辛小雪,王雪香,李明宇,郭紅艷,王曉潔,蘇 鈦,徐 萍,程 瑾
(1.北京林業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 花卉種質(zhì)創(chuàng)新與分子育種北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083;2.國(guó)家林業(yè)和草原局 野生動(dòng)植物保護(hù)與自然保護(hù)區(qū)管理司,北京100714;3.云南省藥物研究所,云南昆明 650111;4.北京延慶區(qū)果品服務(wù)中心,北京 102100)
石斛屬Dendrobium為蘭科Orchidaceae多年生草本附生植物,全世界有1 500~2 000種,廣泛分布于亞洲熱帶、亞熱帶地區(qū)以及大洋洲[1-2]。在中國(guó),石斛屬植物主要分布于華南、西南和華東地區(qū),常用的藥用栽培石斛有30余種[3-4]。其中鐵皮石斛Dendrobium officinale作為藥用價(jià)值較高的一種,因具有益胃生津、滋陰清熱的功效,其新鮮或干燥莖被單列收載于2015版《中華人民共和國(guó)藥典》中,以區(qū)別于其他藥用石斛[5]?,F(xiàn)代研究表明,鐵皮石斛在提高免疫力,抗腫瘤,降血糖血壓,抗疲勞,促消化,抗肝損傷等方面有顯著功效[6-8]。近年來(lái),鐵皮石斛的人工繁育和培植技術(shù)取得了一系列的進(jìn)展[9-10],并在云南、浙江、安徽、福建、廣西、貴州等地開(kāi)展了規(guī)范化人工大棚栽培和生態(tài)化的仿野生種植,其栽培品已成為與野生鐵皮石斛藥用成分指標(biāo)相近的絕佳替代品。鐵皮石斛常以莖入藥,其主要功能成分為多糖、黃酮類、酚類、聯(lián)芐類、菲類、氨基酸、礦質(zhì)元素等[11-14]。其中多糖是鐵皮石斛重要的功能活性物質(zhì),酚類和黃酮類化合物含量也被認(rèn)為與自由基清除能力有顯著相關(guān)性,具有抗氧化,抗腫瘤的藥理活性[15-17]。隨著鐵皮石斛多樣性產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),鐵皮石斛花因具有與莖相似的多糖、黃酮類、有機(jī)酸類和萜類等資源性成分和功效而逐漸被關(guān)注[18-20]。但相關(guān)研究多限于花中單一活性成分的提取或水提物的功能鑒定,對(duì)花中主要化學(xué)成分的積累及分布研究相對(duì)較少,使鐵皮石斛花產(chǎn)品停留在初加工水平,造成了資源浪費(fèi)。本研究通過(guò)對(duì)鐵皮石斛花苞期、微開(kāi)期及盛花期3個(gè)不同花期及盛花期花被、合蕊柱和子房3個(gè)不同花部位的多糖、總黃酮、總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)的研究,旨在探討鐵皮石斛花的活性成分組成,確定鐵皮石斛花的最佳采收期及最佳采收部位,進(jìn)一步優(yōu)化鐵皮石斛花產(chǎn)品的精加工工藝。
鐵皮石斛花樣品采自廣西樂(lè)業(yè)縣雅長(zhǎng)蘭科植物國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)鐵皮石斛種植基地,分別采集處于花苞期、微開(kāi)期、盛花期的鐵皮石斛花鮮品,以及盛花期鐵皮石斛花花被、合蕊柱和子房3個(gè)部位的鮮品。所有鮮品均于80℃干燥箱中干燥4 h后得干燥樣品,鐵皮石斛不同花期及盛花期不同花部位的干燥樣品經(jīng)粉碎后過(guò)60目篩,得各處理待測(cè)樣品。
1.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑 D-無(wú)水葡萄糖(上海源葉生物科技有限公司);蘆丁(北京索萊寶科技有限公司);沒(méi)食子酸、硝酸鋁(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);無(wú)水乙醇、亞硝酸鈉、碳酸鈉、濃硫酸(北京化工廠);氫氧化鈉(西隴科學(xué)股份有限公司);苯酚[賽默飛世爾科技(中國(guó))有限公司]。其中D-無(wú)水葡萄糖、蘆丁為色譜純,其余為分析純。
1.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器 電子分析天平ML 104(梅特勒-托利多儀器有限公司);恒溫水浴鍋DZKW-D-2(北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司);紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)Bio Mate 3S[賽默飛世爾科技(中國(guó))有限公司];真空泵GM-0.33A(天津市津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司);旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀IKA RV10(艾卡儀器設(shè)備有限公司);恒溫循環(huán)器HX-1050[賽默飛世爾科技(中國(guó))有限公司];超聲波清洗器KQ 5200E(昆山市超聲儀器有限公司)。
采用2015版《中華人民共和國(guó)藥典》[5]中水溶醇沉法提取花中多糖成分,苯酚-硫酸法測(cè)定多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)。參照唐靜月等[21]總黃酮測(cè)定方法,以體積分?jǐn)?shù)為80%乙醇超聲波法提取花中總黃酮成分,亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉法測(cè)定總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。參考GB/T 31740.2-2015《茶制品第2部分:茶多酚》,以體積分?jǐn)?shù)為80%乙醇超聲波法提取花中總酚成分,采用福林酚法測(cè)定其總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
鐵皮石斛花不同花期及盛花期不同部位的多糖、總黃酮、總酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,并運(yùn)用SPSS 17.0進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)。
鐵皮石斛花苞期花為綠色,花瓣完全包裹在內(nèi)(圖1A);微開(kāi)期花瓣微張,向內(nèi)傾斜(圖1B);盛花期花完全張開(kāi),花為黃色,花各部位清晰可見(jiàn)(圖1C)。鐵皮石斛盛花期各部位解剖如圖1D所示,其雌蕊和雄蕊合生特化成合蕊柱,為蘭科植物所特有的結(jié)構(gòu);花萼、花瓣及唇瓣統(tǒng)稱為花被。
圖1 鐵皮石斛鮮花不同花期及盛花期花解剖結(jié)構(gòu)Figure 1 Dendrobium officinale flower at different flowering stages and anatomic structures at flourishing flowering stage
如表1和表2所示:從花苞期到微開(kāi)期再到完全開(kāi)放的盛花期過(guò)程中,鐵皮石斛花中多糖成分逐漸積累,其中盛花期多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61.5 mg·g-1,顯著高于花苞期和微開(kāi)期;微開(kāi)期為55.3 mg·g-1,花苞期為45.6 mg·g-1,二者無(wú)顯著差異。盛花期花不同部位多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果顯示:花被中多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,為64.5 mg·g-1,合蕊柱次之為61.2 mg·g-1,二者無(wú)顯著差異。子房與花被、合蕊柱的多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有顯著差異(P<0.05),僅為52.3 mg·g-1。結(jié)果表明鐵皮石斛花不同花期多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為盛花期>微開(kāi)期>花苞期;盛花期花不同部位多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為花被>合蕊柱>子房。
如表1和表2所示:鐵皮石斛不同花期總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)在花苞期最高,為19.9 mg·g-1,盛花期為19.2 mg·g-1, 二者無(wú)顯著差異; 微開(kāi)期最低, 為 17.4 mg·g-1, 與花苞期和盛花期存在顯著差異(P<0.05)。 盛花期鐵皮石斛花被中總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高(24.2 mg·g-1), 其次是合蕊柱, 為 14.3 mg·g-1, 子房最低,為11.4 mg·g-1。因此鐵皮石斛花不同花期總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為花苞期>盛花期>微開(kāi)期。盛花期花不同部位總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為花被>合蕊柱>子房,三者差異顯著。
鐵皮石斛花中酚類物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨花的逐漸開(kāi)放而積累,盛花期花中總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值為22.2 mg·g-1,顯著高于微開(kāi)期和花苞期;微開(kāi)期為 19.6 mg·g-1, 花苞期最低, 為 18.5 mg·g-1(表 1)。盛花期鐵皮石斛花不同部位總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著差異(P<0.05),其中花被最高,為26.5 mg·g-1,合蕊柱次之,子房最低,總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是19.2和13.9 mg·g-1(表2)。結(jié)果表明鐵皮石斛花不同花期總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)為盛花期>微開(kāi)期>花苞期;盛花期花不同部位總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)為花被>合蕊柱>子房。
表1 不同花期鐵皮石斛全花多糖、總黃酮及總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 1 Contents of polysaccharides,total flavonoids and total phenols in entire flower of Dendrobium officinale at different flowering stages
表2 盛花期鐵皮石斛花不同部位多糖、總黃酮及總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 2 Contents of polysaccharides,total flavonoids and total phenols in different parts of D.officinale flower at flourishing flowering stage
鐵皮石斛花中多糖隨花的開(kāi)放而逐漸積累,表現(xiàn)在盛花期花多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于微開(kāi)期,高于花苞期,這種規(guī)律性與黃秀紅等[22]的研究結(jié)果相同。鐵皮石斛花不同部位均含有一定的多糖成分,其中花被中多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高。鐵皮石斛花中多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖與莖中差異較大[19,23],但花中多糖的單糖組成與莖相似,且花中多糖有非常強(qiáng)的DPPH自由基和ABTS自由基清除能力[20,24]。
鐵皮石斛莖、葉、花中均含有大量黃酮類化合物,并具有清除自由基、抗氧化和降血糖等藥理活性,其中花中黃酮類化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)及抗氧化能力顯著高于莖[18,23,25-27]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛花苞期及盛花期花中總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,并高于黃秀紅等[22]的測(cè)定結(jié)果,但低于龔慶芳等[23]的測(cè)定結(jié)果,這可能與品種及提取方法不同有關(guān)。鐵皮石斛各花期總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著高于其他石斛花中總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù),如球花石斛Dendrobium thyrsiflorum,鼓槌石斛D.chrysotoxum[22,28]。因此若以黃酮類物質(zhì)作為藥用產(chǎn)品開(kāi)發(fā),可優(yōu)先選擇鐵皮石斛花作為提取材料,以花苞期或盛花期作為最佳采收期。
酚類是植物中的天然抗氧化劑,也是鐵皮石斛的藥用活性成分之一,具有較強(qiáng)的清除自由基和抗衰老的功效[23,29-30]。鐵皮石斛花中總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨花的開(kāi)放而逐漸積累,盛花期最高,花被是酚類物質(zhì)的主要積累部位。有研究發(fā)現(xiàn):鐵皮石斛花中總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)與莖中相近,抗氧化作用也無(wú)較大差異[23],因此若以總酚作為鐵皮石斛的目標(biāo)產(chǎn)物,花材料可作為莖的補(bǔ)充材料加以利用,盛花期為花的最佳采收期,花被為精加工產(chǎn)品的最佳采收部位。此外鐵皮石斛花中總酚與總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高且相近,使得鐵皮石斛花具有很強(qiáng)的抗氧化活性,這可能也是鐵皮石斛花具有 “滋陰”功效的原因之一[31],但花中酚類與黃酮類物質(zhì)的具體活性成分還有待進(jìn)一步研究。
雅長(zhǎng)鐵皮石斛2014年成為國(guó)家地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品,這是廣西樂(lè)業(yè)縣迄今為止唯一獲得國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品保護(hù)的產(chǎn)品。從節(jié)約生產(chǎn)成本及藥用效益最大化的方面考慮,建議選擇盛花期作為鐵皮石斛花的最佳采收期;盛花期花被作為最佳采收部位。多糖,黃酮類及酚類化合物是鐵皮石斛花中的主要活性組分,其中花中總黃酮及總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,可作為藥用組分進(jìn)一步開(kāi)發(fā)研究。鐵皮石斛花中活性組分含量受品種、生長(zhǎng)地和生長(zhǎng)周期的影響,鐵皮石斛栽培品種多,栽植范圍廣,有關(guān)鐵皮石斛種源和栽培方法與其活性組分積累的關(guān)系值得開(kāi)展深入研究。