毛傳亮,黃宏亮,董國庭,王麗玲,駱先有,柏明娥
(1. 慶元縣自然資源和規(guī)劃局,浙江 慶元 323800;2.安吉縣林業(yè)技術(shù)推廣中心,浙江 安吉 313300;3.安吉縣章村鎮(zhèn)人民政府,浙江 安吉 313301;4.浙江省林業(yè)科學(xué)研究院,浙江 杭州 310023;5.龍泉市林業(yè)科學(xué)研究院,浙江 龍泉 323700)
青錢柳Cyclocarya paliurus系胡桃科Juglandaceae青錢柳屬Cyclocarya植物,為我國特有[1]。青錢柳的樹皮和葉具有清熱解毒、止痛功能,也可用于治療頑癬[2]。青錢柳中含有豐富的天然藥用成分,如多糖、黃酮、酚類、萜類、皂苷、香豆精、生物堿、有機(jī)酸、維生素E、咖啡因和人體必需的微量元素等[3-4]。目前,已從青錢柳中分離得到的化合物有70多種,大部分成分都來自青錢柳葉[5]。大量現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明,青錢柳具有明顯的降血糖[6-7]、降血壓[8]、降血脂[9-10]、抗氧化[11-12]、抗腫瘤[13-14]和增強(qiáng)機(jī)體免疫功能[15-16]等作用,是很好的天然保健食品資源。我國自1970年起就對(duì)它的化學(xué)成分及其藥理作用進(jìn)行了大量研究,雖然有一定的發(fā)現(xiàn),但其化學(xué)成分與藥理活性之間的相關(guān)性及其發(fā)揮功效的主要活性物質(zhì)等方面的研究還有待深入。本文采用溶劑萃取分離法,根據(jù)相似相溶原理,將青錢柳葉中性質(zhì)相近的組分集中用同一種溶劑進(jìn)行分離提取得到不同的提取物,再對(duì)各提取物進(jìn)行抗氧化活性的測(cè)定和活性成分的含量測(cè)定,以期為青錢柳的應(yīng)用和產(chǎn)品開發(fā)提供一定的理論依據(jù)。
供試青錢柳葉采集自浙江省遂昌縣王村口鎮(zhèn)山井村,地理坐標(biāo)為119°04′53″ E,28°20′49″ N,海拔為1 059 m,系人工種植5年生苗。于2019年9月底采集植株上的全部鮮葉,攤晾后放置于陰涼的室內(nèi)使其自然萎凋,然后置烘箱內(nèi)于100℃高溫烘3~5 min后取出,冷卻后于塑料袋內(nèi)密封保存,使用前采用粉碎機(jī)粉碎至80目備用。
主要化學(xué)試劑:石油醚、乙酸乙酯、正丁醇、水楊酸、雙氧水、苯酚、香草醛、冰醋酸、鄰苯三酚、L-抗壞血酸Vc、三羥甲基氨基甲烷、濃硫酸、鹽酸、三氯化鋁、高氯酸均為國產(chǎn)分析純(杭州匯普化工儀器有限公司);1,l-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)(艾覽(上海)化工科技有限公司);蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥98%)(上海晶純生物科技股份有限公司)。
實(shí)驗(yàn)儀器:超聲儀(浙江省林業(yè)科學(xué)研究院自制)、UV-759S型紫外-可見分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司)、HH-ZK1型數(shù)顯式電熱恒溫水浴鍋(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)、GZX-9240MBZ型數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱(上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)、CPA124S型電子天平(賽多利斯科學(xué)儀器有限公司)、RE-2000A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)、DLSB-1005型低溫冷卻液循環(huán)泵(杭州大衛(wèi)科教儀器有限公司)、PHS-25型數(shù)顯pH計(jì)(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司)、真空冷凍干燥機(jī)(美國Labconco公司,F(xiàn)reeZone 2.5 L)。
1.2.1 青錢柳葉不同提取物的制備
1.2.1.1 青錢柳葉水提物的制備 稱取200 g青錢柳葉樣品,加8~10倍蒸餾水于90℃水浴回流提取2次,每次1 h,合并濾液后減壓濃縮、冷凍干燥后得青錢柳葉水提取物樣品。
1.2.1.2 青錢柳葉乙醇提取物的制備 稱取青錢柳葉樣品10 kg,加100 kg 95%乙醇進(jìn)行超聲提取2 h,超聲功率為1 000 w,頻率為20 000 Hz?;厥杖軇┖蟮们噱X柳醇提物浸膏,稱取部分浸膏揮干溶劑后進(jìn)行冷凍干燥得青錢柳葉95%乙醇提取物。
1.2.1.3 乙醇提取物不同溶劑萃取物的制備 稱取上述青錢柳葉醇提物浸膏600 g,加適量水懸混,依次用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取,每種溶劑萃取多次,合并萃取液并減壓濃縮各萃取液,揮干溶劑后進(jìn)行冷凍干燥,分別得到青錢柳葉石油醚萃取物、乙酸乙酯萃取物、正丁醇萃取物和萃取后的水層物樣品。
1.2.1.4 醇提后水提取物的制備 將上述青錢柳葉經(jīng)醇提后的藥渣晾干后,取1 000 g加8~10倍蒸餾水90℃浸提2次,合并浸提液,過濾濃縮后冷凍干燥,得青錢柳葉醇提后的水提物。
青錢柳葉不同提取物的制備工藝流程見圖1。
圖1 青錢柳葉不同提取物的制備工藝流程Figure 1 Preparation of different extracts from C.paliurus leaves
1.2.2 青錢柳葉不同提取物的抗氧化活性測(cè)定
1.2.2.1 對(duì)DPPH自由基的清除試驗(yàn) 1,l-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)是一種有機(jī)合成的自由基,DPPH自由基有單電子,其乙醇溶液呈紫色,在517 nm附近有強(qiáng)吸收。在試驗(yàn)中,當(dāng)DPPH溶液中加入自由基清除劑時(shí),其孤對(duì)電子被配對(duì),顏色會(huì)由紫色變淺,根據(jù)吸光度的變化可以計(jì)算其自由基的清除率。
稱取上述制得的7個(gè)青錢柳葉提取物樣品各10 mg,分別置于小燒杯中用甲醇溶解,并于100 mL容量瓶中定容至刻度,得0.10 mg·mL-1不同樣品的儲(chǔ)備液。將濃度為0.10 mg·mL-1的樣品溶液用無水乙醇分別稀釋成質(zhì)量濃度為0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09和0.10 mg·mL-1的溶液。分別取3 mL上述溶液于試管中,并加入2 mL 0.2 mmol·mL-1的DPPH溶液,混勻后避光靜置1 h,在517 nm處測(cè)定吸光度(用原溶劑作參比)。同時(shí)測(cè)定3 mL無水乙醇與2 mL 0.2 mmol·L-1的DPPH溶液的混合溶液在517 nm處的吸光度,以蒸餾水作空白對(duì)照,3次重復(fù)。按照公式(1)計(jì)算不同濃度待測(cè)液的DPPH自由基清除率。以L-抗壞血酸Vc作陽性對(duì)照。
式中,Ai為3 mL樣品溶液+2 mL DPPH溶液的吸光度;Aj為3 mL樣品溶液+2mL無水乙醇的吸光度;Ac為3 mL無水乙醇+2 mL DPPH溶液的吸光度。
1.2.2.2 對(duì)羥自由基的清除試驗(yàn) 利用Fenton反應(yīng)產(chǎn)生羥自由基:H2O2+Fe2+=·OH+H2O+Fe3+在反應(yīng)體系中加入水楊酸,F(xiàn)enton反應(yīng)生成的羥自由基與水楊酸反應(yīng),生成于510 nm處有特殊吸收的2,3-二羥基苯甲酸。如果向反應(yīng)體系中加入具有清除羥自由基功能的被測(cè)物,就會(huì)減少生成的羥自由基,從而使有色化合物的生成量相應(yīng)減少。采用固定反應(yīng)時(shí)間法,在510 nm處測(cè)量含被測(cè)物反應(yīng)液的吸光度,并與空白液比較,以測(cè)定被測(cè)物對(duì)羥自由基的清除作用。稱取上述制得的7個(gè)青錢柳葉提取物樣品各100 mg,分別置于小燒杯中用甲醇溶解,并于100 mL容量瓶中定容至刻度,得1.0 mg·mL-1不同樣品的儲(chǔ)備液。
將濃度為1 mg·mL-1樣品溶液用無水乙醇分別稀釋成質(zhì)量濃度為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg·mL-1的待測(cè)物溶液。根據(jù)表1設(shè)計(jì)的試劑和劑量往比色管中添加藥品,依次加入9 mmol·L-1FeSO4溶液1 mL、9 mmol·L-1L水楊酸乙醇溶液1 mL、樣品溶液1 mL、去離子水1 mL和8.8 mmol·L-1H2O2溶液1 mL。搖勻,在37℃水浴中加熱15 min后取出,于510 nm處測(cè)定吸光度。測(cè)定Ac時(shí),參比溶液為不加雙氧水體系。Ai、Aj測(cè)定時(shí)參比溶液為去離子水。以L-抗壞血酸Vc為陽性對(duì)照。
表1 各試劑添加量Table 1 Dosage of each reagent
按照公式(2)計(jì)算不同濃度待測(cè)液對(duì)羥自由基的清除率:
式中,Ai為添加樣品溶液的吸光度;Aj為添加去離子水代替雙氧水溶液的吸光度;Ac為不添加樣品溶液的吸光度。
1.2.2.3 對(duì)超氧陰離子自由基的清除試驗(yàn) 在弱堿性條件下,鄰苯三酚不穩(wěn)定,會(huì)迅速自氧化釋放出超氧離子,并生成有色的中間產(chǎn)物,該中間產(chǎn)物在λ=320 nm處有一特征吸收峰。當(dāng)有抑制劑存在時(shí),抑制劑清除超氧離子而阻止了中間有色物質(zhì)的積累,所以可以通過檢測(cè)中間產(chǎn)物的含量來測(cè)定清除自由基的能力。
稱取上述制得的7個(gè)青錢柳葉提取物樣品各100 mg,分別置于小燒杯中用甲醇溶解,并于100 mL容量瓶中定容至刻度,得1.0 mg·mL-1不同樣品的儲(chǔ)備液。將1 mg·mL-1樣品溶液用70%乙醇分別稀釋成質(zhì)量濃度為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg·mL-1的待測(cè)物溶液。
取4.5 mL Tris-HCL 緩沖液(0.05 mol·mL-1pH 8.2)于試管中,在25℃水浴中保溫10 min,加入不同濃度的青錢柳樣品溶液1.0 mL,混勻后加入0.4 mL 6 mmol·L-1鄰苯三酚,反應(yīng)4 min,加入8 mol·L-1HCL 溶液1.0 mL終止反應(yīng),于320 nm下測(cè)量其吸光度。每個(gè)濃度重復(fù)3次,取平均值。按照公式(3)計(jì)算不同濃度待測(cè)液的超氧陰離子自由基清除率。以L-抗壞血酸Vc為陽性對(duì)照。
式中,Ac為去離子水代替青錢柳樣品溶液時(shí)的吸光度;Ai為青錢柳樣品不同濃度下的吸光度;Aj為去離子水代替鄰苯三酚時(shí)青錢柳樣品不同濃度下的吸光度。
1.2.2.4 提取物中總黃酮含量的測(cè)定 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制:稱取蘆丁對(duì)照品18 mg,溶于70%乙醇并置于100 mL容量瓶定容至刻度,搖勻,作為對(duì)照品溶液(每1 mL含蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品0.176 4 mg)。分別精確吸取0.176 4 mg·mL-1蘆丁標(biāo)液0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL于6只10 mL具塞試管中,加入1 mL 1%三氯化鋁(甲醇溶液),并加入甲醇至10 mL,搖勻,放置15 min,以蒸餾水為對(duì)照,于410 nm處測(cè)定其吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo),蘆丁濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
樣品測(cè)定:稱取上述制得的各提取物樣品各50 mg,用70%乙醇溶解后定容至25 mL,搖勻。吸取0.5 mL樣品液于10 mL具塞試管中,加入1 mL 1%三氯化鋁(甲醇溶液),用甲醇定容,搖勻,放置15 min,以蒸餾水為對(duì)照,于410 nm處測(cè)定其吸光度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線,計(jì)算樣液中總黃酮的含量??傸S酮含量(M)計(jì)算公式如下:
式中,ρ表示樣液中黃酮濃度(mg·mL-1),由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得出;V表示樣液體積的放大倍數(shù);m表示稱取樣品的質(zhì)量(mg)。
所有數(shù)據(jù)采用Excel表進(jìn)行繪圖;采用SPSS17.0分析軟件進(jìn)行Pearson’s相關(guān)性分析。
由圖2可知,7個(gè)樣品中除石油醚萃取物對(duì)DPPH自由基的清除作用較弱外,其他6個(gè)樣品均表現(xiàn)出對(duì)DPPH自由基有較強(qiáng)的清除能力,且清除率隨濃度的升高而增大;在0.04 mg·mL-1濃度以下時(shí),其清除率與濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系(見表2),而當(dāng)濃度超過0.04 mg·mL-1后,其清除率基本保持在一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài);清除率最大的為醇提后的水提物,當(dāng)濃度為0.1 mg·mL-1時(shí)其清除率達(dá)到91.29%。Vc對(duì)DPPH自由基的清除率在0.01~0.1 mg·mL-1濃度范圍時(shí)均達(dá)到90%以上,各提取物在低濃度下對(duì)DPPH自由基的清除能力都弱于Vc;而當(dāng)濃度超過0.04 mg·mL-1后,除石油醚萃取物外其余樣品對(duì)DPPH自由基的清除率基本與Vc接近。
圖2 青錢柳葉不同提取物對(duì)DPPH自由基的清除作用Figure 2 Scavenging effect on DPPH by different extracts from C.paliurus leaves
表2 不同樣品的濃度與DPPH自由基清除率的線性關(guān)系及其IC50值Table 2 Linear relationship between concentration of extracts and DPPH scavenging rate and IC50
根據(jù)不同提取物對(duì)DPPH自由基的清除率與濃度的關(guān)系(0~0.04 mg·mL-1濃度范圍),得到各自的線性方程,由線性方程計(jì)算出各樣品的IC50值(清除率為50%時(shí)所需樣品的濃度),且達(dá)到半數(shù)清除率時(shí)所需樣品濃度越低,說明樣品的抗氧化性越強(qiáng)。由表2可知,各提取物對(duì)DPPH自由基的清除能力的強(qiáng)弱依次為:醇提后的水提物>正丁醇萃取物>乙醇提取物>乙酸乙酯萃取物>水層物>水提物>石油醚萃取物。
由圖3可知,在試驗(yàn)所選的濃度范圍內(nèi)Vc對(duì)羥自由基的清除率與濃度大小成正比,當(dāng)濃度為1 mg·mL-1時(shí)其清除率達(dá)到93.88%,且濃度與清除率呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系,y=102.30x-9.053(R2=0.992 0),根據(jù)此線性關(guān)系計(jì)算得出Vc的IC50值為0.58 mg·mL-1。而所有樣品對(duì)羥自由基的清除率隨濃度的增大變化并不明顯,呈現(xiàn)出一個(gè)極度緩慢的變化趨勢(shì)。從各樣品對(duì)羥自由基的清除能力來看,除乙醇提取物、正丁醇萃取物和水提物在低濃度下清除率大于Vc外,其他樣品的清除率都遠(yuǎn)小于Vc,特別是水層物,在濃度為1 mg·mL-1以下對(duì)羥自由基的清除率均為負(fù)值,當(dāng)試驗(yàn)濃度提高到2 mg·mL-1以上時(shí)才表現(xiàn)為正值。對(duì)羥自由基清除率最大的為乙醇提取物,當(dāng)濃度為1 mg·mL-1時(shí)清除率為53.55%。
圖3 青錢柳葉不同提取物對(duì)羥自由基的清除作用Figure 3 Scavenging effect on hydroxyl radical by different extracts from C.paliurus leaves
根據(jù)表3各樣品對(duì)羥自由基的清除率與濃度的關(guān)系可以看出,在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)除石油醚提取物外,其余樣品的線性關(guān)系良好,由線性方程計(jì)算出各樣品的IC50值,根據(jù)IC50值比較各樣品對(duì)羥自由基的清除能力從大到小依次為:乙醇提取物>正丁醇提取物>水提物>石油醚提取物>乙酸乙酯提取物>醇提后的水提取物>水層物。
表3 樣品濃度與羥自由基清除率的線性關(guān)系及IC50值Table 3 Linear relationship between concentration of extracts and hydroxyl radical scavenging rate and IC50 value
不同樣品對(duì)超氧陰離子自由基的清除作用見圖4。由圖4可知,Vc對(duì)超氧陰離子自由基的清除率隨著濃度的增大而增大,且當(dāng)濃度為1 mg·mL-1時(shí)其清除率達(dá)到96.21%,在0.4 mg·mL-1濃度以下可擬合線性關(guān)系為y=231.7x-16.12(R2=1),根據(jù)此線性關(guān)系計(jì)算得出Vc的IC50值為0.29 mg·mL-1;各樣品對(duì)超氧陰離子自由基的清除率都明顯小于Vc,且隨著濃度的增大其變化幅度較小,各樣品在該濃度范圍內(nèi)對(duì)超氧陰離子自由基的清除能力比較接近。當(dāng)濃度為1 mg·mL-1時(shí),其清除率從大到小依次是:正丁醇萃取物為20.1%、乙酸乙酯萃取物為19.77%、乙醇提取物為18.72%、石油醚萃取物為17.8%、水層物為12.69%、醇提后的水提物為12.23%、水提物為10.7%。
圖4 青錢柳葉不同提取物對(duì)超氧陰離子自由基的清除作用Figure 4 Scavenging effect on superoxide anion free radical by different extracts from C.paliurus leaves
通過對(duì)青錢柳葉各提取物中總黃酮含量的測(cè)定結(jié)果表明(表4),總黃酮含量最高的為醇提后的水提物,含量達(dá)11.32%,其次為水提物,為10.94%,二者的總黃酮含量均顯著高于其他幾種樣品的(P< 0.01),乙酸乙酯萃取物、正丁醇萃取物和乙醇提取物中的黃?含量雖較前兩者低,但含量均在6%以上,而石油醚萃取物和水提物中的總黃酮含量很低,幾乎為零。通過對(duì)樣品中的總黃酮含量與DPPH自由基清除率、羥自由基清除率和超氧陰離子自由基清除率之間的相關(guān)性分析表明(見表5),總黃酮含量與DPPH自由基清除率呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)r=0.602,P=0.000(P< 0.01);總黃酮含量與羥自由基清除率呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)r=0.427,P=0.011(P< 0.05);總黃酮含量與超氧陰離子自由基清除率呈正相關(guān),但相關(guān)性不顯著,r=0.210,P=0.225。
表4 青錢柳葉不同提取物中的總黃酮含量Table 4 Content of total flavonoids in different extracts of C.paliurus leaves
表5 青錢柳葉提取物總黃酮含量與抗氧化活性的相關(guān)性Table 5 Correlation between total flavonoids of extracts from C.paliurus leaves and antioxidant activity
由于天然產(chǎn)物的組成成分及結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜,為了篩選有效的活性組分,需采用現(xiàn)代分離和分析技術(shù)對(duì)各組分和單體進(jìn)行深入研究[17],其中利用不同溶劑將性質(zhì)相近的組分集中在一起將其提取出來,并分別與臨床、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)相配合,確定該部分是否有效,再對(duì)有效部分進(jìn)行分離、找出關(guān)鍵成分的系統(tǒng)分離法是應(yīng)用較為普遍的一種技術(shù)手段。本試驗(yàn)利用溶劑的極性大小對(duì)青錢柳葉中的有機(jī)成分進(jìn)行粗分,得到成分相似的不同組分,并考察各組分的抗氧化活性及抗氧化活性與活性組分間的量效關(guān)系。水作為強(qiáng)極性溶劑常用于提取極性很大的甙類、糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)、小分子有機(jī)酸等;乙醇作為親水性有機(jī)溶劑,除了蛋白質(zhì)、黏液、果膠、淀粉和部分多糖外,其他極性成分大部分能溶解,為了能夠提取出一些極性較大的甙類物質(zhì),通常采用95%乙醇;石油醚作用親脂性的有機(jī)溶劑,常用于提取揮發(fā)油、脂肪油、脂溶性色素等非極性有機(jī)成分;乙酸乙酯和正丁醇作為中等和中等偏大極性的有機(jī)溶劑常用于提取中等極性的黃酮甙類和中等偏大極性的某些甙類(如皂甙、蒽酮甙等)。黃酮類化合物的多酚結(jié)構(gòu),可提供活潑的質(zhì)子,與自由基結(jié)合形成穩(wěn)定的化合物,從而起到清除自由基的作用,黃酮類化合物的提取分離常用丙酮、乙酸乙酯、乙醇、水或某些極性較大的混合溶劑如甲醇-水等進(jìn)行萃取[18]。
本試驗(yàn)結(jié)果表明,青錢柳葉各提取物對(duì)DPPH自由基、羥自由基和超氧陰離子自由基都有不同程度的清除作用,但各提取物對(duì)不同自由基的清除能力存在一定的差異。青錢柳葉各提取物對(duì)DPPH自由基具有較強(qiáng)的清除作用,在0.04 mg·mL-1濃度以下,其清除率與濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,清除率最大的為醇提后的水提物;當(dāng)濃度為0.1 mg·mL-1時(shí),其清除率達(dá)到91.29%;各提取物對(duì)DPPH自由基的清除能力依次為:醇提后的水提物>正丁醇萃取物>乙醇提取物>乙酸乙酯萃取物>水層物>水提物>石油醚萃取物。對(duì)羥自由基的清除能力最強(qiáng)的為乙醇提取物,當(dāng)濃度為1 mg·mL-1時(shí)其清除率為53.55%;在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)除石油醚提取物外,其余樣品的濃度與清除率均呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系。各樣品對(duì)超氧陰離子自由基的清除率都明顯小于Vc,且隨濃度的增大其變化幅度較小。
試驗(yàn)結(jié)果表明,采用乙醇、水和正丁醇等極性溶劑提取得到的活性組分的抗氧化作用強(qiáng)于其他提取物的活性組分,說明青錢柳葉中發(fā)揮抗氧化作用的是極性偏大的物質(zhì)。同時(shí),分析表明,總黃酮含量最高的為醇提后的水提物,其次為水提物,二者均顯著高于其他幾種樣品,且各提取物中的總黃酮含量與DPPH自由基清除率、羥自由基清除率均呈極顯著(P<0.01)和顯著正相關(guān)(P<0.05),與超氧陰離子自由基清除率呈正相關(guān),說明黃酮類化合物可能是青錢柳葉中主要的抗氧化活性成分之一。這與董彩軍[11]、陳瑋玲[12]等的研究結(jié)果相一致。許多研究證實(shí)黃酮類化合物是一種很強(qiáng)的活性氧自由基清除劑,已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域[19-20]。至于青錢柳葉中抗氧化活性的強(qiáng)弱取決于黃酮類化合物中的哪種結(jié)構(gòu)成分還有待進(jìn)一步研究。