fe、Ga、Li、Mg、Mn、Ni、Pb、Sb、Sn、Sr、Ti、V、Zn、Se 等41 种元素，绘制了裸花紫珠的无机元素指纹图谱，采用单因子污染指数（Pi）评价时1 批样品为重污染，3 批样品为中污染。4 批样品的综合污染指数（P综合）评价结果为轻污染。相关性分析表明裸花紫珠中41 种元素间有37 对元素呈正相关，12 对元素间呈负相关，可通过调节这些元素的含量控制有害元素的积累，研究结果可为裸花紫临床药用安全性提供参考依据。