基于灰色關(guān)聯(lián)度的疊鞘石斛葉抗氧化部位的篩選

阮沛樺 鄧紅 傅詠梅 張蜀 郭彩娥 黃樹濱 李志超

摘? 要：以不同濃度乙醇對疊鞘石斛[Dendrobium aurantiacum Rchb. f. var. denneanum （Kerr.） Z. H. Tsi. ]葉進行提取，再用不同極性溶劑對抗氧化活性較高的60%乙醇粗提取物進行萃取，分別得到石油醚層、二氯甲烷層、乙酸乙酯層、正丁醇層和水層，采用超高效液相色譜法（ultra performance liquid chromatography，UPLC）和紫外-分光光度法對各部位進行成分分析，以DPPH自由基清除活性為指標，利用灰色關(guān)聯(lián)度進行相關(guān)性分析，篩選主要的抗氧化活性部位。其中，總黃酮在正丁醇層最高（24.89%）;多糖在水層最高（0.23%）;各萃取層均有抗氧化活性，DPPH自由基清除能力強弱順序為水層>正丁醇層>乙酸乙酯層>二氯甲烷層>石油醚層。篩選出正丁醇層、水層為抗氧化主要活性部位，其抗氧化活性是黃酮類、多糖等成分協(xié)同作用的結(jié)果，為進一步提取抗氧化活性化合物，開發(fā)天然抗氧化劑提供一定的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：疊鞘石斛葉;灰色關(guān)聯(lián)度;抗氧化活性部位;黃酮;多糖

中圖分類號：S567;R284? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： The leaves of Dendrobium aurantiacum Rchb. var. f. denneanum （Kerr.） Z. H. Tsi. were coarse-extracted with different concentrations of ethanol. And then with different polar solvents， the petroleum ether layer， dichloromethane layer， ethyl acetate layer， n-butanol layer and water layer were obtained from 60% ethanol crude extract， whose antioxidant activity was higher. Those layer obtained were assayed with the ultra performance liquid chromatography （UPLC） and UV-spectrophotometric method. With DPPH antioxidant activity as an index， the grey correlation degree correlation analysis was used to screen the main antioxidant activity. The highest amount of flavonoids， 24.89%， was in the n-butyl alcohol layer， and the highest amount of polysaccharide， 0.23%， layer was in the water layer. Each extraction layer had antioxidant activity， and the free radical clearance ability in order from strong to weak was water layer， n-butanol layer， ethyl acetate layer， dichloromethane layer， petroleum ether layer. Besides， the n-butanol layer and water layer were selected as the main antioxidant active parts. And the antioxidant activity was the result of the synergistic action of flavonoids and polysaccharides， which could provide some guidance for further extraction of antioxidant active compounds and development of natural antioxidants.

Keywords： leaves of Dendrobium aurantiacum Rchb. var. f. denneanum （Kerr.） Z. H. Tsi. ; gray relational degree; antioxidant active site; total flavonoids; polysaccharide

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.08.026

自由基可損害機體組織和細胞，導(dǎo)致慢性毒性和細胞衰亡，過多的自由基也會誘發(fā)癌癥等各種疾病[1]，因此，抗氧化劑的研究開發(fā)尤為重要。其中，植物類天然抗氧化劑因其安全性高、患者依從性高、可長期服用等優(yōu)點，成為目前研究的熱點之一，廣泛應(yīng)用于食品、化妝品、醫(yī)學(xué)等各個領(lǐng)域[2-3]。

疊鞘石斛[Dendrobium aurantiacum Rchb. f. var. denneanum （Kerr.） Z. H. Tsi. ]，喜溫暖、潮濕環(huán)境，分布于我國云南、廣西、四川等地，收載于2010年版《四川省中藥材標準》[4]，是蘭科植物疊鞘石斛栽培品的新鮮或干燥莖，臨床上用于滋陰除熱，養(yǎng)胃生津，具有增強機體免疫力、抗腫瘤和抗氧化等功效[5-6]。近年來，隨著對石斛研究的深入，發(fā)現(xiàn)除多糖外，黃酮類成分也是另一重要活性部位，主要分布于葉子內(nèi)[7-9]。大量研究表明[10-15]，石斛中黃酮類化合物的抗氧化作用較強，可有效清除自由基，故石斛黃酮的研究開發(fā)具有廣闊的前景。但目前對疊鞘石斛的抗氧化活性與化學(xué)成分的關(guān)聯(lián)研究仍缺乏系統(tǒng)性的研究基礎(chǔ)。疊鞘石斛生長環(huán)境特殊、生長期長，對其葉子進行開發(fā)和利用，有助于資源的整合，緩解資源緊張局面[16]。

本研究對疊鞘石斛葉提取工藝進行篩選，用不同極性的溶劑進行萃取，得到不同部位的提取物，以1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基清除率為藥效指標，采用灰色關(guān)聯(lián)度法建立UPLC色譜圖與抗氧化活性之間的譜效關(guān)系，同時探討總黃酮和多糖成分與不同部位的抗氧化活性關(guān)系，篩選出抗氧化活性部位，以期尋找疊鞘石斛葉抗氧化活性的物質(zhì)基礎(chǔ)，為天然抗氧化劑的研究開發(fā)提供依據(jù)，為資源的有效整合和利用奠定科學(xué)的基礎(chǔ)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 材料與試劑? 疊鞘石斛葉（采摘日期為2018年11月5日，產(chǎn)地云南）由云南省文山壯族苗族自治州麻栗坡態(tài)合堂野生石斛保育有限公司提供，經(jīng)廣東藥科大學(xué)何偉教授鑒定。取干燥疊鞘石斛葉，粉碎，過三號篩，備用。

1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH），批號C10088334，上海麥克林生化有限公司;D-無水葡萄糖（純度99.9%），中國食品藥品檢定研究所;蘆丁標準品（純度97.5%），中國食品藥品檢定研究院;芹菜素-6，8-二-c-葡萄苷標準品（純度99.9%）、異夏佛塔苷對照品（純度98.7%），中山市成諾生物科技有限公司。乙腈、甲醇、四氫呋喃、磷酸為色譜純，其他試劑均為分析純，水為蒸餾水。

1.1.2? 儀器與設(shè)備? ACQUITY型超高效液相色譜（配置PDA檢測器），美國Waters公司;BSA224S-CW萬分之一電子分析天平，CP225D十萬分之一電子分析天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;UV-1800紫外?可見分光光度儀，日本島津公司;HK3300H超聲波清洗器，上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司;DFT-200粉碎機，溫嶺市林大機械有限公司。

1.2? 方法

1.2.1? 粗提取物的制備? 準確稱取疊鞘石斛葉粉末0.5 g，置100 mL具塞錐形瓶中，加入不同提取溶劑（水、20%乙醇、40%乙醇、60%乙醇、80%乙醇、95%乙醇）50 mL，在超聲頻率53 kHz、功率350 W條件下超聲處理45 min，得到每毫升約含10 mg藥材的粗提取物，再用相應(yīng)的溶劑稀釋成系列濃度溶液。

1.2.2? 不同部位提取物的制備? 準確稱取疊鞘石斛葉粉末5 g，置100 mL具塞錐形瓶中，精密加入60%乙醇的50 mL，在超聲頻率53 kHz、功率350 W條件下超聲處理45 min，提取2次，合并濾液，于70 ℃旋蒸濃縮，再依次用等體積石油醚（60～90 ℃）、二氯甲烷、乙酸乙酯、水飽和正丁醇進行萃取，每次萃取3次，合并同種溶劑的萃取液，濃縮至干，稱重，用甲醇復(fù)溶并稀釋定容至10 mL量瓶中，得到每毫升約含0.5 g藥材的石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯、水飽和正丁醇層提取物;取上述溶液適量，用甲醇稀釋成系列濃度溶液。最后水層濃縮至干，稱重，用水復(fù)溶并稀釋定容至10 mL量瓶中，得到約0.5 g/mL藥材的水層提取物，再取適量加水稀釋成系列濃度溶液。

1.2.3? DPPH自由基清除能力的測定? 精密稱取DPPH對照品適量，置于容量瓶中，加入無水乙醇配制成濃度為50 μg/mL的DPPH溶液。分別取1.2.1和1.2.2節(jié)制備的系列濃度溶液2 mL，加入2 mL DPPH溶液，混合均勻，避光反應(yīng)30 min，在200～600 nm下掃描DPPH溶液和樣品波長，515 nm波長下有最大吸收，故確定在該波長下檢測，樣品組吸光值為A1;以2 mL相應(yīng)的溶劑代替樣品為空白組，吸光值為A2;以2 mL無水乙醇代替DPPH溶液為對照組，吸光值為A3;用抗壞血酸（Vc）作為陽性對照。計算樣品對DPPH自由基的清除率，通過清除率曲線計算出DPPH自由基清除率為50%時的樣品溶液濃度（IC50）。

式中：A1為樣品組吸光度值;A2為空白組吸光度值;A3為對照組吸光度值。

1.2.4? 3種黃酮成分及總黃酮含量測定? 選用Acquity UPLC HSS T3 C18色譜柱（2.1 mm×100 mm，1.8 μm）;流動相A為四氫呋喃-乙腈-甲醇（10∶22∶5），流動相B為0.05%磷酸，梯度洗脫（0～9 min，9%→10%A;9～10 min，10%→11%A;10～12 min，11%→11.5%A;12～13 min，11.5%→14.5%A）;13～20 min，14.5%→15%A;20～25 min，15%A;25～60 min，15%→30%A;60～65 min，30%→9%A），流速：0.3 mL/min;檢測波長337 nm;柱溫30 ℃;進樣體積2 μL。在此色譜條件下，分別取乙醇粗提取物和不同部位提取物，同時測定黃酮成分芹菜素-6，8-二-c-葡萄苷、異夏佛塔苷和蘆丁的含量，并將定性為黃酮類化合物的色譜峰的峰面積加和，即為總黃酮峰面積，以芹菜素-6，8-二-c-葡萄苷為對照用外標法計算總黃酮含量。

1.2.5? 多糖含量測定? 分別取乙醇粗提取物和不同部位提取物，參照《中華人民共和國藥典》[17]鐵皮石斛中多糖含量的測定方法進行測定。

1.2.6? 灰色關(guān)聯(lián)分析? 按照汪洋等[18]的報道，將不同部位提取物相應(yīng)的清除率數(shù)據(jù)作為參考數(shù)列，色譜圖中各色譜峰的峰面積作為比較數(shù)列進行灰色關(guān)聯(lián)分析。以黃酮含量、多糖含量為評價數(shù)列，抗氧化藥效為參考數(shù)列，計算關(guān)聯(lián)度。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

采用Graphpad和SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析，其中IC50采用回歸分析得出。

2? 結(jié)果與分析

以DPPH自由基清除能力、3種黃酮成分及總黃酮的含量、多糖含量為指標成分進行疊鞘石斛葉的抗氧化活性評價。

2.1? 粗提取物的抗氧化活性

以粗提取物的DPPH自由基清除能力評價其抗氧化活性，結(jié)果見圖1和表1。由結(jié)果可知，60%乙醇提取物的DPPH自由基清除能力最高，其次為40%乙醇，水和95%乙醇的提取物最低，說明過高或過低的有機相提取不利于抗氧化活性物質(zhì)的溶出，故以60%乙醇進行粗提取，再篩選不同極性部位。

2.2? 不同部位提取物的抗氧化活性

以不同部位提取物的DPPH自由基清除能力評價其抗氧化活性，結(jié)果見圖2和表2，可見，疊鞘石斛葉的不同極性部位都對DPPH自由基具有一定的清除作用，清除率強弱順序為正丁醇層>水層>乙酸乙酯層>二氯甲烷層>石油醚層，在較低濃度下，Vc的DPPH自由基清除能力最強;當濃度達到0.125 mg/mL后，正丁醇層和水層與VC的DPPH自由基清除能力相當;在0.0625～ 1.0001 mg/mL濃度范圍內(nèi)，其他提取層的自由基清除能力遠低于Vc陽性對照，表明疊鞘石斛葉正丁醇層和水層部位具有較強的體外抗氧化能力。

2.3? 提取物的成分分析

粗提取物各指標成分結(jié)果見圖1和表1，不同部位各指標成分結(jié)果見圖2和表2，總粗提取物和不同部位提取物UPLC色譜圖見圖3和圖4，各色譜峰面積信息見表3。根據(jù)光譜信息可知，除色譜峰1、2、4、12之外，其余26個色譜峰所代表的成分均具有黃酮類的特征光譜，可定性為黃酮類化合物。

課題組在前期研究中鑒別出疊鞘石斛葉含有3種黃酮類成分，分別是芹菜素-6，8-二-c-葡萄苷、異夏佛塔苷和蘆丁。在粗提取物中，3種成分含量由高至低順序為蘆丁>芹菜素-6，8-二-c-葡萄苷>異夏佛塔苷;以60%乙醇進行粗提取，芹菜素-6，8-二-c-葡萄苷、異夏佛塔苷、蘆丁及總黃酮含量均最高，推測黃酮成分與抗氧化活性具有一定關(guān)聯(lián)性，故后續(xù)建立關(guān)聯(lián)度分析，探討黃酮類化合物的色譜峰面積與抗氧化活性之間的關(guān)系。

在不同部位提取物中，芹菜素-6，8-二-c-葡萄苷、異夏佛塔苷、蘆丁均集中于正丁醇部位，該部位的總黃酮含量最高，DPPH自由基清除能力最強;其次是乙酸乙酯部位，總黃酮含量較高;在水、二氯甲烷、石油醚部位中總黃酮含量較低。

多糖為水溶性成分，所以水提取物中的多糖含量最高，并隨著乙醇濃度的升高，多糖含量降低，80%和95%乙醇的提取物中并未檢出多糖。在不同極性部位中，水層的總黃酮含量不高，多糖含量最高，但抗氧化活性水層與正丁醇層相當，考慮到多糖可能對抗氧化活性存在一定的貢獻率，故選擇多糖作為指標成分進行研究。

2.4? 灰色關(guān)聯(lián)度的研究

各色譜峰與抗氧化活性的關(guān)聯(lián)度分析見表4。由表4結(jié)果可知，在關(guān)聯(lián)度排名前10的色譜峰中，有9個是黃酮成分，占90%，可見，DPPH自由基清除能力與黃酮成分密切相關(guān)。

黃酮類和多糖成分的關(guān)聯(lián)度結(jié)果分別為0.7522和0.5385，均高于0.5，其中黃酮類成分關(guān)聯(lián)度更高，可見，抗氧化活性是由多個成分共同作用的結(jié)果，而黃酮類成分的抗氧化活性更高。

3? 討論

現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)過多的自由基累積會對機體造成損傷，導(dǎo)致細胞凋亡，開發(fā)出安全性高的天然植物抗氧化劑尤為重要。李芳等[15]和唐靜月等[19]在研究中發(fā)現(xiàn)，鐵皮石斛花中的黃酮類成分具有較高的抗氧化活性;高海立等[20]對鐵皮石斛莖總黃酮進行純化并探討其抗氧化活性;Singh 等[21]證實鐵皮石斛莖甲醇提取物的抗氧化活性，并確定黃酮類化合物的抗氧化活性，但均并未知悉黃酮類的組成成分與抗氧化活性之間的關(guān)系，也僅僅局限于對粗提物的分析，并未對醇提物的有效部位進行研究分析。目前對石斛品種的研究多集中于鐵皮石斛，對石斛的活性物質(zhì)研究也多局限于莖部位，疊鞘石斛葉抗氧化活性部位還未見報道。陳佳江等[22]對疊鞘石斛不同部位的化學(xué)成分進行分析，發(fā)現(xiàn)葉化學(xué)成分較莖豐富，且葉的藥理活性較高，對高血壓、高血脂等癥狀有顯著的輔助治療作用，對疊鞘石斛葉研究意義重大。本文對疊鞘石斛葉展開研究分析，不僅探討其不同極性部位與抗氧化活性，還進一步分析抗氧化活性與黃酮類成分的關(guān)聯(lián)度，為下一步提取抗氧化的活性部位，開發(fā)天然植物抗氧化劑奠定基礎(chǔ)，有利于植物資源的合理分配利用。

本研究選用環(huán)保、價廉、適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的乙醇作為提取溶劑，以不同濃度乙醇和水進行提取考察，發(fā)現(xiàn)60%乙醇總黃酮提取率最高，且抗氧化活性最好，因此，選用60%乙醇制備粗提物;再以石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇，依次按溶劑極性從弱到強進行萃取，將疊鞘石斛葉的不同極性成分富集在不同提取層中，能更好地比較、分析不同極性部位的成分和抗氧化能力。通過對疊鞘石斛葉不同極性部位提取層的分析發(fā)現(xiàn)，疊鞘石斛葉抗氧化活性有效成分大部分溶于極性較高的部位，而在石油醚、二氯甲烷等極性較低的部位溶解度較低，故提取過程中可用低極性溶劑洗滌，用高極性溶劑提取、分離，以達到富集效果。

采用灰色關(guān)聯(lián)度分析，以關(guān)聯(lián)度作為評價指標，確定各色譜峰對抗氧化活性的貢獻大小，在關(guān)聯(lián)度排名前10的色譜峰中，18號峰鑒別為蘆丁，對抗氧化活性的貢獻較大，其他峰仍有待進一步鑒別;經(jīng)二極管陣列檢測器對全部色譜峰的光譜掃描分析（220～380 nm），石斛中的黃酮成分主要是以芹菜素為苷元的多種黃酮碳苷類，最大吸收波長相近，推測這些黃酮碳苷類化合物是石斛葉子發(fā)揮抗氧化活性的物質(zhì)基礎(chǔ);關(guān)聯(lián)度大的色譜峰的指認和歸屬也可以從黃酮碳苷類化合物方面考慮。

譜效關(guān)系的研究有多種數(shù)據(jù)處理方法，現(xiàn)采取灰色關(guān)聯(lián)度分析法，反映色譜峰與抗氧化活性的相關(guān)性，除此之外，還分析了黃酮類、多糖等大類成分的關(guān)聯(lián)度大小，充分說明了疊鞘石斛葉抗氧化活性并非由單一具體成分起效，而是多個成分共同作用的結(jié)果。

基于灰色關(guān)聯(lián)度篩選疊鞘石斛葉抗氧化活性部位，結(jié)果證明其抗氧化活性成分黃酮類、多糖等主要集中在正丁醇、水等高極性提取層，表明疊鞘石斛葉可作為食品和治療中的新型植物抗氧化劑，從中篩選抗氧化活性強的萃取層，進一步提取抗氧化活性強的化合物，為疊鞘石斛葉的綜合開發(fā)利用奠定堅實的基礎(chǔ)。

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