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        金花茶微觀結(jié)構(gòu)鑒別及活性成分分析

        2020-12-09 09:13:05程金生李舒雅萬維宏曾雪琪
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年19期
        關(guān)鍵詞:分析

        程金生 李舒雅 萬維宏 曾雪琪

        摘要:為開展金花茶微觀結(jié)構(gòu)鑒別及活性成分分析,應(yīng)用掃描電鏡獲得金花茶微觀結(jié)構(gòu)信息,通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)分析金花茶的活性成分。研究表明,由電鏡可以觀察到金花茶葉子氣孔都分布在葉下表皮,每一片小區(qū)域都由中心氣孔從圓心向外延伸,像孔雀開屏狀,外緣角質(zhì)膜呈細(xì)條紋狀。金花茶花朵的細(xì)胞則呈長圓形,棱角圓滑,排列聯(lián)系緊密呈網(wǎng)狀。花粉的形態(tài)一般呈長球形,少數(shù)從不同角度觀察可看到近似呈三角形,有明顯的孔溝,溝均細(xì)長。從金花茶花、葉的總離子圖中可觀察到金花茶葉子有33種活性成分,金花茶花朵則觀察到60種活性成分,與Nist譜庫匹配分析出金花茶富含醇和酚類物質(zhì),還包括酯類、有機(jī)酸類等,其中兒茶酚、天然維生素E等有效成分具有清除自由基的能力。說明金花茶葉、花微觀結(jié)構(gòu)各異,并含有豐富的活性成分。這些研究數(shù)據(jù)有望為金花茶綜合利用提供一定借鑒,提高金花茶附加值。

        關(guān)鍵詞:金花茶;微觀結(jié)構(gòu);活性成分;分析

        中圖分類號:S685.140.1?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A

        文章編號:1002-1302(2020)19-0221-04

        收稿日期:2020-01-14

        基金項(xiàng)目:廣東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(編號:2016A030307013、2019A1515011163);2018國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目(編號:201810576005X)。

        作者簡介:程金生(1976—),男,博士,副教授,主要研究方向?yàn)槭称芳八幬锓治?、天然藥物化學(xué)、納米醫(yī)學(xué)等。E-mail:86839680@qq.com。

        通信作者:萬維宏,碩士,高級工程師,主要從事試驗(yàn)設(shè)計(jì)、管理。E-mail:86839680@qq.com。

        金花茶(Camellia chrysantha)是唯一一種花朵為金黃色又晶瑩透潤的山茶科植物,因胡先嘯博士的鑒定而得名 [1]。1984年,金花茶被列入國家一級保護(hù)植物之一,同時(shí)與其他3種珍稀植物齊名,它們分別是銀杉、桫欏、珙桐。金花茶在國內(nèi)和國外都有著諸多美譽(yù): “植物活化石”“茶族皇后”“幻想中的黃色山茶”等[2-3]。金花茶具有很高的藥用價(jià)值。近年來,學(xué)者對金花茶的科學(xué)項(xiàng)目研究愈來愈深入。一些研究者發(fā)現(xiàn),金花茶富含許多對人體具有重要保健作用的有效成分,其中包括人類所必需的氨基酸和維生素、總皂苷、茶多酚類、齊墩果酸、黃酮類,還有微量元素等營養(yǎng)性或藥用活性成分[4-6]。

        截至目前,尚無對金花茶葉、花等部位系統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)及活性成分的研究。尤其是對金櫻子花朵、花粉的微觀結(jié)構(gòu)及活性成分的分析,目前尚未見任何文獻(xiàn)報(bào)道。本研究通過掃描電鏡(scanning electron microscope,SEM)觀察了金花茶葉、花朵、花粉的微觀結(jié)構(gòu),并通過GC-MS分析了金花茶葉、花朵中脂溶性活性成分,為金櫻子種核綜合利用提供了一定借鑒。

        1 材料與方法

        1.1 主要儀器

        電熱鼓風(fēng)干燥箱(101-1,紹興市嚴(yán)氏風(fēng)機(jī)有限公司)、電子天平(XY600-2CS,常州市幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司)、萬分之一分析天平(DF22A,蘇州多賽電子天平有限公司)、高速多功能粉碎機(jī)(YB-2000A,浙江永康市速鋒工貿(mào)有限公司)、超細(xì)微粉粉碎機(jī)(FSJ-501,上海有建電子科技有限公司)、氣相色譜聯(lián)用儀[Agilent6890-5973,津工儀器科技(蘇州)有限公司]、紫外分光光度計(jì)(WFH-2038,上海精密科學(xué)儀器有限公司)、超聲波清洗器(KQ3200E,昆明市超聲儀器有限公司)、恒溫水浴鍋(HH-6,江蘇金壇市金城國盛實(shí)驗(yàn)儀器廠)、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(IKA RV8,上海亞榮生化儀器廠)、臺(tái)式掃描電鏡(TM3030,上海精密科學(xué)儀器有限公司)。

        1.2 主要試劑

        防城港金花茶(南寧市田園之香食品店)、HF254硅膠(市售食品級,衡陽市凱信化工試劑股份有限公司)、大孔樹脂(XAD-200,天津市海光化工有限公司),乙醚、乙醇、乙酸乙酯等試劑均為分析純(阿拉丁化學(xué)試劑有限公司)。

        1.3 試驗(yàn)地點(diǎn)及時(shí)間

        試驗(yàn)地點(diǎn):廣東省韶關(guān)市;試驗(yàn)時(shí)間:2018年11月至2019年6月。

        1.4 主要研究方法

        1.4.1 茶多酚浸提、濃縮和純化 采用超聲波輔助浸提技術(shù)提取金花茶茶多酚,超聲波浸提的頻率為180 W,浸提溫度為70 ℃,浸提20 min。將超聲后的金花茶浸提液置于70 ℃的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中,蒸發(fā)濃縮后得到茶多酚的粗提液。用XDA-200大孔樹脂進(jìn)行茶多酚與雜質(zhì)的分離和純化。首先用95%的乙醇浸泡樹脂24 h;然后用去離子水漂洗至無醇味后用茶多酚的粗提液以2.5 BV/h的流速過柱,待粗提液的出口濃度達(dá)到進(jìn)口濃度的10%時(shí),停止過柱,從而使大孔樹脂達(dá)到飽和狀態(tài);最后設(shè)置濃度梯度乙醇洗脫達(dá)到純化的效果,其濃度分別為10%和30%,過柱流速為2.5 BV/h,得到茶多酚純化液。

        1.4.2 金花茶葉、花微觀結(jié)構(gòu)研究[7-8] 用掃描電鏡來觀察干燥后的金花茶的花朵和葉的微觀形態(tài),以便觀察金花茶的組織結(jié)構(gòu)。將金花茶的花朵和葉都剪成適合的小片狀,放入機(jī)器內(nèi),設(shè)置為真空狀態(tài)時(shí)觀察,并調(diào)整放大倍數(shù)與對焦,掃描出圖片。

        1.4.3 金花茶活性成分GC-MS分析方法 氣相色譜柱程序升溫:第1步是從25 ℃的室溫以10 ℃/min 的速度來升溫,直到溫度升高到70 ℃為止,并在此溫度下保持2 min;第2步是將溫度升高到230 ℃,升溫速度為13 ℃/min;第3步是將溫度升高到280 ℃,升溫速度應(yīng)為5 ℃/min,當(dāng)溫度達(dá)到時(shí)在此溫度下保持12 min,并保持進(jìn)樣口和檢測器(FID)溫度均為250 ℃;分流比為50 ∶1,柱流量為1 mL/min,載氣為高純氮?dú)?。質(zhì)譜條件:高純氦氣,EI離子源,電離電壓70 eV;離子源溫度為250 ℃,傳輸線溫度為250 ℃;掃描范圍為35~500 amu;質(zhì)譜標(biāo)準(zhǔn)庫為Nist譜圖庫。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 金花茶葉、花微觀結(jié)構(gòu)研究

        分別對金花茶的葉、花等部位微觀形態(tài)進(jìn)行掃描電鏡觀察。由圖1-A可知,金花茶葉的顯微形態(tài)中,氣孔都分布在葉下表皮,每一片小區(qū)域都是由中心氣孔從圓心向外延伸,像孔雀開屏狀,外緣角質(zhì)膜呈細(xì)條紋狀,在氣孔周圍無規(guī)則地連接著中心氣孔以及包圍著周圍的氣孔。從圖1-B可以看出,角質(zhì)膜呈條紋狀同時(shí)有些許的顆粒感。氣孔器由2個(gè)像月牙的細(xì)胞構(gòu)成,氣孔大多數(shù)呈橢圓形,表面平滑。從圖1-C、圖1-D可以看出,花朵的細(xì)胞呈長圓形,棱角圓滑,排列聯(lián)系緊密呈網(wǎng)狀,外側(cè)由較粗的條紋狀連接,內(nèi)側(cè)為較細(xì)的條紋狀無規(guī)則的排列。從圖1-E、圖1-F可以看出,花粉的形態(tài)一般呈長球形,少數(shù)從不同角度觀察可看到近似呈三角形;有明顯的孔溝,溝均為細(xì)長,有些張開呈梭狀,外壁飾紋為穴狀飾紋。綜合上述的微觀結(jié)構(gòu)分析可知,金花茶花、葉、花粉組織結(jié)構(gòu)聯(lián)系比較緊密,細(xì)胞多呈類球狀,能承受較大程度上的物理研磨,且其飾紋結(jié)構(gòu)單一,表面一般較光滑,在一定程度上會(huì)削弱外力的作用,因此在萃取活性成分時(shí)若僅靠機(jī)械研磨來使其內(nèi)容物溶于提取劑的方法是不夠理想的。所以先經(jīng)過多功能粉碎機(jī)研磨后再用超聲波萃取,能在一定程度上增加內(nèi)容物的流出并更易溶于提取劑中。

        2.2 金花茶活性成分的GC-MS分析

        利用上述試驗(yàn)方法對金花茶活性成分進(jìn)行GC-MS 分析,其中定性分析是通過人工圖譜解析與Nist譜圖庫檢索,來確定活性成分的種類。定量分析則是使用面積歸一化法,來確定活性成分的含量,得出匹配率最高的化學(xué)成分及各成分的相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)?;钚猿煞值奶崛》椒ǎ簩⒔鸹ú璧娜~經(jīng)多功能粉碎機(jī)粉碎后,按料液比為1 g ∶3 mL的比值加入甲醇,為了能充分溶出活性物質(zhì)需用超聲波處理3 h,超聲波的頻率設(shè)為80 W,超聲后過濾得到甲醇提取液,將甲醇提取液于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中蒸發(fā)濃縮,最后將試驗(yàn)所提取的濃縮液置于真空干燥箱中干燥12 h,溫度設(shè)置為40 ℃,得到其有效成分的萃取物。金花茶的花朵也用同樣的方法處理。

        圖2為在上述條件下得出的金花茶葉的總離子圖,共檢測出33種活性成分,其中可與Nist譜庫匹配識(shí)別的活性物質(zhì)有3-甲基戊烷、異戊酸、N-甲基吡咯烷酮、鄰苯二酚、4-乙烯基-2-甲氧基、苯酚、2,4-二甲氧基芐醇、十五烷酸、4-異丁基苯酚、1,1′-聯(lián)-2-萘酚、4-甲基兒茶酚、天然維生素E、蝦青素(表1)。

        圖3是在上述條件下得出的金花茶花朵的總離子圖,共檢測出60種活性物質(zhì),其中可與Nist譜庫匹配識(shí)別的活性物質(zhì)有糠醇、縮水甘油、甲基呋喃醛、苯酚、(S)-(-)-檸檬烯、環(huán)丁烷、甲基草甘膦、3-辛炔-1-醇、2,3-二氫-3,5-二羥基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮、3-甲基-2,3,4,5-四氫-2,4-呋喃二酮、(S)-(+)-檸蘋酸、丁酸辛酯、1,6-脫水吡喃葡萄糖、對羥基苯甲酸、月桂酸、十五烷酮、鄰苯二甲酸二異丁酯、反式-2-十二烯酸、十二烷二醇、正十五酸、順式-十八碳烯酸、反油酸乙酯、豆固醇等(表2)。

        3 結(jié)論

        金花茶的組織結(jié)構(gòu)聯(lián)系緊密,應(yīng)先經(jīng)過多功能粉碎機(jī)研磨后再用超聲波萃取,能在一定程度上增加內(nèi)容物的流出并更易溶于提取劑中,有利于后續(xù)制粒的操作步驟。在GC-MS分析中,金花茶葉子可檢測出33種活性成分,而花朵可檢測出60種活性成分,其中包括一些具有較好抗氧化作用的有效成分,如兒茶酚、天然維生素E等,有望作為抗氧化制劑的良好原料。

        參考文獻(xiàn):

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