李建平,曾文波(文山學(xué)院環(huán)境與資源學(xué)院,云南 文山 663099)
蟲草核苷類成分的提取方法
李建平,曾文波*
(文山學(xué)院環(huán)境與資源學(xué)院,云南 文山 663099)
該研究篩選出1種提取蟲草核苷類成分的方法。采用高效液相色譜法,流動(dòng)相為10%甲醇溶液,流速為1 mL·min-1,檢測波長260 nm,進(jìn)樣量10 μL,測定不同提取溶劑和提取條件制備供試液中尿嘧啶、尿苷、2’-脫氧尿苷、肌苷、鳥苷、腺嘌呤、胸苷、腺苷、2’-脫氧腺苷和蟲草素含量。結(jié)果表明,當(dāng)提取溶劑為20%甲醇溶液,提取方法為超聲處理,提取時(shí)間為90 min,提取次數(shù)為3次,蟲草樣品中核苷類成分可被充分提取。該方法適用于蟲草水溶性核苷類成分供試液的制備,為準(zhǔn)確測定蟲草類真菌樣品水溶性核苷類成分提供了依據(jù)。
蟲草類真菌;核苷類成分;HPLC;提取
蟲草類真菌(Cordyceps-like fungi)是一類寄生于昆蟲、蜘蛛等節(jié)肢動(dòng)物和一些真菌上的真菌類群[1,2]。按照真菌詞典第10版、Sung等和Kepler等關(guān)于蟲草類真菌的分類系統(tǒng)[1-3],分別屬于真菌界(Fungi)子囊菌門(Ascomycota)糞殼菌綱(Sordariomyceles)肉 座 菌 亞綱 (Hypocreomycetidae) 肉 座 菌 目(Hypocreales) 中的3個(gè)科5個(gè)屬,包括艷蟲草科(Cordycipitaceae) 蟲草屬(Cordyceps),線蟲草科(Ophiocordycipitaceae) 大團(tuán)囊蟲草屬(Elaphocordyceps)、線蟲草屬 (Ophiocordyceps)、多頭霉屬(Polycephalomyces)和麥角菌科(Clavicipitaceae)泛蟲草屬(Metacordyceps)。目前,市場上最常見的蟲草主要有蟬花蟲草(Isaria cicadae Miq.)、冬蟲夏草[Ophiocordyceps sinensis(Berk.)G.H.Sung,J.M.Sung, Hywel-Jones&Spatafora]和蛹蟲草 [Cordyceps militaris(Fr.)Link.]等。蟲草具有調(diào)節(jié)人體免疫系統(tǒng)、抗腫瘤、調(diào)節(jié)腎功能、恢復(fù)肝功能、抗氧化和調(diào)節(jié)心血管功能等多種藥理藥效[4-7],主要含糖醇類、氨基酸類、核苷類、甾醇類、生物堿類和無機(jī)元素等化學(xué)成分[7]。其中,水溶性核苷類成分是蟲草類真菌中主要活性成分之一[8]。HPLC是測定水溶性核苷類成分的主要方法之一[9-14]。該方法樣品前處理溶劑主要有水、甲醇和甲醇溶液,提取方法有超聲法和熱水浴法,提取時(shí)間為15 min至120 min[9,11,12,15-20]。同一種蟲草中核苷類成分含量差異較大,這除了與蟲草不同的地理來源和蟲草成熟度相關(guān)以外,還與蟲草樣品前處理方法有關(guān)[12]。
本研究以蟬花蟲草、冬蟲夏草和蛹蟲草等為試驗(yàn)材料,采用HPLC測定蟲草樣品中尿嘧啶、尿苷、2’-脫氧尿苷、肌苷、鳥苷、腺嘌呤、胸苷、腺苷、2’-脫氧腺苷和蟲草素的含量,旨在找到1種簡便適用的方法用于提取蟲草樣品中核苷類成分,為準(zhǔn)確測定蟲草類真菌核苷類成分含量提供依據(jù)和指導(dǎo)。
1.1 材料與試劑
蟬花蟲草采至四川鄉(xiāng)城縣,冬蟲夏草采自青海省玉樹縣,蛹蟲草由云百草實(shí)驗(yàn)室人工培養(yǎng)(菌株分離的野生蛹蟲草,采自云南省昆明市嵩明縣白邑鄉(xiāng)),將上述蟲草材料烘干,粉碎,過80目篩,充分混勻,備用。
尿嘧啶、尿苷、2’-脫氧尿苷、肌苷、鳥苷、腺嘌呤、胸苷、腺苷、2’-脫氧腺苷和蟲草素等對照品購自Sigma公司,純度為98%以上;甲醇(色譜純,Merck KGaA Darmstadt,Germany);甲醇(分析純,云南楊林工業(yè)開發(fā)區(qū)汕滇藥業(yè)有限公司);去離子水(Millipore純化系統(tǒng),Billerica,MA,USA)。
1.2 儀器與設(shè)備
戴安ULTIMATE 3000高效液相色譜儀(LPG-3400A四元梯度泵,WPS-3000SL自動(dòng)進(jìn)樣器,PDA-3000二極管陣列檢測器,TCC-3000柱溫箱,Waters Symmetry C18色譜柱,5 μm,4.6 mm×250 mm,“變色龍”控制分析色譜工作站軟件);SK5200超聲波清洗器,上??茖?dǎo)超聲儀器有限公司;50 g手提式高速萬能粉碎機(jī),溫嶺市林大機(jī)械有限公司;電熱水浴鍋,北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 色譜條件
流動(dòng)相為甲醇-水(10∶90);等度洗脫,流速1.0 mL·min-1;檢測波長260 nm;柱溫30℃。在該色譜條件下,尿嘧啶、尿苷、肌苷、鳥苷、腺嘌呤、胸苷、腺苷、2’-脫氧腺苷和蟲草素等對照品色譜峰均能較好地分離,見圖1。
1.3.2 對照品溶液的配制
分別稱取干燥至恒重的尿嘧啶、尿苷、2’-脫氧尿苷、肌苷、鳥苷、腺嘌呤、胸苷、腺苷、2’-脫氧腺苷和蟲草素等對照品各2 mg,20%甲醇溶解并定容至100 mL。
1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
分別吸取對照品溶液0.2 μL、0.5 μL、1.0 μL、2.0 μL、4.0 μL、6.0 μL、8.0 μL、10.0 μL、15.0 μL、20.0 μL、50.0 μL、80.0 μL,注入液相色譜儀中,按上述色譜條件測定峰面積,以進(jìn)樣量(換算成對照品重量) 為橫坐標(biāo)(x),峰面積為縱坐標(biāo)(y)求回歸方程,詳見表1。對照品和樣品HPLC圖見圖1。
表1 核苷類成分的回歸方程、線性系數(shù)與檢測范圍Tab.1 Regression equation,correlation coefficient and test range of nucleoside components
1.3.4 樣品處理方法和提取溶劑
精密稱取0.1000 g的蟲草樣品于5 mL離心管中,分別加入提取溶劑純水、10%甲醇、20%甲醇、30%甲醇、40%甲醇、80%甲醇、100%甲醇各3 mL,蓋緊,混勻,稱重,分別超聲和80℃熱水浴處理2 h,放至室溫,稱定重量。補(bǔ)充相應(yīng)溶劑至處理前重量,離心,0.45 μm微孔濾膜濾過,即為供試液,然后按照上述色譜條件測定供試液中10種核苷類成分含量,每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。
1.3.5 超聲提取時(shí)間
精密稱取0.1000 g蟲草樣品于5 mL離心管中,分別加入20%甲醇溶液3 mL,蓋緊,混勻,稱重,按提取時(shí)間15 min、30 min、45 min、60 min、75 min、90 min、105 min、120 min分別超聲處理后,放至室溫,稱定重量。補(bǔ)充20%甲醇溶液至處理前重量,離心,0.45 μm微孔濾膜濾過,即為供試液,然后按照上述色譜條件測定供試液中核苷類成分含量,每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。
圖1 3種蟲草核苷類成分HPLC圖Fig.1 HPLC chromatograms of nucleosides in Cordyceps s.l.
1.3.6 超聲提取次數(shù)
精密稱取0.1000 g蟲草樣品于5 mL離心管中,加入20%甲醇溶液3 mL,蓋緊,混勻,稱重,超聲處理90 min,放至室溫,稱定重量。補(bǔ)充20%甲醇溶液至處理前重量,離心,0.45 μm微孔濾膜濾過,編為1號供試液。按此方法,將剩余樣品殘?jiān)俜謩e處理3次后得到2號、3號和4號供試液。然后按照上述色譜條件測定供試液中核苷類成分含量,每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。
2.1 樣品處理方法和提取溶劑的確定
提取溶劑和樣品處理方法見表2。
HPLC測定數(shù)據(jù)表明,不同的提取溶劑濃度,超聲法對核苷類成分的提取總量均高于熱水浴法,故選取超聲法作為蟲草樣品供試液處理方法。隨著甲醇濃度的提高,無論是采用超聲法,還是熱水浴法,核苷類成分提取總量呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),純水、10%甲醇溶液,在使用0.45 μm微孔濾膜過濾時(shí),難以通過微孔濾膜,這可能是因?yàn)槠渲泻休^多的蛋白質(zhì)和多糖。甲醇濃度為20%時(shí)(超聲法),蟬花蟲草的核苷類成分的提取總量為2 029.37 μg·g-1,冬蟲夏草核苷類成分的提取總量為1 972.28 μg·g-1,蛹蟲草的核苷類成分的提取總量為
4 369.28滋g·g-1。雖然核苷類提取量低于純水的提取量,但考慮到試驗(yàn)的易操作性,將蟲草樣品提取溶劑確定為20%甲醇溶液。
表2 提取溶劑和方法的確定(n=3)Tab.2 Confirmation of extraction solvents and methods(n=3)
2.2 提取時(shí)間和次數(shù)的確定
提取時(shí)間和次數(shù),以及超聲提取次數(shù)的確定分別見表3、表4。
表3 超聲處理時(shí)間(n=3)Tab.3 Confirmation of ultrasonic treatment time(n=3)
從表3可以看出,超聲提取90 min后,提取液中核苷類成分含量不再有明顯增加,將超聲時(shí)間確定為90 min。由表4可知,蟲草樣品中大部分核苷類成分經(jīng)第1次和第2次超聲即可提取出來,第3次超聲提取液中還可檢測到少量核苷類成分,第4次超聲提取幾乎檢測不到核苷類成分。超聲提取3次可將樣品中98%以上的核苷類成分提取出來,將提取次數(shù)確定為3次。
2.3 樣品中核苷類成分含量
根據(jù)上述核苷類成分測定數(shù)據(jù),確定蟲草樣品供試液制備方法:稱取蟲草樣品0.1000 g左右,提取溶劑為20%甲醇,每次使用提取溶劑3 mL,提取方法為超聲法,提取時(shí)間為90 min,提取次數(shù)為3次;將3次提取液合并至10 mL容量瓶,定容混勻,0.45滋m微孔濾膜濾過得到供試液。按上述色譜條件測定蟬花蟲草、冬蟲夏草和蛹蟲草樣品中核苷類成分的含量,見表5。
2.4 精密度試驗(yàn)
精密吸取對照樣品溶液10滋L,按上述色譜條件連續(xù)測定5次,獲得各成分峰面積,分別計(jì)算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)。其RSD在0.08%~0.58%。
表4 超聲提取次數(shù)(n=3)Tab.4 Confirmation of ultrasonic extraction times(n=3)
表5 3種蟲草樣品中核苷類成分含量Tab.5 Content of nucleosides in Cordyceps s.l.samples
2.5 穩(wěn)定性試驗(yàn)
精密吸取對照品溶液10 μL,按照上述色譜條件分別于不同時(shí)間測定各成分峰面積,計(jì)算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差,其RSD在0.16%~3.33%,對照品在48 h內(nèi)穩(wěn)定。
2.6 重復(fù)性試驗(yàn)
由于蟬花蟲草和冬蟲夏草中未能檢測到蟲草素,本部分采用蛹蟲草作為供試樣品,分別稱取該樣品0.1000 g共5份,按照“2.3樣品核苷類成分含量測定”的方法處理得到供試液,分別吸取樣品供試液各10 μL,按上述色譜條件測定核苷類成分的峰面積,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線將峰面積換算成對照品重量,并計(jì)算出樣品中各成分含量,計(jì)算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差,其RSD在0.78%~3.10%。
2.7 加樣回收率試驗(yàn)
精密稱取核苷類成分含量已知的蟬花蟲草樣品0.5000 g共3份,分別置于5 mL離心管中,精密稱量。按照“2.4樣品核苷類成分含量測定”的方法,使用對照品儲(chǔ)備液作為提取溶劑,處理得到供試液,按上述色譜條件測定供試液中核苷類成分含量,計(jì)算尿嘧啶、尿苷、2’-脫氧尿苷、肌苷、鳥苷、腺嘌呤、胸苷、腺苷、2’-脫氧腺苷和蟲草素的平均回收率(n=3),回收率平均值在97.37%~102.75%,RSD在1.32%~2.55%。
無論是采用超聲法還是熱水浴法,隨著提取溶劑中甲醇含量的逐漸升高,蟲草核苷類成分提取總量由高逐漸降低,表明純水是水溶性核苷類成分最好的提取溶劑。但是,蟲草中含有較多的多糖、蛋白質(zhì)、氨基酸和脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)[21-23],如果使用純水作為提取溶劑,蟲草樣品供試液中會(huì)含有較多的多糖和蛋白質(zhì)等雜質(zhì),且容易滋生微生物,導(dǎo)致液相色譜儀管路和色譜柱的堵塞。另外,樣品供試液變質(zhì)后會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。高濃度甲醇溶液作為提取溶劑,不僅樣品中核苷類成分提取不完全,其核苷類成分峰形不好,且多有雜峰,因而,采用低濃度的甲醇溶液作為核苷類成分提取溶劑效果較好。
提取溶劑和提取方法的不同,可導(dǎo)致HPLC測定樣品中核苷類成分含量出現(xiàn)較大差異[15],本研究通過分析核苷類成分提取量與提取溶劑、提取方法、提取次數(shù)的關(guān)系,找到1種簡單實(shí)用的方法,可保證蟲草中核苷類成分提取充分,使得蟲草核苷類成分的測定不受提取條件的干擾,為準(zhǔn)確測定蟲草類真菌樣品核苷類成分提供科學(xué)依據(jù)。
本研究用于測定冬蟲夏草、蛹蟲草和蟬花蟲草等蟲草的水溶性核苷類成分的方法,簡單、方便、高效、靈敏和重現(xiàn)性好,在給定的色譜條件下,尿嘧啶、尿苷、2’-脫氧尿苷、肌苷、鳥苷、腺嘌呤、胸苷、腺苷、2’-脫氧腺苷和蟲草素等核苷類成分分離度良好,能定量檢測這10種核苷類成分,為今后蟲草類真菌水溶性核苷類功效成分質(zhì)量評價(jià)提供了方法和依據(jù)。
中國傳統(tǒng)食用冬蟲夏草、蛹蟲草和蟬花蟲草等蟲草類真菌,主要是燉湯后食用[7]。本研究表明,水能有效地提取蟲草中水溶性核苷類成分[21,24];同時(shí),水也是提取蟲草多糖、蟲草酸的溶劑[25],這說明我國傳統(tǒng)食用冬蟲夏草及其它蟲草類真菌的方法是科學(xué)和實(shí)用的。
[1]Sung GiHo,Hywel-Jones Nigel L.,Sung Jae-Mo,et al.Phylogenetic classification of Cordyceps and the clavicipitaceous fungi[J].Stud.Mycol.,2007(57):5-59.
[2]Kirk PM,Cannon PF,Minter DW,et al.Ainsworth and Bisby’s dictionary of the fungi.(10th ed)[M].Wallingford:CAB International,2008.
[3]Kepler R,Ban S,Nakagiri A,et al.The phylogenetic placement of hypocrealean insect pathogens in the genus Polycephalomyces:an application of one fungus one name[J].Fungal Biol.,2013,117(9):611-622.
[4]Zhu JiaSshi,Halpern Georges M.,Jones Kenneth.The scientific rediscovery of an ancient Chinese herbal medicine:Cordyceps sinensis part I[J].J.Altern.Complement.Med.,1998a,4(3):289-303.
[5]Zhu JiaSshi,Halpern Georges M.,Jones Kenneth.The scientific rediscovery of a precious ancient Chinese herbal regimen: Cordyceps sinensis part II[J].J.Altern.Complement.Med., 1998b,4(4):429-457.
[6]萬永紅,蔡開明,韋曙.蟬花的本草考證與生物學(xué)研究[J].江蘇林業(yè)科技,2013,40(3):50-53.
[7]張曉峰,劉海青,黃立成,等.中國蟲草歷史·資源·科研[M].西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社,2008:689-715.
[8]Li SP,Yang FQ,Tsim Karl WK.Quality control of Cordyceps sinensis,a valued traditional Chinese medicine[J].J.Pharmaceut.Biomed.,2006,41(5):1571-1584.
[9]Ikeda Rie,Nishimura Miho,Sun Yen,et al.Simple HPLC-UV determination of nucleosides and its application to the authentication of Cordyceps and its allies[J].Biomed.Chromatogr., 2008,22(6):630-636.
[10]Li SP,Li P,Lai CM,et al.Simultaneous determination of ergosterol,nucleosides and their bases from natural and cultured Cordyceps by pressurised liquid extraction and highperformance liquid chromatography[J].J.Chromatogr.A, 2004,1036(2):239-243.
[11]Guo FQ,Li A,Huang LF,et al.Identification and determination of nucleosides in Cordyceps sinensis and its substitutes by high performance liquid chromatography with mass spectrometric detection[J].J.Pharmaceut.Biomed.,2006,40(3):623-630.
[12]Yang FQ,Li SP.Effects of sample preparation methods on the quantification of nucleosides in natural and cultured Cordyceps[J].J.Pharmaceut.Biomed.,2008,48(1):231-235.
[13]Wang S,Yang FQ,Feng K,et al.Simultaneous determination of nucleosides,myriocin,and carbohydrates in Cordyceps by HPLC coupled with diode array detection and evaporative light scattering detection[J].J.Sep.Sci.,2009,32(23-24):4069-4076.
[14]Wang ZB,Li N,Wang M,et al.Simultaneous determination of nucleosides and their bases in Cordyceps sinensis and its substitutes by matrix solid-phase dispersion extraction and HPLC[J].J.Sep.Sci.,2013,36(14):2348-2357.
[15]Yu L,Zhao J,Li SP,et al.Quality evaluation of Cordyceps through simultaneous determination of eleven nucleosides and bases by RP-HPLC[J].J.Sep.Sci.,2006,29(7):953-958.
[16]Hsu Taihao,Shiao Lihua,Hsieh Chienyan,et al.A comparison of the chemical composition and bioactive ingredients of the Chinese medicinal mushroom DongChongXiaCao,its counterfeit and mimic,and fermented mycelium of Cordyceps sinensis[J].Food Chem.,2002,78(4):463-469.[17] He Xianguo,Johnson Charles,Seleen John.Simultaneous separation and identification of nucleosides in cultured Cordyceps sinensis(Berk.)Sacc.(Ascomycetes)mycelia by using the HPLC-DAD[J].Int.J.Med.Mushrooms,2006, 8(4):343-349.
[18]Gu YX,Wang ZS,Li S,et al.Effect of multiple factors on accumulation of nucleosides and bases in Cordyceps militaris[J].Food Chem.,2007,102(4):1304-1309.
[19]Yuan JP,Zhao SY,Wang JH,et al.Distribution of nucleosides and nucleobases in edible fungi[J].J.Agric.Food Chem.,2008,56(3):809-815.
[20]Xie JW,Huang LF,Hu W,et al.Analysis of the main nucleosides in Cordyceps sinensis by LC/ESI-MS[J].Molecules,2010,15(1):305-314.
[21]沈曉云,李兆蘭,田軍.冬蟲夏草與蟲草菌絲有效成分分析比較[J].山西大學(xué)學(xué)報(bào),1998,21(1):80-85.
[22]李楠,宋健國,劉金云,等.蛹蟲草與冬蟲夏草化學(xué)成分比較[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1995,17(增刊):80-83.
[23]白云娥,王毅,劉許媛,等.冬蟲夏草、亞香棒蟲草中多糖的含量測定[J].中國醫(yī)院藥學(xué)雜志,2001,21(1):19-20.
[24]宋麗艷,葉斌,于榮敏,等.人工蛹蟲草核苷類成分的超聲提取工藝優(yōu)化研究[J].中藥材,2007,30(9):1156-1157.
[25]李顏,史薇娜,唐慶九,等.比色法測定冬蟲夏草和蛹蟲草中多糖和甘露醇的含量[J].食用菌學(xué)報(bào),2007,14(3):53-57.
An Extraction Method of Nucleosides in Cordyceps s.l.
LI Jian-ping,ZENG Wen-bo
(College of Environment and Resources,Wenshan University,Wenshan 663099,China)
In this study,a suitable method for extracting the nucleosides in Cordyceps s.l.was screened by HPLC,the mobile phase was 10%methanol aqueous solution,the flow rate was 1.0 mL min-1,the detection wavelength was 260 nm,and the injection volume was 10 μL.The contents of uracil,uridine,2’-deoxyuridine,inosine,guanosine,thymidine,adenine,adenosine,2’-deoxyadenosine and cordycepin were determined in the sample solutions,preparing different extraction solvents and extraction conditions.The results showed that the nucleosides were completely extracted,when the extraction solvent was 20%methanol aqueous solution,extraction method was ultrasonic treatment,extraction time was 90 min,and extraction times were 3 times.The extraction condition was suitable for preparing the sample for HPLC determination of nucleosides components,providing a method to determine the nucleosides in Cordyceps-like fungi accurately.
Cordyceps-like fungi;nucleosides;HPLC;extraction
S646.9
A
1003-8310(2017)01-0041-08
10.13629/j.cnki.53-1054.2017.01.010
李建平(1989-),女,碩士,助教,主要從事蟲草生物資源開發(fā)與利用。E-mail:lijianping0426@126.com
*通信作者:曾文波(1982-),男,博士,講師,主要從事蟲草生物資源研究。E-mail:zengwenboherb@163.com
2016-11-11