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        鋪地錦竹草水提取物主要成分及抗氧化活性研究

        2019-07-22 13:16:06蔡少茹李秀敏黃家福林志超陳文嵩李春顯潘裕添
        亞熱帶植物科學(xué) 2019年2期
        關(guān)鍵詞:回歸方程中草藥提取物

        冷 波,蔡少茹,李秀敏,黃家福,薛 鈺,林志超,陳文嵩,李春顯,潘裕添

        (1.閩南師范大學(xué)福建省菌類活性物質(zhì)工程技術(shù)研究中心,福建 漳州 363000;2.廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院管理學(xué)院,福建 漳州 363000)

        糖尿病(Diabetes mellitus, DM)是一種常見的慢性終身疾病,已成為當(dāng)今嚴(yán)重危害人類健康的三大疾病之一[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì),2025 年全世界糖尿病人將突破3.33 億[2]。迄今為止針對糖尿病的治療方法主要包括飲食、運(yùn)動、藥物三種,其中藥物治療是重要手段,食療是基礎(chǔ)。盡管藥物治療在降低血糖方面起到了積極作用,但其穩(wěn)定性和可重復(fù)性等方面尚需改善[3]。歷經(jīng)千年的中醫(yī)臨床實(shí)踐表明,相較于西藥的防治疾病效果,中草藥如注意用藥準(zhǔn)確一般不會出現(xiàn)明顯的毒副作用,并且具有價(jià)格適中、作用溫和持久等獨(dú)特優(yōu)勢。日本、韓國及不少歐美發(fā)達(dá)國家近年來也掀起了從中草藥中尋找天然活性物質(zhì)的研究高潮[4]。中醫(yī)理論認(rèn)為,糖尿病屬“消渴”一癥,歷代先賢的遺著中不乏消渴方,因而從中草藥寶庫中挖掘開發(fā)降血糖產(chǎn)品是一條值得探索的途徑。藥食同源中草藥屬于中藥庫中的重要成員,它們不僅具有藥用功能,而且本身就是食品,在安全性上比西藥更可靠,因而近年來從藥食兩用中草藥中尋找功能活性物質(zhì)越來越受關(guān)注[5]。藥食同源藥材在民間常有流傳使用,其中部分藥材的藥效及作用機(jī)理已得到證實(shí)和探明。但有不少藥材未被研究證實(shí),鋪地錦竹草Callisia repens就是其中之一。

        鋪地錦竹草屬鴨跖草科小型常綠植物[6],是園藝觀賞植物的常用輔助植物。迄今為止有關(guān)該種植物的研究集中在生物學(xué)特性或綠化栽培技術(shù)等方面[7—9],有關(guān)生物學(xué)活性方面的研究尚未見報(bào)道。在民間,尤其以福建漳州、泉州為代表的閩南地區(qū),常見用鋪地錦竹草水煮液來改善糖尿病人病情的食療做法。由文獻(xiàn)資料可知,與鋪地錦竹草同科的鴨跖草Commelina communis屬于清熱解毒型的中草藥,有降糖方面的報(bào)道[10—11]。本課題組前期研究證實(shí)鋪地錦竹草對Ⅱ型糖尿病小鼠具有降糖作用(研究結(jié)果另行發(fā)表),為進(jìn)一步篩選其主要功效成分,本文對鋪地錦竹草提取的主要活性成分及其體外抗氧化活性進(jìn)行初步分析,為后期深入的研究奠定基礎(chǔ)。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        鋪地錦竹草購于漳州花卉市場,洗凈凍干后2~4 ℃冷藏備用。主要藥品試劑:α-二苯基-β-三硝基苯肼(α-Diphenyl-β-picrylhydrazyl)、菲洛嗪(Ferrozine)、EDTA、K3Fe(CN)6、蘆丁、FC 顯色劑、3,4,5-三羥基苯甲酸等均為分析純,購于廈門泰京生物科技有限公司。

        1.2 方法

        1.2.1提取物制備鋪地錦竹草干燥后剪碎加水浸提,Sevage 法去蛋白,沸水1 h 后過濾,濾液凍干成粉得到提取物,備用。

        1.2.2體外抗氧化能力測定DPPH·清除能力測定參考文獻(xiàn)[12];還原力測定參考文獻(xiàn)[13];螯合亞鐵離子能力測定參考李巨秀等[14]方法;羥自由基清除率測定參考文獻(xiàn)[15]的方法。

        1.2.3主要活性成分測定總黃酮含量測定參考吉惠杰等[16]方法;凱氏定氮法測定總蛋白含量[17];總花色苷含量測定參考文獻(xiàn)[18]的方法,其中DF 稀釋因子值為5;總糖測定參考文獻(xiàn)[19];ICP-MS 質(zhì)譜儀法測定重金屬含量,參考文獻(xiàn)[20]測定樣品中18 種微量元素含量。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 鋪地錦竹草水提取物成分分析

        2.1.1主要活性成分分析提取制備的鋪地錦竹草制劑溶液呈玫瑰紅,較紅酒顏色更為艷麗,其氣味甘甜清香,凍干成干粉后色澤和氣味變化不大,成品感官指標(biāo)較好,具有開發(fā)成商品的良好潛質(zhì)。藥理成分分析顯示,鋪地錦竹草提取物干粉的總蛋白含量不高,但總糖含量高達(dá)55.2%,因此賦予了產(chǎn)品香甜清醇的風(fēng)味;同時(shí),干粉中總黃酮和總花色苷含量均較高,分別達(dá)到2.04%和7.2%(表1)。

        表1 鋪地錦竹草水提取物主要有效成分含量Table 1 Contents of main effective components in Callisia repens aqueous extracts

        2.1.2水提取物礦質(zhì)元素分析由表2 可知,鋪地錦竹草提取物凍干粉中Ca、Mg、Mn 濃度較高,F(xiàn)e、Zn 濃度次之。Ca 是構(gòu)成人體骨骼最重要的金屬元素,Mg 能催化或激活300 多種酶體系,缺Mg 會導(dǎo)致一系列生理功能紊亂[21],Mn在大腦的生理活動中起著至關(guān)重要的作用[22],Zn 則能促進(jìn)多種酶的生理活性[23]。這些有益元素的高質(zhì)量存在,有利于鋪地錦竹草提取物發(fā)揮其保健藥理活性作用。同時(shí),鋪地錦竹草提取物中Pb、Cu、Ni、Ag、Ge 等有害微量元素的檢出量極少或未檢出。由此可見,鋪地錦竹草提取物在金屬元素組成上對生物體安全無毒,具有開發(fā)為無重金屬污染的功能性食品的潛力。

        2.2 鋪地錦竹草水提取物抗氧化活性分析

        2.2.1清除DPPH自由基活性以VC為參照標(biāo)準(zhǔn),鋪地錦竹草提取物對DPPH·清除率見圖1。VC清除DPPH·線性回歸方程為y=4.0393x+1.812,R2=0.9996,其IC50為0.011 mg·mL-1。與VC清除DPPH·線性不同,鋪地錦竹草水提取物清除DPPH·的量效關(guān)系為非線性關(guān)系,表現(xiàn)為多項(xiàng)式關(guān)系,其擬合的回歸方程公式為y=0.00004x3-0.0202x2+3.0238x-126.65,R2=0.9994,其IC50值為0.265 mg·mL-1。

        上述結(jié)果表明,鋪地錦竹草水提取物含量與DPPH 自由基清除率之間存在明顯的“S”形量效關(guān)系,類似于血紅蛋白運(yùn)送氧分子的協(xié)同作用過程,提示鋪地錦竹草水提取物對DPPH 自由基的清除機(jī)制可能是多個(gè)活性因子協(xié)同作用的結(jié)果。

        表2 鋪地錦竹草水提取物中18 種礦質(zhì)元素含量表Table 2 Contents of 18 mineral elements in Callisia repens aqueous extracts

        圖1 VC 和鋪地錦竹草水提取物對DPPH·的清除率Fig.1 Clearance rate of DPPH· by VC and Callisia repens aqueous extracts

        2.2.2總還原力測定以VC為參照標(biāo)準(zhǔn),鋪地錦竹草水提取物的總還原力見圖2,VC還原力回歸方程y=6.465x+0.0405,R2=0.9995。鋪地錦竹草水提取物還原力與VC一樣隨著濃度的增加而增大,呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系,其相關(guān)線性回歸方程為y=0.2889x+0.0105,R2=0.9999。經(jīng)計(jì)算可知,1 mg 鋪地錦竹草水提取物的總還原力與39 μg VC的總還原力相當(dāng)。

        2.2.3對亞鐵離子的螯合能力由圖3 可知,EDTA 具有良好的亞鐵離子螯合能力,其線性回歸方程式為y=1199.1x+8.1455,R2=0.9966。鋪地錦竹草水提取物對亞鐵離子未表現(xiàn)出有規(guī)律的螯合能力,說明其可能不具備離子螯合力。

        圖2 VC 和鋪地錦竹草水提取物的總還原力Fig.2 Total reducing power of VC and Callisia repens aqueous extracts

        圖3 EDTA 和鋪地錦竹草水提取物螯合亞鐵離子的能力Fig.3 The chelating ability of EDTA to ferrous ions and Callisia repens aqueous extracts

        2.2.4提取物清除羥自由基活性以VC為參照標(biāo)準(zhǔn),鋪地錦竹草提取物對羥自由基的清除率如圖4。VC清除·OH 的作用表現(xiàn)為典型的線性量效關(guān)系,其線性回歸方程為y=2762.8x+3.4012,R2=0.9795, IC50為0.017 mg·mL-1。鋪地錦竹草水提取物對·OH 的清除作用不呈線性關(guān)系,而是明顯的對數(shù)關(guān)系,擬合所得回歸方程為y=21.06ln(x)+46.948,R2=0.9995,IC50為1.16 mg·mL-1。與其對DPPH 自由基的清除作用類似,進(jìn)一步說明鋪地錦竹草水提取物可能存在多個(gè)活性因子,通過相互協(xié)同作用清除羥自由基。

        圖4 VC 和鋪地錦竹草水提取物對·OH 的清除率Fig.4 Clearance rate of ·OH by VC and Callisia repens aqueous extracts

        3 結(jié)論

        鋪地錦竹草是閩南地區(qū)民間較常見的一種用于降血糖的藥食兩用中草藥,作者在前期動物實(shí)驗(yàn)中證實(shí)其水提取物有較強(qiáng)的降血糖作用(另行發(fā)表),但是有關(guān)其活性成分和作用機(jī)制尚不明確。目前,國內(nèi)外公認(rèn)中草藥,尤其是藥食兩用中草藥的生物學(xué)活性成分多為多糖類、黃酮類、花色苷類等化合物[24],多數(shù)具有降糖功能的成分一般都具有較強(qiáng)的抗氧化活性[25—27]。DPPH 自由基清除能力、還原力、羥自由基清除能力是衡量這些生物活性物質(zhì)抗氧化能力最重要及最常用的判斷指標(biāo)。通過根系對土壤中各種礦物質(zhì)元素進(jìn)行吸收富集,是植物最基本的生理學(xué)特質(zhì)之一。不同植物對不同礦物質(zhì)的吸附和富集偏好不同,如果產(chǎn)生了重金屬高濃度富集,則必然會對產(chǎn)品品質(zhì)和安全帶來極大影響。本研究表明,鋪地錦竹草水提取物的主要活性成分如多糖類、總黃酮類、總花色苷類及有益礦質(zhì)元素含量都較高,有害微量元素含量極低或無法檢出,具有開發(fā)為保健性功能性食品的良好潛力。研究結(jié)果還顯示,鋪地錦竹草水提取物可能含有多種抗氧化活性因子,它們通過協(xié)同作用機(jī)制對DPPH 自由基和羥自由基表現(xiàn)出較強(qiáng)的清除能力。由于本研究所用鋪地錦竹草水提取物為尚未經(jīng)過高精度純化的粗提物,其活性多糖、總黃酮和花色苷等活性成分含量相對值偏低,隨著提取方法的改善和進(jìn)一步的分離純化,單位質(zhì)量提取物的活性成分含量升高,其抗氧化能力等生理學(xué)活性還可能大幅提高。

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