DNA条形码技术在监测麦冬（Ophiopogonis Radix）整个产业链中的应用

《Industrial Crops and Products》：Application of DNA barcoding for the monitoring of the entire industrial chain of Ophiopogonis Radix

DNA条形码技术用于检测麦冬掺假及监管全产业链，结果显示88.23%样本为正品，10.46%掺入山麦冬（含两个变种及未记载物种），验证了DNA条形码在中药真伪鉴别中的有效性，为下游监管提供技术支撑。

　　在2024年的国家药品抽样检查中，研究人员发现部分市场上的麦冬（Ophiopogonis Radix）商品在化学成分上存在差异，这引发了对可能掺杂其他物质的担忧。然而，当前《中国药典》中记录的检测方法尚不足以确定这些掺杂物的来源。为了解决这一问题，DNA条形码技术被引入作为补充的分析工具。北京药品监督检验所作为中药材全产业链流通环节的监管机构，从全国各地的中药材市场和中药饮片加工企业中收集了162个样本，其中包括126个原料和36个饮片。通过DNA条形码鉴定，研究发现其中88.23%的样本为真正的麦冬，而有16个样本被鉴定为玉竹（Liriopes Radix），另外2个样本被确认为另一种植物——Liriope graminifolia。这些结果表明，在麦冬的下游流通环节中，存在将麦冬与玉竹等掺杂物混用的情况，这可能是由于市场上对廉价替代品的滥用所导致。本研究展示了DNA条形码技术在确保麦冬真实性方面的巨大价值，尤其是在整个中药材产业链的下游监管中。

在中国悠久的饮食文化中，“药食同源”的理念根深蒂固，体现了古代中国人对食物与药物之间微妙关系的深刻理解。药食同源物质指的是那些在传统中医药中被用于治疗或保健，同时也广泛用于民间饮食中的中药材。中国政府高度重视药食同源产业的发展，出台了一系列支持政策，以确保其健康有序地成长。《食品安全法》为这些物质在食品生产中的使用提供了法律框架，而国家卫生健康委员会和市场监管总局则根据科学进展定期更新相关目录。2024年8月26日，中国国家卫生健康委员会和国家市场监督管理总局正式将麦冬列为药食同源物质，这一决定与《中国药典》中的分类一致。此举标志着麦冬正式被认可为一种“药食同源”物质，使得以麦冬为原料的功能性食品能够进入更多的销售渠道，并为其广泛应用提供政策支持。同时，这也意味着对麦冬市场的监管需要更加严格。

然而，2024年的国家药品抽样检查中，北京药品监督检验所对来自不同省份的麦冬原料和饮片样本进行了收集。根据现行的《中国药典》标准完成常规检测后，发现部分商业样本在化学成分上存在差异，但无法准确判断掺杂物的原始物种。根据文献记载，麦冬常见的掺杂物是玉竹（Liriopes Radix），而玉竹在《中国药典》中被列为另一种中药材。根据《中国药典》，玉竹的原始物种包括Liriope spicata（Thunb.）Lour. var. prolifera Y. T. Ma和L. muscari（Decne.）Baily。这两者与麦冬同属百合科，但分属不同属，因此在植物形态和成分上存在一定的差异。然而，它们的块根在外观上几乎没有明显的鉴别特征，这使得通过传统形态学方法难以区分。

为了确保麦冬和玉竹等中药材的质量与安全性，多个地区已经建立了GAP（良好农业规范）基地。例如，四川省绵阳市三台县拥有中国最大的麦冬GAP基地，总面积超过120公顷，年产量约为300吨干燥的麦冬。此外，浙江省也设有麦冬GAP基地，如慈溪麦冬已被农业部授予农产品地理标志认证。对于玉竹，湖北省襄阳县的L. spicata var. prolifera种植面积超过2000公顷，而福建省则是L. muscari的主要产地。从这一角度来看，麦冬在产业链的上游环节中，其种子来源的准确性理论上是可靠的。然而，在市场流通环节中，存在麦冬与玉竹等掺杂物混用的现象，这可能是由于流通环节中对价格的追求导致的。例如，麦冬的市场价格约为每公斤115元，而玉竹的价格仅为每公斤75元，这可能导致一些商家以低价的玉竹冒充高价的麦冬，以获取更高的利润。鉴于DNA条形码技术在中药材物种鉴定中的广泛应用，以及其被正式认可为合法检测方法，本研究旨在从监管机构的视角，探讨DNA条形码技术在麦冬全产业链监管中的实际应用。

为了进行DNA条形码鉴定，北京药品监督检验所从全国各地的中药材市场和中药饮片加工企业中收集了162个样本，包括126个原料和36个饮片。这些样本在形态学特征上无法准确鉴定，因此需要通过DNA条形码技术进行分析。此外，研究还引入了六组来自先前研究的ITS2序列，这些样本来自中药材产业链的上游，包括四个来自浙江和四川主要产区的Ophiopogon japonicus样本，一个来自湖北的L. spicata var. prolifera样本，以及一个来自福建的L. muscari样本。所有样本均通过中国医学科学院药物研究所的林玉林教授进行鉴定，相关信息详见附表S1。此外，还有一组来自先前研究的L. spicata var. prolifera原料样本和一个L. graminifolia的ITS2序列也被纳入数据分析中。

在DNA提取、扩增和测序过程中，首先对原料和饮片样本表面进行75%乙醇擦拭，随后将其切割成小块，并将约120毫克样本放入2.0毫升离心管中。所有样本在Mixer Mill MM400（Retsch GmbH，德国）中以30Hz的频率进行两分钟的研磨处理。研磨后的样本粉末使用预洗缓冲液进行洗涤，该缓冲液的成分包括20 mmol/L EDTA（pH 8.0）、100 mmol/L Tris–HCl（pH 8.0）、700 mmol/L NaCl、2% PVP-40和0.4% β-mercaptoethanol。每个样本管中加入1.0毫升预洗缓冲液，然后进行5分钟的涡旋混合和3分钟的7500 rpm离心处理。去除上清液后，重复上述步骤两次。DNA提取使用植物基因组DNA试剂盒（天根生化科技（北京）有限公司），PCR扩增采用2×Accurate Taq Master Mix（染料型，AG11009-N，准确生物科技（湖南）有限公司），所有引物和PCR扩增及DNA测序步骤均依据《中国药典》（2025年版，第四部）中记录的DNA条形码协议进行。

在数据分析过程中，使用CodonCode Aligner（美国CodonCode公司）对测序峰图进行校对和拼接。通过MEGA-X版本10.2.6进行序列比对，以确定每个样本的单倍型。采用邻接法（Neighbor-joining method）构建系统发育树，并以Peliosanthes macrostegia（KF671313）和P. sinica（KF671316）作为外群。为了评估系统发育关系，进行了1000次重复的Bootstrap分析。此外，根据Kress的方法计算了样本之间的Kimura 2参数（K2P）遗传距离。

研究结果显示，从162个商业样本中成功提取了基因组DNA，并获得了153个符合Sanger测序要求的PCR产物。这些PCR产物经过纯化后，通过Sanger测序获得了高质量的双向序列，其中代表性测序图谱见图1A。经过校对和拼接处理后，共获得了153个ITS2序列，用于物种鉴定。其中，135个样本（88.23%）被鉴定为O. japonicus（单倍型A1），16个样本（10.46%）被归类为玉竹，其中包括13个L. spicata var. prolifera（单倍型A3和A4）和3个L. muscari（单倍型A2和A5）。此外，还有2个样本被鉴定为L. graminifolia（单倍型A6和A7），该物种未被《中国药典》收录。图1D展示了各物种的比例。对于剩余的9个样本，由于DNA严重降解，未能获得有效的ITS2测序结果。通过构建所有单倍型的系统发育树，确认了这些样本的最相似物种，结果表明每个单倍型都与对应的最相似物种形成一个聚类（图1C）。

DNA条形码技术在中药材全产业链监管中的可靠性得到了验证。随着人口老龄化和消费者健康意识的提高，药食同源产品的需求日益增长，这反映了现代人对健康生活方式的追求以及公众对健康理念的广泛接受。消费者开始更加关注饮食的健康性、营养价值和功能性，而药食同源产品因其兼具美食和药效而受到青睐。然而，尽管市场繁荣，仍然存在一些关键问题，尤其是在中药材流通环节的监管方面。由于普通消费者难以准确识别中药材，购买和使用过程中容易出现误判和误用，从而带来潜在的安全隐患。例如，2024年广东发生的一起钩藤中毒事件，即由于消费者误将有毒的钩藤（Gelsemium elegans）当作药用钩藤（Spatholobi Caulis）使用而引发的。这类事件不仅对消费者健康构成严重威胁，也突显了传统中药产业链下游流通环节监管的不足。

此前，研究人员曾开发出一种针对麦冬的核苷酸特征，并通过有限样本验证了其在麦冬及其中药制剂中的有效性。然而，该方法在整个产业链中的适用性尚未得到充分验证。本研究基于162个样本，全面评估了DNA条形码技术在麦冬全产业链监管中的应用，结果表明除了9个样本外，其余样本均成功扩增并获得高质量的Sanger测序结果。这9个样本由于DNA降解严重，即使尝试重复提取或增加模板量，也无法获得足够的ITS2扩增产物。电泳分析进一步证实了这些样本的DNA质量较差（见图S2）。在153个成功测序的样本中，88.23%的样本与产品标签一致，其余样本则被鉴定为非正品麦冬。这些结果表明，ITS2序列作为DNA条形码，能够有效区分麦冬与玉竹及其潜在掺杂物。因此，DNA条形码技术在确保麦冬真实性与质量控制方面具有重要价值。通过该技术，可以准确验证中药材的原始物种，从而提高药品的安全性和有效性。尽管麦冬和玉竹在药理作用和适应症上相似，但它们在药效和安全性方面可能存在细微差异，因此在加工和生产过程中，企业应严格区分这两种药材，以确保产品质量和疗效。同时，消费者和医疗机构也应加强对这两种药材的理解和正确使用。

从下游流通监管的角度来看，市场上存在麦冬与玉竹等掺杂物混用的现象。医院和药店往往不加区分地使用这两种药材，这种做法与药品监督管理的原则相违背，可能导致用药不当、治疗无效甚至安全隐患。因此，有必要加强这一环节的管理，鼓励企业采用DNA条形码技术进行物种鉴定，以确保中药材的来源准确性和可追溯性。

对于DNA严重降解的样本，未来研究可以考虑使用更短片段的引物设计，例如采用数字PCR（ddPCR）、高分辨率熔解分析（HRM）或全基因组分析（AGE）等方法，以提高检测效率。这些方法可以作为DNA条形码技术的有力补充，为未来中药材市场监管提供更多的技术手段。

DNA条形码技术在中药材全产业链监管中的应用具有重要意义。它能够建立中药材的可追溯系统，实现从种植到最终使用的全程追踪（Xin et al., 2022）。在中药材流通监管中，可以通过二维码技术构建一个完整的可追溯信息数据库，系统记录和存储中药材的DNA条形码、产地、种植方式、采收方法、加工工艺和制备过程等详细信息（Xin et al., 2015）。这样，监管机构可以通过扫描二维码快速获取中药材的完整可追溯数据，从而实现对整个供应链的严格和高效监管。

在药品监督管理执法过程中，北京药品监督检验所提供的检测报告和鉴定结果是执法部门的重要依据，确保药品监管的有效实施。基于这些权威结果，执法部门可以采取相应的措施，如处罚不合规的企业、召回不合格药品，从而保障公众健康。此外，监管机构可以定期对流通中的中药材进行抽样检查，利用DNA条形码技术进行鉴定，确保这些材料的真实性和安全性。这种方法不仅可以有效遏制假冒伪劣中药材的流通，还能维护市场秩序，促进公平竞争。

在国际中药材贸易中，DNA条形码技术同样发挥着重要作用。它能够准确鉴定进口和出口中药材的物种，确保其符合相关法规和标准，从而保障中药材的全球贸易安全。此外，该技术还能在打击走私和非法贸易方面发挥关键作用，维护全球中药材贸易的合法性和规范性。

综上所述，DNA条形码技术在传统中药产业链的监管中具有广阔的应用前景和重要价值。通过该技术，可以在中药材鉴定、可追溯系统建立、质量控制、市场监督和国际贸易监管等多个方面实现全面管理和提升。这不仅有助于传统中药产业的健康发展，也能够进一步提高中药材的质量和安全性，为公众健康提供有力保障。