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Publication
Development of a DNA-based methodology for the identification of Pfaffia glomerata in herbal products
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Authors
Abstract(s)
Pfaffia glomerata (Brazilian ginseng) is a medicinal plant widely recognized for its adaptogenic, anti-inflammatory, and immunomodulatory properties. Due to its growing commercial value, as well as to its common name that includes the word “ginseng”, and the morphological similarity to other ginsengs, it is increasingly prone to adulteration. This study aimed to develop and validate a species-specific real-time PCR method for the identification and quantification of P. glomerata in commercial herbal products. Primers targeting the ITS1 region were designed and evaluated both in silico and experimentally. Specificity was assessed against 51 medicinal plant samples, including other species known for their adaptogenic properties.
Sensitivity assays confirmed an absolute detection limit of 0.001 ng of P. glomerata DNA.
Quantitative analysis using binary mixtures with Withania somnifera and the ∆Cq normalization method reliably detected P. glomerata at levels as low as 0.1% (w/w) and allowed the accurate estimate of the percentage of P. glomerata material in the range of 50% to 0.1% (m/m). The method was applied to 25 commercial products labeled as P. glomerata, Pfaffia paniculata, Pfaffia, Brazilian ginseng, or other possibly adulterant species of Brazilian ginseng, seven samples showed inconsistencies with the label and were considered as adulterated. P. glomerata DNA was also found to be present in nine other samples, but only at trace amounts (<LOQ of 0.1%), suggesting a cross-contamination rather than adulteration. These findings highlight the high sensitivity of the developed method but also evidence the importance of using the ∆Cq normalization method to estimate the amounts of P. glomerata in mixtures. The results also showed that the molecular strategy developed was effective and sensitive for the authentication of P. glomerata and confirmed the method’s capacity to authenticate P. glomerata and distinguish
it from other adulterant species. The results reveal a high rate of adulteration (3 out of 6) among products marketed under the name P. glomerata or “Brazilian ginseng,” with recurrent substitution of P. glomerata by P. paniculata. In addition, two samples labeled as P. paniculata were found to be P. glomerata, indicating a high level of mislabeling among the two Pfaffia species. These findings highlight weaknesses in labeling practices and support the need for molecular tools to ensure botanical authenticity, for a reliable traceability within the adaptogenic plant market and Pfaffia genus in particular.
Pfaffia glomerata (ginseng brasileiro) é uma planta medicinal amplamente reconhecida por suas propriedades adaptogénicas, anti-inflamatórias e imunomoduladoras. Devido ao seu crescente valor comercial, bem como ao facto de seu nome comum incluir a palavra “ginseng” e à sua semelhança morfológica com outros ginsengs, está cada vez mais sujeita a adulteração. Este estudo teve como objetivo desenvolver e validar um método de PCR em tempo real específico para a identificação e quantificação de P. glomerata em produtos fitoterápicos comerciais. Foram desenhados primers direcionados para a região ITS1, avaliados in silico e experimentalmente. A especificidade foi testada contra 51 amostras de plantas medicinais, incluindo outras conhecidas por suas propriedades adaptogénicas. Ensaios de sensibilidade confirmaram um limite absoluto de deteção de 0,001 ng de DNA de P. glomerata. A análise quantitativa, utilizando misturas binárias com Withania somnifera e o método de normalização ∆Cq, detetou de forma confiável P. glomerata em níveis tão baixos quanto 0,1% (p/p) e permitiu estimar com precisão a percentagem de material de P. glomerata na gama de 50% a 0,1% (m/m). O método foi aplicado a 25 produtos comerciais rotulados como P. glomerata, Pfaffia paniculata, Pfaffia, ginseng brasileiro ou outras espécies possivelmente adulterantes de ginseng brasileiro. Sete amostras apresentaram inconsistências com o rótulo e foram consideradas adulteradas. DNA de P. glomerata também foi encontrado em outras nove amostras, mas apenas em quantidades residuais (<LOQ de 0,1%), sugerindo contaminação cruzada e não adulteração. Estes resultados destacam a alta sensibilidade do método desenvolvido, mas também evidenciam a importância da utilização do método de normalização ∆Cq para estimar as quantidades de P. glomerata em misturas. Os resultados também mostraram que a estratégia molecular desenvolvida foi eficaz e sensível para a autenticação de P. glomerata, confirmando a capacidade do método para distinguir a espécie de possíveis adulterantes. Foi revelada uma taxa elevada de adulteração (3 em cada 6) entre os produtos comercializados sob o nome P. glomerata ou “ginseng brasileiro”, com substituição frequente de P. glomerata por P. paniculata. Além disso, duas amostras rotuladas como P. paniculata foram identificadas como P. glomerata, indicando um elevado nível de erros de rotulagem entre as duas espécies de Pfaffia. Esses resultados evidenciam falhas nas práticas de rotulagem e reforçam a necessidade de ferramentas moleculares para garantir a autenticidade botânica, possibilitando uma rastreabilidade fiável no mercado de plantas adaptogénicas e, em particular, do género Pfaffia.
Pfaffia glomerata (ginseng brasileiro) é uma planta medicinal amplamente reconhecida por suas propriedades adaptogénicas, anti-inflamatórias e imunomoduladoras. Devido ao seu crescente valor comercial, bem como ao facto de seu nome comum incluir a palavra “ginseng” e à sua semelhança morfológica com outros ginsengs, está cada vez mais sujeita a adulteração. Este estudo teve como objetivo desenvolver e validar um método de PCR em tempo real específico para a identificação e quantificação de P. glomerata em produtos fitoterápicos comerciais. Foram desenhados primers direcionados para a região ITS1, avaliados in silico e experimentalmente. A especificidade foi testada contra 51 amostras de plantas medicinais, incluindo outras conhecidas por suas propriedades adaptogénicas. Ensaios de sensibilidade confirmaram um limite absoluto de deteção de 0,001 ng de DNA de P. glomerata. A análise quantitativa, utilizando misturas binárias com Withania somnifera e o método de normalização ∆Cq, detetou de forma confiável P. glomerata em níveis tão baixos quanto 0,1% (p/p) e permitiu estimar com precisão a percentagem de material de P. glomerata na gama de 50% a 0,1% (m/m). O método foi aplicado a 25 produtos comerciais rotulados como P. glomerata, Pfaffia paniculata, Pfaffia, ginseng brasileiro ou outras espécies possivelmente adulterantes de ginseng brasileiro. Sete amostras apresentaram inconsistências com o rótulo e foram consideradas adulteradas. DNA de P. glomerata também foi encontrado em outras nove amostras, mas apenas em quantidades residuais (<LOQ de 0,1%), sugerindo contaminação cruzada e não adulteração. Estes resultados destacam a alta sensibilidade do método desenvolvido, mas também evidenciam a importância da utilização do método de normalização ∆Cq para estimar as quantidades de P. glomerata em misturas. Os resultados também mostraram que a estratégia molecular desenvolvida foi eficaz e sensível para a autenticação de P. glomerata, confirmando a capacidade do método para distinguir a espécie de possíveis adulterantes. Foi revelada uma taxa elevada de adulteração (3 em cada 6) entre os produtos comercializados sob o nome P. glomerata ou “ginseng brasileiro”, com substituição frequente de P. glomerata por P. paniculata. Além disso, duas amostras rotuladas como P. paniculata foram identificadas como P. glomerata, indicando um elevado nível de erros de rotulagem entre as duas espécies de Pfaffia. Esses resultados evidenciam falhas nas práticas de rotulagem e reforçam a necessidade de ferramentas moleculares para garantir a autenticidade botânica, possibilitando uma rastreabilidade fiável no mercado de plantas adaptogénicas e, em particular, do género Pfaffia.
Description
Keywords
Pfaffia glomerata Medicinal plants Authenticity Real-time PCR