人参属来源中药材重金属污染的研究进展

360影视 2025-01-27 14:30 2

摘要:人参属药用植物隶属于五加科,是我国传统名贵中药材的重要来源,在我国境内分布有10个种,均可入药,在中医药体系中占据核心地位,如人参、三七、西洋参、珠子参、竹节参等[1]。人参属来源中药材在中医临床中应用广泛,具有滋补强身、抗疲劳、提升免疫力等药用功效[2]。然

人参属药用植物隶属于五加科,是我国传统名贵中药材的重要来源,在我国境内分布有10个种,均可入药,在中医药体系中占据核心地位,如人参、三七、西洋参、珠子参、竹节参等[1]。人参属来源中药材在中医临床中应用广泛,具有滋补强身、抗疲劳、提升免疫力等药用功效[2]。然而,由于人参属植物生长缓慢且自然繁殖周期长,加之过度采摘和环境破坏的威胁,导致其自然种群数量逐年减少,因此国家对该属植物实施了严格的保护措施。根据2021年新颁布的《国家重点保护野生植物名录》,除西洋参外的所有人参属植物均被列为国家二级重点保护野生植物[3-4]。

随着现代农业、工业及城市化的快速发展,人参属等药用植物的生长环境面临严重的重金属污染问题,铜(Cu)、铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)、汞(Hg)等重金属污染是导致人参属来源中药材质量降低的主要原因之一,严重影响其相关制品的安全性与有效性[5]。近年来,我国因重金属含量超标导致出口的人参等中药材被退回或销毁的事件时有发生,对我国中医药行业造成了严重的经济损失,也影响了我国中药材出口的国际声誉[6]。因此,研究者对中药材重金属问题开展研究并寻找解决方案,尤其在人参属来源的中药材人参、三七、西洋参的重金属检测、寻找超标原因和解决方案上进行了大量工作。本文对不同产地人参属来源中药材的重金属污染现状、种植土壤污染状况、检测技术、重金属超标原因及解决策略进行全面总结,为人参属来源中药材重金属的标准制定、快速检测及重金属的消减方法等提供基础信息,为提高人参属来源中药材的用药安全奠定基础。

1 限量标准

不同国家、地区和组织对中药材重金属含量制定了具体的限制,以确保这些药材在使用过程中的安全性。国家中医药管理局于2001年颁布实施《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》[7],该标准明确了中药材中重金属的限量指标,如重金属总量≤20.0 mg/kg、Pb≤5.0 mg/kg、Cd≤0.3 mg/kg、Hg≤0.2 mg/kg等。这一标准的出台,为中药材的重金属限量提供了明确的依据。中国医药保健品进出口商会、中国医学科学院等对上述标准进行修订,并于2005年颁布《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》[8],主要更新中药材重金属限量的指标检验方法,而中药材重金属限量标准并无差异。2008、2009年国家质量监督检验检疫总局分别颁布国家标准《地理标志产品文山三七》与《地理标志产品吉林长白山人参》[9],分别限定对长白山野山参及文山三七的重金属限量,其中野山参Pb≤0.5 mg/kg、Cu≤20 mg/kg,而文山三七Pb≤5 mg/kg,Cu未作限量要求。这2个国家标准的颁布有助于保护和提升具有地域特色的中药材的质量,并支持地方经济的发展。2020年,由吉林省卫生健康委员会颁布的地方标准《食品安全地方标准食品原料用人参》对Hg标准限量较严格为≤0.06 mg/kg,但对As及Cu未作出限量。此外,我国香港、澳门和台湾地区也制定了相应的中药材重金属限量标准,其中澳门对人参属等中成药的重金属限量标准为Pb≤20 mg/kg、As≤5 mg/kg、Hg≤0.5 mg/kg、Cu≤150 mg/kg,均高于内地标准[1,10]。具体重金属限量标准见表1。

《中国药典》作为中药材质量控制的权威规范,历版中都涉及重金属限量的要求,尤其是从2015年版开始,对中药材的重金属限量进行了更为系统和全面的规定。《中国药典》2020年版[11]进一步对一些药材的重金属进行了限定,如对人参属的三七、人参、西洋参及竹节参,提出了明确的检测要求和限量标准,具体限量标准为Pb≤5 mg/kg、Cd≤1 mg/kg、As≤2 mg/kg、Hg≤0.2 mg/kg、Cu≤20 mg/kg。与《中国药典》2015年版相比,其中Cd的限制由0.3 mg/kg提高至1.0 mg/kg,其余人参属重金属限量无差异。

除中国外,其他国家或国际组织也对人参属中药材或其制品中的重金属进行限量。如2015年国际标准化组织(International Organization for Standardization,ISO)公布的国际标准[12],规定人参属中药材的重金属限量标准为Pb≤10 mg/kg、Cd≤2 mg/kg、As≤4 mg/kg、Hg≤3 mg/kg,均高于国内外大多数重金属限量标准。《日本药典》规定人参重金属总量不得超过15 mg/kg,As含量不高于2 mg/kg,其余重金属未作出限定。美国、欧洲等药典对Pb的规定与《中国药典》2020年版一致,均不高于5 mg/kg,而马来西亚国家卫生部标准与ISO国际标准一致,为不高于10 mg/kg。美国、韩国、德国、马来西亚对Cd的限量规定均低于《中国药典》2020年版,最大限量分别为0.5、0.3、0.2、0.3 mg/kg;而欧洲药典与《中国药典》2020年版一致。马来西亚对As与Hg的限量规定均为《中国药典》2020年版的2.5倍。然而美国、韩国等大多数国家,及ISO等组织未对Cu作出限量[10,13-14]。具体重金属限量标准见表2。

2 不同地区污染现状

本文以“人参属中药名+重金属中文名称”和“人参属中药名+元素符号”作为关键词,通过中国知网(CNKI)、PubMed、美国国立生物技术信息中心(NCBI)等数据库进行检索,对人参属道地产区重金属污染相关的文献进行筛选和统计,排除重金属胁迫类文章,及只进行方法学研究而没有重金属含量数据的文章,共筛选得到116篇相关文献,其中三七与人参相关文献报道相对较多,分别为53、39篇,西洋参、竹节参、珠子参相关文献报道相对较少,分别为22、4、5篇(图1)。根据人参属不同产区进行分类统计,明确来自人参道地产区吉林的相关文献有22篇,明确来自三七道地产区云南的相关文献有37篇,明确来自西洋参主要产区我国吉林和山东及加拿大的相关文献分别有7、6、6篇,竹节参、珠子参相关文献分别有4、5篇。从检索数据可见,对于人参及三七重金属残留问题的研究自20世纪90年代以来便已引起关注,而对于西洋参重金属残留问题的关注较晚。自1994年首篇中文人参属重金属含量研究论文发布至今,相关文章发布数量逐年增加,特别是近10年的发文总量为67篇,占全部文献的64%,反映了对该领域的关注度持续增高。此外,鉴于不同道地产区的人参属中药材在药用价值和市场认可度上所具有的显著优势,本文以《中国药典》2020年版中的规定为依据,对不同产地的人参、三七及西洋参中的重金属污染情况进行统计评估。

2.1 人参不同地区重金属含量分析

吉林、辽宁省作为人参道地产区的代表,凭借优越的自然条件和成熟的种植技术,持续生产出高质量的人参。通过对1994—2024年吉林省人参样本数据的统计,明确记载Cu样本数639份,均未超标;Pb样本数656份,超标率为1.98%;As样本数411份,超标率为0.24%;Cd样本数643份,超标率为1.56%;Hg样本数301份,超标率最高,达到7.64%。相比之下,辽宁地区人参样本数相对较少,明确记载Cu、Pb、As、Cd、Hg含量样本数分别为68、71、71、66、71,其中As、Hg存在超标情况,超标率分别为1.41%、9.86%。此外,对于其他未明确产地或产地数量过少的人参样本,统一归为其他地区,记载Cu、Pb、As、Cd含量样本数分别为208、223、140、211,均未超标情况,但Hg样本数为124份,超标率为0.806%。根据检索数据可知,人参样本中Cu未出现超标情况,而吉林和辽宁地区所产人参中药材的Hg超标较为严重,Hg质量分数在0~0.243 mg/kg。此外,吉林地区人参Pb、Cd含量及辽宁地区人参As含量超标也相对较高,最高分别为5.78、0.32、2.87 mg/kg。因此,在种植过程中要着重加强对Hg的检测及控制,同时对于Pb、Cd、As的检测也不可忽视。见表3[15-53]。

2.2 三七不同地区重金属含量分析

本文检索得到三七道地产区为云南省的相关文献有37篇,占相关文献总数71%,明确记载Cu样本数847份,超标率为6.85%,质量分数最高为32.3 mg/kg;Pb样本数975份,超标率为4.21%,质量分数最高为42.93 mg/kg,超出《中国药典》2020年版规定值的8倍多;As样本数933份,超标率为9.86%,质量分数最高为25.28 mg/kg,超出规定值10倍多;Cd样本数906份,超标率为8.06%,质量分数最高为5.50 mg/kg,超出规定值5倍多;Hg样本数384份,超标率为2.34%,质量分数最高为1.07 mg/kg,为规定值的5倍。其余三七样本产自广西、贵州等地,明确记载Cu、Pb、As、Cd、Hg含量的样本数分别为134、161、148、130、74,除Hg外,其余均存在不同程度的超标现象,其中Pb超标率最高,为9.94%,其次As超标率为3.38%,Cd、Cu超标率相对较低,分别为1.54%、1.49%。见表3[54-106]。

2.3 西洋参不同地区重金属含量分析

西洋参原产于加拿大及美国,在我国主要产地有吉林、北京、山东等,由于产地分布广泛且各地样本数相对较少,因此本文将其样本分成国内及国外2部分进行探讨。国内明确记载Cu、Pb、As、Cd、Hg含量的样本数分别为422、414、398、456、420,除Hg外,其余重金属含量均未超标。相比之下,国外明确记载样本数较少,Cu含量的样本数为64份,Pb、As、Cd、Hg含量的样本数为58份,且均未超标情况。整体来看,无论国内还是国外样本,西洋参重金属含量超标情况尚好,但仍然需要加强对Hg的监管。见表3[17,22,33,46,51,105-121]。

2.4 竹节参及珠子参不同地区重金属含量分析

竹节参主要分布于湖北、江西、陕西等地,珠子参属其变种之一。《中国药典》2020年版中并未对竹节参及珠子参重金属进行限量标准,因此以人参重金属限量标准对其进行分析。经检索得到明确记载竹节参Cu、Pb、As、Cd、Hg含量的样本数分别为26、15、15、18、15,均为超标。产自陕西珠子参的相关文献有4篇,明确记载Cu含量的样本数41,超标率63.41%,质量分数为1~72 mg/kg;Pb样本数41,超标率12.20%,质量分数为0.10~12.31 mg/kg;Hg样本数26,超标率19.23%,质量分数为0.01~9.32 mg/kg;As、Cd样本数分别为16、19,均未超标。其余珠子参样本产自云南、四川等地,明确记载Cu、Pb、Hg样本数分别为28、25、12,超标率分别为39.29%、13.04%、8.33%,As、Cd样本数分别为12、16,均未超标。整体来看,竹节参相关研究较少,目前暂无重金属超标情况,但仍需对其进行监管。此外,珠子参在不同地区的Cu、Pb、Hg含量超标率较高,特别是Cu,建议加强对这些中药材产地的环境监管和土壤重金属含量监测。见表3[122-130]。

3 人参属来源中药材种植土壤重金属现状

由于长期过量使用农药、化肥,并伴随工业废弃物的大量排放,导致重金属在土壤中不断积聚,进而引发土壤污染,这种污染最终可能通过富集作用使人参属的药用植物重金属超标。因此,本文以“人参属中药名+土壤+重金属中文名称”和“人参属中药名+土壤+元素符号”作为关键词,对有关人参属植物的土壤重金属污染进行文献统计,共统计得到43篇相关文献。绝大多数为人参及三七根际土壤的相关报道,分别有11、28篇,西洋参2篇,竹节参及珠子参均为1篇。本文以《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》(以下简称《土壤环境标准》)[131]作为标准,对人参属中的土壤重金属污染情况进行统计评估。

3.1 人参种植土壤重金属含量分析

经查询统计得到的人参种植土壤pH值为5.67~6.37,根据《土壤环境标准》中筛选值Cd≤0.3 mg/kg、As≤40 mg/kg、Pb≤90 mg/kg、Hg≤1.8 mg/kg、Cu≤50 mg/kg,上述重金属含量按超标率排序为Cd>Hg>Cu>As>Pb,其中Cd的超标率最高,为10.54%,质量分数为0~3 mg/kg;Hg的超标率为3.94%,质量分数为0.003~2.18 mg/kg;Cu超标率为1.64%,质量分数为0.008 8~205 mg/kg;As、Pb均未超标。见表4[26-29,32-34,132-134]。

3.2 三七种植土壤重金属含量分析

经查询统计得到的三七种植土壤pH值为5.5~6.4,根据《土壤环境标准》中筛选值,上述重金属超标情况严重,Cd的超标率高达65.06%,最高质量分数为7.47 mg/kg;Cu的超标率高达40.19%,最高质量分数为356 mg/kg;As的超标率高达31.72%,最高质量分数为310.4 mg/kg;Hg的超标率高达15.87%,最高质量分数为3.5mg/kg;Pb的超标率高达12.31%,最高质量分数为330 mg/kg。与全国平均土壤背景值相比,Cd、Cu、As、Hg、Pb分别为全国背景值的101、17.8、33.74、87.5、13.98倍,表明三七种植土壤均受到严重污染且存在不断累积的现象。这一结果与Huang等[135]对全国范围内土地重金属污染现状的研究相近,进一步证实了三七种植区土壤污染的严重性。见表4[72,74,78,81,83-84,88-89,91-92,94,97,100,135-144]。

3.3 西洋参种植土壤重金属含量分析

关于西洋参土壤重金属含量的研究相关文献相对较少,样本数量也较为有限。Cd、Hg、Cu、As、Pb的样本数分别为25、5、25、25、5,经查询统计得到的西洋参种植土壤pH值为5.5~6.2,参考《土壤环境标准》中的筛选值,这些土壤样本中的重金属含量均未超标。、值得注意的是,Cd、Hg的含量均超过全国平均土壤背景值,且84%的西洋参样本Cd含量接近土壤筛选值,因此,需加强对土壤Cd污染监测和管理,确保土壤安全。见表4[33,145]。

3.4 竹节参及珠子参种植土壤重金属含量分析

关于竹节参及珠子参种植土壤重金属的相关文献均为1篇,分别为2010、2014年发表。竹节参种植土壤pH为5.98,所测土壤样本数均为15份且均未超标。与全国平均土壤背景值相比,仅竹节参样本Hg质量分数(0.07 mg/kg)高出全国Hg背景值(0.04 mg/kg)的1.75倍,种植土壤安全。珠子参种植土壤pH为5.87~6.92,所测土壤样本数均为10份,Cd质量分数为0~1.98 mg/kg,超标率为20%;Hg质量分数为0.107~0.365 mg/kg,超标率为10%;其余均未超标。建议对珠子参的种植土壤进行进一步的改良和监测,以确保其生长环境和最终产品的安全。见表4[130,146]。

4 检测技术现状

重金属难降解的特性使其在环境中持续存在,且容易通过食物链逐级富集,最终进入人体。这一过程对食品安全尤其是中药安全构成了严峻挑战。中药作为传统医学的重要组成部分,在治疗疾病和保健方面发挥了重要作用,一旦受到重金属污染,将严重影响其疗效和安全性,对人类健康构成威胁。因此,及时、准确分析和检测中药中的重金属含量,不仅是保护消费者健康的必要措施,也是维护中药安全的基本要求。本研究还对人参属植物的重金属分析检测方法进行文献统计,主要集中于传统的重金属分析检测方法,以“人参属中药名+检测方法全称”和“人参属中药名+检测方法缩写”作为关键词,在排除与重金属检测无关文章后,共统计97篇相关文献,其中涉及人参、三七、西洋参的文献为30、49、19篇。

4.1 紫外-可见分光光度法(ultraviolet-visible spectroscopy,UV-Vis)

UV-Vis的原理为大多数重金属在紫外-可见光区域内不直接吸收光,但其可通过与特定显色试剂反应生成有色化合物,在紫外-可见光范围内会有特定的吸光度,最终通过测量这些有色化合物在特定波长下的吸光度,可以确定样品中重金属的浓度[147]。该方法操作简便、灵敏性高,但该方法选择性较低,难以区分不同的化合物且抗干扰能力差。该方法在人参和西洋参重金属的相关文章中仅有4篇报道[22-23,48,51],主要用于2008—2013年,且均集中于对重金属总含量的测定,并未对特定重金属进行单独分析。目前该方法已不是主流检测方法。

4.2 原子吸收光谱法(atomic absorption spectroscopy,AAS)

AAS是先将待测样品溶液原子化,生成基态原子,当光源发出的光通过原子蒸气时,基态原子会吸收特定波长的光,通过检测光强度的减弱程度,最终定量分析样品中待测重金属元素的含量,此外,该方法因其高灵敏度、高选择性和相对较低的干扰而广泛用于环境分析、食品检测等领域[147]。适用于测定可形成气态氢化物或易于原子化的金属元素,如As、Hg、Pb等,但与其他技术相比,该方法的样品准备及分析过程相对较长且不能对多元素同时分析。从2004年发表的对三七中Cu含量测定的第1篇报道至今[54],共有24篇人参属相关文章应用该方法。该方法在近3年来的应用频率有所下降,但由于其操作简便、成本相对较低,仍然是一个十分重要的检测技术。

4.3 原子荧光光谱法(atomic fluorescence spectrometry,AFS)

将待测样品溶液进行原子化处理,使其转化为气态基态原子并暴露在特定波长的激发光下,使这些基态原子吸收光源发出的激发光,从而跃迁到激发态,激发态原子在返回基态的过程中,释放出特定波长的荧光;最终通过荧光检测器测量荧光强度进而求得重金属含量[148],称为AFS。该方法具有极高的灵敏度,能够检测到极低浓度的元素,且与AAS相比,AFS具有较低的背景干扰,也适用于多种元素的分析,但该法应用范围有限,多用于测量Hg、As、Zn、Cd等元素[149],在人参属中应用较少,仅有6篇报道[15,24,81,93,97,121]。

4.4 电感耦合等离子体原子发射光谱法(inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy,ICP-AES)

ICP-AES核心在于利用高温等离子体激发样品中的原子,进而通过光谱分析测量元素发射的特征光谱线[150]。该方法能够同时分析多种元素、且具有高灵敏度和低背景干扰的特点,在痕量元素分析中表现出色,是目前多元素同时分析的有效方法之一[149]。但该设备昂贵且对样品制备要求高,对于一些高挥发性的元素(如Hg)可能会在雾化过程中损失,导致测量不准确。尽管ICP-AES技术已被广泛用于植物样品的重金属分析,但在人参属重金属含量测量方面相关文献相对较少。

4.5 电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma-mass spectrometry,ICP-MS)

ICP-MS是一种高灵敏度的分析痕量元素分析工具;利用ICP将样品离子化,并通过质谱对这些离子进行高精度分析[151]。该方法具有极高的灵敏度和多元素检测能力,并且可以分辨并分析元素的不同同位素。但对于Hg的分析,需要使用专门的技术或配置,如冷蒸气化学或结合冷蒸气的ICP-MS,以避免汞的挥发性导致的测量损失。该方法目前是人参属重金属含量测定最常用的方法。

4.6 其他检测方法

由于高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)分离机制的限制及络合剂的选择不多等原因,HPLC通常不直接用于检测重金属而是与AAS、ICP-MS等技术进行联用,因此在人参属植物的研究中应用极少,仅有1篇相关文献报道[152]。此外激光诱导击穿光谱法在人参属植物研究中的应用也较少,仅有2篇相关文献报道[25,153]。除传统检测方法外,目前一些新兴的快速检测法,如生物传感器[154]、纳米材料[155]、免疫分析法[156]等,这些方法具有检测速度快、灵敏度高、便于携带的优点,但由于缺乏明确的生物标志物或根据所选用生物活性物质的不同,导致开发困难且稳定性不高,限制了此类方法在重金属检测中的实用性,目前在人参属中药材中应用较少。

5 超标原因

在人参属中药材生长过程中,重金属的来源可从自然因素、人为因素和植物自身特性3方面考察。自然因素中,地质条件是决定土壤中重金属含量的关键因素之一,由于地质条件、矿产资源等原因,种植人参属等药用植物的土壤本身存在较高的重金属含量[94]。如三七道地产区云南省存在丰富的矿产资源,土壤中自然存在的重金属浓度往往较高,可能会导致三七根系吸收较多的重金属[81,97]。此外,研究发现人参中As超标可能是由于该地土壤含As量较高所造成的[15,28]。

其次,人为因素是造成人参属等中药材重金属污染的重要因素之一。工业污染、不当使用农药和化肥及加工储存等人为因素均可能导致药用植物的重金属含量增加[157]。工业污染可能通过大气沉降使药用植物表面及其组织中累积重金属,黄珍华等[74]推测Hg可能通过污染大气沉降在三七叶表面积累,并迁移至茎,从而富集更多的Hg。此外,不当使用含重金属的农药和化肥,如硫酸铜和波尔多液,可能导致药用植物中重金属的残留,冯光泉等[91]研究表明三七中As污染主要来自含砷农药的使用。人参属中药材在加工储存过程中也可能会受到重金属污染,曾宪彩等[95]发现三七在清洗不彻底的情况下可能会有重金属超标,提出流水冲洗可以有效减少这种污染。左甜甜等[111]指出西洋参中Hg超标可能是由于炮制过程不规范所致,但目前缺乏不同炮制方法对人参属药材重金属残留影响的相关研究。

最后,植物自身的特性也在一定程度上决定了其对重金属的吸收和富集能力,不同的植物品种或不同部位对重金属的富集程度各异,这影响了药材的安全性[157]。研究表明三七中Cd的含量与土壤中Cd的含量呈显著正相关,且三七地下部分对Cd的富集能力较强,富集系数大于1,而对Cu、Pb、As及Hg的富集能力较弱[81,83,139]。此外,重金属Cu、Pb、As、Cd、Hg在三七中不同器官的累计也存在一定差异,总体表现为地下部分的含量大于地上部分,杨牧青等[81]发现三七块茎对Cd的富集能力强于叶片部分,冯光泉等[91]研究表明As、Hg、Pb主要表现为吸附在根表皮。目前,虽然已有一些研究探讨了人参属中药材中重金属的富集情况,但关于其具体机制、不同生长时期及株龄的迁移规律仍需进一步深入研究。

6 解决策略

6.1 土壤修复及农艺改进

人参属等药材在生长过程中对土壤环境有着较高的依赖性,因此通过有效的土壤改良措施及农艺改进可以减少重金属的污染,并显著提高药材的品质。使用改良剂改变土壤的理化性质,从而有效地降低土壤中重金属的生物有效性,最终减少植物对这些重金属的吸收。李瑞月等[158]研究表明生物质炭(麦秸碳)和钙镁磷肥能降低三七种植土壤中有效Cd的含量,降低三七对Cd的吸收,并且还能够促进三七的生长;但有机肥(禽类粪便)对三七中Cd的生物量无影响。刘云芝等[159]提出使用生石灰、粉煤灰等3种改良剂处理三七种植土壤,能降低三七块根中Pb、As、Hg的残留量。利用改良剂等化学修复方法操作简便且成本较低,可以用于大面积的土壤修复,但植物在生长过程中,根系的活动及分泌的有机酸或其他物质可能会改变土壤的理化性质,导致土壤中重金属的再次活化或增加其生物可用性,从而影响其修复性。此外,轮作种植可以降低土壤中的重金属积累,并改善土壤质量。吴启廷等[142]研究发现三七轮作3年后的土壤Cu质量分数由32.15 mg/kg降至19.68 mg/kg;杨建忠等[160]使用轮作5年以上的土壤种植的三七,其质量和产量都高于轮作年限较短的土壤。

6.2 植物修复

植物修复主要是一种利用植物来降低土壤中重金属含量的方法[157]。通过种植能够富集、去除或稳定土壤中重金属的植物,以降低土壤中重金属的含量,进而减少药用植物对重金属的富集。Zhang等[161]研究发现在土壤Cd、Zn浓度分别为8、200 mg/kg下,杂交狼尾草对Cd、Zn的提取量可达624和9 039 μg/株,虽其不能作为超富集植物,但由于其高产的特性,仍可作为重金属生物修复的优质牧草。陈同斌等[162]表明蜈蚣草为As超富集植物,其不仅对As具有极强的耐受力及富集能力,且生长快、植株高、分布广,可作为一种优秀的As修复植物。此外,海州香薷、鸭跖草、印度荠菜等可对Cu超富集;圆锥南芥、小鳞苔草等对Pb超富集[157,163-164]。目前有关种植富集植物之后的土壤再种植人参或与人参间作的案例相对较少。

6.3 微生物修复

土壤微生物和根际微生物可通过多种机制降低重金属的生物有效性,包括吸附、转化和改变根际环境等。研究表明从三七根部分离得到的深色有隔内生真菌对As、Pb具有较高的耐性[165];月桂假单胞菌可通过络合反应将As、Pb及Cr吸附至细胞壁上[166];地衣芽孢杆菌死菌体对Cd6+、Pb2+具有良好的吸附效果[157,167];假单胞菌体内存在的汞还原酶及裂解酶,可将土壤中不同形态的Hg还原成易挥发的元素Hg[168]。此外,根际微生物在植物应对环境中重金属胁迫中发挥重要作用。从人参根际土壤中分离得到的绿脓杆菌与哈茨木霉菌,可通过增加铁载体的分泌,帮助植物调节环境中的重金属含量,提高植物的耐受性和修复能力[169-170]。

7 结语与展望

本文以《中国药典》2020年版为依据,对不同产地的人参属药用植物中5种主要重金属污染状况进行分析评估。通过对比不同产地药材及种植土壤的数据,吉林省作为人参的主要产区,其土壤和药材中重金属Hg和Cd的超标情况引起了广泛关注。人参中Hg超标率最高,而土壤中Hg的超标率较低,且人参对Hg的富集能力相对较弱,这可能是由于大气沉降和工业污染造成的[29]。另一方面,土壤中Cd的超标情况最为严重且人参对Cd的富集能力最强,且研究表明国内外的磷肥中含有较高的Cd,主要来源可能与农药化肥的不当使用及土壤污染有关。此外,研究表明随着人参种植年限的增加,重金属的积累量也随之增加,在人参的生长周期中,第3~5年是其生长最快的阶段,此时重金属的吸收速度也较快,从而进一步加剧了人参重金属超标问题[27]。三七中重金属含量普遍较高,且三七种植土壤的超标情况也较为严重。目前研究表明三七对Cd富集较强,因此,为了减少重金属污染对药用植物的影响,推进林下种植、良好农业规范种植等无公害种植基地的建设显得尤为重要。相比之下,西洋参重金属超标情况较好,但由于西洋参使用广泛,对进出口的西洋参及其产品进行严格的重金属检测仍然是必要的。特别是对Hg的监管检测需要加强,以确保西洋参产品的安全性和质量。以人参重金属指标为标准分析珠子参重金属超标情况,发现珠子参的重金属Cu的超标问题较为显著,但目前针对珠子参与竹节参的重金属研究仍显不足,需要进一步制定二者的重金属标准,为进一步落实珠子参与竹节参安全用药的监管政策奠定基础。

目前,传统重金属检测技术虽然在精确度和灵敏度上有很大优势,但其通常需要较长时间来完成检测,且成本较高。值得注意的是,这些检测通常需要在实验室或检测中心进行,这限制了其在药用植物种植基地的实时应用。随着快速检测技术的不断发展,已经有很多新兴的方法可以用于重金属检测,但在人参属上的应用还相对较少。因此,开发和应用新兴的快速检测技术在药用植物种植基地具有重要意义,不仅能提高检测的效率,还能实时监测土壤和植物中的重金属含量,保障药用植物的安全性。

本文对人参属药用植物的重金属污染现状、检测技术及其相关问题进行系统总结,初步展望了该属植物在重金属方面未来重点研究方向,在种植方面,应选择土壤背景值低的区域,科学使用农药化肥;在检测技术方面,应开发快速便捷的检测方法,以便实时检测种植土壤及药材;在生产加工方面,应采取有效的去除或减少重金属的技术措施,降低成品中的重金属含量。本文为促进人参属药用植物在经济、医药及保健等领域的发展和应用,同时为其他药用植物重金属控制等方面提供数据参考。

来 源:王成霖,张战领,华 欣,张勇洪,郑兰兰,薛哲勇,刘 娟,李 琛.人参属来源中药材重金属污染的研究进展 [J]. 中草药, 2024, 56(2): 696-708.

来源:天津中草药

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