Study of the content of heavy metals and arsenic in dry extracts from medicinal plant materials of different morphological groups

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Introduction. Extraction dosage forms based on medicinal plant materials are very popular for medical use and must meet safety requirements. As part of the harmonization of pharmacopeial requirements, determining the total content of heavy metals in dry extracts is not enough. It is necessary to unify methods for determining heavy metals and arsenic in medicinal herbal preparations.

Objective: to determine the content of heavy metals and arsenic in dry extracts from raw materials of various morphological groups containing essential oils.

Material and methods. The objects of the study were dry extracts of calamus rhizomes, rhizomes with valerian roots, mint leaves and chamomile flowers obtained under industrial conditions. Sample preparation was carried out using microwave decomposition and ashing in a muffle furnace. The elemental composition was determined by inductively coupled plasma mass spectrometry.

Results. The content of 16 elements (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Sr, Mo, Cd, Sb, Hg, Pb) in the studied extracts was determined. Mercury was not detected in the samples, the concentrations of the 15 elements found were in the range of 0–250 mg/kg, and toxic elements (Pb, Cd, As, Hg) did not exceed 0.233 mg/kg. The largest quantities contained iron and manganese, and the smallest quantities contained chromium, arsenic, lead and cadmium. The maximum number of elements was contained in the studied samples of rhizome extract with valerian roots, the minimum – in the extract of calamus rhizomes. The morphological group of the feedstock and the specific features of the accumulation of elements can play a decisive role. The results of the study are consistent with the literature data. A comparative analysis of two methods for sample preparation of dry extracts showed that microwave decomposition in closed vessels is preferable, in which 24% more elements are quantified than after ashing in a muffle furnace. The possible intake of minerals into the human body when consuming an extract of rhizomes with valerian roots was calculated. It was established that the amount of elements did not exceed the upper permissible levels of daily intake, on the basis of which the studied extracts can be considered safe for medical use.

About the authors

Marta S. Galenko

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University)

Author for correspondence.
Email: marta.galenko@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9050-5947

Applicant for the Department of Pharmaceutical Natural Sciences of the Institute of Pharmacy named after A.P. Nelyubin

Russian Federation, Moscow

Olga S. Lavrova

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University)

Email: lavrowitz@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0004-4600-2615

Master of the Department of Pharmaceutical Natural Sciences of the Institute of Pharmacy named after A.P. Nelyubin

Russian Federation, Moscow

Victoria Yu. Grigorieva

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University)

Email: grigoreva_v_yu@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0002-0743-2629

PhD in Pharmaceutical Sciences, Associate Professor of the Department of Analytical, Physical and Colloid Chemistry of the Institute of Pharmacy named after A.P. Nelyubin

Russian Federation, Moscow

Irina V. Gravel

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University)

Email: gravel_i_v@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0002-3735-2291

Doctor of Pharmaceutical Sciences, Professor of the Department of Pharmaceutical Natural Sciences of the Institute of Pharmacy named after A.P. Nelyubin

Russian Federation, Moscow

References

  1. ОФС.1.2.2.2.0012 Тяжелые металлы. Государственная фармакопея Российской Федерации. XV изд. Т. 1. М., 2023. [GPM.1.2.2.2.0012 Heavy metals. State Pharmacopoeia of the Russian Federation. XV ed. T. 1. M., 2023 (in Russian)].
  2. ОФС.1.4.1.0021 Экстракты. Государственная фармакопея Российской Федерации. XV изд. Т. 1. М., 2023. [GPM.1.2.2.2.0012 Heavy metals. State Pharmacopoeia of the Russian Federation. XV ed. T. 1. M., 2023 (in Russian)].
  3. USP44–NF39. Rockville, MD; 2020.
  4. European Pharmacopoeia. 10th ed. Strasbourg: EDQM; 2020.
  5. СанПиН 2.3.2.1078-01 Продовольственное сырье и пищевые продукты. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. М.: Минздрав России, 2002. [SanPiN 2.3.2.1078-01 Food raw materials and food products. Hygienic requirements for the safety and nutritional value of food products. Moscow: Ministry of Health of Russia, 2002 (in Russian)].
  6. Щукин В.М., Жигилей Е.С., Ерина А.А., Швецова Ю.Н., Кузьмина Н.Е., Лутцева А.И. Валидация методики определения ртути, свинца, кадмия и мышьяка в лекарственном растительном сырье и лекарственных средствах на его основе методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Химико-фармацевтический журнал. 2020; 54 (9): 57–64. [Shchukin V.M., Zhigiley E.S., Erina A.A., Shvetsova YuN, Kuz’mina N.E., Luttseva A.I. Validation of an ICP-MS method for the determination of mercury, lead, cadmium and arsenic in medicinal plants and related drug preparations. Pharmaceutical Chemistry J. 2020; 54 (9): 57–64 (in Russian)].
  7. Гравель И.В., Шойхет Я.Н., Яковлев Г.П. Фармакогнозия. Экотоксиканты в лекарственном растительном сырье и фитопрепаратах: учебное пособие. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. [Gravel I.V., Shoikhet Ya.N., Yakovlev G.P. Pharmacognosy. Ecotoxicants in medicinal plant materials and phytopreparations: a tutorial. Moscow: GEOTAR-Media, 2012 (in Russian)].
  8. Галенко М.С., Гравель И.В. Оценка транссредовых переходов тяжелых металлов и мышьяка в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах корневищ с корнями валерианы и травы пустырника. Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. Регуляторные исследования и экспертиза лекарственных средств. 2023; 13 (3): 442–52. [Galenko M.S., Gravel I.V. Assessment of trans-environment transitions of heavy metals and arsenic in medicinal plant materials and medicinal plant preparations of rhizomes with roots of valerian and motherwort herb. Bulletin of the Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products. Regulatory Research and Medicine Evaluation. 2023; 13 (1): 442–52 (in Russian)].
  9. Arce S., Cerutti S., Olsina R., Gomez M.R., Martines L.D. Determination of Metal Content in Valerian Root Phytopharmaceutical Derivatives by Atomic Spectrometry. J. of AOAC international. 2005; 88 (1): 221–5.
  10. Dinu С., Gheorghe S., Tenea A.G., Stoica C., Vasile G., Popescu R.L., Serban E. A., Pascu L.F. Toxic Metals (As, Cd, Ni, Pb) Impact in the Most Common Medicinal Plant (Mentha piperita). International J. of Environmental Research and Public Health. 2021; 18: 3904. https://doi.org/10.3390/ijerph18083904
  11. Diaconu D., Diaconu R., Navrotescu T. Estimation of heavy metals in medicinal plants and their infusions. Ovidius University Annals of Chemistry. 2012; 23 (1): 115–20.
  12. Serban A., Vasile G.G., Gheorghe S., Ene C. Effects of Toxic Metals Cd, Ni and Pb on Matricaria Chamomilla L. Growth in a Laboratory Study. Revista de Chimie. 2020; 71 (4): 325–35.
  13. ТР ТС 022/2011. Технический регламент Таможенного союза. Пищевая продукция в части ее маркировки. М., 2011. [TR CU 022/2011. Technical regulations of the Customs Union. Food products in terms of their labeling. Moscow, 2011 (in Russian)].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».