中藥材道地藥材安全性研究

中藥材道地藥材安全性研究

中國歷代醫(yī)家非常重視特效材料的起源。在總結(jié)藥物變化與區(qū)域環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了“天然藥物”的理論。道地藥材是極具中醫(yī)藥特色的一個整體性概念,也是中醫(yī)臨床長期實踐中公認的品質(zhì)優(yōu)、療效佳的中藥材,道地藥材與其特有的遺傳背景、生態(tài)環(huán)境、文化背景以及中醫(yī)藥理論有關(guān)?！渡褶r(nóng)本草經(jīng)》記載“土地所出,真?zhèn)涡玛?并各有法”,陶弘景在《本草經(jīng)集注》所寫“諸藥所生,皆有境界”,李時珍在《本草綱目》也有說明“動植形生,因地舛性……離其本土,則質(zhì)同而效異”。藥材由于土壤、氣候、溫度、光照等生態(tài)因子的不同,而導(dǎo)致品質(zhì)上的差異,揭示道地藥材質(zhì)量與產(chǎn)地密切相關(guān)。不少道地藥材均冠以地名,如陽春砂、宣木瓜、茅蒼術(shù)、岷當歸、關(guān)黃柏等,既有地域的概念,又有文化的內(nèi)涵。幾千年來中醫(yī)藥歷經(jīng)數(shù)代人的總結(jié)、提煉,逐漸形成了類似“四大懷藥”、“浙八味”等“安全、有效、穩(wěn)定、可控”的道地藥材,奠定了道地藥材在中醫(yī)藥領(lǐng)域的核心地位。中藥材的需求激增,野生中藥資源尤其是道地中藥材銳減,很多道地藥材從野生變?yōu)榧曳N。道地藥材無序異地移栽是導(dǎo)致藥材質(zhì)量下降、“古方失效”的一個重要原因。曾報道,國內(nèi)市場出現(xiàn)多品種、大宗的劣質(zhì)中藥材,均是由原植物異地引種的人工栽培品的品質(zhì)變異導(dǎo)致。為解決這一問題,國內(nèi)學(xué)者根據(jù)氣候相似性原理,以氣溫、相對濕度、降水量、日照時數(shù)、極端最低溫度、極端最高溫度的1km2的柵格氣候數(shù)據(jù)庫、1∶400萬的土壤數(shù)據(jù)庫和1∶100萬的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用聚類分析和空間分析技術(shù),建立了“中藥材產(chǎn)地適宜性分析地理信息系統(tǒng)”(TCMGIS-I)。該系統(tǒng)將影響藥材生長的環(huán)境因子進行了量化和綜合分析,能科學(xué)、快速、準確地分析出與藥材道地產(chǎn)區(qū)最為相近的地區(qū),結(jié)束了依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗和單個藥材、單個氣候因子、單個產(chǎn)地分析的低效、準確性差的做法。該系統(tǒng)首次利用GIS和完善的數(shù)值分析方法,解決了中藥資源產(chǎn)地適宜區(qū)的地理空間分布問題,對于GAP基地選擇具有重要意義。TCMGIS-I系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于西洋參、鎖陽、唐古特大黃、青蒿等多種藥用植物的產(chǎn)地適宜性評價。然而,中藥材生產(chǎn)中也存在很多的隱患,近年藥材摻假事件頻發(fā),藥材安全問題日益嚴重,大多數(shù)的中藥因質(zhì)量問題而難以邁出國門。溯源技術(shù)是探尋樣品來源地的一種方法,最早是1997年歐盟為應(yīng)對“瘋牛病”問題而逐步建立并完善起來的食品安全管理制度。道地藥材產(chǎn)品溯源是記錄和追溯從中藥材源頭到各流通環(huán)節(jié)信息,保證中藥材安全的一種高效措施。建立道地藥材產(chǎn)地溯源技術(shù)體系不僅能保障藥材真?zhèn)?而且在每個流通過程中實現(xiàn)對藥材種子、種植、生產(chǎn)及銷售過程的溯源查詢,實現(xiàn)道地藥材統(tǒng)一規(guī)范的信息管理。應(yīng)用此技術(shù)可以追蹤各環(huán)節(jié)關(guān)鍵信息,在此體系下一旦有假冒偽劣藥材出現(xiàn),可快速追溯存在問題的環(huán)節(jié),滿足消費者的知情權(quán)和選擇權(quán),盡可能避免中藥材安全事故。本研究對道地藥材產(chǎn)地溯源研究進行綜述,以期為市場監(jiān)管提供依據(jù)。1道地藥材溯源溯源技術(shù)在中藥材上的應(yīng)用研究日益增多,藥材溯源技術(shù)中的傳統(tǒng)方法如性狀分析、化學(xué)成分TLC及HPLC分析等對研究道地藥材產(chǎn)地起到了重要作用,但面對種類繁多的道地藥材,迫切需要更加準確快捷的溯源手段追溯其產(chǎn)地。近代已經(jīng)相繼提出許多方法,如DNA鑒定技術(shù)、中藥指紋圖譜技術(shù)、同位素示蹤技術(shù)、無線射頻識別(RFID)技術(shù)以及條碼技術(shù)等用于道地藥材的溯源研究。1.1基于dna分子的鑒定技術(shù)遺傳背景是道地藥材形成的一個內(nèi)部因素,近年來有很多遺傳信息與產(chǎn)地相關(guān)性的研究。劉玉萍等對廣藿香葉綠體基因及核基因組基因片段的研究表明廣藿香的基因序列與產(chǎn)地具有良好的相關(guān)性。張君毅等通過擴增半夏rDNA基因片段發(fā)現(xiàn)半夏rDNA變異與其地理分布相關(guān)。韓建萍等通過AFLP方法發(fā)現(xiàn)地理位置相近的梔子種群聚為一類。Hu等通過ISSR分析發(fā)現(xiàn)唐古特大黃Rheumtanguticum的基因距離與地理距離存在顯著的相關(guān)性。也有研究表明某些物種的DNA序列與其產(chǎn)地并不都存在良好的相關(guān)性。分子生物學(xué)手段可以從一定程度上表明藥材道地性與產(chǎn)地的相關(guān)性,大大促進了道地藥材的深入研究?；贒NA分子的溯源技術(shù)常用于生物制品或污染源的鑒定。比如中藥材的基原物種鑒定,以及通過常規(guī)方法鑒定困難的材料(如粉末),均可通過DNA條形碼鑒定技術(shù)簡便高效準確地對中藥材的基原物種進行鑒定。通過SNP快速鑒定中藥材物種、肉類產(chǎn)品,檢驗檢疫對未知生物個體的檢定以及追溯致腐微生物等。藥用植物的產(chǎn)地和遺傳信息的相關(guān)性需根據(jù)自身特點做相應(yīng)的研究,因此,依靠分子生物學(xué)技術(shù)很難實現(xiàn)中藥材的實時溯源需求。1.2光譜和質(zhì)譜研究中藥化學(xué)(成分)指紋圖譜系指采用光譜、色譜和其他分析方法建立的用以表征中藥化學(xué)成分特征的指紋圖譜,最常用的的光譜方法有紅外光譜(IR)、近紅外光譜(NIR),最常用的色譜方法有薄層色譜(TLC)、氣相色譜(GC)、高效液相色譜(HPLC)和毛細管電泳(CE),其他方法包括波譜(質(zhì)譜MS和核磁共振譜NMR)和聯(lián)用技術(shù)等。蔡敏通過高效液相色譜法對佛手參樣品進行研究發(fā)現(xiàn)腺嘌呤核苷和對羥基苯甲醇的含量與產(chǎn)地相關(guān)。譚秋生等對渝產(chǎn)白芷進行高效液相色譜分析發(fā)現(xiàn)渝產(chǎn)白芷的指紋圖譜相似性受產(chǎn)地、種植土壤和采收加工方式影響最大。童逸夫等依據(jù)獲得的HPLC指紋圖譜數(shù)據(jù),應(yīng)用主成分聚類分析方法建立了川芎樣品產(chǎn)地預(yù)測模型。吳婧通過紅外光譜結(jié)合SIMCA方法對7個產(chǎn)地丹參藥材進行分類,預(yù)測正確率可達86.7%。張瑞芳等研究發(fā)現(xiàn)使用紅外光譜技術(shù)可快速鑒定3種不同產(chǎn)地的佛手藥材。金向軍等利用紅外光譜技術(shù)分析了朝鮮淫羊藿品質(zhì)與產(chǎn)地的關(guān)系,結(jié)果表明紅外光譜隨產(chǎn)地等因素呈現(xiàn)規(guī)律性的變化。雷建剛基于近紅外植物圖譜對不同產(chǎn)地的枸杞溯源模型進行了優(yōu)化,樣品識別率可達95%。指紋圖譜技術(shù)區(qū)分不同產(chǎn)地藥材的能力較高,需對10批次以上不同產(chǎn)地藥材進行分析,根據(jù)相似度判定產(chǎn)地。紅外光譜溯源技術(shù)首先需要建立產(chǎn)地與光譜特征的預(yù)測模型,且需要操作人員具有一定的紅外光譜技術(shù)知識,所以難以滿足道地藥材實時溯源的需求。1.3自然生物溯源同位素示蹤技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生物體內(nèi)各種成分的代謝和轉(zhuǎn)變的研究,同位素示蹤技術(shù)用于農(nóng)副產(chǎn)品產(chǎn)地溯源的研究較多,比如牛羊肉、谷物、茶葉、酒、蜂蜜、咖啡、柑桔,相對于同位素示蹤方法在農(nóng)產(chǎn)品上的應(yīng)用,其在藥材產(chǎn)地溯源上的應(yīng)用則較少。黃志勇等建立了用微柱流動注射與電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用的鉛同位素比值測量方法,利用鉛與5-磺基-8-羥基喹啉的螯合反應(yīng),在線分離測定了丹參樣品中的鉛同位素比值,并利用鉛同位素比值的分布進行中藥丹參產(chǎn)地來源的研究。對于藥材,由于其種類繁多,且同位素示蹤技術(shù)相對成本較高,很難在藥材產(chǎn)地溯源上大范圍內(nèi)使用。1.4農(nóng)產(chǎn)品溯源的應(yīng)用有待深入無線射頻識別(RFID)溯源技術(shù)就是通過在原材料上加貼RFID電子標簽,結(jié)合傳感器、GPS,GIS等技術(shù)對原材料在種植或養(yǎng)殖、生產(chǎn)加工、運輸、倉儲等環(huán)節(jié)進行跟蹤和記錄,實現(xiàn)在各個環(huán)節(jié)可追溯。RFID技術(shù)在農(nóng)副產(chǎn)業(yè)中已有許多的應(yīng)用案例,比如豬肉、酒等[48,49,50,51,52,53,54],在藥材產(chǎn)地溯源上的應(yīng)用還較少。當前應(yīng)用RFID進行農(nóng)產(chǎn)品追溯仍有一些不足,比如溯源只局限于“源頭”而沒有注重中間其他環(huán)節(jié),對于非大型個體的農(nóng)產(chǎn)品,如蔬菜、雞蛋,RFID溯源系統(tǒng)的應(yīng)用成本相對較高且難以普及。推廣RFID在食品安全跟蹤和追溯中的應(yīng)用、消除成本障礙,需要有一個部門進行有力的統(tǒng)籌,以及國家相關(guān)配套政策的推動。目前單純利用RFID作為數(shù)據(jù)載體的應(yīng)用還較少,很多應(yīng)用常與條形碼技術(shù)結(jié)合[55,58,59,60,61,62]。1.5維碼溯源技術(shù)的應(yīng)用條形碼可以分為一維條形碼和二維條形碼,是按照一定的編碼規(guī)則排列,用以表達一組信息的圖形標識符。其特點是每種碼制有其特定的字符集,每個字符占有一定的寬度,具有一定的校驗功能等。二維碼相對于一維碼存儲的數(shù)據(jù)量更大,且二維碼不僅可以編碼數(shù)字,還可編碼字母及漢字,因此二維碼在很多領(lǐng)域應(yīng)用更加廣泛。二維碼在我國應(yīng)用的時間不長,但已經(jīng)成為了媒體傳播、防偽溯源、名片社交、企業(yè)營銷及電子支付等領(lǐng)域的信息載體。我國已有不少將二維碼技術(shù)應(yīng)用于食品溯源上的研究。二維碼技術(shù)不僅應(yīng)用于追溯食品或藥材的生產(chǎn)源頭,還可用于追蹤整個生產(chǎn)過程。在中藥領(lǐng)域中,也有部分應(yīng)用。顏魯合等將二維碼技術(shù)應(yīng)用于中藥材GAP生產(chǎn)流程,形成了基于二維碼技術(shù)的中藥材GAP生產(chǎn)模式。金樑等將二維碼技術(shù)應(yīng)用于小包裝中藥飲片藥庫物流管理中,為醫(yī)院飲片入庫驗收提供一種新的工作方式。Chen等開啟了中草藥從形態(tài)學(xué)鑒定到DNA條形碼的文藝復(fù)興,Liu等藥材市場巨大的流通量及交易的快速性,不能僅依靠DNA分子鑒定、中藥指紋圖譜、(近)紅外光譜、同位素示蹤等實驗層面溯源技術(shù),而RFID技術(shù)成本高,更適合于大型個體溯源。基于數(shù)據(jù)庫的二維碼溯源技術(shù)可以覆蓋藥材流通的各個環(huán)節(jié),在各個環(huán)節(jié)快速獲取產(chǎn)地等源頭信息。產(chǎn)地是道地藥材一個重要成因,如果可以快速追溯產(chǎn)地即可判斷藥材是否可能具有道地性。從二維碼溯源技術(shù)的優(yōu)勢(表1)可以看出其在道地藥材溯源上將會有巨大潛力。RFID及條形碼溯源技術(shù)的溯源信息可靠性依賴于信息提供者所提供的原始信息是否準確,因此需要增強企業(yè)及個人的誠信和溯源系統(tǒng)對于錄入錯誤的排除功能。2該通道材料的現(xiàn)場評估系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)2.1增加藥材信息的錄入,提高市場的思溯源系統(tǒng)必須實現(xiàn)2個主要功能:信息的追蹤和追溯。每個環(huán)節(jié)都可查詢前面環(huán)節(jié)所提供的信息,也可將自身信息錄入到數(shù)據(jù)庫中,制作唯一的可識讀的二維碼(圖1)。從藥材流通環(huán)節(jié)中的不同參與者都可將自己的信息上傳到數(shù)據(jù)庫并追溯或?qū)ι弦患壭畔⑦M行反饋,種植戶將藥材種植信息錄入到數(shù)據(jù)庫中,加工商可以通過數(shù)據(jù)庫獲得種植信息并將加工信息存入數(shù)據(jù)庫,銷售商訪問數(shù)據(jù)庫得到前面環(huán)節(jié)信息并加入銷售商自身信息后銷售,消費者可以通過掃描藥材商品上的二維碼獲得以上流通環(huán)節(jié)的各種信息,包括藥材的產(chǎn)地及加工手段等。一旦出現(xiàn)藥材摻假或安全問題,管理機構(gòu)可快速通過溯源信息獲取相關(guān)證據(jù),并發(fā)現(xiàn)問題所在。中藥材的種子種苗是保證中藥材質(zhì)量和安全使用的“源頭”,而種子種苗處于植物生長發(fā)育階段的初期,鑒定比較困難。如果中藥材的“源頭”不對,將有可能造成巨大經(jīng)濟損失甚至帶來極大的中藥材安全隱患。因此有必要對種子種苗的物種進行準確鑒定。DNA條形碼技術(shù)已廣泛應(yīng)用于藥用植物及中藥材的鑒定。本溯源系統(tǒng)采用DNA條形碼技術(shù)對藥用植物種子種苗進行鑒定,并將種子種苗的DNA條形碼信息記錄于數(shù)據(jù)庫,保證中藥材的“源頭”正確性。2.2這個開發(fā)平臺2.3元制監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建2.3.1數(shù)據(jù)錄入及分析收集道地藥材特征性信息、流通環(huán)節(jié)必要信息作數(shù)據(jù)庫字段,比如藥材種植信息、種植方式、加工方式等,信息錄入采取該環(huán)節(jié)參與者和專業(yè)人員協(xié)助錄入的方式,比如種植信息中的種植戶自身信息可以自己錄入,經(jīng)緯度、海拔、土壤等信息可以由專業(yè)人員實地檢測后錄入(表2)。數(shù)據(jù)庫字段保持一定的可擴展性,以便數(shù)據(jù)庫的更新。2.3.2網(wǎng)頁開發(fā)及手機軟件開發(fā)溯源系統(tǒng)的網(wǎng)站是整個溯源系統(tǒng)的關(guān)鍵,所有用戶均從網(wǎng)站入口或由手機應(yīng)用軟件(APP)進行訪問數(shù)據(jù)庫、查詢并錄入信息、生成二維碼等操作(圖2)。一個簡潔、有重點而且界面友好、功能齊全的網(wǎng)頁是網(wǎng)站強生命力的表現(xiàn),為了配合溯源系統(tǒng)的使用,設(shè)計了網(wǎng)頁的結(jié)構(gòu),包括首頁、信息搜索、溯源搜索、用戶管理、數(shù)據(jù)庫管理等模塊,并對不同類型的用戶設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限。手機軟件需要操作簡單、功能齊全。溯源系統(tǒng)中的手機軟件功能包括二維碼掃描、信息搜索、信息錄入、用戶管理等模塊。網(wǎng)頁及手機軟件共享同一數(shù)據(jù)庫,并同步更新數(shù)據(jù)。2.3.3成本低、以水為基、以水為本道地藥材的溯源需求不僅是在研究中可行,而且要在市場流通環(huán)節(jié)可用?；跀?shù)據(jù)庫的二維碼識別溯源技術(shù),成本低、使用方便、可將各環(huán)節(jié)溝通起來,適合于藥材的生產(chǎn)、銷售特征(如道地性、種類多、分布廣、大部分以飲片形式銷售不是單獨個體等)。智能手機的普及使得二維碼溯源技術(shù)得以廣泛應(yīng)用,基于二維碼技術(shù)的溯源系統(tǒng)不需要專門設(shè)計識讀溯源信息的儀器,更利于溯源系統(tǒng)的普及和大眾參與的藥材市場監(jiān)管(圖3)。3道地材料源系統(tǒng)的應(yīng)用前景3.1種子鑒定難藥材種子存在偽劣現(xiàn)象是普遍存在的,越是貴重的品種,越容易出現(xiàn)偽冒。某些中藥材種子種苗因形態(tài)相近或形態(tài)特征的多樣性鑒定困難,導(dǎo)致經(jīng)?；煜?尤其在近緣物種的鑒定上。課題組曾購買100株人參種苗后經(jīng)DNA條形碼方法鑒定為西洋參。此外,在中藥材中“同物異名”、“異物同名”的現(xiàn)象也影響種子種苗的錯誤使用。目前僅對少數(shù)藥用植物的種子鑒定規(guī)程進行過較為系統(tǒng)的研究,難以制定出有效的種子質(zhì)量鑒定標準。種子種苗的流通非常混亂,假冒偽劣種子事件時有發(fā)生。通過搭建道地藥材的溯源系統(tǒng)并納入中藥材種子種苗溯源功能,將溯源的“源頭”從種植基地提前到種子或種苗,可以實現(xiàn)對中藥材種子種苗的統(tǒng)一管理。3.2道地藥材溯源系統(tǒng)道地藥材溯源系統(tǒng)是一種實現(xiàn)藥材生產(chǎn)、銷售信息傳遞的技術(shù)?？梢杂行У倪M行道地藥材產(chǎn)地等信息的溯源。溯源系統(tǒng)的導(dǎo)入必然會增加生產(chǎn)成本,但消費者對于藥材安全性的高需求可以激勵藥材生產(chǎn)銷售環(huán)節(jié)中的參與者建立溯源系統(tǒng)?？紤]到成本及溯源快捷性,可以以二維碼溯源技術(shù)為道地藥材流通中的主要技術(shù),一旦有藥材安全問題發(fā)生,可以立即追溯可能存在問題的環(huán)節(jié)并進一步通過分子生物學(xué)、中藥指紋圖譜等技術(shù)追溯問題所在。在中藥材產(chǎn)業(yè)中,根據(jù)中藥材“買全國賣全國”的特點,商務(wù)部計劃經(jīng)過3~5年努力,建設(shè)覆蓋全國的中藥材流通追溯體系。由此可看出中藥材溯源體系的研究將是未來保證中藥材用藥安全研究方面的一個熱點趨勢。道地藥材溯源系統(tǒng)可進行擴展,并有可能實現(xiàn)對所有中藥材的溯源需求。道地藥材溯源系統(tǒng)的建立,可以保證藥材的安全性、真實性。通過溯源系統(tǒng)查詢功能,中藥材的出入境檢驗檢疫工作將得到巨大的便利。但溯源系統(tǒng)的工作機制是將各流通環(huán)節(jié)中與質(zhì)量相關(guān)的信息記錄下來并實現(xiàn)傳遞,因此信息的正確性是溯源系統(tǒng)發(fā)揮作用的一個重要前提。故仍需要通過法律法規(guī)的約束和企業(yè)的誠信自律機制的建立完善,才能將溯源系統(tǒng)發(fā)揮更大的作用。道地藥材溯源