邱福祥 謝懿涵 阮威威 林國榮*
(莆田學(xué)院環(huán)境與生物工程學(xué)院,福建省新型污染物生態(tài)毒理效應(yīng)與控制重點實驗室,福建莆田 351100)
銀杏是我國獨有樹種,資源總量占全世界的90%,銀杏葉產(chǎn)量占世界的70%。銀杏樹被賦予“神奇的醫(yī)療之樹”美稱,其作為藥用己有六百多年的歷史。近些年來,國內(nèi)外學(xué)者與科研機構(gòu)對銀杏葉的活性成分及其分離純化技術(shù)、藥理實驗和臨床應(yīng)用進行了大量的研究工作。銀杏葉中含有的黃酮類化合物種類超過40種,具有極強的清除自由基和抗氧化能力,故而廣泛用于預(yù)防和治療心腦血管疾病。銀杏葉提取物在治療和預(yù)防疾病方面具有顯著的功效,其應(yīng)用之廣涉及醫(yī)藥、生物農(nóng)藥、獸藥、食品、化妝品等。
黃酮類化合物廣泛存在于植物界,是許多中草藥的有效成份。眾多研究顯示,黃酮類化合物具有廣泛的生物活性,包括抗氧化、抗突變、抗衰老、抗腫瘤、抗菌、調(diào)節(jié)血管滲透等作用,其中最為重要的是黃酮類化合物的抗氧化活性,主要表現(xiàn)在減少自由基的產(chǎn)生和清除自由基兩方面。本試驗通過乙醇浸提法提取銀杏葉黃酮,著重考察大孔樹脂分離銀杏葉黃酮的工藝。通過靜態(tài)實驗篩選出適宜富集介質(zhì),并動態(tài)考察其適宜上樣流速、上樣濃度、洗脫流速、洗脫劑濃度和洗脫量;通過化學(xué)方法檢測銀杏葉黃酮對超氧陰離子、羥自由基的清除作用及小鼠常壓耐缺氧試驗,初步了解銀杏葉黃酮的抗氧化活性。
干燥銀杏葉,購于莆田紫金藥店;動物,清潔級昆明種小鼠,雌雄各半,體重(20±1.8)g,由福建醫(yī)大實驗動物研究所提供。
乙醇、AlCl3、Tris、鹽酸、硫酸亞鐵等均為分析純;盧丁標(biāo)準(zhǔn)品,中國藥品生物制品檢定所。
HZ816大孔吸附樹脂,華東理工大學(xué)華震科技有限公司;D101、HZ816、HPD450、AB-8大孔吸附樹脂,天津光復(fù)精細化工研究所;聚丙烯酰胺樹脂。
BHZ9146A電熱恒溫干燥器;BS224S電子天平,Sartorius公司;Spectrun752型紫外-可見分光光度計;SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵;EYELA N-1000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,EYELA公司;DBS-100自動分部收集器,上海滬西分析儀器廠;THZ-82恒溫振蕩器,江蘇天由有限公司。
1.3.1 總黃酮含量測定方法
黃酮吸光度測定:取1 mL樣品液于試管中,依序加入0.5 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%AlCl3溶液和2 mL水,混合均勻后靜置10 min,然后于420 nm比色測定,參比對照時,AlCl3改為水,當(dāng)測定結(jié)果不在分光光度計適合范圍內(nèi)的,則對樣品液進行適當(dāng)濃縮或稀釋至測定吸光度在0.4~0.9之間。
蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制:準(zhǔn)確稱取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品0.010 0 g,用體積濃度50%的乙醇溶解,并用50 mL容量瓶定容,搖勻,得到蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為0.20 mg/mL。
蘆丁標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制:分別吸取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL、6.0 mL、7.0 mL、8.0 mL于10 mL的容量瓶中定容,搖勻配成不同質(zhì)量濃度蘆丁標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進行測定。以蘆丁質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),吸光度為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,得回歸方程y=0.933x-0.004 8,R2=0.999 1。
1.3.2 銀杏葉總黃酮的提取
將銀杏葉置于烘箱干燥,精確稱取一定量,置于燒杯中,并按固液比1 g∶18 mL加入體積濃度65%乙醇,放入HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋中70℃浸提3 h,進行銀杏葉總黃酮提取,提取液經(jīng)過濾、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮到一定體積,備用。
1.4.1 大孔樹脂預(yù)處理
將各種型號吸附樹脂經(jīng)過一定處理后再用乙醇浸泡24 h,并用蒸餾水洗至無醇味,備用。
1.4.2 富集介質(zhì)篩選
靜態(tài)吸附容量的測定:量取已處理好的D101、HZ816、HPD450、AB-8大孔吸附樹脂、聚丙烯酰胺樹脂各5.0 mL,分別置于100 mL具塞三角燒瓶中,各加入20.0 mL銀杏葉黃酮溶液,蓋緊瓶塞,置于恒溫振蕩器中恒溫振蕩,另取一個具塞三角燒瓶加入20.0 mL銀杏葉黃酮溶液作為對照組一并放入恒溫振蕩器,振蕩9 h充分吸附后,取吸附余液測定銀杏葉黃酮含量,按式(1)計算吸附量,按式
(2)計算吸附率。
將上述各瓶中混合液進行過濾,去除吸附余液,再將其置于錐形瓶中,加入體積濃度65%乙醇30.0 mL,封口置振蕩器中振蕩2 h,檢測各樹脂解析液銀杏葉黃酮含量,按式(3)計算解吸率。
式中:C0——樣液質(zhì)量濃度,mg/mL;
C——吸附后樣液中總黃酮質(zhì)量濃度,mg/mL;
V——樣液體積,mL;
Vs——樹脂體積,mL;
C1——解吸液中總黃酮質(zhì)量濃度,mg/mL;
V1——洗脫劑體積,mL。
1.4.3 樹脂HPD450對銀杏葉黃酮的富集
1.4.3.1 動態(tài)吸附
量取15mL處理好的HPD450大孔吸附樹脂,濕法裝柱?;緱l件為分別上樣黃酮樣品液150mL,通過改變上樣液流速(1 BV/h、2 BV/h、3 BV/h)和上樣液質(zhì)量濃度(0.367 5 mg/mL、0.551 3 mg/mL、0.735 0 mg/mL)的試驗,用分部收集器收集流出液,測定其吸光度,確定最適上樣流速和上樣液質(zhì)量濃度。
1.4.3.2 動態(tài)洗脫
按相同上樣條件進行吸附,上樣量為50 mL黃酮濃縮液用水稀釋成100 mL,吸附后用一定流速和90 mL一定體積乙醇進行洗脫,分部收集測定其吸光度,通過改變洗脫流速(2 BV/h、3 BV/h)和乙醇體積濃度(50%、65%、80%)的試驗,考察其適宜洗脫流速和洗脫液濃度。
1.4.3.3 工藝驗證
按照以上確定的適宜工藝條件重復(fù)試驗5次,得到全部洗脫液濃縮后凍干,再稱取一定量凍干品溶于適量乙醇,測定總黃酮吸光度,計算其得率和純度。
1.4.4 銀杏葉黃酮的抗氧化活性
1.4.4.1 銀杏葉黃酮對超氧陰離子的清除作用
取5份5 mL pH8.2 Tris-HCl緩沖液,分別加入提取液質(zhì)量濃度1/5、2/5、3/5、4/5和提取液5種不同質(zhì)量濃度銀杏葉黃酮溶液20 μL,再加5 μL 50 mmol·L-1鄰苯三酚,搖勻。以pH8.2 Tris-HCl緩沖液為空白對照,測定不同時間的吸光度,按式(4)計算抑制率。
式中:A0——空白吸光度;
A1——加黃酮樣液的吸光度。
1.4.4.2 銀杏葉黃酮清除羥自由基的作用
采用鄰二氮菲-Fe2+氧化法檢測H2O2/Fe2+產(chǎn)生的羥自由基的方法考察銀杏葉黃酮對羥自由基的清除作用。取4支試管,分別加入0.75 mmol/L鄰二氮菲無水乙醇溶液1 mL、0.2 mol/L的磷酸鹽緩沖液(PBS,pH7.40)2 mL、蒸餾水1 mL(第3支用0.735 mg/mL銀杏葉黃酮、第4支用0.5 mg/mLVc代替蒸餾水)、然后各加入0.75 mmol/L新配制硫酸亞鐵溶液1mL和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.01%新配制雙氧水1mL(其中第2支用溶液用1 mL蒸餾水代替雙氧水)。37℃水浴加熱60 min,在536 nm波長測定的吸光度,測得各支試管的數(shù)據(jù)分別為:①損傷管的吸光值A(chǔ)損、②未損傷管吸光值A(chǔ)未、③銀杏葉黃酮樣品管吸光度A樣、④Vc陽性對照管吸光度A陽。按式(5)計算清除率。
1.4.4.3 小鼠常壓耐缺氧試驗
昆明種小鼠隨機分為4組(n=6),分別為總黃酮高、中、低劑量組(分別為100 mg/kg、50 mg/kg、25 mg/kg)和空白對照組(等體積的生理鹽水)。連續(xù)灌胃給藥7 d后,把小鼠放入盛有5g鈉石灰的250 mL廣口瓶中,加蓋密封,以呼吸停止(小鼠胸部不起伏)為指標(biāo),記錄小鼠死亡時間。
按照1.3.2方法提取銀杏葉黃酮,提取液經(jīng)過濾、濃縮,測定提取液在波長420 nm下的吸光度,按回歸方程計算得提取液黃酮質(zhì)量濃度為0.735 mg/mL。
據(jù)1.4.2方法篩選富集介質(zhì),結(jié)果如表1。
由表1可看出各種吸附樹脂吸附性能大小比較為:D101>HPD450>HZ816>AB-8> 聚酰胺樹脂;用體積濃度65%乙醇作為洗脫劑的解吸效果比較為:聚酰胺樹脂 >HPD450>D101>AB-8>HZ816。由此可知,聚酰胺樹脂洗脫率最高,但是吸附效果并不理想;而HPD450的吸附效果只比D101略小,洗脫率也只比聚酰胺樹脂略小。綜合考慮,選擇HPD450大孔吸附樹脂作為銀杏葉黃酮的富集純化的適宜介質(zhì)。
2.3.1 吸附流速的確定
試驗結(jié)果見圖1。
圖1 上樣流速對銀杏葉黃酮吸附的影響
由圖1可知,不同流速下漏出液黃酮的濃度值隨著上樣量的增大而增高,漏出點均在第4管附近;3 BV/h流速吸附效果較差,1 BV/h和2 BV/h條件下吸附率相近,而2 BV/h速率效果略好,節(jié)省時間。故適宜流速為2 BV/h。
2.3.2 上樣濃度的確定
試驗結(jié)果見圖2。
圖2 上樣液濃度對銀杏葉黃酮吸附的影響
由圖2可看出用0.3675 mg/mL、0.5513 mg/mL、0.735 0 mg/mL3種不同質(zhì)量濃度黃酮溶液進行上樣,上樣濃度越小則吸附率越高。故適宜上樣液濃度為0.3675mg/mL。
2.3.3 適宜洗脫流速的確定
試驗結(jié)果見圖3。
圖3 流速對銀杏葉黃酮洗脫的影響
由圖3可知在3 BV/h和2 BV/h兩種不同洗脫流速的洗脫效果相當(dāng),3 BV/h洗脫速率下波峰出現(xiàn)較早且高??紤]到時間問題,確定適宜洗脫流速為3 BV/h。
2.3.4 洗脫劑濃度的確定
試驗結(jié)果見圖4。
圖4 乙醇體積濃度對銀杏葉黃酮洗脫的影響
由圖4可知,3種不同濃度乙醇作為洗脫劑時,都在使用50 mL乙醇洗脫后洗脫液黃酮含量顯著變小;體積濃度80%乙醇洗脫曲線峰形較好、無拖尾、洗脫集中;而體積濃度50%乙醇的效果較差,拖尾嚴(yán)重。故適宜洗脫劑為體積濃度80%乙醇溶液。
2.3.5 工藝驗證結(jié)果
上樣液中銀杏葉總黃酮總量為1.766 g,銀杏葉總黃酮洗脫量分別為1.50 g、1.54 g、1.52 g、1.56 g、1.47 g,平均收集量為1.52 g,平均得率為86.1%;測定并計算得銀杏葉總黃酮純度為34.2%。說明該工藝是可行的。
表2 不同濃度銀杏葉黃酮對超氧陰離子的抑制率
2.4.1 對超氧陰離子的清除作用
每隔0.5 min測定一次吸光度,考察銀杏葉提取液對對鄰苯三酚自氧化產(chǎn)生的超氧陰離子自由基的清除作用,結(jié)果見表2。由表2可知,空白3 min時的自氧化率為0.076 7 A/min;隨著銀杏葉黃酮濃度的升高,其對超氧陰離子的抑制率也增高;提取液3 min時的氧化抑制率為45.63%。結(jié)果表明,銀杏葉黃酮對超氧陰離子的清除作用效果顯著。
2.4.2 對羥自由基的清除作用
通過鄰二氮菲-Fe2+氧化法檢測H2O2/Fe2+產(chǎn)生的羥自由基,考察銀杏葉提取液對羥自由基的清除作用,結(jié)果如表3。
表3 銀杏葉黃酮對H2O2/Fe2+產(chǎn)生的羥自由基的清除率
從表3可知0.735mg/mL銀杏葉黃酮對羥自由基的清除率為31.37%,效果明顯,且清除效果好于Vc。
2.4.3 銀杏葉黃酮對小鼠常壓缺氧的影響
小鼠耐缺氧試驗結(jié)果如表4。
表4 不同濃度銀杏葉黃酮對小鼠耐常壓缺氧的影響
由表4可知,與生理鹽水對照組比較,黃酮低、中、高劑量組小鼠耐缺氧能力都有不同程度的改善,各劑量組間均有明顯差異,以高劑量組改善耐缺氧能力的效果最為明顯。
本試驗選擇的D101、HPD450、HZ816、AB-8吸附樹脂吸附性都較強,其中樹脂HPD450吸附和洗脫效果最佳,其吸附率為98.87%,解析率為71.52%。故選擇大孔吸附樹脂HPD450作為銀杏葉黃酮的富集介質(zhì)。
考察了大孔樹脂HPD450富集黃酮的適宜工藝參數(shù)為:常溫2 BV/h、質(zhì)量濃度0.367 5 mg/mL上柱吸附,洗脫流速為3 BV/h,洗脫劑為50 mL體積濃度80%乙醇。此條件下得到銀杏葉總黃酮得率為86.1%,純度為34.2 g/100g。
抗氧化試驗表明,銀杏葉黃酮對超氧陰離子自由基有明顯的抑制作用,并隨著其含量的增加而增加,且在一定范圍內(nèi)黃酮含量與抑制率呈正相關(guān)。銀杏葉黃對羥自由基的清除作用效果顯著。銀杏葉黃酮具有提高小鼠耐缺氧能力的作用。