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中藥科學新知

葛根湯品質評價創新精進成果 第一報

財團法人台灣必安研究所

摘自新醫藥周刊第2560期


傳統中藥有別於西方醫學,使用歷史及經驗已累積延續數千年,由古代神農氏累積的藥物使用經驗,到東漢時期集結成【神農本草經】,為現存最早的中醫藥著作。但傳統中藥最常被質疑的,就是成份組成不明,無法有效進行品質管控。以葛根湯為例,葛根湯記於傷寒論,由葛根、麻黃、生薑、桂枝、芍藥、炙甘草及大棗所組成,主治頭痛身疼、發熱無汗及項背強痛等,常用於治療感冒相關症狀。自20世紀起,由於中藥濃縮製劑技術不斷演進,與品質控管相關的分析技術與儀器設備也大幅度進步。台灣必安研究所接續日前提出「中藥濃縮製劑品質評價創新精進計畫」內容,建立各種分析平台,除了一般性的定量藥材指標成份外,全面解析中藥濃縮製劑組成比例,使中藥濃縮製劑不再有組成混沌不明的刻板印象,本次將針對中藥濃縮製劑多指標成份分析成果進行說明。
中藥濃縮製劑組成複雜,不像西藥能以活性藥物成份(active pharmaceutical ingredient, API)與賦形劑構成的概念清楚說明。台灣必安研究所以研究中藥濃縮製劑40餘年的經驗,提出中藥濃縮製劑全組成概念如圖一。首先,依據【藥品查驗登記審查準則第八十六條】規範記載“濃縮製劑之乾浸膏與賦形劑比例,以一比一為原則,以一比三為上限”,以此原則,中藥濃縮製劑賦形劑約佔50-60%;此外,植物性中藥材為最常使用的藥材原料,植物組織內單糖及雙糖等成份約佔中藥濃縮製劑的15-30%,其次為多醣體、蛋白質、胺基酸及核苷的10-20%、水分2-5%及灰分與無機元素的2-5%,至於最常用於評估中藥濃縮製劑品質的有機小分子化合物,則僅佔1-5%。因此,台灣必安研究所選擇順天堂葛根湯濃縮顆粒為分析樣品,進行品質評價創新精進計畫,以下為各分項執行結果:
一、有機小分子化合物
      現今評價中藥濃縮製劑品質仍然以有機小分子化合物為主,但台灣中藥典第二版及中華人民共和國藥典2010年版皆無記載中藥複方指標成份管控項目,僅針對藥材本身進行規範,以本次分析標的葛根湯為例,藥材應管控的小分子化合物如下:
1. 葛根: Puerarin (Puer,葛根素)
2. 麻黃: Ephedrine ((-)-Eph,麻黃素)及Pseudoephedrine ((+)-Eph,偽麻黃素)
3. 生薑: 6-Gingerol (6-G,薑辣素)及6-Shogaol (6-S,薑烯酚)
4. 桂枝: Cinnamaldehyde (CAD,桂皮醛)
5. 芍藥: Paeoniflorin (PF,芍藥苷)
6. 炙甘草: Glycyrrhizin (Gly,甘草素)及Liquiritin (Liq,甘草苷)
      上述有機小分子化合物,約僅占葛根湯濃縮顆粒的1-5%而已,加上【中藥濃縮製劑制訂指標成份定量法及規格注意事項】規範指出“每一處方中應選擇來自不同原料藥之二種以上指標成份予以定量”,市面上多數中藥濃縮製劑廠皆僅選擇2個指標成份進行定量,實不足以代表整個葛根湯濃縮顆粒的品質。衛生福利部中醫藥司委託大專院校進行市售葛根湯濃縮顆粒指標成份及規格範圍統計,結果顯示,依據不同藥廠規範,個別選擇性的挑選炙甘草的Gly (各廠規格落在0.4-11.7 mg/day)、麻黃的(-)-Eph與(+)-Eph總和 (各廠規格落在1.2-6.0 mg/day)、芍藥的PF (各廠規格落在0.6-8.9 mg/day)及葛根的Puer (各廠規格落在5.8-17.3 mg/day)。由此數據可知,台灣中藥濃縮製劑廠針對葛根湯濃縮顆粒的指標成份選擇及規格制定大不相同,對於中醫師或民眾在選擇產品,以及如何正確性的評估葛根湯濃縮顆粒品質上,將會造成一大困擾。
有鑒於此,台灣必安研究所全面性的進行順天堂葛根湯濃縮顆粒分析,除了依循藥典規範的藥材指標外,另選成份含量高及有顯著療效的指標成份進行評估,如葛根藥材除了選擇葛根素(Puer)之外,葛根藥材內大豆異黃酮苷(daidzin, Dzin)及大豆異黃酮(daidzein, Dzein)成份經文獻報導也具有治療偏頭痛、過敏性鼻炎及抗發炎止痛的功效;白芍中芍藥內酯苷(Albiflorin, AF)成份具有抗發炎止痛的功效;桂枝中桂皮酸(Cinnamic acid, CA)及2-甲氧基肉桂醛(2-Methoxycinnamaldehyde, 2-MCAD)成份同樣具有抗發炎止痛的功效。因此,同時分析上述指標成份含量更能全面性的顯示葛根湯濃縮顆粒的品質。台灣必安研究所以累積40餘年的分析經驗,開發葛根湯多指標成份分析方法,以3D指紋圖譜呈現方式,可清楚的解析葛根湯內各指標成份的分布(圖二)。定量計算後結果如圖三,順天堂葛根湯濃縮顆粒中君藥-葛根內葛根素含量為最高,而其餘藥材及其組成皆有一定的比例,不偏重於單一藥材指標含量,這正是傳統中藥五千年來最經典之處。不同的藥材經過共同煎煮後,自然而然的調和為該方劑內最適當的組成比例,並非追求單一藥材指標含量最高,而是以符合古方煎煮方式(現稱標準湯劑)為最終的目標。
      除此之外,麻黃內(-)-Eph及(+)-Eph含量比例為功效性與安全性並重的議題,(-)-Eph廣泛報導具有促進血管收縮、止痛及發汗的功效;而(+)-Eph引發血壓升高、心悸及焦慮的副作用較(-)-Eph顯著,一般而言,葛根湯內(-)-Eph含量應大於(+)-Eph,始能兼顧到功效性及安全性,藉由圖三多指標成份結果顯示,順天堂葛根湯濃縮顆粒(-)-Eph含量顯著高於(+)-Eph,符合上述之論點。經指標成份含量加總後,順天堂葛根湯濃縮顆粒內有機小分子化合物約莫僅佔1%。
二、單糖及雙糖
      單糖及雙糖為植物中重要的一次代謝物,也是中藥濃縮製劑除了賦型劑之外含量最多的組成因子,藥材本身經過煎煮之後便會釋出葡萄糖、蔗糖或果糖等不同型態結構。由於糖類成份結構不具紫外線吸收特質,台灣必安研究所利用高效液相層析儀(HPLC)串聯蒸發光散射檢測器(Evaporative Light Scattering Detector, ELSD)進行順天堂葛根湯濃縮顆粒單糖及雙糖含量檢測,結果如下,順天堂葛根湯濃縮顆粒中葡萄糖約13.0%、果糖約12.5%及蔗糖約3.5%,因此單糖及雙糖共約佔了29%的含量。
三、多醣體、蛋白質、胺基酸及核苷
      多醣體為構成植物組織架構的重要成份,不同於單糖及多糖可利用HPLC-ELSD進行含量偵測,台灣必安研究所利用滴定法測量順天堂葛根湯濃縮顆粒多醣體含量,約佔10%。此外,不同胺基酸與核苷,如腺苷(Adenosine)與鳥嘌呤(Guanine)等所含比例較小,經HPLC分析後得知,共約佔2%。
四、灰分與無機元素
       雖然濃縮顆粒為藥材經煎煮、濃縮及造粒後而得,仍會含有少量灰分,順天堂葛根湯濃縮顆粒總灰分經測得後約為3.5%。
      微量元素對於人體健康扮演舉足輕重的角色,中醫藥司對於人體有害的總重金屬含量規範需在30 ppm以下,分項重金屬方面,砷(As)需在3 ppm以下、鎘(Cd)需在0.5 ppm以下、汞(Hg)需在0.5 ppm以下及鉛(Pb)需在10 ppm以下。除需遵循中醫藥司規範外,也期許台灣生產製造的中藥濃縮製劑應該能與國際製藥規格接軌,根據國際醫藥法規協合組織(International Conference on Harmonization, ICH) 新藥規範Q3D Elemental Impurities Regulation (金屬或少量元素之不純物含量規範)中定義,微量元素中Class I為危險程度最高、Class 2A及2B為危險程度次高及Class 3 為危險程度較低,含量限制整理如表一。
       台灣必安研究所已於2006年在知名國際期刊Journal of Separation Science發表微量元素分析論文,可利用ICP/MS同時分析中藥複方-甘露飲中70種微量元素。應用此分析條件進行順天堂葛根湯濃縮顆粒內微量元素分析,結果顯示,不論是中醫藥司規範的總重金屬含量、個別重金屬含量,以至於應用於新藥開發所應遵循的ICH Q3D regulation,順天堂葛根湯濃縮顆粒皆符合相關規範。
       維持人體健康,除需規範總重金屬含量限制外,其它微量元素如鈣(Ca)、鉀(K)、鎂(Mg)與鋅(Zn)等,在一定的含量範圍內是有助於維持正常生理活性。分析結果顯示,順天堂葛根湯濃縮顆粒Ca含量約在4,000 ppm、K含量約在7,000 ppm及Mg含量約在3,500 ppm左右。數值雖然看起來不低,但換算成日服量計算,順天堂葛根湯濃縮顆粒一日服用量中Ca含量其實遠低於一片45 g的乳酪片,K含量遠低於一根香蕉,而鎂含量則遠低於一盤100 g的小魚干。除了這些含量較高的微量元素外,其餘大部分皆在1 ppm以下(圖四)。民眾於服用此藥物時,實無需擔心會攝取過多微量元素而影響健康。以上利用ICP/MS分析得到70種微量元素,大約佔整個處方含量的0.5%。
      由於植物藥材種植土壤不同,藥材加工是否完全符合規範,是否以不當炮製方式或添加增重粉等因素,皆會影響最終產品微量元素的分布,這方面是民眾以往較忽略的一點,藉由此品質評價創新系統分析,更能為民眾健康把關。
五、水分含量
      利用藥典規範乾燥減重方法測得,順天堂葛根湯濃縮顆粒水分含量約在4%  左右。
結論
      綜合以上各分析結果,順天堂葛根湯濃縮顆粒內各組成如下:賦形劑50%、單糖及雙糖類29%、多醣及蛋白質、氨基酸與核苷酸12%、有機小分子化合物1%、水份4%及灰份與無機化合物4%,繪製含量分佈如圖五。此外,台灣必安研究所也將該產品進行310項農藥殘留測試,結果皆為未檢出。
      台灣必安研究所從事中藥科學化研究40餘年來,積極以現代科學分析方法,嘗試解開中藥這五千年以來老祖宗的智慧結晶。提出中藥品質評價新思維,期望能改變目前對於中藥濃縮製劑品質評價的固有印象,跳出僅針對少數指標成份進行管控的框架,台灣必安研究所未來繼續以實證醫學療效評估進行研究,將中藥濃縮製劑由品質管控到藥效評估進行一系列的專題報導,帶給民眾更多更正確的用藥概念。