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植物药在世界范围内应用广泛。在发展中国家,约80%的患者依靠植物药进行治疗或保健[1]。近年来,在治疗慢性病及预防特定疾病等方面,一系列的植物药类补充药物及食物产品被广泛使用,植物药市场进一步扩大。然而,植物药的大规模应用及推广,却因重金属、霉菌毒素、农药残留、多环芳烃和熏蒸剂的污染等原因而受阻[2]。其中,重金属污染问题是阻碍植物药出口及推广应用上的最大障碍之一。植物药中的重金属(通常包括铜(Cu)、铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)和汞(Hg)5种元素)有多种来源,包括生长土壤、灌溉用水、大气及生产加工环节等。
重金属是常见的环境污染物,其生物毒性较强。植物药中的重金属主要通过药物口服和注射途径进入人体[3]。人体摄入过量的重金属会引发各种健康问题,较常见且具有严重危害性的重金属元素包括Hg、Pb、Cd、As 4种。摄入过量的Hg后人体会产生头疼、运动失调等神经系统失常的症状,Hg甚至会对脑组织产生损害[4];摄入过量Pb会影响人的记忆功能和消化功能;摄入过量的Cd会导致人体肾功能及生殖功能的紊乱,还会诱发骨质疏松等疾病;摄入过量As会对人体的肾脏、肌肉、神经、血液、免疫系统等多种组织、系统和器官产生不利影响[5]。因摄入植物药而诱发重金属中毒的案例曾被报道[6-8]。总之,植物药的重金属污染问题具有较高的健康风险,亟需引起关注。
基于前述原因,本文对世界范围内的植物药重金属污染状况进行了分析,对植物药的各生产环节中重金属污染的来源进行了溯源,并提出了针对全链条生产过程的植物药重金属管控措施,以期为系统、可行地降低植物药重金属的健康风险提供参考。
植物药重金属污染状况及全链条生产过程污染的溯源与管控
Pollution status of heavy metals in herbal medicine and their traceability & control in the whole chain production process
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摘要: 植物药所含的重金属具有一定的健康风险,但目前缺少对植物药重金属污染状况、溯源及管控的系统研究。总结了世界范围内对植物药重金属的限量标准,依据《中国药典》2020年版的相关要求,基于Web of Science及中国知网(CNKI)数据库中获取的相关文献对国内外植物药的重金属含量进行了分析,结果表明:国外植物药重金属超标情况较严重,超标率达24.58%,我国植物药的重金属超标率也有24.07%;铅(Pb)、砷(As)、汞(Hg)这3种重金属的超标率较高。在时间维度上看,我国植物药中砷(As)超标历年来逐渐加重,而Hg超标历年来逐渐减轻,Cu、Pb超标率在2010—2015年达到峰值并开始减轻,镉(Cd)超标率自2010年以来无明显变化。在地理分布上,我国植物药重金属超标最严重的区域为西北区域,其次是东南区域。植物药的生产环节划分为种植、加工炮制、运输贮存3个环节。根据植物药重金属元素的来源,提出了针对全链条生产过程的植物药重金属管控措施,以期为系统、可行地降低植物药重金属的健康风险提供参考。Abstract: Heavy metals in herbal medicine have health risks, but currently systematic studies are lacking on their pollution status, source traceability and control. This paper summarizes the limit standards for heavy metals in herbal medicine in the world. According to the requirements of the Chinese Pharmacopoeia (2020 Version), the pollution status of heavy metals in herbal medicine is analyzed based on the relevant data obtained from the databases of Web of Science and CNKI. The results showed that the pollution in foreign countries is more serious than that in China, with a rate of 24.58% and 24.07% exceeding the standard, respectively. Lead, aresnic, and mercury are the most commonly found heavy metals in foreign countries and in China. In terms of time scale, the exceeding-standard rate of arsenic in Chinese herbal medicine has gradually increased over time, and that of mercury has gradually reduced. The exceeding-standard rates of copper and lead reached peaks in 2010—2015 and decreased afterwards; that of cadmium has not significantly changed since 2010. In terms of geographical distribution, northwest region is the area with the most serious heavy metal pollution in herbal medicine in China, followed by the southeast region. The whole chain production process of herbal medicine includes planting, processing and transportation-storage. Its source traceability and control measures was pointed out to provide the systematic and practicable strategies for reducing the health risks of heavy metals in herbal medicine.
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表 1 各国或地区、国际组织规定的植物药重金属含量限定标准
Table 1. Summary of the limit standards of heavy metal content in herbal medicines in different countries or regions
国家、地区或
国际组织重金属限量标准/(mg·kg−1) 参考文献 Cu Pb As Cd Hg 中国 20 5 2 1 0.2 [10] 印度 − 10 3 0.3 1 [11] 日本 − 20 5 − − [11] 马来西亚 10 10 5 0.3 0.5 [11] 新加坡 150 20 5 − 0.5 [11] 韩国 − 5 3 0.3 0.2 [11] 泰国 − 10 4 0.3 − [11] 越南 − 10 4 1 0.5 [11] 英国 − 5 5 1 0.1 [11] 美国 − 5 2 0.5 0.2 [12] 德国 − 5 − 0.2 0.1 [11] 澳大利亚 − 5 − 1 0.1 [11] 中国香港 − 5 2 1 0.2 [11] 中国澳门 150 20 5 − 0.5 [11] 美国加利福尼亚州 − 0.5 10 4.1 − [11] 世界卫生组织 − 10 − 0.3 − [11] 欧盟 − 5 − 1 0.1 [11, 13] ISO国际标准化组织 − 10 4 2 3 [11] 表 2 国内外植物药重金属超标情况
Table 2. Summary of excessive heavy metals in Chinese and foreign herbal medicine
重金属种类 我国植物药 国外植物药 植物药数量 超标的数量 超标比例/% 植物药数量 超标的数量 超标比例/% Cu 886 45 5.08 497 24 4.83 Pb 615 72 11.71 413 41 9.93 As 971 98 10.09 518 75 14.48 Cd 814 43 5.28 226 21 9.29 Hg 775 63 8.13 238 77 32.35 总数 9971) 2402)(644)) 24.073)(6.425)) 6021) 1482)(424)) 24.583)(6.985)) 注:1)代表通过文献检索获取到植物药重金属含量数据的数量;2)代表1种或多种重金属超标的植物药数量;3)代表植物药1种或多种重金属含量超标的比例;4)代表多种重金属超标的植物药数量;5)代表植物药多种重金属含量同时超标的比例。 表 3 我国各省植物药Cu、Pb、As、Cd、Hg的超标率统计表
Table 3. Statistics of the exceeding rates of copper, lead, arsenic, cadmium and mercury in Chinese herbal medicines
省市区 Cu超标
率/%Pb超标
率/%As超标
率/%Cd超标
率/%Hg超标
率/%陕西省 13.16 8.00 25.00 15.22 40.00 福建省 28.57 38.46 0.00 16.67 38.46 河南省 8.11 0 0.00 2.17 25.00 甘肃省 16.67 33.33 50.00 20.00 22.22 江西省 0 0 20.00 25.00 20.00 安徽省 2.94 9.62 4.17 6.25 16.67 湖北省 25.00 0 0 0 14.29 湖南省 0 9.09 0 0 11.11 四川省 12.68 9.91 9.80 3.85 8.74 山东省 14.29 6.25 0 0 8.33 河北省 0 5.88 0 6.25 6.67 广西壮族自治区 9.09 25.00 16.22 10.26 5.56 重庆市 0 0 0 0 5.00 浙江省 11.76 10.00 4.00 16.67 4.35 新疆维吾尔
自治区0 2.94 0 3.23 3.57 贵州省 14.81 16.98 0 12.00 2.44 内蒙古自治区 0 25.00 0 0 0 云南省 0 17.65 0 0 0 广东省 5.26 11.11 3.03 2.56 0 宁夏回族自治区 14.29 0 0 9.52 0 江苏省 0 0 0 14.29 0 表 4 常用的土壤重金属有效性减控措施
Table 4. Summary of control measures on bioavailability of heavy metals in soil
表 5 炮制类药品的超标状况
Table 5. Summary of the exceeding standard status on processing herbal medicines
重金属种类 炮制中药总数/种 超标数/种 超标比例/% Cu 163 4 2.45 Pb 242 8 3.31 As 239 2 0.84 Cd 237 7 2.95 Hg 178 8 4.49 -
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