浅谈天然植物成分及制剂的标准化

天然植物成分在医疗健康、膳食补充和美容化妆品等领域发挥着重要的作用。尽管数十年来现代科学尤其是生物制药技术取得了巨大进步，但植物成分仍然是医疗保健中重要的组成部分。特别是在我国，在漫长的历史发展中，中草药对中华民族的医疗健康发挥了不可替代的重要作用，形成了系统的中草药理论，为天然植物成分在各领域的广泛使用奠定了基础。如今，全球植物制成品正快速增长。来源于植物的的成分经提取、加工可分别用于临床药物制剂、膳食补充剂和美容化妆品。国家药监局也鼓励结合我国传统优势项目和特色植物资源开发化妆品新原料。

因此随着天然植物成分及相关制剂的广泛应用，对植物类原料的标准化和质量控制与现代科学技术和传统知识的适当整合变得愈发重要。世界卫生组织（WHO）和美国草药协会都对在天然植物成分安全性、有效性和质量控制等相关标准化准则方面提出了要求，涉及到不同领域的技术，如宏观方法、微观方法、物理方法、化学方法、生物方法、色谱法和综合方法，如指纹图谱和多组分定量法，HPLC-MS、GC-MS联用技术等。

关键词：天然植物成分；草药；标准化；质量控制

Part 1

概述

植物原料的基本资源来自大自然，世界各地的人们对其赖以生存的自然资源拥有独特的知识，包括大量的植物学专业知识。从古至今大量的植物种类被循证医学证实有效，并在临床上广泛应用。“草药”一词是指通过收割、干燥和储存等简单过程转化为药物的植物或植物部分。因此，在一定程度上，人们对天然植物的认知等同于草药，这在世界范围内是一致的。传统植物药品满足了约85%的世界人口的健康需求。在中国，医疗保健系统也传承了中草药的应用，与现代医学相比，中医药仍然占重要地位。因此，保持植物及其产品的安全性，质量和功效，以避免严重的健康问题是最为重要的。WHO将传统医学定义为包括多种保健做法、方法、知识和信仰，其中包括植物、动物和/或矿物药物、精神疗法、手工技术和单独或联合应用的实践操作，以维持健康以及治疗、诊断或预防疾病。WHO根据其定义提供了一些与草药有关的术语，对于理解和认知天然植物成分及其制剂具有较好的参考。

草药包括草药、草药材料、草药制剂和草药成品。在一些国家，根据传统，草药可能含有非植物来源的天然有机或无机活性成分（例如动物和矿物材料）。草药包括植物原料，如叶、花、果实、种子、茎、木材、树皮、根、根茎或其他植物部分，可能是完整的、破碎的或粉末状的。草药材料包括鲜榨果汁、树胶、固体油、精油、树脂和草药干粉等，这些材料可以通过各种程序进行加工，例如用蜂蜜、酒精饮料或其他材料蒸煮、烘烤或搅拌。草药制剂是草药成品的基础，可包括粉碎或粉末状的草药材料，或通过提取、分馏、纯化、浓缩或其他物理或生物过程生产的草药材料的提取物、酊剂和脂肪油。还包括在酒精饮料和/或蜂蜜或其他材料中浸泡或加热草药制成的制剂。草药成品由一种或多种草药制成的草药制剂组成。如果使用一种以上的草药，可使用术语“混合草药产品”。添加了合成来源的活性物质或添加了化学合成成分的草药混合物，包括合成化合物/或从草药材料中分离的单体成分，不能称之为草药。

近年来，发达国家对植物衍生产品的需求很大。这些产品越来越多地被作为医药产品、保健品和化妆品原料。为了在原材料、加工材料和最终产品的质量之间有良好的协调，使用经典和现代仪器分析方法相结合，开发可靠、特异和敏感的质量控制方法变得至关重要。标准化是制定一套标准或固有特征、恒定参数、确定的定性和定量值的过程，这些标准对质量、攻效、安全性和可重复性都有保证。因此，标准化是保证天然植物原料质量控制必不可少的测量手段。

Part 2

天然植物成分的标准化

1.概念与要求

美国草药产品协会定义：“标准化是指对产品材料的合理一致性所必需的信息和控制。”这是通过应用于农业和制造过程的质量保证实践来最大限度地减少天然产品成分的内在变化来实现的。 “标准化”一词用于描述在生产过程和质量控制过程中采取的所有措施，以达到可被重复和验证的质量。它还涵盖了从植物萌芽到临床应用的整个研究领域，也包括通过添加辅料或混合草药或草药制剂，将草药制剂调制为成分或特定成分的具体含量。

天然植物成分或草药产品的标准化可分为三类，第一类是活性成分提取物，其中已知生化原理并具有治疗价值。第二类是标记提取物，其中活性原理未知，使用特征化合物作为标记来评估其他治疗性活性化合物的存在。第三类是对活性成分药理和毒理的标准化。然而，标准化也有其局限性，因为如果只考虑分离的化合物，可能反而忽略了草药的整体成分，这些成分可能具有协同或缓冲活性，以减少副作用。

传统医学的标准化从原料的采集开始，一直到临床应用。就传统医学而言，其治疗效果是其化学成分的总效果。因此，质量和纯度指的是药物的总体特征，而不是它的任何特性。因此，多维度的方法对于传统医学的标准化至关重要。这种多维方法应该涵盖药物的每一个微小方面，特别是名称、植物来源、地理来源、器官药物、形态、解剖、物理、化学和生物活性。

世界卫生组织（WHO）强调了定性和定量方法对样品特征、生物标记物和/或化学标记物的定量以及指纹图谱的重要性。如果已知一种主要活性成分，那么对这种化合物进行定量是最合乎逻辑的。凡是对治疗功效有贡献的活性成分已知的植物制剂，应对这些化合物标准化。在活性成分尚不清楚的情况下，可以选择一种植物特异性的标记物质用于分析目的。

面对工业规模生产、保质期和长距离运输等问题，迫切需要制定现代和客观的标准来评估天然植物原料的安全性、质量和功效。世界各国及行业也正逐步采用严格的科学方法来确保传统草药产品的质量和批次之间的一致性。WHO发布了药用植物良好农业和采集规范（GACP）准则（WHO，1991年），并于1992年发布了“药用植物材料质量控制方法准则”，药用植物的植物学评价和鉴定（WHO，1998年）。美国、英国、ESCOP、德国- e - commission、日本等各国药典已经出版了草药标准专著，其中中国药典的数量最多。标准化有多种条件，包括：

·批间一致性；

·确认每个剂量单位的正确提取物量；

·阳性对照，以表明生产过程中可能的损失或降解。

2.植物原料标准化的常规方法

中草药原料药标准化包括植物原料药鉴定资料，如药用植物调查、鉴定、植物鉴定、宏观、检验等内容。根据批准的药典测试方案进行药物测试-完全生药学概况通过各种色谱技术进行鉴定，通过物理化学概况进行纯度评估，通过活性标记物或测定进行功效评估，通过重金属分析进行安全性评估，微生物极限测试分析，黄曲霉毒素分析，农药残留和生物活性。功效性植物材料的宏观鉴定是基于感官评价参数，如形状、大小、颜色、质地、气味和味道，而显微镜则涉及粉末草药的显微检查。此外，由于光学和扫描电子显微镜（SEM）在中草药标准化中的应用，显微镜技术的进步提高了中草药原料鉴定的准确性和能力。用于标准化目的的植物化学评价方法，包括不同化学基团的初步测试，潜在活性化学基团的定量（例如，总生物碱，总酚类，总三萜酸，总单宁），指纹图谱的建立，基于多个标记的指纹图谱和重要化学成分的定量等。

标准化方法应考虑到有助于植物来源组分质量的所有方面，即样品的正确鉴定、感官评价、生药学评价、挥发物、定量评价（灰分值、萃取物值）、植物化学评价、外源物存在试验、微生物负荷试验、毒性试验和生物活性。其中，植物化学概况具有特殊意义，因为它直接关系到草药的活性。指纹图谱可作为药物植物化学图谱的指导方针，以确保质量，而标记化合物定量将作为评估样品质量的附加参数。

WHO草药配方质量标准化指南中提出了四个方面的要求：

（1）原料药、植物制剂和成品的质量控制。

一般来说，质量控制基于三个重要的药典方面：①种属或真实性-鉴定草药的确定种属；②纯度-除了草药之外，不应该有任何污染物（如农药残留、重金属、致敏原等）；③测定或含量-有效成分应在规定的限度内。鉴别可以通过宏观和微观检查来实现。除了这些鉴定测试，还包括简单的化学测试，如颜色或沉淀及色谱测试也是必要的。纯度评估也包括微生物污染、黄曲霉毒素、放射性和农药残留，可以采用光度分析、薄层色谱（TLC）、高效液相色谱（HPLC）、高效薄层色谱（HPTLC）、气相色谱（GC）等分析方法来建立草药制剂的恒定成分。

（2）稳定性评价和保质期

一种物质的长期使用和稳定性通常是其安全性的依据，包括质量评估、植物原料、工厂准备、成品和稳定性五个方面。所有程序应符合良好生产规范；应对包括属、种、描述、植物的一部分、活性成分和特征成分等进行定义，并限制异物、杂质和微生物含量；生产工艺应详细说明。如果在生产过程中为了将植物制剂调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质，则应在生产程序中提及添加的物质。应添加植物制剂的鉴别方法，并在可能的情况下添加植物制剂的测定方法。如果无法鉴定活性成分，则应足以鉴定特征物质或物质混合物，以确保制剂的一致质量；应详细说明生产工艺和配方，包括辅料的用量并定义成品规格；应在规定的储存条件下测试产品在销售容器中的物理和化学稳定性，并确定保质期。

（3）安全评估

基于草药在不同文化中的长期使用，人们普遍认为草药是安全的。然而，也有使用草药产品后发生严重不良事件的案例报告。在很多情况下，毒性可以追溯到污染物和掺假。

因此，草药产品的安全性评估是草药研究的首要任务。评估草药制剂中植物成分的毒性作用需要进行详细的植物化学和药理学研究。在评估草药的毒性时，选择的剂量是非常重要的。毒性评估涉及一种或多种技术-体内技术，体外技术，细胞系技术，微阵列和其他现代技术，以充分模拟毒性。

（4）通过民族医学信息和生物活性评价评价疗效

草药从本质上不同于传统的药物治疗，除了目前使用的常规临床试验方法，其中疗效通常通过临床，实验室或诊断结果进行评估：临床结果包括诸如改善发病率、减轻疼痛或不适、改善食欲和体重增加、降低血压、缩小肿瘤大小或范围以及改善生活质量等参数。实验室/其他诊断结果包括诸如血糖降低、血红蛋白状态改善、放射学或成像技术测量的浊度降低以及心电图（ECG）结果改善等参数。

Part 3

标准化分析技术方法

开发植物和草药制剂分析方法的最重要步骤是样品制备。基本操作包括预洗、干燥植物材料或冷冻干燥和研磨等步骤，以获得均质样品，以改进提取成分的动力学。在药典专著中，常用超声、回流加热、索氏提取等方法，然而这些方法较为耗时，需要使用大量的有机溶剂，并且提取效率低。为了解决这一问题，人们不断寻求新的方法。由于目标化合物可能是极性或非极性的，甚至可能是热不稳定的，因此必须考虑提取方法的适用性。为了减少或消除有机溶剂的使用并改进提取工艺，人们引入了新的样品制备方法，如微波辅助提取（MAE）、超临界流体提取（SFE）、加速溶剂提取（ASE）或加压液体提取（PLE），用于提取植物材料中存在的目标成分。

1.色谱方法

单个成分是实现鉴定和生物活性评价的关键步骤。色谱法是一种重要的分析方法，适用于相当数量的化合物的分离和定量测定，即使是从复杂的基质中。包括纸色谱（PC）、薄层色谱（TLC）、气相色谱（GC）、高效液相色谱（HPLC）和毛细管电泳（CE）。

TLC广泛应用于草药的植物化学评价，可以在最小的样品要求下快速分析草药提取物，提供化合物的定性和半定量信息。在TLC指纹识别中，高性能TLC （HPTLC）扫描仪可记录的数据包括色谱图、延迟因子（Rf）值、分离波段的颜色、吸收光谱、所有分辨波段的λmax。这些与不同试剂衍生化谱一起构成了该化合物的TLC指纹图谱样本。HPLC指纹图谱包括记录不同流动相的色谱图、单个峰的保留时间和吸收光谱（用光电二极管阵列检测器记录）。GLC也用于生成草药挥发油和固定油的指纹图谱。

制备HPLC基本上有两种类型：低压HPLC（通常在5 bar以下）和高压HPLC（压力>20 bar）。HPLC可用于同时测定多组分制剂中的几种组分。LC-MS已成为药物开发许多阶段的首选方法。采用LC-MS对混合药材的水提物进行化学标准化，以标准品作为标记物进行分析检测。LC-NMR提高了检测的速度和灵敏度，在药代动力学、毒性研究、药物代谢和药物发现过程等领域非常有用。在线LC-NMR技术可以连续记录色谱运行中出现的时间变化，LC-NMR的自动数据采集和处理提高了检出效率。GC设备可与各种类型的快速扫描质谱仪直接对接。GC-和GC- MS以其灵敏度高、稳定性好、效率高等特点，被公认为草药挥发性成分的分析方法。

超临界流体色谱法是气相色谱法和液相色谱法的组合，它结合了两者的一些最佳特征。SFC允许分离和测定一组化合物，这些化合物是气相色谱法或液相色谱法都不方便处理的。SFC已广泛应用于各种材料，包括天然产品，药品，食品和农药。

UV是对分离成分进行初步鉴定的最常用的检测方法。然而，其他各种检测器，如荧光（FD）、火焰电离（FID）、电子捕获（ECD）、折射率（RI），以及最近的蒸发光散射（ELSD），也可用于特定情况。这些检测方法中的大多数都允许对植物材料或草药产品中存在的化合物进行定量。高速计算的可用性和适用的软件使质谱（MS）方法不仅可以检测色谱分离的混合物的成分峰，还可以结合UV（使用光电二极管阵列检测器），多级MS和核磁共振光谱（LC-UV-MS-NMR），实现其分子表征。最近，NMR代谢组学与化学计量学，特别是主成分分析（PCA）和模拟类比独立建模（SIMCA）算法相结合，已成为针对样品的总化学成分进行分类的一种非常强大的工具。高场NMR的6OHYY7k4cHwAiQRhcofsdb4gwX1DwCxPKaPvRrv0Y9o=分辨率可以提供其他指纹技术（如通常的NMR光谱法或HPLC）高几个数量级的信息，这是一种样品总化学成分的非还原指纹识别方法。

2.等离子体的标准化

有毒金属的存在也是药典中包含的参数之一。在大多数分析中，主要用于检测和定量元素的工具是基于原子吸收光谱法（AAS）。目前，已经有许多基于相同原理开发的仪器，例如电感耦合等离子体光学发射光谱法（ICP-OES）。基于质谱的检测和定量也可用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）。

目前各国政府已经为大量植物来源的单一药物发布了多部药典标准。近年来，已经基于先进的测试设备开发了相应的数据分析技术并应用到实际的分析检验。这些分析方法包括原子吸收分光光度法（AAS），火焰光度法，电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP- AES）， x射线衍射（XRD）分析和物质测定法等。AAS利用原子的特性吸收特定波长的电磁辐射。吸收的光量使人们能够对吸收元素进行定量估计。ICP- AES利用等离子体（如电感耦合等离子体）产生受激原子。

3.DNA指纹技术

DNA分析已是中药标准化的重要工具。该技术可用于鉴别植物化学上难以区分的真药与替代药或掺假药。DNA指纹基因组与使用的植物部位无关，但植物化学成分会随着使用的植物部位、生理和环境而变化。在草药上使用DNA指纹鉴定的另一个动机是，可以从经过处理的植物样本中获得完整的基因组DNA。即使在加工过的样品中也可以区分掺假物，从而实现药物的鉴定。DNA指纹识别的另一个有用的应用是在草药中提供完整的基因组DNA特异性，这有助于区分是否掺假，甚至在加工过程中，DNA标记有助于识别细胞、个体或物种。比如，利用ISSR标记区分大麻和拟南芥（Arabidopsis thaliana L. Heyne）及其仿制品。

4.遗传标记在中药材标准化中的作用

遗传标记是染色体上已知位置的基因或DNA序列，与特定的基因或性状相关。它可以被描述为一种变异，或是可以观察到的基因组位点的突变或改变而产生的变异。遗传标记可以是一个短的DNA序列，比如围绕单个碱基对变化的序列（单核苷酸多态性SNP），也可以是一个长序。一些常用的遗传标记类型是RFLP （限制性片段长度多态性），AFLP （扩增片段长度多态性），RAPD （多态性DNA的随机扩增），VNTR （可变数串联重复），SNP （单核苷酸多态性），STR （短串联重复），SFP （单特征多态性）。序列特征扩增区（SCAR）、AP-PCR、RAPD和RFLP也已成功应用于这些植物的分化和其他近缘种的替代检测，其中发现人参常被西洋参所代替。

Part 4

结论

随着植物类原料的快速增长，人们越来越多地注意到草药安全性和质量的问题。特别是在化妆品领域，商业化标准仅见有机、绿色或由若干国际企业牵头的天然指数等可参考的计算方法，但与成分相关的国际标准尚未建立。同样，在国内，虽然已有相应专家和民间团体呼吁并尝试建立化妆品已使用的中草药提取物标准，但进展缓慢。

因此，为了促进新质生产力的发展，提高我国植物提取物产品的市场准入，提升民族特色植物在市场上的竞争力，推动产业的国际化，亟需行业内通过标准化技术和分析技术加速天然植物及成分的标准化，从而使制造商能够制定质量标准和规范，确保天然药物的功效，安全性和保质期。

草药的质量控制不仅要建立合理的分析方法来分析草药中的有效成分，还需要考虑许多其他因素，如农药残留、黄曲霉毒素含量、重金属污染、良好农业规范（GAP）、良好生产规范（GMP）等。有必要发展包括传统评价方法和现代评价方法在内的技术。这将提高 药物的质量，也激励从业者更多地参与标准化过程。

同时也便于国家监管部门对草药产品是否符合质量、安全、功效，所有用于制造和销售这些产品的场所和做法都符合GMP标准，进行有效监管，确保产品在交付给最终用户时符合这些要求。

作者介绍

梅鹤祥：供职于上海拜思丽实业有限公司

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