根及根莖類中藥材中多環(huán)芳烴污染情況分析及初步風險評估△

劉麗娜，左甜甜，金紅宇，昝珂，馬雙成

中國食品藥品檢定研究院，北京 102629

近年來，中草藥的需求大幅增加，中藥質量及安全性問題日益引起人們的關注。外源性污染物殘留是中草藥安全性問題的一個重要方面，主要包括農藥殘留、重金屬超標、真菌毒素污染、亞硫酸鹽殘留及其他污染物污染等[1-4]。

多環(huán)芳烴（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是由2 個或2 個以上苯環(huán)組成的具有“三致效應”的持久性有機污染物。PAHs來源于有機物熱解或不完全燃燒，是最早被發(fā)現(xiàn)的數量較大、分布較廣的一類環(huán)境致癌物[5]。近幾十年來人類活動的增加導致環(huán)境中PAHs 的污染加劇，因此美國環(huán)保署（USEPA）在1976 年將16 種PAHs 列為優(yōu)先控制污染物[6]。有研究表明，植物能夠從環(huán)境中累積PAHs，導致農作物及中草藥遭受PAHs的污染[7-8]。植物體內PAHs 的累積途徑主要有2 種，一種是通過根系吸收土壤中的PAHs 進入植物[9-10]，一種是通過植物地上部分吸收大氣中的PAHs，使其在植物體內累積[11]。本研究對根及根莖類樣品中PAHs 殘留量進行考察，并分析其組成及可能來源，對其根及根莖類中藥材中PAHs的殘留量進行初步風險評估。

1 材料

1.1 樣品

測試用飲片由某飲片廠提供。17 種飲片分別為桔梗、澤瀉、川芎、玉竹、牛膝、巴戟天、黨參、干姜、百合、西洋參、板藍根、北沙參各3批次，浙貝母、當歸、郁金、石菖蒲、重樓各2批次，合計46批次。飲片經中國食品藥品檢定研究院中藥民族藥檢定所金紅宇主任藥師鑒定均符合《中華人民共和國藥典》2020年版規(guī)定。

1.2 試藥

18 種PAHs 混合對照溶液（PAH-mix25，批號：20829AB，質量濃度為2000 ng·μL-1）、內標物為16種氘代PAHs同位素對照溶液（PAH-MIX 9 deuterated，批號：21205CY，質量濃度為100 ng·μL-1）均購于德國Dr.Ehrensorfer 公司；乙酸乙酯和乙腈為農殘級（賽默飛世爾科技公司）；C18固相萃取小柱（美國Waters公司，規(guī)格：500 mg/6 mL）；18種PAHs信息見表1。

表1 18種PAHs的信息

1.3 儀器

GCMS-TQ8040 型氣相色譜-質譜聯(lián)用儀（日本島津公司）；AG135 型電子分析天平[梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司]；KQ-300TDV 型超聲提取儀（昆山市超聲儀器有限公司）。

2 方法與結果

2.1 樣品中PAHs的含量測定

采用氘代PAHs 同位素內標，樣品以乙腈提取，經C18固相萃取小柱凈化后，采用氣相色譜-質譜法（GC-MS/MS）測定，色譜柱為DM-17ms（30 m×0.25 mm，0.25 μm），程序升溫（初始溫度為80 ℃，保持0.5 min，以25 ℃·min-1升溫至130 ℃，再以10 ℃·min-1升溫至200 ℃，保持2 min，再以20 ℃·min-1升溫至260 ℃，再以3 ℃·min-1升溫至290 ℃，保持8 min，再以20 ℃·min-1升溫至320 ℃，保持3 min）。以多反應監(jiān)測模式對收集到的17 個品種46 批次根及根莖類中藥材的PAHs 殘留量進行測定，具體實驗條件和操作步驟見參考文獻[12]。樣品測定和質量控制采用隨行質量控制（包括空白試驗、同位素內標試驗、精密度試驗和隨行回收試驗）確認方法的適用性，結果均符合殘留檢測要求。對樣品測定結果進行統(tǒng)計，結果見表2。

表2 17個品種46批次根莖類中藥PAHs污染情況

2.2 測定結果匯總

本研究測定了17個品種46批次根及根莖類中藥材樣品，測定結果顯示根及根莖類中藥中存在18 種PAHs 殘留，其含量匯總和檢出率見表2?？傮w上，PAH 單體質量濃度為未檢出（no detected，ND）～373.0 μg·kg-1，18 種PAHs 之和質量濃度為16.3～1 005.6 μg·kg-1，輕質PAHs 的質量濃度為14.7～890.0 μg·kg-1，重質PAHs 的質量濃度為ND～158.81 μg·kg-1?？傮w來說，PAHs 是以2、3 和4 環(huán)的輕質PAHs 為主，占18 種PAHs 之和的82%～100%，而5 環(huán)和6 環(huán)的重質PAHs所占比重較低，占18 種PAHs 之和的0～18%。從檢出率來看，naph 和ant 的檢出率均為100%，輕質PAHs（2～4 環(huán)）的檢出率為80%～100%，重質PAHs（5、6 環(huán)）的檢出率為44%～80%，總體來說，重質PAHs 檢出率高于輕質PAHs。這與文獻[13]檢測的結果基本一致，即中藥中檢出PAHs 以小分子PAHs 為主。檢測的46批中草藥樣品中，dbaha 檢出率最低（44%），典型致癌物質苯并(a)芘檢出率達到69%，檢出范圍為ND～15.4 μg·kg-1。根及根莖類樣品中18 種PAHs的平均質量濃度見表3。歐洲食品安全局認為，苯并(a)芘、苯并(a)芘+?（PAH2）、苯并(a)芘+苯并(a)蒽+苯并(b)蒽+?（PAH4）、苯并(a)芘+苯并(a)蒽+苯并(b)熒蒽+苊+苯并(k)熒蒽+二苯并(a,h)蒽+苯并(g,h,i)芘+茚并(1,2,3-cd)芘（PAH8）可作為評價PAHs 的基因毒性和致癌性的標志物，并且和Bap一樣同樣有效[14]。為此，本研究以苯并(a)芘、PAH2、PAH4 和PAH8 作為中藥材中PAHs 污染及其健康影響的指示物，進行重點關注，分別統(tǒng)計了PAH2、PAH4 及PAH8 的檢出范圍及檢出率，檢測分析結果見表2、表3。PAHs 的測定結果從品種看，PAH2的檢測范圍為ND～173.8 μg·kg-1，檢出率達到85%，PAH4的檢測范圍為ND～310.0 μg·kg-1，檢出率達到89%，PAH8的檢測范圍為ND～338.3 μg·kg-1，檢出率達到96%。玉竹、郁金、黨參3 個品種的PAH4 均值超過100 μg·kg-1，玉竹、郁金、百合3個品種的苯并(a)芘均值超過5 μg·kg-1，玉竹、郁金2 個品種的PAH2 均值超過50 μg·kg-1，玉竹、郁金、黨參3個品種的PAH8均值超過100 μg·kg-1，這些品種的PAHs的污染較為嚴重。

表3 17個品種46批次根及根莖類樣品中18種PAHs的平均質量分數 μg·kg-1

2017 年，我國的《食品安全國家標準 食品中污染物限量》標準中[15]，對谷物及其制品、肉及肉制品、水產動物及其制品、油脂及其制品中苯并(a)芘限量要求進行了規(guī)定，分別為5、5、5、10 μg·kg-1，按照苯并(a)芘不得過5 μg·kg-1的限度計，6 批次樣品超出限度，超標率13.0%，涉及的品種包括玉竹、牛膝、郁金、巴戟天、黨參、百合。歐盟法規(guī)對4種PAHs（PAH4）規(guī)定了限度[16]，限度以35 μg·kg-1計，超標11 批次，超標率23.9%，涉及的品種包括玉竹、牛膝、郁金、巴戟天、當歸、黨參、百合。

2.3 污染物組成特征

按照PAHs 環(huán)數不同，可以將18 種PAHs 化合物分為3 組，分別為2～3 環(huán)PAHs、4 環(huán)PAHs 和5～6 環(huán)PAHs。根據根莖類中藥材中PAHs 組成特性，高比例的PAHs主要為2～3環(huán)PAHs，占總量的14%～96%，平均占比為61%，其次是4 環(huán)PAHs，占總量0～88%，平均占比為33%，根莖類中藥中不同環(huán)數PAHs 組成三角圖見圖1。已有的研究表明，高比例的低分子量（2～3 環(huán)）PAHs 表明污染區(qū)可能存在近期污染[17]。

圖1 17個品種46批次根莖類中藥中不同環(huán)數PAHs組成三角圖（n=46）

2.4 PAHs來源分析

PAHs 的自然來源有火山爆發(fā)、灌木叢燃燒等，形成了PAHs在環(huán)境中的本底值。人為來源是環(huán)境中PAHs的主要來源，主要包括石油燃料、生物質的不完全燃燒，以及石油燃料的自然揮發(fā)或泄漏等[18]。由于PAHs的來源廣泛，使得其成為環(huán)境中無處不在的污染物。對根及根莖類中藥材中PAHs污染物的來源進行分析，不僅可以了解PAHs 污染源，而且對PAHs進行有效地控制也很重要。

對PAHs的來源進行分析的方法有幾種，主要有特征標志物法、特征化合物比值法和多元統(tǒng)計法。其中，特征化合物比值法判斷PAHs 來源的應用較多。特征化合物比值法判斷PAHs來源，主要依據是來源于不同污染源的PAHs 的濃度比值存在明顯差異。由于氣相中PAHs不穩(wěn)定，波動大，比值法主要依據吸附在顆粒物上的PAHs 數據來推斷可能來源。目前，主要根據baa/（baa+chry）、ant/（ant+phe）、flt/（flt+pyr）和indp/（indp+bghip）4 對成分的比值來判斷PAHs 的來源[19-21]，主要綜合依據4 個比值的大小來區(qū)分是原油污染、汽油燃燒、生物質燃燒、煤炭燃燒的PAHs 來源。PAHs 特征比值判斷標準見表4。

表4 常用PAHs特征比值及其來源

為了系統(tǒng)、全面地評價根和根莖類中藥材中PAHs 的污染源，本研究選擇了ant/（ant+phe）、flt/（flt+pyr）、baa/（baa+chry）和indp/（indp+bghip）4種比值相結合的方法來定性判斷根和根莖類中藥材中的PAHs 來源。46 批次的根莖類樣品PAHs 異構體比值源解析統(tǒng)計圖見圖2。從圖中可知，ant/（ant+phe）的比值除小部分小于0.1 外，其余大于0.1，表明PAHs可能來源于原油污染，主要來源是以生物質及化石燃料的燃燒為主；flt/（flt+pyr）的比值一個樣品<0.4，小部分樣品為0.4～0.5，大部分樣品>0.5，表明個別樣品來源于原油污染，小部分來源于石油燃燒，大多數為生物質或是煤炭燃燒；從baa/（baa+chry）和indp/（indp+bghip）比值來看，baa/（baa+chry）除2 個樣品<0.2，個別樣品為0.20～0.35，大部分樣品>0.35，表明個別樣品來源于原油污染，小部分來源于石油燃燒，大多數為生物質或是煤炭燃燒；indp/（indp+bghip）的比值均大于0.5，表明PAHs主要來源是生物質及化石燃料的燃燒為主。綜合ant/（ant+phe）、flt/（flt+pyr）、baa/（baa+chry）和indp/（indp+bghip）的比值來看，根莖類中藥材的PAHs污染來源，絕大多數為生物質或是煤炭燃燒，小部分來源于石油燃燒，個別樣品還可能存在原油污染。

圖2 17個品種46批次根及根莖類中藥材中PAHs異構體比值源解析

3 風險評估

3.1 毒性當量因子（TEF）估算

通常對PAHs 的健康風險評估選用TEF 方法，估算16 種優(yōu)控PAHs 相對苯并(a)芘的總毒性當量濃度（TEQbap，μg·kg-1）。TEF法由世界衛(wèi)生組織（WHO）建立，是基于劑量相加作用的一種對多種物質暴露風險的評價方法，將混合物中的每種成分與指示化合物的效能相比來計算其暴露量。該方法以苯并(a)芘為標準參照物，其TEF 值設定為1，將其他PAHs與等量的苯并(a)芘比較毒性大小，得出各個PAHs的TEF 值，按公式（1）計算16 種優(yōu)控PAHs 相對苯并(a)芘的TEQbap。Nisbet 等[22]提出的每種PAH 相對于BaP 的TEF 值被廣泛接受，各個PAH 對BaP 的TEF值見表1。

式中Ci為第i個PAHs 的質量濃度（μg·kg-1）；TEFi為第i個PAHs對應的TEF值。

3.2 致癌風險評價

PAHs 屬于致癌物質，評估PAHs 的增加終生癌癥風險采用“個人因接觸潛在致癌物（如PAHs）而終生罹患癌癥的增加概率”[23]的方法。增加終生致癌風險（incremental lifetime cancer risk，ILCR）是指人暴露于某種可能致癌物時，可能增加的患癌風險。ILCR 值是指個體在一生中因暴露于潛在致癌物而發(fā)生癌癥的概率增量，可通過公式（2）進行估算。

式中TEQbap以公式（1）進行計算；DR 為中藥材的攝入量（g·d-1），以每天20 g 計；EF 為暴露頻率，每年90 d[24]；SF 為苯并(a)芘的致癌風險系數經口暴露數值，7.3 kg·d-1·mg-1[25]；轉化因子（CF）為1×10-6kg·mg-1；ED 為暴露年數（a）；BW 為人均體質量，以60 kg 計；AT 為人群的預期壽命（a）。選用USEPA 推薦的參數值：ED 對于非致癌物取30a，對于致癌物取70a；AT 對非致癌物取30a（10 950 d），對于致癌物取70a（25 550 d）[26-27]。

依據USEPA 對ILCR 的潛在致癌風險區(qū)間，當ILCR≤1×10-6時表示不存在致癌風險或其致癌風險可以忽略，不需采取進一步的措施；當ILCR>10-4時表示具有較大的致癌風險，已經超過可承受的癌癥風險水平上限，風險是不可接受的，必須要采取相應的行動；當ILCR介于二者之間時，則表示存在低致癌風險或潛在致癌風險，但還未達到優(yōu)先級風險水平[28]。

3.3 結果分析

根據公式（1）計算得到不同種類根及根莖類中藥材中16 種優(yōu)控PAHs 相對苯并(a)芘（BaP）的TEQbap，再根據公式（2）計算得到根及根莖類中藥材PAHs 污染的潛在致癌風險評價結果，結果見表5。從評估結果可以看出，所有品種的ILCR 均小于1×10-4，沒有較大的致癌風險。但有部分品種，如玉竹、牛膝、郁金、巴戟天、當歸、黨參、干姜、石菖蒲、百合、浙貝母的ILCR 值為1×10-6～1×10-4，表明部分根及根莖類中藥材仍存在潛在致癌風險，需要關注。

表5 17個品種46批次根及根莖類中藥材PAHs風險評估結果

4 討論和結語

本研究涉及的桔梗、澤瀉、川芎、玉竹、牛膝、郁金、巴戟天、當歸、黨參、干姜、石菖蒲、百合、重樓、西洋參、板藍根、北沙參、浙貝母等17 種根和根莖類中藥材中都有不同量的PAHs 檢出。PAHs 總的來說是以2、3、4 環(huán)的輕質PAHs 為主，典型致癌物質苯并(a)芘檢出率達到69%，檢出平均值為2.3 μg·kg-1，按照5 μg·kg-1的限度計，6 批次樣品超出限度，超標率13.0%。PAH4 的檢出率均達到89%，根和根莖類中藥材中PAHs 平均質量分數為255.1 μg·kg-1。

中藥不同于食品，針對特定人群，有特定的用法與用量，本研究將人類平均壽命中藥使用頻率、暴露年限等參數系統(tǒng)地應用于根和根莖類中藥材中PAHs的風險評估。因服用根和根莖類中藥材引起的PAHs 暴露的健康風險值為7.52×10-8～1.16×10-5，在目前中藥材服用量下存在潛在致癌風險或不存在致癌風險，風險基本可控。