【分享】中草药中重金属和农药残留的研究

1.2　重金属元素的含量分析方法
1.2.1　比色法　中华人民共和国药典附录。
1.2.2　紫外分光光度法：　该法是利用重金属元素与试剂反应后显色在紫外光下有吸收的原理来测定重金属的含量。
　　何跃华等参考日本药局方配制硫化钠溶液，在pH3.0-3.5之间测定了清宫寿桃丸中重金属的含量，在此pH值条件下,S2-能与铅、锌、汞、铜、锑等10余种重金属离子生成化合物而显色，方法可靠，重现性好，平均回收率97.204％，RSD＝1.48％。
　　詹世清用30％碘化钾溶液1.2ml和0.005％结晶紫溶液2.0ml作为显色体系检测中药中的微量铅。据文献介绍该显色体系对铅的选择性较好，锌、铝、钙、镁、铋、硅、铬、钴等均不干扰测定。作者又加入1％明胶1.5ml作为保护胶体，由于胶束增溶作用，显色体系稳定性明显增加。
　　李耀根等将药典规定检砷第二法中的导气管硅烷化，并把吸收液换为新银盐的吸收液，用紫外分光光度法测药品中砷的含量，该法准确、灵敏度高、试剂低毒，无需改变药典规定的装置和分析方法。
　　程光祈等利用在表面活性剂聚乙烯醇（PVA124）存在下，在硝酸介质中，汞与碘化物形成络阳离子后与罗丹明B（RHB）形成可溶性多元离子缔合物，在595nm处有最大吸收来测定儿科制剂王氏保赤丸中汞的含量。与药典法相比，结果无显著性差异。

1.2.3　原子吸收分光光度法：此法又分为冷原子吸收法和石墨炉原子吸收法，汞的含量测定常用冷原子吸收法。主要是利用汞在常温下蒸气压较高和在空气中不易氧化的特点，将样品消化后还原生成Hg，用载气将汞蒸气吹出通过石英吸收池，汞蒸气对汞空心阴极灯的辐射产生吸收，从而达到定量分析的目的。
　　周国华等利用此法测定了六味地黄丸、乌鸡白凤丸、大活络丹中汞的含量，检测限为0.8ng/ml,以东南亚进口标准衡量（Hg＜O.5ppm），大部分超标。
　　顾丽贞等利用此法测定了健脾益肾冲剂等5种中成药中铅、镉、汞、砷的含量，并与大米等6种常见食品的标准值进行比较，其含量大多十分接近，除抗癌消炎胶囊中铅的含量明显超标外，其余均在安全范围内。
　　茅以军等利用此法测定了贵州杜仲中铅、砷、汞的含量，发现了药材中重金属的含量与栽培土壤中该元素的含量是正相关系，矿区栽培的杜仲中铅、砷、汞的含量明显高于非矿区，建议有关部门合理选择种植基地。
　　石墨炉原子吸收法是利用石墨管高温下使样品原子化通过炉内光路产生吸收的原理来测定，由于汞的高挥发性和炉中杂质的干扰，以及炉内环境温度不均匀，造成原子在炉内光路上停留时间长短不一引起吸收信号的差异以至于灵敏度低、重现性差。顾萱等采用平台技术和基体改进技术解决了这一问题，根据L'VOV理论,在石墨管内放置一薄片石墨平台，L'VOV平台是靠石墨管热辐射加热，平台升温滞后于石墨管，当样品在平台内原子化时，管内温度已达到最高并保持恒定，这就使原子在光路中的停留时间趋于一致。只选择了钯、镍混合剂作为基体改进剂，使汞分析的重现性和灵敏度都甚理想。
　　黄隽等以硫酸镍作基体改进刑，测定了局方至宝散，安宫牛黄散等五种组方中含有雄黄的中药制剂中的砷含量，实验表明该法灵敏度高于药典中的碘量法，以及文献报导的氧瓶燃烧法和DDC－Ag比色法。

1.2.4 AFS、ICP-MS分析技术
　　将样品研细过40目筛，精密称取样品适量（O.5－1.0g）置烧杯，分别加入酸性氧化剂混合液（硝酸、盐酸、高氯酸的混合，比例视样品消化分解难易与被测元素而调节）放置过夜，次日于电加热板上加热分解至浅黄色澄明液后取下，供试品应制成酸度为2％酸性介质溶液，分别取砷、汞、铅标准品配制成系列标准液测定条件给制标准曲线，取供试品适量．设定AFS、ICP-MS分析条件，用该法共测定了14种出口中成药中微量有害元素的含量，用世界卫生组织、日本、新加坡等国家规定的有害元素标准进行衡量测定结果多数符合要求，只有4－5个品种超限，用美国FDA标准判定仅一个品种符合要求。
1.2.5 FI-HG-ICP-AES在线测定
　　喻昕等将FI-HG（流动注射进样－氢化物发生）技术与多道ICP－AES仪器联用。弥补了常规的HG－ICP-AES技术存在的试剂／试样消耗量大，分析效率低，基体干扰较严重，大量氢气的导入引起ICP的不稳定及分析信号的记忆效应的不足，该灵敏、快速、高速、试样／试剂消耗少及同肘在线测定砷和汞的优点，该法可以在同一条件下同时测定砷和汞。

2　农药残留量的检测
2.1　农药的危害及其主要污染途径
　　农药的使用用作物的稳产、高产、优质有着重大的意义，但长期广泛地使用农药也带来了作物产品上的农药残留问题，中药材作为一种特殊食品为患者及体弱者所服用，服用时间长，更易造成蓄积中毒，农药对人体的危害主要表现为神经毒性。中药及其制剂中的农药残留主要原因是农药施用时机和季节不合理，而有机氯农药虽然早已还禁用，但由于该农药以前长期广泛使用，又不易分解，在土壤中长期残留，也对中药材造成污染。再者中药材在仓储过程中为了防虫蛀而喷洒农药也是主要的污染途径。
2.2　农药残留的分析方法
　　农药的残留性是指随着农药的使用，农药成分的物质及其转化产物残留于农作物和土壤中的情况，因此当检测药材中农药的残留量时，不仅要考虑农药的有效成分，而且也要考虑农药所含的所有成分以及这些成分在植物体内经化学变化而生成的所有物质，例如有机氯农药中的六六六和DDT各有四种异构体。
　　农药的检测的主要依赖于TCL和GC法，前者简便易行，适用于基层，后者灵敏度高。
2.2.1　薄层色谱法
　　陈瑞华等采用薄层半微量法对有机氯农药进行检测，方法如下：
　　应用普通硅胶G和氧化铝制备层析板，原药材过40目筛的粉末5g，加入正己烷－丙酮（8：2）混合，浸渍16－18小时，取上清液10ml，浓缩至1ml备用。浸膏或胶类药经粉碎加水 16ml溶解，滴加16ml丙酮，再加15ml正己烷和14％硫酸钠水溶液30ml提取3次，合并正己烷提取液，浓缩至1ml备用，以上二种备用液再经纯化为供试液，正己烷展开一次，正己烷－氯仿二次展开，喷显色剂，紫外灯照射至斑点显色灵敏度为0.01-0.1mg。
　　徐宏喜等运用薄层酶抑制法对常用有机磷农药敌百虫在中药中的残留进行了实验研究。酶抑制法多用于粮食农药残留量分析，它是利用某些有机磷农药对胆碱酸酶具有抑制作用，且酶的基质水解产物能与特定显色剂（固兰B盐）结合呈紫色反应原理，在已有农药展层的薄层板上，其农药斑点部位因酶的活性被抑制，基质不被水解，不引起呈色反应，能在薄层板上衬出无色斑点，根据斑点大小，经扫描测定残留量。该法进行了加样回收率试验，灵敏度高、专一性强。

2.2.2　气相色谱法
　　张炜等采用气相色谱法测定了几种常用治疗感冒的中成药中有机氛农药的残留，供试液提取、纯化所用试剂与陈瑞华相同，但提取纯化方法不同，该法检测灵敏、检测限与规定的农药残留限量低3个数量级，达ng/g水平，结果表明被测中成药中的残留量不仅低于我国规定的粮食作物的残留限量，而且低于联合国粮食组织规定的加工粮食中的残留限量。
　　韩桂茹等与日本学者联合采用气相色谱法对金银花、枸杞子等五种中药材和人参健牌丸、槟榔四消丸两种中成药中的有机磷进行了测定，以13种有机磷农药标准品进行对照，样品采用丙酮提取，在NaCI存在下二氯甲烷－苯萃取，提取液浓缩，经弗罗里硅土柱和活性炭脱色柱处理后，上不同型号两台色谱仪气相色谱柱（OB－5、OB－1）和QF－1两种色谱柱，均未检出。这可能与有机磷农药化学结构中多有酯键，不稳定，残留期短有关。
2.2.3　毛细管气相色谱法：
　　以往人们采用填充色谱柱气相色谱法分析农药残留，由于柱效太低，使某些组分不能得以完全分离，采用毛细管气相色谱法有效的解决了这一难题。在中药材以及其它植物有机氯农药残留分析中，常使用的毛细管柱多为非极性和弱极性的，长度25－30m,口径0.25mm-0.32mm，固定液有OV－1701，SE－54，PB－701等。
　王元鸿等以环氧七氯为内标，选用SE-54弹性毛细管石英柱，测定人参中有机氯农药含量，使有机氯农药六六六的四种异构体、DDT的四种异构体、六氯苯、五氯硝基苯、七氯、氯甲桥萘等12种欲测组分与内标之间以及与非测组分之间均达到基线分离，检测结果表明，人参须中有机氯农药残留量远较人参其它部位高。
　　袁兰等采用的是OV－1701石英毛细管柱，也成功地分离了人参中有机氯农药五氯硝基苯和四种六六六的异构体。
　　王会丽等建立了西洋参中有机氯农药残留量的气相色谱的分析方法，样品以丙酮提取，在NaCl存在下,以二氯甲烷进行液分配，提取液以浓硫酸净化，采用SE－54弹性石英毛细管柱、GC－ECD检测有机氯农药的残留量，最低检测浓度为3.2X10－2ng/g－1.4ng/g，添加回收率在80％－133.18％，并对北京及东北产西洋参药材进行了实际残留量测定，发现六六六、DDT在不同产地的药材中均有检出，其中东北产西洋参中六六六残留总量为1969.35ng/g，lop35ndg．DDT残留总量为170.54ng/g，远远高于国家有关人参中六六六及DDT的残留限量。目前我国种植和贮存中药材用来防治其病虫害所选用的农药品种、施用方法、残留限量等问题尚无法律性规定。
　　高天兵等选用PE-5石英毛细管柱,程序升温测定了中药材中拟除虫菊酯类农药残留量，该法灵敏区高，选择性强，拟除虫菊酯类农药残留量检测报道很少，作者建立了一种药材前处理，使样品净化并富集拟除虫菊酯类农药。
　　综上所述，重金属和农药残留问题是影响中药现代化和影响中药出口的重要问题，建立灵敏、可靠、规范的检测标准已势在必行，研究发现，下述问题值得注意：
1.　2000版药典对一些药物规定了检查有机氯农药的残量，但有机氯农药早已被禁止使用，其它种类的农药在中药中残留检测的研究还很少。
2.　中药生产厂家工艺参差不齐，很多厂家生产工艺落后，生产过程中交叉污染严重，是引起重金属超标的主要因素之一。为了使中药与中成药早日与国际接轨，各新药研制单位和生产厂家必需提高认识，加强制药过程中的全程质量控制，严把原料关、设备关．、环境关和检验关。
3.　中药材的种植基地应选择远离矿区污染少的地带，种植期间应合理施用农药，药材炮制、贮存过程也应规范管理，防止进一步污染。
4.　使重金属和农药残留检测标准早日科学化、仪器化，与国际接轨，为中药及其制剂的出口创造方便条件。

重金属通常是指比重在5以上的金属，如铬、镉、铜、铅、银、金、汞等。从食品卫生角度主要限制的是铬、镉、铜、铅、汞等5种金属元素。营养化学、毒物学和环境污染研究中公认铍、锑、铊、锆、铬、镉、铅、汞等对生物和人体有毒害作用，被称为污染元素，而锰、钴、铜、钒、硒、钼、铬等在含量过高或形态(如价态)不同时，对生命体体系亦有毒害作用。
　　中药材重金属主要来源于其生长的土壤（植物药），或其食物（动物药），或其形成时的物质（矿物药)，其次是工业“三废”排放到土壤、空中，药材被动吸收，以及施肥与病虫害防治过程中化肥、化学农药的重金属被药材吸收。
　　中药材重金属含量超标是影响中药出口、中药进入国际市场的主要制约因素之一。当前，国际上进口中药材和中成药的国家和地区对中药材、中成药的重金属含量都提出了严格要求，如新加坡要求进口的中药材和中成药中铅的含量低于20ppm、汞低于0.5ppm、铜低于159ppm；美国禁止含有汞、铅等重金属的中药材与中成药销售。我国也明确的规定，中草药制成的注射剂中重金属含量不得超过0.15ppm，其它药品中不得超过20ppm。重金属对人类乃至所有生物的危害引起世界各国的重视，现代中药必须解决重金属含量超标问题。有效地控制中药重金属含量超标，应从中药生产的源头抓起，即从中药材生产上解决重金属含量的超标问题。以下主要介绍植物类中药材可采取的措施：
　　一、科学规划中药材生产基地
　　植物类中药材的营养主要来源于土壤，施肥的绝大部分养分也要经过土壤才被植物吸收(根外追肥除外)。在选择中药材生产基地时，不但要考虑生态、气候条件的适应性、土壤的肥力状况、供肥特性，而且要对土壤的重金属含量进行考查。
　　1.土壤成土母质考查 土壤成土母质是由岩石风化发育而成，沉积岩的成分比较复杂，主要决定于形成时的物质来源。变质岩也是土壤成土母质的一个重要来源。在规划中药材生产基地时需对成土母质进行研究与分析，确定土壤成土是否富含重金属，准备建立生产基地的地区是否有重金属矿区及该矿出露的地质岩层与生产基地成土母质形成的地质年代关系等。
　　2.土壤的成土过程与污染情况 主要考查土壤形成过程中成土母质是否与该地出露的岩石相一致，从而确定成土母质的真实来源。成土过程中是否有大量的客土倾倒和是否有工业污水河流、溪沟等污染过。
　　3.土壤利用情况调查 主要是对土壤种植或其它利用情况进行调查，了解在土壤的利用过程中是否造成了对土壤的污染，土壤施用肥料、农药的有关情况以及作物生长情况。

二、有效解决土壤污染
　　土壤污染是指有害元素或化合物在土壤中的累积超过土壤本底含量并达到危害植物及人类的标准。中药材不是单一产品用于防病治病，绝大多数是复方或多数中药材原料生产出一种中成药，因此中药材重金属超标的含量指标更低，要求土壤几乎没有污染。在中药材生产中应采取措施对土壤进行净化。种植中药材前可施用石灰或其它碱性肥料提高土壤PH值，使多种重金属元素转化为难溶态，降低其在土壤溶液中的含量。同时，增加有机肥的施用量，提高土壤有机质含量，利用土壤有机物对重金属的络合作用和吸咐作用，减少重金属的活性，使药材不能吸收，避免造成中药材重金属含量超标。
　　三、采取科学有效的生产管理措施
　　采取科学有效的生产管理措施，是有效控制中药材重金属含量超标的重要环节。中药材生产管理中的施肥、病虫害防治是取得中药材高产的两个重要管理环节，但也容易带入重金属污染。目前，生产上重视产量而忽视质量的现象比较普遍，只要对中药材高产有利，什么肥料都在施用，能防治病虫害的农药就喷洒。因此，解决中药材重金属含量超标，必须抓好中药材生产过程中的各个环节：
　　1．施肥管理技术 中药材的施肥管理应坚持科学有效的施肥原则，既要保证中药材产量与质量的需要，又不能造成施肥过剩，污染土壤及地下水。中药材生产应引入农业上早已应用的配方施肥技术，提高中药材生产的技术水平。中药材生产的配方施肥是在中药材生物学特性、营养生理研究基础上，土壤供需肥性能与肥料特性，以有机肥为基础，制定出中药材生产中氮、磷、钾和微肥的施用量及其比例，并采用相应的施用技术。为了解决中药材生产中重金属超标的问题，中药材生产在施肥上还应考虑有机肥的处理与化学肥料的种类选择。
　　（1）有机肥的选择与处理 应对有机肥的来源进行选择，不能将带有重金属的生活垃圾或工业废弃物沤制的有机肥用于中药材生产。人畜粪便及植物秸杆或杂草一起沤制的有机肥，施用之前也应作灭菌处理，以免有机肥中的微生物、虫卵等引起中药材病虫害发生。
　　（2）化学肥料的选择 主要是对化学肥料杂质含量进行严格控制，以避免其重金属含量超标，对中药材质量产生影响。氮肥的生产进程，带入金属化合物的可能性小；磷肥的种类繁多，有的只对磷矿作了简单的加工就应用到农业生产上，容易造成重金属污染；另有钙、镁、硫等肥料亦应严格监控其重金属含量。除此之外，合理施用微肥也是中药材生产必须的施肥措施。常用的微肥有硼肥、锰肥、铜肥、锌肥、钼肥、铁肥等。微肥的用量少，是植物生长不可缺少的营养成分，除了重点考虑其种类外，还应注意用量的准确性，这是因为植物对微肥的需求量少，一不注意就会造成过量，产生肥害。
　　（3）中药材的施肥量及其配比 中药材配方施肥是建立在中药材生物学特性、营养生理以及土壤养分特性研究基础之上的。通过中药材生物学特性研究，摸清中药材生长发育时期、各生育期的生长发育特点，从而确定各生育期施肥的目的。研究中药材营养生理，对中药材各生育期的营养特征、各种养分的需求量及其比例、中药材目标产量的需肥量等进行研究。再根据土壤养分状况、土壤供肥性能，确定中药材生产管理的施肥量及其各种肥料的配比，并对各生育期的施用量、施用方法作出科学的计划与安排，形成一套施肥技术。

　2．中药材病虫害防治技术 中药材病虫害发生比较普遍，中药材生长过程中或多或少都受到病虫害的影响，中药材病虫害的有效防治是中药材生产上的一个薄弱环节。在中药材病虫害防治上，滥用农药、用药过量、农药施用方法错误等现象普遍存在。中药材病虫害防治方法不科学，造成中药材重金属含量超标的情况在所难免。有的农药具有较好的防治效果，但其所含重金属元素在中药材生产上严禁使用，如有机汞杀虫剂氯化乙基汞(西力生)、醋酸苯汞(赛力散)是具有剧毒、高残留的含汞农药。此外砷类杀虫剂也不能运用到中药材生产上，以免造成砷化物含量超标。中药材病虫害防治应根据病虫害发生的特性与规律，科学地施用农药，尽可能采取生物与农业防治措施。

中药材农药残留的原因：
　　从目前中药材生产的实际情况看，造成中药材农药污染的主要原因：
　　（1）是农药品种使用不当，如大量施用有机氯、有机磷这两类高毒、高残留的农药有机氯农药中又尤以六六六及DDT残留危害严重。该类农药在人体内具有浓缩、累计及胚胎转移现象，其在土壤中的残留期也较长。DDT在土壤中的残留期为4－30年，六六六需要3-20年才能降解。有机磷农药如久效磷（monocrotophos）、甲胺磷、甲基1605、呋喃丹等，这些农药都有高毒、高残留和“三致”的副作用。
　　（2）是滥用、设用农药问题突出。大多数中药材产于老、少、边、穷地区，生产零星分散，农民自行管理，自主经营，由于生产者缺乏有关的技术知识，滥用、误用在药的问题严重。如宁夏、内蒙枸杞生产区常年发生病虫害17种。全部采用化学药剂防治，平均每年喷药喷药20－30次。
　　（3）采收时期不当。一些药材产区，在施用农药后不久（农药的降解期未过，如一些内吸性农药）就开始采收。