A botanikus étrend-kiegészítők elemzése

A biztonsággal és hatékonysággal kapcsolatos kétségek a kutatókat és a vállalatokat az elemzési módszerek csiszolására késztetik

írta Jyllian Kemsley

HIRDETÉS

Körülbelül egy évtizede nőtt a fekete cohosh botanikai kiegészítő népszerűsége. A menopauzában szenvedő nők a kiegészítőhöz fordultak, miután kérdések merültek fel a szokásos hormonpótló kezelés biztonságosságával kapcsolatban. A növény, Actaea racemosa, bugbane vagy snakeroot néven is ismert, és Észak-Amerikában honos. Amerikai bennszülöttek és a 19. századi háztartások fájdalomcsillapításra és nőgyógyászati megbetegedések kezelésére használták, és nem jelentettek káros mellékhatásokat.

Amíg a 21. században egyre több nő kezdte használni a fekete cohosh-t, jelentések jelentek meg a májkárosodásokról azokban az emberekben, akik kiegészítést szedtek. Válaszul a Health Canada kormányhivatal és egy termékgyártó elemezte négy fekete cohosh termék tartalmát. Valójában egyikről sem derült ki, hogy tartalmazna A. racemosa (Kanadai nemkívánatos reakció hírlevél 2010, 20, 1).

Két, a legutóbb tavaly közzétett tanulmány ázsiai volt Cimicifuga a fekete fekete kohosz termékekben (J. Agric. Food Chem., DOI: 10.1021/jf0606149; J. AOAC Int., DOI: 10.5740/jaoacint.11-261). Ez a váltás figyelembe veheti a megfigyelt májtoxicitást - állítja James Neal-Kababick, a Flora Research Laboratories természetes termékeket vizsgáló cég igazgatója és más szakértők. Az ázsiai fajokat a kínai kínai orvoslásban sheng ma-nak hívják, és néha angolra fekete cohoshnak vagy bugbane-nek fordítják, de alacsonyabb dózisban, mint A. racemosa, - mondja Neal-Kababick.

A fekete cohosh meséje óvatosságra int a növekvő botanikai termékek piacán. Azok a fogyasztók, akik a „természetes” termékeket biztonságosabbnak tekintik a gyógyszereknél, 2011-ben 5,3 milliárd dollárra növelték a gyógynövény- és botanikai kiegészítők árbevételét, egy évtized alatt egymilliárd dolláros növekedést mutatnak a New Hope Natural Media piackutató cég elemzése szerint.

A botanikai termékek azonban jelentős kihívásokat jelentenek mind a kutatók, mind a gyártók előtt. Ezek eleve összetett anyagok, rengeteg kémiai vegyülettel, amelyek a feldolgozás során megváltoznak. Hozzáteszi a globális ellátási láncok nyersanyag-azonosságával és a jobb gyártási gyakorlatok és a minőség-ellenőrzés szabályozásával kapcsolatos aggályokat, és az elemzés egyre fontosabb feladattá válik. A kihívások kezelésére a kiegészítők gyártói számos elemzési eszközre támaszkodnak annak biztosítására, hogy a kiadott termék szerepeljen a címkén. Ezek az eszközök az egyszerű mikroszkóppól a tandem tömegspektrometriához kapcsolt kromatográfiáig vagy a kemometriához kapcsolt infravörös spektrum profilozásig terjednek.

Az 1994-es étrend-kiegészítő egészség- és oktatási törvény meghatározása szerint az étrend-kiegészítő olyan termék, amelyet nem hagyományos ételként képviselnek, és az étrend kiegészítésére szolgál. A kiegészítők tartalmazhatnak vitaminokat, ásványi anyagokat, gyógynövényeket vagy más növényeket, aminosavakat, enzimeket, szervszöveteket vagy metabolitokat. Koncentrátumok vagy kivonatok lehetnek, és különféle formákba formulázhatók, beleértve a tablettákat, gélkapszulákat, porokat vagy folyadékokat.

Az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal nagyrészt az étrend-kiegészítőket élelmiszerként, nem pedig gyógyszerként szabályozza. Ha 1994 előtt élelmiszer-összetevőként volt kapható kiegészítő, akkor a gyártónak vagy forgalmazónak nem kell igazolnia a biztonságot a forgalomba hozatal előtt. Az FDA korlátozza az egészséggel kapcsolatos állításokat, amelyeket a gyártók egy kiegészítő címkén tehetnek meg. 2007-ben az ügynökség azt is megkövetelte, hogy a gyártók kövessék az étrend-kiegészítőkre vonatkozó jelenlegi helyes gyártási gyakorlatot (cGMP), beleértve a minőség-ellenőrzési eljárások bevezetését, valamint az összetevők és a késztermékek tesztelését.

A botanikai összetevő azonosításának és elkészítésének ismerete kritikus fontosságú mind a biztonság, mind a hatékonyság szempontjából. Az ilyen termékek biztonságosságát és hatékonyságát vizsgáló kutatók általában saját növényeket termesztenek, szabványosítják a termékek elkészítését, majd a termékben található vegyi anyagokat a legfontosabb tanulmányozásra szánt vegyületekre építik be a további tanulmányozás céljából. Gyakran ezek a vegyületek „homályos” másodlagos növényi metabolitok - mondja Ian Acworth, a Thermo Fisher Scientific folyadékkromatográfiás (LC) termékeinek ügyfél-támogatási igazgatója. Ez teszi a botanikai kiegészítők tesztelését nagyon eltérővé, mint az élelmiszerek esetében, ahol a minőség-ellenőrzés gyakrabban az olyan könnyebben mérhető tulajdonságokra összpontosít, mint a szénhidrát-, nátrium- vagy aminosav-tartalom - mondja.

A tudósok szerint a kiegészítõ kutatás történelmileg egy speciális probléma a vizsgált anyag nem megfelelõ leírása vagy elemzése. Ez a tanulmányok eredményeit „csak néhány fokkal magasabb értéktelenné teszi” - mondja Mark Blumenthal, az Amerikai Botanikai Tanács alapítója és ügyvezető igazgatója. Függetlenül attól, hogy egy kutatási anyagot a közelben termesztettek és laboratóriumban nyertek-e ki, vagy kereskedelmi forgalomban szerezték-e be, a különböző növényfajok vagy feldolgozási módszerek megváltoztathatják a termék biztonságosságát vagy hatékonyságát azáltal, hogy eltávolítják a hasznos vegyületeket, megtartják a mérgező anyagokat, vagy megváltoztatják a szinergikusan működő komponensek arányát.

Következésképpen „nem reprodukálhat egy vizsgálatot, ha nem tudja pontosan, hogy milyen fajokat használtak, a növény mely részét használták és hogyan készítették elő” - mondja Richard B. van Breemen, az orvosi kémia professzora és farmakognosia az Illinoisi Egyetemen, Chicagóban, és az Országos Egészségügyi Intézet által finanszírozott botanikai kutatóközpont igazgatója, amely a nők egészségére ható kiegészítőkkel foglalkozik. A dokumentáció hiánya és az ebből következő következetlenség az anyag-előkészítésben gyakran azt eredményezi, hogy a botanikai termékek egészségügyi rendellenességek kezelésére gyakorolt hatékonyságának kutatása vegyes eredményeket mutat - mondja. Ez az egyik oka annak, hogy az NIH Országos Kiegészítő és Alternatív Orvostudományi Központja kifejlesztette természetes termékintegritási politikáját, amely az általa finanszírozott projektek azonosításához, előkészítéséhez és jellemzéséhez szükséges információkat vázolja fel.

Néhány kutató szorosan ellenőrzik a növényeket, amelyeket termesztenek. Ez a megközelítés egy másik NIH által finanszírozott botanikai központban, a Louisiana State University és a Rutgers University kutatóinak együttműködésével. A kutatók megpróbálják felmérni a botanikai termékek alkalmazását az inzulinrezisztencia és a metabolikus szindróma szempontjából, amelyek olyan rendellenességek kombinációja, amelyek együttesen növelik a szív- és érrendszeri betegségek és a cukorbetegség kockázatát. A központ egyik projektje az orosz tárkonyt használja, Artemisia dracunculus, ezen állapotok kezelésére (PLoS One, DOI: 10.1371/journal.pone.0057112). A kutatók elismert kereskedelmi forrásból rendelnek magokat, majd üvegházban hidroponikusan termesztik a növényeket, hogy gondosan ellenőrizzék az olyan paramétereket, mint a fény, a tápanyagok és a növényvédő szerek használata - mondja David M. Ribnicky, a Rutgers növénybiológiai és patológiai professzora.

A Artemisia a kutatók hat bioaktív vegyületet figyelnek a minőség-ellenőrzés érdekében. Szintetizálni tudtak egy marker vegyületet, a kalkonot, amelyet standardként használhattak. "A szerkezet olyan, hogy ezt túl sok erőfeszítés nélkül meg tudtuk csinálni" - mondja Ribnicky. "Néhány természetes vegyület esetében ez lehetetlen."

Van Breemen chicagói központja ezzel szemben az édesgyökér-európai termesztést végzi Glycyrrhiza glabra és ázsiai G. uralensis, valamint néhány ritka észak-amerikai faj - egy külvárosi terepi állomáson a rák megelőzésének és a növények gyökereinek antioxidáns hatásainak tanulmányozására. Számos egyedi vegyület a Glycyrrhiza fajok megkülönböztetik őket más növényektől, valamint egymástól - mondja van Breemen. A flavonoid glabridin például megtalálható a G. glabra de nem G. uralensis. A csapat elkülöníti és értékeli a vegyületek bioaktivitását.

Van Breemen és munkatársai azt is tanulmányozzák, hogy komlót csinál-e, Humulus lupulus, kezelheti a menopauza tüneteit és megelőzheti a rákot. Komlótobozokat kapnak a söripartól, amely van Breemen szerint „nagyon jól szervezett és követi a helyes mezőgazdasági gyakorlatokat”, beleértve a növényfajták és a származó gazdaságok felkutatásának képességét. A csapat az ösztrogén prenilflavonoid vegyületeket elemzi a komlóban a minőség-ellenőrzés és a biológiai vizsgálatok során. Nemrég kifejlesztettek egy ultraperformáns folyadékkromatográfia-tandem tömegspektrometriás (UPLC-MS/MS) módszert a vegyületek emberi szérumban történő kimutatására, belső standardként 8-izopentilnaringenint használva.

Más kutatóknak és gyártóknak kevésbé biztosak lehetnek az ellátási láncaik, különösen azoknál a gyártóknál, amelyek világszerte gyűjtik az összetevőket. Ezekben az esetekben az első ügyrendnek pontosnak kell lennie a kívánt üzem és alkatrészek megrendelésekor, különösen latin, nem pedig köznevek használatával. "Probléma, amikor az emberek nem elég specifikusak beszállítóikkal" - mondja Sidney Sudberg, az Alkemists Laboratories elnöke. „Lehet, hogy ginzenget kér, de nem Panax ginzenget, és ehelyett megkapja az amerikait Panax quinquefolius.”

A növényi összetevők vásárlóinak is figyelniük kell a szennyeződésre, legyen szó egy aratógépről, amely véletlenül gyomokat gyűjt, vagy tévesen helyettesítik a hasonló kinézetű növényeket, vagy valaki szándékosan hamisítja az ellátást olcsóbb anyaggal. Teljes vagy vágott botanikai anyag kínálata viszonylag könnyen azonosítható, akár makro-, akár mikroszkópos szempontból, de jól képzett botanikai elemző alkalmazása ajánlott - mondja a Flora Labs Neal-Kababick. A medve fokhagymájára mutat, Allium ursinum, mint például. A növény Európában népszerű az emésztési zavarok vagy a magas vérnyomás miatt, de a levelek könnyen összetéveszthetők a mérgező gyöngyvirág leveleivel, Convallaria majalis.

Az igazi azonosítási kihívás azonban akkor jelentkezik, amikor a növényi anyag porokká vagy kivonattá válik. Az őrlés tönkreteheti az árulkodó sejtszerkezeteket, amelyeket mikroszkóppal lehet azonosítani, ami a kémiai elemzést kritikussá teszi. Ezekben az esetekben az is elengedhetetlen, hogy a gyártók statisztikailag szigorú mintavételt végezzenek. A gazdálkodó eladhatja botanikai alkusznak, aki ezután porba rakja és zsákolja az anyagot. Sok lehet egyszerűen minden, amit a bróker egy nap alatt feldolgozhat, a beérkezés sorrendjében. "Lehet, hogy az első farm srácja jól tudja behatolni az invazív gyomokat, míg az utolsó farm srácja nem végez semmilyen csökkentést, és termésének egyharmada idegen anyag" - mondja Neal-Kababick. A tétel mintavételének módjától függően a tartalom teljesen más lehet.

A porokkal kapcsolatos aggályok igazak az extrakciókra is, de hozzáadott csavarral: Különböző extrakciós eljárások - különösen azok, amelyek különböző oldószereket használnak - különböző kémiai összetételű termékeket eredményezhetnek. Ilyen például a fahéj, amelyet hörghurut vagy gyomor-bélrendszeri problémák esetén alkalmaznak. Igaz fahéj, Cinnamomum zeylanicum, gyakran kaszia kéreggel helyettesítik, C. cassia vagy kínai fahéj. A kettő megkülönböztethető az illékony olajprofilok összehasonlításával vékonyréteg-kromatográfiával vagy gázkromatográfiával/tömegspektrometriával (GC/MS). "De vannak olyan termékek, amelyek vízkivonatok, tehát nincs bennük olaj" - mondja Neal-Kababick. Egyik kliense IR-spektroszkópiát használ a szerves savak és cukrok profilozásához.

És amikor a termékek több botanikai összetevőt tartalmaznak összekeverve, az analitikai kihívások ugrásszerűen növekednek. "A cGMP teszteket igényel, hogy megerősítsék ezen anyagok jelenlétét és azonosságát" - mondja Neal-Kababick. Összességében a vállalatoknak sokrétű tesztelési megközelítést kell alkalmazniuk, meghatározva a kívánt összetevők nyomon követésére szolgáló specifikus markereket, de olyan vizsgálatokat is alkalmazva, amelyek felszedik a nem kívánt anyagokat.

Jelentős erőfeszítés az elmúlt években elemző módszerek és referenciaanyagok fejlesztésével és validálásával foglalkozott, és nyilvánosan hozzáférhetővé tette azokat a botanikai azonosítás és a minőség-ellenőrzés elősegítése érdekében. "Mindenki szorosan tartotta a kártyáit" - mondja Neal-Kababick. "Nem volt megosztottság a vállalatok között vagy konszenzus a problémák megoldásával kapcsolatban."

Hirdetés

A módszerek nyílt terjesztésére irányuló törekvés egy része az NIH Étrend-kiegészítők Irodájából származott, amely 2002-ben hozta létre analitikai módszerek és referenciaanyagok programját. Az AMRM az FDA-val, a National Institute of Standards & Technológia, a Mezőgazdasági Minisztérium és az AOAC International. Joseph M. Betz programigazgató szerint kritikus szükségét látja a botanikai identitás kivonatokban való megalapozásának módszereinek.

Az AMRM fejlesztését célzó korábbi botanikai anyagok is szerepelnek benne Ginkgo biloba, memóriára használják; aranyszálas, Hydrastis canadensis, fertőzésekre használják; szója, Glicin max, különféle egészségügyi állapotokra használják; és Ephedra sinica, fogyásra és energiára használták, de az Egyesült Államokban 2004 óta tilos. Még akkor is, ha léteznek analitikai módszerek, a Betz csapatának meg kellett határoznia, hogy alkalmasak-e a rendeltetésszerű használatra, és érvényesíthetők-e. Különösen nagy kihívást jelentett a mérési módszer kidolgozása, emlékeztet Betz Ephedra nyersanyagként, valamint kivonatokban, tablettákban, vegyes kiegészítőkben és italkeverékekben. A hat fő Ephedra Az alkaloidok három különböző osztályba sorolhatók - primer, szekunder és tercier aminok -, és szintén széles koncentrációtartományban fordulnak elő. Végül egy Covance-i csapat kidolgozott egy LC-MS/MS módszert (J. AOAC Int.2003,86, 471).

Elemző elemzés A nyilvánosság számára elérhető módszerek szintén az FDA botanikai étrend-kiegészítő kutatási központjának megbízatásának részét képezik a Mississippi Egyetemen - mondja Ikhlas A. Khan, a központ igazgatója. Khan a farmakognozia professzora, az egyetem Nemzeti Termékkutatási Központjának igazgatóhelyettese és munkatársa az NIH által finanszírozott Botanikai Ösztrogén Kutatóközpontnak, az Illinois Egyetem Urbana-Champaign központjában. Khan és kollégái kémiai ujjlenyomatokat próbálnak meghatározni a növényfajok azonosításához. A legújabb munka kimutatta az UPLC ultraibolya és MS detektálással történő használatát a yohimbe kéreg mintáinak értékelésére (J. Nat. Med., DOI: 10.1007/s11418-012-0642-2). Yohimbe, Pausinystalia yohimbe, egy afrikai örökzöld fa; a kérget szexuális diszfunkcióra, különösen férfiaknál merevedési zavarokra használják.

Az Egyesült Államok Gyógyszerészeti Egyezménye (USP), amely a gyógyszerek analitikai tesztelését és felszabadulását meghatározza, tesztelési protokollokkal és referencia standardokkal is rendelkezik, amelyeket a gyártók önként használhatnak étrend-kiegészítőkhöz. Az USP étrend-kiegészítők összefoglalója most nemcsak monográfiákat tartalmaz, amelyek felvázolják az egyes botanikai anyagok tesztjeit, hanem támogató információkat is tartalmaznak, például fényképeket, mikrográfokat és kromatogramokat, hogy segítsék a vállalatokat és a minőség-ellenőrzési elemzőket, amikor fokozzák az erőfeszítéseket a cGMP előírások betartására.

Ha a botanikai elemzésnek van egy alapelve, akkor az az elválasztástudomány alkalmazása - mondja Gabriel Giancaspro, az USP élelmiszerek, étrend-kiegészítők és növényi gyógyszerek alelnöke. "Az anyag valódi jellemzésének megszerzéséhez, mind az identitás, mind a tartalom szempontjából, meg akarunk győződni arról, hogy a lehető legtöbb alkatrészt el tudjuk különíteni" - mondja.

És ha a botanikai minőségellenőrzésnek van egy alaptechnikája, az nagy teljesítményű vékonyréteg-kromatográfia (HPTLC). Ezzel a módszerrel a kutatók az egyszerű összehasonlítás érdekében gyorsan több mintát futtathatnak párhuzamosan. A továbbfejlesztett lemezanyagok, a szabványosított módszertan és a környezetvédelmi kamrák mind megismételhetővé és könnyen érvényesíthetővé teszik a módszert. Egy lemez többféle típusú detektálásnak is alávethető, például UV fény, fluoreszcencia és MS - mondja Eike Reich, a Camag módszerkutató és fejlesztő laborjának igazgatója. A tudósok enzimeket vagy mikroorganizmusokat is adhatnak a lemezhez a biológiai aktivitás ellenőrzésére. A nagy teljesítményű vékonyréteg-kromatográfia előmozdításának nemzetközi szövetsége a növények és a gyakori hamisítók azonosítására vonatkozó szabványokat és módszereket is kidolgozza és validálja.

Egyéb elterjedt technikák a nagy teljesítményű LC (HPLC), az UPLC-módszerek a kapilláris elektroforézissel együtt egyre gyakoribbá válnak. Thermo Fisher's Acworth a HPLC-t előszeretettel ötvözi töltött aeroszolos vagy kulometrikus elektrokémiai detektorokkal. Mindkettő különösen jól működik komplex termékeknél, és részletes összetett ujjlenyomat-profilokat ad ki összehasonlító anyagokkal összehasonlítva. Az Acworth azt is látja, hogy a vállalatok GC vagy GC/MS technikákat alkalmaznak a peszticid-szermaradványok és induktívan kapcsolt plazma MS-ek keresésére a nehézfém-szennyeződés ellenőrzésére. "Egyre többször látjuk a keresletet a magasabb kategóriájú berendezések iránt" - mondja.

IR spektroszkópia hasznos eszköz lehet az ujjlenyomatok előállításához minőség-ellenőrzési környezetben, akár egy összetett anyag esetében is. A Foods a PerkinElmerrel közösen dolgozott ki egy olyan megközelítést, amely nagy teljesítményű porokon működik. A technika jól használható a gazdaságilag motivált hamisítás kiszűrésére, ha az összetevők vagy termékek viszonylag nagy mennyiségű nem kívánt anyagot tartalmaznak - mondja Jerry Sellors, a PerkinElmer IR terméktervezõje.

Függetlenül az alkalmazott módszertől, bármilyen botanikai tesztelés kulcsa a paraméterek beállítása. Ugyanaz a faj, amelyet két különböző területen termesztettek, vagy különböző időpontokban szüreteltek, kémiailag eltérőek lehetnek a természet szeszélyei és a növekedési körülmények miatt. Ez különösen bonyolulttá teszi a referencia standardok kidolgozását, és elengedhetetlenné teszi az adatelemzés kemometriai modelljeit is. "A változatok, amelyeknek ezeknek a modelleknek át kell terjedniük, nagyon fontos" - mondja Sellors. "A modell és a megfelelő matematikai paraméterek felépítéséhez gondosan kell kiválasztani a mintákat, hogy biztosan megkapja a megfelelő sajátosságokat a képernyőn megjelenő adatokhoz." Tegye túl szigorúvá a paramétereket, és a sok tétel meghiúsulhat, de túl lazává teheti őket, és a gyártó kihagyhat egy új hamisítási sémát.

Az ehhez hasonló analitikai technikák fejlesztése és terjesztése elősegíti a botanikai kiegészítők terének szigorúbb tudományos megalapozását. Az erőfeszítés eddig nem volt egyszerű - mondja az Alkemists Labs Sudberg. Mindazonáltal optimista abban, hogy az emberek jönnek, és a fogyasztók számára előnyös lesz a továbbfejlesztett termékek.

Iratkozzon fel a C & EN kötelező olvasmányú heti hírlevelére