中药外源性有害物质分析与研究.pdf
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1、天津药学TianjinPharmacy2023年第35卷第4期中药外源性有害物质分析与研究王静(天津市药品检验研究院,天津300070)摘 要中药外源性有害物质已受到广泛关注,严重影响中药质量,危害人类健康。影响中药质量安全的因素主要包括真菌毒素、农药残留、重金属及有害元素三方面。本文针对以上三个方面分别对其毒理研究、现行标准、检验检测手段等进行归纳总结,并提出相关的建议与意见,为中药质量安全控制体系的完善与提升提供有益的参考。关键词中国药典2020年版;外源性有害物质;真菌毒素;农药残留;重金属及有害元素中图分类号:R917文献标识:A文章编号:1006-5687(2023)04-0073-
2、06Analysis and study on exogenous harmful substances in Traditional Chinese medicineWang Jing(Tianjin Institute for Drug Control,Tianjin300070)ABSTRACT The exogenous harmful substances of traditional Chinese medicine have been widely concerned,seriouslyaffecting the quality of traditional Chinese me
3、dicine and endangering human health.The factors affecting the quality andsafety of traditional Chinese medicine mainly include mycotoxins,pesticide residues,heavy metals,and harmful elements.Inthis paper,the toxicological research,current standards,and testing methods of TCM were summarized respecti
4、vely from theabove three aspects,and relevant suggestions and opinions were put forward to provide beneficial reference for improving andpromoting the quality and safety control system of TCM.KEY WORDSChinese Pharmacopoeia,2020 edition;exogenous harmful substances;mycotoxin;pesticide residues;heavy
5、metals and harmful elements收稿日期:2022鄄08鄄27中药是中华民族五千多年的传统文化的瑰宝,是千百年医疗实践的结晶,也是世界优秀文化的精华。随着我国经济的迅猛发展,人民生活水平的不断提高,人们更加关注自身的健康问题,随之而来的中药30吕宇琛,王健庆.基于HOG-LBP特征的中药饮片图像识别 J.中国中医药信息杂志,2019,26(4):106-110.31李涛,钟玉琴,曲明亮,等.基于高光谱成像技术的红景天品种神经网络模式识别方法 J.四川师范大学学报,2021,44(4):547-553.32闫建伟,张乐伟,赵源,等.改进Retinanet的刺梨果实图像识别
6、J.中国农机化学报,2021,42(3):79-82.33徐曼菲,吴志生,刘晓娜,等.从辨色论质谈中药质量评价方法 J.中国中药杂志,2016,41(2):177-181.34谢树莹,周明,周金海.基于OpenCV的中药饮片“辨色”识别研究 J.时珍国医国药,2018,29(2):510-512.35王凤梅.常见根茎类中药材数字图像的特征提取与识别 D.广州中医药大学,2019:33-40.36胡继礼,阚红星,丁桦,等.中药材微性状真伪自动识别系统设计与实现 J.电脑知识与技术,2016,12(36):178-180.37陶欧,张燕玲,陈茜,等.基于灰度共生矩阵的中药饮片横切面图像纹理特征参数
7、的提取 J.世界科学技术-中医药现代化,2014,16(12):2531-2537.38贾伟,闫颖盈,温川飚,等.中药饮片切面纹理特征提取研究 J.成都中医药大学学报,2017,40(4):1-6.39王亚杰,李一波,李殿起.基于纹理的中药材贝母显微图像的识别 J.计算机工程与设计,2004,25(10):1676-1678.40李震.中药饮片特征提取和识别系统 D.哈尔滨:哈尔滨工业大学,2013:6-18.41 Kan H X,Jin L,Zhou F L.Classificayion of medicinal plant lesf imagebased on multifeature e
8、xtractionJ.Pattern Recogn,2017,50(27):581-587.42刘冰.基于广义多核学习的类椭球形中药材分类算法研究 D.成都:四川师范大学,2016:21-25.43郭超,焦淑珍,徐超,等.基于机器视觉技术的苦豆子颗粒外观质量评价研究 J.中国兽药杂志,2021,55(4):27-37.44钱丹丹,周金海.基于计算机视觉的中药饮片检测与分级研究 J.时珍国医国药,2019,30(1):204-205.45曾泽宇.基于计算机视觉的枸杞分级方法研究 D.兰州:兰州理工大学,2019:28-46.46龚丁禧,曹长荣.基于卷积神经网络的植物叶片分类 J.计算机与现代化,
9、2014,30(4):12-19.73天津药学TianjinPharmacy2023年第35卷第4期产品(药品、保健品、化妆品等)被广泛使用。我国是中药生产大国,但在中医理论体系中,中药的应用品种数不胜数,我国不仅常年出口中药材,同时还有约1/10的品种需要从印度尼西亚、缅甸、印度、加拿大等国进口1。由于人民对中药需求量的逐年增长,随之而来的中药安全性问题也越发受到人民的关注。尤其以真菌毒素、农药残留、重金属及有害元素为代表的外源性有害物质严重影响到药材的质量和用药安全,同时这也是影响我国出口药材被退回的重要因素之一2。外源性有害物质大多数难以表现出急性毒性,但却容易导致蓄积中毒。本文基于20
10、20年版 中国药典,针对有代表性的真菌毒素、农药残留、重金属及有害元素三方面进行归纳总结及分析,为中药质量安全控制体系的建立及完善提供参考。1真菌毒素的分析与研究真菌毒素也称为霉菌毒素,是某些真菌产生的代谢产物,普遍存在于食品、农业和药品领域。目前发现的真菌毒素种类繁多,在中药材及饮片领域存在的主要的真菌毒素有黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、脱氧雪镰刀菌烯酮(呕吐毒素)、玉米赤霉烯酮、展青霉毒素等。这些真菌毒素对人类身体健康危害极大,能致畸、致癌、致突变。刘洋等3以体外培养人肝癌细胞(HepG2)为研究对象,用不同浓度的黄曲霉毒素B1(AFB1)和杂色曲霉毒素(ST)单独和联合作用于HepG2细胞,采
11、用磺酰罗丹明B(SRB)法测定AFB1、ST对HepG2细胞的半数抑制浓度,并通过DNA受损程度等数据证明AFB1和ST两种真菌毒素均对人肝癌细胞有毒性作用,其联合毒性作用类型为加和作用。有研究表明4,呕吐毒素作用于人肾小管上皮细胞(HK2)之后,通过HK2细胞增殖试验,对细胞凋亡率和细胞乳酸脱氢酶(LDH)测定发现,呕吐毒素能显著抑制HK2细胞,会使HK2细胞发生形态学的改变,影响蛋白表达,对肾脏造成极大危害。黄洋等5通过将玉米赤霉烯酮、呕吐毒素和黄曲霉毒素B1联合作用于小鼠肝脏发现,三种毒素联合作用更能显著增加肝脏促炎因子的基因表达,进而引起肝脏功能受损。由此可见,真菌毒素对人体危害巨大,
12、尤其以黄曲霉毒素最为代表性,严重损害人体肝脏等器官,应引起高度重视。中药材及饮片的真菌毒素产生,主要是从中药材的种植/养殖、采收到加工、储存、运输等环节产生的,部分药材因含有糖分、蛋白质、脂肪等成分,还会加剧毒素的产生,尤其是黄曲霉毒素的产生。污染后的真菌毒素难以彻底消除,会严重影响药材及饮片质量,造成真菌毒素超标。中国药典2020年版四部通则“2351真菌毒素测定法”针对黄曲霉毒素、赭曲霉毒素A、玉米赤霉烯酮、呕吐毒素和展青霉素分别制定了相应的检测方法,同时还收载了多种真菌毒素的检测方法6。中国药典2020年版一部中共收载槟榔、土鳖虫等中药材及饮片共计24个品种需要检测黄曲霉毒素,与之前历版
13、 中国药典 相比,还首次增加了薏苡仁的玉米赤霉烯酮的检测7。针对中药中常见的黄曲霉毒素,因其有荧光特性,多数情况下会采用高效液相色谱法-光化学衍生法测定中药材及饮片中的黄曲霉毒素B1、黄曲霉毒素B2、黄曲霉毒素G1、黄曲霉毒素G2。李本淳等8采用此法对杜仲叶中的黄曲霉成分进行测定,该方法操作简便,更能被接受。随着技术的发展,酶联免疫吸附法(ELISA)已普遍应用于食品药品中黄曲霉毒素含量测定,刘蕊等9采用ELISA法快速测定多种药材中黄曲霉毒素,因其具有高度特异性,且样品前处理简单,实现了不依赖于免疫亲和柱的前处理方法,该方法操作便捷,节约了成本。但以上方法很难做到从微量复杂组分中灵敏检测出目
14、标物质,许晓辉等10采用高效液相色谱-串联质谱方法实现了既快速又灵敏的检测手段,因中药基质复杂,其在传统的提取方法上进行改进,采用QuEChERS-分散固相萃取的前处理方法,既省去繁琐且价格昂贵的免疫亲和柱,又能去除因动物药中油脂基质干扰带来的影响,该方法灵敏度高、操作简便、适用性强。食品、农业领域的不少学者对其他真菌毒素也进行了深入研究,张少波等11采用SW-2型时间分辨荧光免疫层析定量检测仪、玉米赤霉烯酮(ZEN)和呕吐毒素(DON)时间分辨荧光免疫层析定量检测卡,二联用,同时检测粮食中玉米赤霉烯酮和呕吐毒素含量。李洪波等12采用复合免疫亲和柱净化处理基质复杂的饲料,并通过超高效液相色谱串
15、联质谱法同时测定样品中黄曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮和T-2毒素的含量。这些样品处理方法和检测手段值得药品领域借鉴。2农药残留的分析与研究目前,我国中药材栽培种植已成规模化,为减少病虫草害带来的经济损失,各种农药被广泛使用,随74天津药学TianjinPharmacy2023年第35卷第4期之而来的滥用农药现象普遍存在,导致中药材的农药残留量超标,势必会造成对人身体的危害。经查阅大量文献发现,地龙作为中药材,是一种土壤动物,在农田生态系统中起着关键作用,但由于土壤中农药残留过量,地龙体内农药残留也随之超标,其作为中药材被使用后,势必造成人类蓄积中毒13。杨彩霞等14通过大鼠模拟实验将类雌激素农药
16、作用于雌性大鼠体内,导致雌性大鼠妊娠期胚胎发育异常,也可导致其他大鼠内分泌失调,不孕不育等情况发生。朱本占等15对氯代酚类和二硫代氨基甲酸类有机农药及无机农药进行汇总分析,这类农药均是较强致癌物质,进入人体后会造成严重机体损伤。中国药典2020年版四部通则中共收载33种农药残留标准,包括有机氯类、有机磷类、拟除虫菊酯类农药残留检测方法等6。通过严谨的限量标准,来反制中药种植源头的滥用农药现象。在该版 中国药典中共收载黄芪、人参等5种中药材及饮片农药残留量规定7。中国药典2020年版收载的农药种类仅限于在中药领域比较普遍存在的农药品种,但实际种植领域所使用的农药种类远远超过这些。针对中药领域常见
17、的农药残留种类,很多学者开展相关检验检测,但是农药残留检测受中药本身基质效应影响很大,故而其前处理方式种类很多,对于在不具备质谱仪器的企业,气相色谱法和液相色谱法是最易获得的,是作为农药检测手段的首选方法。周国威等16采用固相萃取的前处理方法,采用乙腈提取荆芥,并将提取液通过石墨化碳/氨基固相萃取柱,用乙腈-甲苯(31)的溶剂进行洗脱处理。同时根据有机磷类农药特性,采用气相色谱-火焰光度检测器(GC-FPD)的方法检测荆芥中农药残留量。黄丽等17针对52种农药特性,分别采用GC-FPD和气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)方法对样本进行检测,同样面临前处理方法的选择,经过筛选,最终确定采用
18、乙酸乙酯提取,丙酮-石油醚(19)为洗脱剂,Florisil硅土小柱进行净化,此方法回收率得到很大提升。但是气相色谱法抗干扰性差,假阳性普遍偏高,李东坡等18针对吡虫啉和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐成分采用QuEChERS的前处理方法,高效液相色谱-串联质谱技术检测金银花中这两种成分,此方法灵敏度高,准确性强。虞淼等19同样采用高效液相色谱-串联质谱技术,选取30种有代表性的有机磷农药针对浙8味(包括延胡索、白术、玄参、郁金、浙贝母、白芍、杭白菊、麦冬)进行检测研究,因同时要兼顾8味不同品种的药材,前处理尤为关键,传统的QuEChERS提取方法显然不能兼顾所有药材,研究者经过层层筛选,针对复杂成分,
19、最终选取纳米材料二氧化锆(nano-ZrO2)和介孔分子筛(MCM-41)组合作为净化吸附剂,改良的QuEChERS前处理方法能有效去除浙8味中杂质和色素,8味药的30种有机磷农药回收率均较高,说明此方法可行,为多味药同时检测农残提供一定借鉴意义。也有研究者20将前处理进行改进,通过电子显微镜等检测技术对磁性萃取材料Fe3O4PLS进行表面特征扫描,分析研究其微观特性,最终制 备 了 磁 性 亲 水 亲 油 平 衡 萃 取 材 料Fe3O4PLS,无需有机溶剂预处理,借助外部磁场的磁性进行萃取,并借助高效液相色谱-串联质谱法进行检测,此种前处理方法比较新颖独特,为农药残留前处理方法开辟新思路。
20、郑坤明21针对中药材水蛭进行73种农药残留分析,因水蛭主要含蛋白质和脂肪,基质影响较大,其在传统的QuEChERS提取方法中进行优化选择,最终选取N-丙基乙二胺(PSA)和C18两种净化剂加入到水蛭样品中,并采用气相色谱-串联质谱法进行检测,该方法同时测定73种农残,其回收率均在良好范围内,说明前处理的选择及优化非常重要。王红梅等22针对金银花药材中35种农药残留,在同样使用气相色谱-串联质谱的检测方法前提下,分别考查了QuEChERS提取方法、石墨化碳黑-氨基复合固相萃取(GCB-NH2)法和亲水亲油平衡材料固相萃取(HLB)法3种前处理方法,结果发现,QuEChERS提取方法较其他两种回收
21、率高,但是操作繁琐;HLB法虽然操作简单,但回收率偏低;GCB-NH2法除色素效果佳,但对挥发油类物质不理想,且操作也相对繁琐。可见不同的药材选择前处理的方法受基质影响较大,需随品种而异。随着农药残留检测技术的进步,检测工作者追求更高效更广泛的检测手段,液相色谱-串联质谱、气相色谱-串联质谱这些方法虽然灵敏度高,靶向性强,但前提是适用于已知化合物的使用,此方法已不能满足研究者们的更高层次探究。曹依敏等23采用超高效液相色谱-四级杆/静电场轨道肼高分辨质谱(UPLC-Q-Orbitrap-HRMS)法快速筛查延胡索、黄连、黄柏中193种农药残留。此方75天津药学TianjinPharmacy20
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