淺談天然植物成分及制劑的標準化

天然植物成分在醫療健康、膳食補充和美容化妝品等領域發揮著重要的作用。盡管數十年來現代科學尤其是生物制藥技術取得了巨大進步，但植物成分仍然是醫療保健中重要的組成部分。特別是在我國，在漫長的歷史發展中，中草藥對中華民族的醫療健康發揮了不可替代的重要作用，形成了系統的中草藥理論，為天然植物成分在各領域的廣泛使用奠定了基礎。如今，全球植物制成品正快速增長。來源于植物的的成分經提取、加工可分別用于臨床藥物制劑、膳食補充劑和美容化妝品。國家藥監局也鼓勵結合我國傳統優勢項目和特色植物資源開發化妝品新原料。

因此隨著天然植物成分及相關制劑的廣泛應用，對植物類原料的標準化和質量控制與現代科學技術和傳統知識的適當整合變得愈發重要。世界衛生組織（WHO）和美國草藥協會都對在天然植物成分安全性、有效性和質量控制等相關標準化準則方面提出了要求，涉及到不同領域的技術，如宏觀方法、微觀方法、物理方法、化學方法、生物方法、色譜法和綜合方法，如指紋圖譜和多組分定量法，HPLC-MS、GC-MS聯用技術等。

關鍵詞：天然植物成分；草藥；標準化；質量控制

Part 1

概述

植物原料的基本資源來自大自然，世界各地的人們對其賴以生存的自然資源擁有獨特的知識，包括大量的植物學專業知識。從古至今大量的植物種類被循證醫學證實有效，并在臨床上廣泛應用。“草藥”一詞是指通過收割、干燥和儲存等簡單過程轉化為藥物的植物或植物部分。因此，在一定程度上，人們對天然植物的認知等同于草藥，這在世界范圍內是一致的。傳統植物藥品滿足了約85%的世界人口的健康需求。在中國，醫療保健系統也傳承了中草藥的應用，與現代醫學相比，中醫藥仍然占重要地位。因此，保持植物及其產品的安全性，質量和功效，以避免嚴重的健康問題是最為重要的。WHO將傳統醫學定義為包括多種保健做法、方法、知識和信仰，其中包括植物、動物和/或礦物藥物、精神療法、手工技術和單獨或聯合應用的實踐操作，以維持健康以及治療、診斷或預防疾病。WHO根據其定義提供了一些與草藥有關的術語，對于理解和認知天然植物成分及其制劑具有較好的參考。

草藥包括草藥、草藥材料、草藥制劑和草藥成品。在一些國家，根據傳統，草藥可能含有非植物來源的天然有機或無機活性成分（例如動物和礦物材料）。草藥包括植物原料，如葉、花、果實、種子、莖、木材、樹皮、根、根莖或其他植物部分，可能是完整的、破碎的或粉末狀的。草藥材料包括鮮榨果汁、樹膠、固體油、精油、樹脂和草藥干粉等，這些材料可以通過各種程序進行加工，例如用蜂蜜、酒精飲料或其他材料蒸煮、烘烤或攪拌。草藥制劑是草藥成品的基礎，可包括粉碎或粉末狀的草藥材料，或通過提取、分餾、純化、濃縮或其他物理或生物過程生產的草藥材料的提取物、酊劑和脂肪油。還包括在酒精飲料和/或蜂蜜或其他材料中浸泡或加熱草藥制成的制劑。草藥成品由一種或多種草藥制成的草藥制劑組成。如果使用一種以上的草藥，可使用術語“混合草藥產品”。添加了合成來源的活性物質或添加了化學合成成分的草藥混合物，包括合成化合物/或從草藥材料中分離的單體成分，不能稱之為草藥。

近年來，發達國家對植物衍生產品的需求很大。這些產品越來越多地被作為醫藥產品、保健品和化妝品原料。為了在原材料、加工材料和最終產品的質量之間有良好的協調，使用經典和現代儀器分析方法相結合，開發可靠、特異和敏感的質量控制方法變得至關重要。標準化是制定一套標準或固有特征、恒定參數、確定的定性和定量值的過程，這些標準對質量、攻效、安全性和可重復性都有保證。因此，標準化是保證天然植物原料質量控制必不可少的測量手段。

Part 2

天然植物成分的標準化

1.概念與要求

美國草藥產品協會定義：“標準化是指對產品材料的合理一致性所必需的信息和控制。”這是通過應用于農業和制造過程的質量保證實踐來最大限度地減少天然產品成分的內在變化來實現的。 “標準化”一詞用于描述在生產過程和質量控制過程中采取的所有措施，以達到可被重復和驗證的質量。它還涵蓋了從植物萌芽到臨床應用的整個研究領域，也包括通過添加輔料或混合草藥或草藥制劑，將草藥制劑調制為成分或特定成分的具體含量。

天然植物成分或草藥產品的標準化可分為三類，第一類是活性成分提取物，其中已知生化原理并具有治療價值。第二類是標記提取物，其中活性原理未知，使用特征化合物作為標記來評估其他治療性活性化合物的存在。第三類是對活性成分藥理和毒理的標準化。然而，標準化也有其局限性，因為如果只考慮分離的化合物，可能反而忽略了草藥的整體成分，這些成分可能具有協同或緩沖活性，以減少副作用。

傳統醫學的標準化從原料的采集開始，一直到臨床應用。就傳統醫學而言，其治療效果是其化學成分的總效果。因此，質量和純度指的是藥物的總體特征，而不是它的任何特性。因此，多維度的方法對于傳統醫學的標準化至關重要。這種多維方法應該涵蓋藥物的每一個微小方面，特別是名稱、植物來源、地理來源、器官藥物、形態、解剖、物理、化學和生物活性。

世界衛生組織（WHO）強調了定性和定量方法對樣品特征、生物標記物和/或化學標記物的定量以及指紋圖譜的重要性。如果已知一種主要活性成分，那么對這種化合物進行定量是最合乎邏輯的。凡是對治療功效有貢獻的活性成分已知的植物制劑，應對這些化合物標準化。在活性成分尚不清楚的情況下，可以選擇一種植物特異性的標記物質用于分析目的。

面對工業規模生產、保質期和長距離運輸等問題，迫切需要制定現代和客觀的標準來評估天然植物原料的安全性、質量和功效。世界各國及行業也正逐步采用嚴格的科學方法來確保傳統草藥產品的質量和批次之間的一致性。WHO發布了藥用植物良好農業和采集規范（GACP）準則（WHO，1991年），并于1992年發布了“藥用植物材料質量控制方法準則”，藥用植物的植物學評價和鑒定（WHO，1998年）。美國、英國、ESCOP、德國- e - commission、日本等各國藥典已經出版了草藥標準專著，其中中國藥典的數量最多。標準化有多種條件，包括：

·批間一致性；

·確認每個劑量單位的正確提取物量；

·陽性對照，以表明生產過程中可能的損失或降解。

2.植物原料標準化的常規方法

中草藥原料藥標準化包括植物原料藥鑒定資料，如藥用植物調查、鑒定、植物鑒定、宏觀、檢驗等內容。根據批準的藥典測試方案進行藥物測試-完全生藥學概況通過各種色譜技術進行鑒定，通過物理化學概況進行純度評估，通過活性標記物或測定進行功效評估，通過重金屬分析進行安全性評估，微生物極限測試分析，黃曲霉毒素分析，農藥殘留和生物活性。功效性植物材料的宏觀鑒定是基于感官評價參數，如形狀、大小、顏色、質地、氣味和味道，而顯微鏡則涉及粉末草藥的顯微檢查。此外，由于光學和掃描電子顯微鏡（SEM）在中草藥標準化中的應用，顯微鏡技術的進步提高了中草藥原料鑒定的準確性和能力。用于標準化目的的植物化學評價方法，包括不同化學基團的初步測試，潛在活性化學基團的定量（例如，總生物堿，總酚類，總三萜酸，總單寧），指紋圖譜的建立，基于多個標記的指紋圖譜和重要化學成分的定量等。

標準化方法應考慮到有助于植物來源組分質量的所有方面，即樣品的正確鑒定、感官評價、生藥學評價、揮發物、定量評價（灰分值、萃取物值）、植物化學評價、外源物存在試驗、微生物負荷試驗、毒性試驗和生物活性。其中，植物化學概況具有特殊意義，因為它直接關系到草藥的活性。指紋圖譜可作為藥物植物化學圖譜的指導方針，以確保質量，而標記化合物定量將作為評估樣品質量的附加參數。

WHO草藥配方質量標準化指南中提出了四個方面的要求：

（1）原料藥、植物制劑和成品的質量控制。

一般來說，質量控制基于三個重要的藥典方面：①種屬或真實性-鑒定草藥的確定種屬；②純度-除了草藥之外，不應該有任何污染物（如農藥殘留、重金屬、致敏原等）；③測定或含量-有效成分應在規定的限度內。鑒別可以通過宏觀和微觀檢查來實現。除了這些鑒定測試，還包括簡單的化學測試，如顏色或沉淀及色譜測試也是必要的。純度評估也包括微生物污染、黃曲霉毒素、放射性和農藥殘留，可以采用光度分析、薄層色譜（TLC）、高效液相色譜（HPLC）、高效薄層色譜（HPTLC）、氣相色譜（GC）等分析方法來建立草藥制劑的恒定成分。

（2）穩定性評價和保質期

一種物質的長期使用和穩定性通常是其安全性的依據，包括質量評估、植物原料、工廠準備、成品和穩定性五個方面。所有程序應符合良好生產規范；應對包括屬、種、描述、植物的一部分、活性成分和特征成分等進行定義，并限制異物、雜質和微生物含量；生產工藝應詳細說明。如果在生產過程中為了將植物制劑調整到一定水平的活性成分或特征成分或任何其他目的而添加了其他物質，則應在生產程序中提及添加的物質。應添加植物制劑的鑒別方法，并在可能的情況下添加植物制劑的測定方法。如果無法鑒定活性成分，則應足以鑒定特征物質或物質混合物，以確保制劑的一致質量；應詳細說明生產工藝和配方，包括輔料的用量并定義成品規格；應在規定的儲存條件下測試產品在銷售容器中的物理和化學穩定性，并確定保質期。

（3）安全評估

基于草藥在不同文化中的長期使用，人們普遍認為草藥是安全的。然而，也有使用草藥產品后發生嚴重不良事件的案例報告。在很多情況下，毒性可以追溯到污染物和摻假。

因此，草藥產品的安全性評估是草藥研究的首要任務。評估草藥制劑中植物成分的毒性作用需要進行詳細的植物化學和藥理學研究。在評估草藥的毒性時，選擇的劑量是非常重要的。毒性評估涉及一種或多種技術-體內技術，體外技術，細胞系技術，微陣列和其他現代技術，以充分模擬毒性。

（4）通過民族醫學信息和生物活性評價評價療效

草藥從本質上不同于傳統的藥物治療，除了目前使用的常規臨床試驗方法，其中療效通常通過臨床，實驗室或診斷結果進行評估：臨床結果包括諸如改善發病率、減輕疼痛或不適、改善食欲和體重增加、降低血壓、縮小腫瘤大小或范圍以及改善生活質量等參數。實驗室/其他診斷結果包括諸如血糖降低、血紅蛋白狀態改善、放射學或成像技術測量的濁度降低以及心電圖（ECG）結果改善等參數。

Part 3

標準化分析技術方法

開發植物和草藥制劑分析方法的最重要步驟是樣品制備。基本操作包括預洗、干燥植物材料或冷凍干燥和研磨等步驟，以獲得均質樣品，以改進提取成分的動力學。在藥典專著中，常用超聲、回流加熱、索氏提取等方法，然而這些方法較為耗時，需要使用大量的有機溶劑，并且提取效率低。為了解決這一問題，人們不斷尋求新的方法。由于目標化合物可能是極性或非極性的，甚至可能是熱不穩定的，因此必須考慮提取方法的適用性。為了減少或消除有機溶劑的使用并改進提取工藝，人們引入了新的樣品制備方法，如微波輔助提取（MAE）、超臨界流體提取（SFE）、加速溶劑提取（ASE）或加壓液體提取（PLE），用于提取植物材料中存在的目標成分。

1.色譜方法

單個成分是實現鑒定和生物活性評價的關鍵步驟。色譜法是一種重要的分析方法，適用于相當數量的化合物的分離和定量測定，即使是從復雜的基質中。包括紙色譜（PC）、薄層色譜（TLC）、氣相色譜（GC）、高效液相色譜（HPLC）和毛細管電泳（CE）。

TLC廣泛應用于草藥的植物化學評價，可以在最小的樣品要求下快速分析草藥提取物，提供化合物的定性和半定量信息。在TLC指紋識別中，高性能TLC （HPTLC）掃描儀可記錄的數據包括色譜圖、延遲因子（Rf）值、分離波段的顏色、吸收光譜、所有分辨波段的λmax。這些與不同試劑衍生化譜一起構成了該化合物的TLC指紋圖譜樣本。HPLC指紋圖譜包括記錄不同流動相的色譜圖、單個峰的保留時間和吸收光譜（用光電二極管陣列檢測器記錄）。GLC也用于生成草藥揮發油和固定油的指紋圖譜。

制備HPLC基本上有兩種類型：低壓HPLC（通常在5 bar以下）和高壓HPLC（壓力>20 bar）。HPLC可用于同時測定多組分制劑中的幾種組分。LC-MS已成為藥物開發許多階段的首選方法。采用LC-MS對混合藥材的水提物進行化學標準化，以標準品作為標記物進行分析檢測。LC-NMR提高了檢測的速度和靈敏度，在藥代動力學、毒性研究、藥物代謝和藥物發現過程等領域非常有用。在線LC-NMR技術可以連續記錄色譜運行中出現的時間變化，LC-NMR的自動數據采集和處理提高了檢出效率。GC設備可與各種類型的快速掃描質譜儀直接對接。GC-和GC- MS以其靈敏度高、穩定性好、效率高等特點，被公認為草藥揮發性成分的分析方法。

超臨界流體色譜法是氣相色譜法和液相色譜法的組合，它結合了兩者的一些最佳特征。SFC允許分離和測定一組化合物，這些化合物是氣相色譜法或液相色譜法都不方便處理的。SFC已廣泛應用于各種材料，包括天然產品，藥品，食品和農藥。

UV是對分離成分進行初步鑒定的最常用的檢測方法。然而，其他各種檢測器，如熒光（FD）、火焰電離（FID）、電子捕獲（ECD）、折射率（RI），以及最近的蒸發光散射（ELSD），也可用于特定情況。這些檢測方法中的大多數都允許對植物材料或草藥產品中存在的化合物進行定量。高速計算的可用性和適用的軟件使質譜（MS）方法不僅可以檢測色譜分離的混合物的成分峰，還可以結合UV（使用光電二極管陣列檢測器），多級MS和核磁共振光譜（LC-UV-MS-NMR），實現其分子表征。最近，NMR代謝組學與化學計量學，特別是主成分分析（PCA）和模擬類比獨立建模（SIMCA）算法相結合，已成為針對樣品的總化學成分進行分類的一種非常強大的工具。高場NMR的6OHYY7k4cHwAiQRhcofsdb4gwX1DwCxPKaPvRrv0Y9o=分辨率可以提供其他指紋技術（如通常的NMR光譜法或HPLC）高幾個數量級的信息，這是一種樣品總化學成分的非還原指紋識別方法。

2.等離子體的標準化

有毒金屬的存在也是藥典中包含的參數之一。在大多數分析中，主要用于檢測和定量元素的工具是基于原子吸收光譜法（AAS）。目前，已經有許多基于相同原理開發的儀器，例如電感耦合等離子體光學發射光譜法（ICP-OES）。基于質譜的檢測和定量也可用電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）。

目前各國政府已經為大量植物來源的單一藥物發布了多部藥典標準。近年來，已經基于先進的測試設備開發了相應的數據分析技術并應用到實際的分析檢驗。這些分析方法包括原子吸收分光光度法（AAS），火焰光度法，電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP- AES）， x射線衍射（XRD）分析和物質測定法等。AAS利用原子的特性吸收特定波長的電磁輻射。吸收的光量使人們能夠對吸收元素進行定量估計。ICP- AES利用等離子體（如電感耦合等離子體）產生受激原子。

3.DNA指紋技術

DNA分析已是中藥標準化的重要工具。該技術可用于鑒別植物化學上難以區分的真藥與替代藥或摻假藥。DNA指紋基因組與使用的植物部位無關，但植物化學成分會隨著使用的植物部位、生理和環境而變化。在草藥上使用DNA指紋鑒定的另一個動機是，可以從經過處理的植物樣本中獲得完整的基因組DNA。即使在加工過的樣品中也可以區分摻假物，從而實現藥物的鑒定。DNA指紋識別的另一個有用的應用是在草藥中提供完整的基因組DNA特異性，這有助于區分是否摻假，甚至在加工過程中，DNA標記有助于識別細胞、個體或物種。比如，利用ISSR標記區分大麻和擬南芥（Arabidopsis thaliana L. Heyne）及其仿制品。

4.遺傳標記在中藥材標準化中的作用

遺傳標記是染色體上已知位置的基因或DNA序列，與特定的基因或性狀相關。它可以被描述為一種變異，或是可以觀察到的基因組位點的突變或改變而產生的變異。遺傳標記可以是一個短的DNA序列，比如圍繞單個堿基對變化的序列（單核苷酸多態性SNP），也可以是一個長序。一些常用的遺傳標記類型是RFLP （限制性片段長度多態性），AFLP （擴增片段長度多態性），RAPD （多態性DNA的隨機擴增），VNTR （可變數串聯重復），SNP （單核苷酸多態性），STR （短串聯重復），SFP （單特征多態性）。序列特征擴增區（SCAR）、AP-PCR、RAPD和RFLP也已成功應用于這些植物的分化和其他近緣種的替代檢測，其中發現人參常被西洋參所代替。

Part 4

結論

隨著植物類原料的快速增長，人們越來越多地注意到草藥安全性和質量的問題。特別是在化妝品領域，商業化標準僅見有機、綠色或由若干國際企業牽頭的天然指數等可參考的計算方法，但與成分相關的國際標準尚未建立。同樣，在國內，雖然已有相應專家和民間團體呼吁并嘗試建立化妝品已使用的中草藥提取物標準，但進展緩慢。

因此，為了促進新質生產力的發展，提高我國植物提取物產品的市場準入，提升民族特色植物在市場上的競爭力，推動產業的國際化，亟需行業內通過標準化技術和分析技術加速天然植物及成分的標準化，從而使制造商能夠制定質量標準和規范，確保天然藥物的功效，安全性和保質期。

草藥的質量控制不僅要建立合理的分析方法來分析草藥中的有效成分，還需要考慮許多其他因素，如農藥殘留、黃曲霉毒素含量、重金屬污染、良好農業規范（GAP）、良好生產規范（GMP）等。有必要發展包括傳統評價方法和現代評價方法在內的技術。這將提高 藥物的質量，也激勵從業者更多地參與標準化過程。

同時也便于國家監管部門對草藥產品是否符合質量、安全、功效，所有用于制造和銷售這些產品的場所和做法都符合GMP標準，進行有效監管，確保產品在交付給最終用戶時符合這些要求。

作者介紹

梅鶴祥：供職于上海拜思麗實業有限公司

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