从实验台到泡罩包装：红景天膳食补充剂标准化的代谢组学评价

《Food Bioscience》：From the bench to the blister: a metabolomic evaluation of standardization in Rhodiola rosea dietary supplements

　　

•测定了 15 种红景天补充剂产品的植物化学谱
•近半数产品的谱图与参考材料不一致
•LC-TWIMS-HRMS 技术允许区分可疑样品
•30% 的产品提供的有效成分每日摄入量与临床证据相符
•将循证生物活性转化为市场现实至关重要

引言
草药食品补充剂的质量和真实性是研究人员、当局和消费者普遍关注的问题（Domínguez Díaz et al., 2020）。事实上，植物药主要作为食品或膳食补充剂进行监管和营销，因此无需经过药品所需的相同许可程序和生产质量管理规范（GMP）（Thakkar et al., 2020; Biagi et al., 2016）。这种状况导致了与标签声明不一致的现象频发，多项研究报告了旨在提高表现、维持健康或治疗轻微疾病的补充剂中存在各种问题（Heinrich, 2015; Lockwood, 2011; Ichim et al., 2020; Ichim & Booker, 2021）。主要担忧范围从添加外来植物材料或物质到标签错误和掺假，从标准不一致到缺乏纯度，这些问题对效力、市场公平性和安全性产生了负面影响，最终也可能损害消费者对行业和科学的信任（Colombo et al., 2020）。与此同时，《传统草药药品指令》2004/24/EC（修订指令 2001/83/EC）引入了针对欧盟（EU）传统草药药品（THMP）的简化注册程序。资格要求通常要求在申请前至少有 30 年的药用证据，其中包括在欧盟内至少 15 年，以及在特定使用条件下有足够的安全性证据，并基于长期使用和经验证明其具有可信的疗效。注册的 THMP 必须符合药品质量要求，包括提交完整的质量档案并遵守适用的良好生产规范（GMP）要求。目前的框架仍然适用，直至替代立法实施。在法律上归类为食品（包括此处分析的膳食补充剂）的草药产品不属于此注册方案，而是受适用的食品法要求约束，而非管辖 THMP 的药品质量要求（Kroes, 2014）。

在此背景下，红景天（*Rhodiola rosea* L.，景天科）具有特殊性，其根和根茎既被制成食品补充剂，也被制成传统草药药品（THMP），因此可能存在于受不同法规、前提条件和质量控制管理的控制下的产品中（Tao et al., 2019）。*Rhodiola* 强大的民族植物学背景与其在亚洲多个传统医疗系统中的普遍使用有关，被誉为能增强精神和体力表现。其现代用途可纳入“适应原”的定义，即据称能够非特异性地增加有机体对压力压力的抵抗力，而不改变正常生理机能（Tóth-Mészáros et al., 2023）。欧盟草药专论关于*R. rosea*根和根茎的规范由人类用药产品委员会（HMPC）于 2011 年制定并随后更新，认可了*R. rosea*根和根茎作为适应原的传统用途，用于暂时缓解与压力相关的症状，如疲劳、衰竭和虚弱（EMA/HMPC/232091/2011; EMA, 2023）。尽管结果并不总是具有结论性，但多篇综述总结了多项关于*R. rosea*制剂潜在益处的随机对照研究（RCT），主要针对患有急性或持续性压力相关疲劳以及认知功能和情绪障碍的患者（Luszczak and Kocki, 2026; Hung et al., 2011），而进一步的研究最近假设了与疲劳管理相关的运动原效应，也涉及运动表现和轻度抑郁症（Tinsley et al., 2023; Hung et al., 2011; Sanz-Barrio et al., 2023; Ma et al., 2018; Tóth-Mészáros et al., 2023; Ivanova Stojcheva & Quintela, 2022）。与此同时，最近对 23 项 RCT 的评估揭示了报告不充分，特别是与《临床试验报告统一标准》（CONSORT）声明的一致性问题，评估了实验设计的稳健性，并包括了药用植物固有的植物化学复杂性所导致的后果，这可能是导致结果参差不齐的原因（Li et al., 2021; Altman et al., 2001）。

*R. rosea*次生代谢的复杂性最近通过液相色谱 - 串联质谱（LC-MS/MS）揭示，导致对生地下部分中的 78 种化合物进行了暂定注释（Zakharenko et al., 2021）。被认为主要负责其生物活性的成分是红景天苷和松神醇类，后者是反式肉桂醇糖苷，包括松神醇、松神醇甙和松神醇甙，但其作用受到一系列广泛的类黄酮、氰原苷和异戊烯苷的调节（Ahmed et al., 2014）。虽然红景天苷可存在于其他红景天属物种中，但松神醇类是*R. rosea*地下器官的特有成分，在同属物种和地上植物部分中均不存在。因此，它们通常被接受为*R. rosea*根茎及其提取物身份和真实性的植物化学标记（Booker et al., 2016）。

与药用植物常见情况一样，次生代谢的植物化学复杂性因与自然变异（与基因型、生态型、环境、时间和采集年龄有关，以及栽培植物与野生植物之间的差异）相关而被放大，在后者的特定情况下，红景天是生植物材料的主要商业来源（Li & Su, 2018; Erst et al., 2023; Peschel et al., 2016; Kotsupiy et al., 2024; Peschel et al., 2018）。然而，最相关的差异与红景天地下器官中红景天苷和松神醇类的不同分布有关，因为根茎中的红景天苷和总松神醇含量可能比根高出多达 4 倍。因此，一些作者建议单独研究和利用根茎、根及其混合物，因为它们的植物化学谱和功效可能大不相同（Peschel et al., 2013）。为了管理这种变异性并确保一致性，通常建议将*R. rosea*提取物标准化为至少 3.0% 的松神醇和 1.0% 的红景天苷（Booker et al., 2016）。

然而，过去十年中对不同市场上可用的红景天产品进行的多种植物化学和分子筛选显示，认证和标准化不应被视为理所当然（Xin et al., 2018; Ruhsam & Hollingsworth, 2018; Marchev et al., 2020; Bejar et al., 2017; Khokhlova & Zdoryk, 2020）。例如，2015 年在英国市场上购买的 50% 食品补充剂含有不同的红景天属物种，而在线销售的近 25% 红景天产品在松神醇标准化方面存在掺假或标签错误。值得注意的是，大约 80% 的红景天补充剂质量不如 THMP（Booker et al., 2016）。除了红景天苷和松神醇甙存在异质性定性定量外，红景天贸易中最相关和常见的问题是*R. rosea*被同属物种（如*R. crenulata*、*R. kirilowii*、*R. quadrifida*和*R. semenovii*）替代（或混合），这是由于野生采集的内在限制以及市场需求与自然供应之间的不平衡造成的（Bejar et al., 2017）。

因此，获得可重复的*R. rosea*地下部分商业制剂的结果是一个挑战。很少有研究将红景天商业产品的质量与植物化学成分及其生物活性联系起来，但建议*R. rosea*的整体活性不能仅归因于红景天苷和松神醇类，而应获得更全面的图景以正确解释其生物活性（Nikolaichuk et al., 2020; Nikolaichuk et al., 2021）。此外，红景天提取物中红景天苷、松神醇类和其他成分之间也可能产生复杂的相互作用，影响参与表达适应原效应的分子网络调节。例如，假设有别于反式肉桂醇糖苷的其他代谢物丰度不同，解释了红景天食品补充剂在海马长时程增强（一种记忆的突触模型）上获得的差异表现（Dimpfel et al., 2018）。这种行为似乎是适应原的特征，其中多种植物化学物质的结合显著影响参与细胞代谢调节基因的表达，使得全面了解整个植物复合物成为深入研究生物活性的先决条件（Panossian et al., 2013; Panossian et al., 2018）。

仅量化松神醇和红景天苷所提供的有限视角可以通过诉诸基于组学策略的分析策略来克服，这些策略已被广泛提议用于解决草药产品中的标准化和认证问题。特别是，代谢组学已成功应用于各种植物及其衍生产品，以追踪掺假、替代，并最终区分均匀性和质量（Wang et al., 2019; Wallace et al., 2020; Righetti et al., 2022; Abraham & Kellogg, 2021）。例如，核磁共振（NMR）在生红景天植物材料中证明了其有用性，但在实际商业产品测试中显示出一些局限性，这是由于辅料引起的干扰（Booker et al., 2016; Tang et al., 2020）。相反，尽管高分辨质谱（HRMS）与液相色谱（LC）和离子淌度光谱（IMS）等分离技术结合具有公认的潜力，但目前尚未应用于含有红景天的食品补充剂，也未用于将其代谢谱与生物活性联系起来。

因此，本工作专注于不同商业*R. rosea*产品的代谢组学谱分析及其不同生物活性潜力的体外估算。具体而言，通过液相色谱 - 行波离子淌度光谱 - 高分辨质谱（LC-TWIMS-HRMS）对 15 种食品补充剂进行了植物化学筛选，并与*R. rosea*根茎的 THMP 和参考标准进行了比较。评估了三个主要目标。第一个是评估 HRMS 在*R. rosea*膳食补充剂的植物化学谱分析和认证中的潜在实用性，整合文献中已有的生红景天提取物数据。第二个目标是监测整个植物复合物内的变异性程度，超越了对常用植物化学标记物如红景天苷和松神醇类的单纯量化。最后，本研究寻求探讨变异性是否与生物活性表达的差异有关，以及有关程度如何，通过一项与*R. rosea*传统归因的适应原效应潜在关键机制相关的测定。工作假设是，如果代谢组谱反映了功能质量，那么与参考材料聚类在产品应显示出与注册的 THMP 可比的生物活性，而偏离它们的产品则不应如此。因此，成品制剂在相同的草药制剂浓度下进行测试，作为植物化学谱分析单独能否预测功能行为的初步评估。

章节片段
试剂与溶液
无水乙醇、甲醇和 LC-MS 乙腈购自 VWR International（美国宾夕法尼亚州拉德诺），二甲基亚砜（DMSO）购自 Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯），99% 甲酸购自 Carlo Erba Reagents（意大利 Cornaredo）。而纯化水通过 Milli-Q 系统（Millipore Corporation，美国马萨诸塞州贝德福德）获得。
槐属红、松神醇甙、松神醇甙、松神醇和红景天苷分析标准品购自 Phytolab（德国 Vestenbergsgreuth）。单个储备液

结果与讨论
如表 S1 详述，使用 LC-TWIMS-HRMS 通过靶向和可疑物筛查方法分析了 15 种单成分*Rhodiola rosea* L. 食品补充剂的植物化学成分。
追求三个主要目标：首先，评估代谢物谱分析在解决商业产品中红景天认证这一长期困惑方面的潜在贡献；其次，估算红景天膳食补充剂中的变异性程度，超越红景天苷和松神醇类含量的...

结论
本研究显示，当谱分析超越仅量化松神醇和红景天苷时，欧洲市场上可用的很大一部分*R. rosea*食品补充剂显示出与真实红景天材料不一致的植物化学模式，且不应被视为在潜在生物活性方面等同。基于 LC-TWIMS-HRMS 的靶向和可疑物筛查允许将测试的 15 种产品与两个权威参考材料进行聚类，区分出具有真实样...

CRediT 作者贡献声明
Renato Bruni：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿撰写，监督，构思。
Chiara Dall'Asta：写作 – 审阅与编辑，监督，资源，构思。
Guillem Campmajó：写作 – 审阅与编辑，验证，方法学，调查，形式分析，数据整理，构思。
Federica Vaccaro：调查，形式分析，数据整理。

Marco Biagi：写作——审阅与编辑、监督、研究
未引用参考文献
Booker等人，2016；EMA/HMPC/232091/2011 草本药品委员会，2023；?uszczak和Kocki，2026；Panossian等人，2010；Xin等人，2015。
生成式AI及AI辅助技术在手稿准备过程中的声明
在本文准备过程中，作者使用了Claude、Grammarly和ChatGPT来辅助文献检索、图形摘要的编辑、文本翻译以及手稿语言的润色。在使用这些工具后，作者对内容进行了审阅和编辑，并对所发表文章的内容承担全部责任。
资金来源
本研究获得了帕尔马大学的资金支持，通过"2021年大学行动计划"资助，由意大利大学与研究部、国家研究与创新计划-下一代欧盟共同资助（第737/2021号部长令）。G. Campmajó持有帕尔马大学的科研合同，由欧盟"下一代欧盟"计划资助，项目编号CUP D93C25000320006。
利益冲突声明
? 作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能对本研究的结果产生不当影响。
Guillem Campmajó | Marco Biagi | Federica Vaccaro | Chiara Dall'Asta | Renato Bruni