引言
“植物药（Botanicals）”是一个广义术语，包括植物、藻类、真菌、地衣以及植物分泌物（如树胶树脂）。根据世界卫生组织（WHO）的《优良农业和采集规范（GACPs）》，植物药身份的定义是对属、种、变种/栽培品种/化学型以及来源的验证/认证。美国膳食补充剂现行生产质量管理规范（cGMPs）强调，膳食补充剂的“身份”是指其与主生产记录的一致性，和/或与记录中描述的一致性。简而言之，消费者必须能够相信标签上标注的成分确实存在于产品中。
法规要求强调了采用适当方法进行身份鉴定的重要性。cGMPs要求制造商建立成分和产品的身份、纯度、强度和组成规格，并确保成品符合这些规格。制造商不能仅依赖供应商提供的分析证书（Certificate of Analysis）来确定植物成分的身份，必须在投入使用前自行进行身份测试。测试和检查必须至少包括以下一项：宏观感官分析、宏观分析、微观分析、化学分析或其他科学有效的方法。
身份为何重要
优良农业和采集规范（GACPs）
验证植物药身份是GACPs的基本要求。对于野生采集的植物药，WHO GACPs要求将凭证标本提交给合格的植物标本馆进行认证。对于栽培植物药，种子、种植材料或其他繁殖材料在种植前必须经过认证。GACPs要求生产者和购买者之间的协议包含基于公认标准（如药典专论）的书面规格。
关于身份的报告问题
未能建立身份规格是美国膳食补充剂产品制造商收到的cGMP警告信中最常见的原因之一。植物药固有的化学和生物复杂性、自然变异性以及从原材料到最终产品的加工过程中其组成的变化，增加了分析的挑战。由于植物特征相似或常用名称相似而导致的无意替代，存在错误识别的风险。在某些医学体系中，当记录有等效疗效时，替代也被接受（例如，在阿育吠陀医学体系中，穿心莲（Andrographis paniculata）可替代更稀有、成本更高的奇拉雅獐牙菜（Swertia chirayita））。同样，某些属的多个密切相关的物种有时会被使用，例如柳属（Salix）、山楂属（Crataegus）、柴胡属（Bupleurum）和淫羊藿属（Epimedium）。需要合适的分析方法来特异性（识别非真实样品为不真实，即真阴性）和灵敏度（识别真实样品为真实，即真阳性）地鉴别目标物种，并将其与掺杂物和替代品区分开来。
经济动机掺假（Economically Motivated Adulteration）也时有发生。估计表明，高达25%的膳食补充剂产品可能以某种方式被掺假。掺假食品和药品在整个历史上都很常见。
身份对有益效应可重复性和掺假检测的价值
未能评估身份会影响研究的有效性和可重复性。美国国家补充与整合健康中心（NCCIH）已制定了确保天然产物完整性的政策，用于机制和临床研究。以银杏叶提取物为例的研究强调了植物提取物正确身份、命名法以及与常用产品关联的重要性。
使用未正确鉴定的研究材料可能导致不可重复的结果和错误的结论。例如，对肉桂（Cinnamomum Schaeff.）临床研究的回顾发现，大多数试验未验证物种身份，因此结果可能受到质疑。国际人用药品注册技术要求协调会（ICH）的《优良临床实践指南E6(R3)》明确要求临床试验用研究产品必须按照适用的cGMP进行表征、生产、处理和储存。
2002年对一种名为PC-SPES的所谓草药产品的著名调查发现，其掺入了己烯雌酚等药理学活性化合物，导致误导性的疗效信号和安全风险。报告草药干预随机对照试验的CONSORT标准详细列出了临床试验中研究的植物产品充分表征所需的细节。
缺乏适当的身份验证也可能导致对产品安全性和消费者严重不良事件的错误结论。例如，2003-2009年的一系列病例报告将食用标含有北美草药黑升麻（Actaea racemosa L.）的产品与肝损伤联系起来。然而，在大多数情况下，植物的身份并未确定，加拿大卫生部的科学家对部分涉嫌引起肝毒性的黑升麻产品进行分析后发现，这些产品掺入了来自亚洲的相关Actaea物种。
类似地，一系列病例报告表明，使用含有英国薰衣草（Lavandula angustifolia Mill.）精油的产品导致年轻女孩乳房早熟或男孩青春期前男性乳房发育。随后的分析发现，一些涉及的产品主要含有合成香料成分，薰衣草即使存在，也仅是微量。尽管有证据表明至少部分这些病例报告被错误地归因于黑升麻和薰衣草，但医学文献仍继续将这些病例报告作为不良反应风险的证据，从而限制了潜在有益植物的使用。
美国药典（USP）中的植物药身份考量
美国药典公约（USP）是一个独立的、科学的非营利性公共卫生组织，致力于通过制定公共标准和相关计划来改善全球公共卫生，帮助确保药品、膳食补充剂和食品的质量、安全和益处。USP出版两部美国法律认可的官方典章，合编为《美国药典-国家处方集（USP-NF）》。USP的专业领域和重点之一是为植物来源的物品制定标准，包括分析程序和验收标准，以帮助确保其身份、纯度和强度。
USP专论规定了物品的名称、定义、规格以及与包装、储存和标签相关的要求。规格包括针对身份、组成或强度、纯度以及污染物限度的测试、程序和验收标准，这些与cGMPs的要求保持一致。植物成分的USP专论标准包含几个与身份相关的要求：专论标题、命名法、定义、鉴别测试和标签。
专论的“鉴别（Identification）”部分旨在提供分析测试，帮助确保被测物品符合定义并与标签上使用的描述一致。USP植物药专论通常包括至少两个互补或正交的鉴别测试。鉴别测试是评估植物固有特性的指南，包括其宏观形态特征和微观解剖及组织学特征。化学分类学（Chemotaxonomy）允许将植物学和化学鉴定联系起来，这是植物药身份验证的内在方面。与参考标准（Reference Standard, RS）相比，特征性化学指纹图谱可以识别植物材料并区分密切相关的物种。
USP总则指出，声称符合USP规格的成分“必须符合典章身份标准，否则将被视为掺假、冒牌或两者兼有”。因此，遵守典章中的鉴别要求并声称合规决定了该物品是否必须使用官方典章标题作为其通用名。当两种或多种物质共享一个身份时，它们必须符合专论中的相同比较标准。
确定两种成分是否共享身份是基于它们是否共享相同的质量属性，如“定义”和“标签”部分所述。对于植物提取物，除了所使用的植物部位名称外，其他标签建议还包括：制备过程中使用的除水醇溶剂外的溶剂名称；单个专论中确定的活性成分或标志化合物含量的百分比不小于（NLT）和/或不大于（NMT）。当活性成分含量未规定时，说明起始物料与最终产品的比率（即植物与提取物比率；在欧洲称为生药与提取物比率），并且当使用赋形剂时，也可说明天然提取物的百分比。
典章“鉴别”测试使用适当特异性的分析程序，与参考标准和既验收标准进行比较，以帮助识别目标物种并将其与密切相关物种、混淆材料、掺杂物和替代品区分开来。虽然“身份（identity）”和“鉴别（identification）”经常互换使用，但“鉴别”测试仅是验证身份的“辅助”手段，而非本身定义身份。
专论的“鉴别”测试可能包含一个或多个分析程序。当进行典章鉴别测试时，必须满足该测试中所有指定程序的所有要求，才能符合测试要求。被测物品未能满足规定“鉴别”测试的所有要求（即未能满足构成该测试的所有指定程序的要求）表明该被测物品与专论中描述的物品不同。
命名法
为每种物质指定一个通用名对于实现命名法的简单性和统一性非常重要。为了制定生产规格，应使用拉丁双名法以确保特异性。对于美国的膳食补充剂标签，21 CFR 101.4(h)规定“作为膳食补充剂成分的植物药（包括真菌和藻类）的通用名或常用名应与《商业草药》中标准化的名称一致”，或者如果标准化的常用名不可用，则使用拉丁双名法。明确的命名对于确保每个独特的成分仅由一个名称标识至关重要，并且鉴别测试和其他要求可以确定其身份并与其他物质区分开来。
独特的名称很重要，因为如果一个密切相关的物品（例如，从同一植物但不同部位或通过不同加工获得的成分）不符合身份标准，则必须使用一个独特且可区分的名称。例如，USP-NF为紫锥菊地上部分（紫锥菊（Echinacea purpurea (L.) Moench（菊科）开花期采收的地上部分）和紫锥菊根（紫锥菊（Echinacea purpurea (L.) Moench（菊科）生长3年或以上后于秋季采收的干燥根茎和根）分别出版了专论。另一个基于制造加工或制备的例子是蔓越莓（ Vaccinium macrocarpon Aiton（杜鹃花科）成熟果实）系列专论，其中包括蔓越莓果粉、蔓越莓果汁、蔓越莓果干汁、蔓越莓果汁浓缩物和蔓越莓果汁干提取物的单独专论。
USP还为两种密切相关植物物种的商业原料物品和一种可从两者中来源的化学富集商业物品创建了专论。例如，有藤黄果（Garcinia gummi-gutta (L.) N.Robson（同义词G. cambogia Desr.，藤黄科）果实干燥果皮）、印度藤黄（Garcinia indica (Thouars) Choisy）果实干燥果皮和粉状藤黄羟基柠檬酸提取物的专论，后者可由藤黄果或印度藤黄通过水、醇或它们的混合物提取，随后以钙、钾、镁和/或钠盐的形式稳定（-）-羟基柠檬酸含量。
请注意，植物物品拉丁双名法的命名作者作为身份命名法的关键组成部分包含在每个USP-NF专论中。作者的引文对于追溯拉丁双名的来源以防止混淆重复名称或同义词并确认正确的命名法至关重要。一个很好的例子是文献中描述了两种不同物种使用相同的拉丁双名Illicium anisatum的情况。只有作者区分了这两个名称：Illicium anisatum L. 是有毒的日本八角（Japanese star anise）的正确拉丁双名，而Illicium anisatum Lour. 是可食用的中国八角（Chinese star anise）的不正确拉丁双名。可食用八角油（Star Anise Oil）的NF专论中接受的拉丁双名是Illicium verum Hook.f.。在商业中已确立的拉丁双名同义词包含在专论的“定义”部分以作澄清，例如库拉索芦荟（Aloe vera (L.) Burm.f.）（同义词Aloe barbadensis Mill., 阿福花科）。
USP的《USP膳食补充剂专论标题指定指南》和《USP草药典专论标题指定指南》分别为USP-NF和草药典（HMC）中收录的膳食成分和膳食补充剂剂型以及草药成分的专论标题制定提供了系统方法。
成分在商业上被认可的无歧义名称应得到适当身份测试的支持。例如，富含玉米黄质的植物提取物和一种特定的纯化玉米黄质异构体形式，内消旋玉米黄质（meso-zeaxanthin），通过不同的名称进行区分。USP-NF将万寿菊玉米黄质提取物（Aztec Marigold Zeaxanthin Extract）定义为源自万寿菊（Tagetes erecta L.，菊科）花朵的纯化提取物，由富含玉米黄质的Scarletade栽培品种的种子生长而成。
分析方法概述
宏观和微观鉴别方法
诊断性的形态学和解剖学特征通过宏观和微观检查用于区分植物物品与相关物种。USP-NF一般章节<563>《植物来源物品的鉴别》定义了诊断特征，包括器官、组织、细胞类型和排列、分泌道或导管的类型及其周围上皮细胞的数量，以及出现在细胞质、细胞器、液泡、腔隙或细胞壁中的后含物（ergastic substances）的存在和类型。为了帮助解释植物物品的自然变异性，USP专论和《膳食补充剂典章》中的支持信息包括基于多个标本检查的关键诊断特征的大小范围以及颜色和质地的变化。
在建立明确的形态学和解剖学鉴别特征时，参考在适当生长阶段（例如，有花和果实）的植物经过认证的植物标本馆标本对于设定捕捉必要大小、形状和其他可变特征范围的规格至关重要。然后，这些特征可以与经过认证的植物参考标准进行比较，可靠地应用于商业材料的鉴定，这些材料通常由于收获后加工而缺失某些植物部分。当根是商业物品时，花序的特征形状和颜色可能因修剪而移除，加工可能会改变植物物品的颜色和质地，导致其可能与其他无关物种非常相似。例如，野生奎宁根（Parthenium integrifolium L.，菊科）刚采收的根在外观上与狭叶紫锥菊（Echinacea angustifolia DC.）或苍白紫锥菊（E. pallida (Nutt.) Nutt.）的根不相似。然而，一旦根被干燥、切割和过筛，它与狭叶紫锥菊或苍白紫锥菊的根有着惊人的相似之处，尽管它拥有自己特有的风味和香气。对于初步的视觉识别，通过将源头上采集的植物凭证标本与植物标本馆的标本进行比较，一个创新工具是虚拟植物标本馆。例如，C. V. Starr虚拟植物标本馆是纽约植物园William and Lynda Steere植物标本馆数字化标本的门户，已数字化超过四百万份标本。
色谱鉴别方法
指纹图谱（也称为谱型分析）方法是广泛使用的鉴别方法之一。
高效薄层色谱法（HPTLC）
对于高效薄层色谱法（HPTLC）指纹图谱，与参考标准相比，在白光或紫外（UV）光下，衍生化前后斑点的相对位置、颜色和强度有助于识别一些诊断性成分。在符合cGMP的环境中，结果的再现性和完整性至关重要。USP-NF一般章节<203>《植物来源物品鉴别的高效薄层色谱法程序》提供了指南和标准参数，以确保结果在实验室间的可重复性。通常使用单个参考标准（或其混合物）和植物提取物参考标准进行系统适用性监控，以帮助确定斑点的位置和分离度。参考标准色谱图中关键斑点的分离度、位置和颜色应在规定的公差范围内与专论中的描述匹配。
液相色谱法
对于高效液相色谱法（HPLC）或超高效液相色谱法（UHPLC）指纹图谱，成分的峰相对保留时间和强度与参考标准（通常是植物提取物）进行比较。特征峰之间的面积或含量比率也可以定义为鉴别测试的另一个参数或要求。USP-NF一般章节<621>《色谱法》规定了色谱方法的系统适用性测试（SST）要求。对于HPLC，这些系统适用性测试通常规定以下内容：（1）确保待定量峰达到基线分离的分离度要求（不小于1.5）；（2）最大拖尾因子，通常不大于2.0；（3）相对标准偏差（%RSD）的最大值不大于2.0%。除了这些SST，植物药专论还包括“色谱相似性（Chromatography Similarity）”测试，其中USP植物提取物参考标准的谱图需要在峰识别和相对保留时间方面与分析证书中提供的谱图匹配。
当使用HPTLC、HPLC或UHPLC进行化学指纹图谱分析时，重要的是不要在没有先前方法验证的情况下直接将用于植物原料的鉴别测试扩展到植物提取物，因为方法的适用性（fitness for purpose）需要针对每个基质独立确认。提取过程可能由于使用不同的溶剂和/或不同的溶剂浓度而导致化学成分的损失。此外，即使重复多次，溶剂与单个成分的极性不匹配也会降低提取效率。将原料与成品进行比较可能尤其成问题，因为经常会添加其他成分，例如混合补充剂。组成的变化否定了使用化学计量学方法建立相似性的可能性。
化学计量学（Chemometrics）
使用多变量统计分析方法可以基于色谱或光谱谱图提供确定样品相似性的客观手段。USP-NF一般章节<1039>《化学计量学》提供了关于化学计量学分析和解释典型多变量数据的科学合理实践的指南。可以区分植物物品，涉及它们的分类学身份、地理来源、采集季节和其他变异体。
化学计量学方法可应用于靶向（数字化成分矩阵，如食品数据库）或非靶向（原始色谱图或光谱）数据集，范围可从用于初始数据探索性分析的基本主成分分析（PCA）到使用人工神经网络进行图像分析的高度复杂的深度学习方法。对于植物材料，化学计量学方法通常用于确定测试材料是否与参考材料相同。统计上不同的植物组成模式将在PCA得分图中导致单独的分组。通过适当的实验设计，化学计量学方法通常应用于定量数据集，并可用于分析多种类型的光谱和色谱数据。AOAC附录K描述了《植物鉴定方法验证指南》。在该指南中，使用PCA区分西洋参（Panax quinquefolius L.）和亚洲人参（Panax ginseng C.A.Mey.）来说明通用验证方法，但化学计量学方法已应用于各种其他植物药。最近，它被用于在适当的数字化和预处理后，基于HPTLC分析区分蔓越莓补充剂。另一个将PCA应用于植物材料的优秀例子是对玛卡（Lepidium meyenii Walp., 十字花科；同义词L. peruvianum G.Chacón）的分析，这是一种在其原产地秘鲁海拔3500至4500米处作为食物来源种植的块茎，现在也在中国种植。
最简单的化学计量学方法使用单类建模（one-class modeling）来确定测试样品是否与一组参考样品匹配。这种方法产生一个二元结果，告诉分析员测试样品是否与参考样品相似（是）或不相似（否）。分析员可以为测试指定统计置信水平。如果从各种生长地点、年份、气候和加工方法收集样品，使用一组参考样品可以解释材料的生物变异。单类建模可被视为一项调查或初步测试，用于识别需要进一步使用靶向方法测试的样品。
基因组学方法（Genomic Methods）
传统上，物种鉴定依赖于形态特征的观察和比较。然而，随着分子生物学的进步，这些特征背后的遗传信息日益成为物种分化的有力工具。例如，内部转录间隔区2（ITS2）作为一个广泛使用的DNA条形码，已在超过4800种药用植物物种中进行了分析，在物种水平上的总体鉴定成功率达到92.7%。这些研究强调了基因组学方法在物种鉴定中的稳健性，特别是当植物材料通过收获后加工失去其诊断特征时。
广泛的基因组信息可用于测试植物药身份，范围从整个基因组和完整的质体序列到短的条形码区域。相应地，各种实验室技术使研究人员能够提取和查询这些数据，包括各种测序方法和基于聚合酶链式反应（PCR）的方法以产生物种特异性扩增子谱图。
基因组数据，就像植物标本馆中的凭证标本一样，被保存并可在公共数据库中获取，例如GenBank和生命条形码数据系统（Barcode of Life Data Systems）。虽然这些存储库作为科学界和行业的宝贵参考，但专门用于质量控制中植物药身份测试的 curated 数据库尚未建立。
尽管有其效用，基因组学方法有重要的局限性。高度加工的植物材料可能含有降解的DNA，显著降低基于DNA的鉴定效果，需要仔细的测试设计和谨慎的解释以避免错误的结论。此外，一旦形态学背景丢失，遗传信息本身无法揭示DNA源自哪个特定的植物部位（例如，根、茎或叶）。因此，必须谨慎解释DNA数据以避免错误的结论。使用已建立的色谱技术对新兴的基于DNA的方法进行交叉验证对于建立对其效用的信心至关重要。
适用性（Fitness for Purpose）：在不同基质中应用方法
身份方法的适用性，由方法的特异性和灵敏度定义，必须针对分析物的特定基质建立，以避免假阳性或假阴性结果。分析物的基质对分析测试程序实现身份测试目标的能力有显著影响。存在几种形式的植物原料——完整的新鲜或干燥植物部位，无论是整体还是粗切形式，以及不同粒径的粉碎材料和通过不同制造工艺加工的提取物。赋形剂可能被有意用于标准化或增强功能性，这为植物基质增加了另一层复杂性，从而也增加了方法验证任务的复杂性。此外，行业中的常见做法是对植物原料进行微生物减少过程，这会影响组成、某些身份测试的结果以及质量参数，包括化学成分的改变、宏观或感官变化（例如，叶和花的变色、气味和味道的可察觉变化）和微观变化（例如，生样品和蒸制样品的微观谱图明显不同）。
一些常用方法及其用于测试不同基质的原理概括在表中。
验证指南
关于用于设定质量规格的分析方法，cGMP法规要求制造商验证实验室检查和测试方法适合其预期用途，并确定和使用适当、科学有效的方
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