全 文 ：收稿日期: 2005-10-08.
作者简介: 刘世旺 ,男 ,湖北武汉人 ,医学硕士 ,副教授 ,现从事生物化学和植物资源学方面的教学与科研工作
( E-mail: sw lsw@ hgnc. net );田慧 ,女 ,黄冈师范学院 2000级学生 .
基金项目: 湖北省教育厅重点科研项目 ( 2000A47003)资助 .
第 25卷第 6期 黄　冈　师　范　学　院　学　报 Vo l. 25 No. 6
2005年 12月 Journal of Huanggang No rmal Univ ersity Dec. 2005
菝葜和土茯苓生物碱含量的比较研究
刘世旺 ,徐艳霞 ,田　慧
(黄冈师范学院 生物系 ,湖北 黄州 438000)
摘要:对菝葜和土茯苓根茎中生物碱成分进行了定性检测和定量测定。 结果表明:在菝葜和土
茯苓根茎中均含有生物碱成分。以东莨菪碱为参照品 ,测知菝葜和土茯苓根茎中生物碱含量分
别为 0. 0222%和 0. 0349% 。
关键词: 菝葜 ;土茯苓 ;生物碱 ;含量测定
中图分类号: Q949. 72　　　文献标识码: A　　　文章编号: 1003-8078( 2005) 06-0049-03
A comparative study on alkaloid in roots of
Smilax china L and Smilax glabra Roxb
LIU Shi-wang, XU Yan-xia, TIAN Hui
( Bio lo gy Depa rtm ent , Huanggang Normal Univ er sity , Huang zhou 438000, Hubei, China)
Abstract: Alkaloid in the roo ts o f Smilax china L and Smilax glabra Roxb were ana lysed
qualitativ ely. It w as found tha t bo th Sm ilax china L and Smilax glabra Roxb contain alkaloid. Using
scopolamine as standard sample, to tal alka loid content of Smilax china L and Sm ilax glabra Roxb
were determined to be 0. 022 2% and 0. 034 9% .
Key words: Smilax china L ; Sm ilax glabra Roxb; alkaloid; content determina tionn
生物碱是存在于生物体 (主要为植物 )内的一类含氮的碱性有机物 ,大多具有复杂的环状结构 ,氮素
多包含在环内。生物碱在植物体内往往集中分布在某一部位或某些器官 ;生长阶段及生长环境不同 ,生
物碱含量也往往不同 ;同科同属而不同种的植物常含有化学结构相似的多种生物碱 ,但其中往往以一种
或两种含量较高。 植物中生物碱成分常常具有多种生物活性 ,如具有对心血管系统、中枢神经系统起作
用的药理活性 ,有抗炎、抗菌、抗病毒、保肝、抗癌等药理作用 [ 1]。北京大学余小林等人现正在以异喹啉类
生物碱为先导物合成抗 HIV病毒药物 [2 ]。
菝葜 ( Sm ilax china L )是一种多年生藤本植物 ,在鄂东大别山地区很常见 ,植物资源非常丰富。 由
于该植物地下根茎粗硬发达且形似菱角 ,所以 ,该植物也俗称“铁菱角”。菝葜根茎具有活血化瘀、清热利
湿、强筋壮骨、消肿毒、祛风湿、补气活血等功效 [3 ]。 与菝葜在系统分类上同属百合科 ( Li liaceae)菝葜属
( Smi lax L. )的土茯苓 ( Sm ilax glabra Roxb ) ,也叫光叶菝葜 ,其干燥根茎很早就作为传统中药材收录入
《中华人民共和国药典》。土茯苓切片呈白色至淡红棕色 ,富粉性 ,在放大镜下可见多数细小光亮粘液质
点。质韧 ,折断时粉尘飞扬 ,以水湿润后有粘滑感 ,无臭 ,味微甜而涩。以断面色淡棕、粉性足者为佳。主
要药用功能为清热、除湿、解毒。 用于治疗钩端螺旋体病、关节酸痛、尿路感染、白带、疮疡等症 [ 4]。
菝葜和土茯苓都含有皂甙、黄酮、生物碱、氨基酸、多元酚等多类成分 [5 ]。 但各类成分的含量、组成、
结构及性质等各不相同。在各类成分中 ,黄酮类化合物的研究报道较多 ,而其他成分的研究报道则较少。
菝葜和土茯苓生物碱含量的研究还未见报道。 本文参考《中华人民共和国药典》方法测定了菝葜和土茯
苓中生物碱的总含量 ,并对两种植物生物碱作了初步比较。同时 ,探讨了菝葜代替土茯苓作药用的可能
性。研究结果对于人们进一步认识这两种植物的药效机理、进一步拓展药用植物资源具有重要的现实意
义。
1　仪器和材料
1. 1　仪器和试剂: 旋转蒸发仪、索氏提取器、酸碱滴定装置、电子天平 ,乙醇、氯仿、乙醚、硫酸、苦味酸、
氢氧化钠、二氯化汞、碘化钾、次硝酸铋、冰醋酸、盐酸、氨水等试剂均为分析纯 ,滴定用 H2 SO4浓度为
0. 01 mol /L,滴定用 NaOH浓度为 0. 02 mol /L ,蒸馏水为二次蒸馏水。
1. 2　样品材料:菝葜样品材料于 2004年 3月采自湖北省黄冈市团风县 ,由黄冈师范学院生物系项俊鉴
定。取菝葜根茎风干 ,去泥沙 ,粉碎并过 20目筛后 ,装入塑料袋中冰箱冷藏备用。土茯苓切片材料于
2004年 4月购自湖北省黄冈市中药材公司 ,购回后粉碎并过 20目筛 ,然后装入塑料袋中冰箱冷藏备
用。为了避免生物碱类化合物在烘干过程中被破坏而损失 ,两种备用样品材料都直接用于生物碱类化合
物的提取操作 ,但样品材料的重量值则由同批次样品材料烘干后称重并折算而来。
2　实验方法
2. 1　生物碱定性检测
2. 1. 1　生物碱提取: 取菝葜和土茯苓粉末各 10 g ,分别加入 100 m L的体积分数为 95%的乙醇 ,水浴加
热回流 1 h,过滤得乙醇提取液。减压浓缩成浸膏 ,加入 40 mL质量分数为 2%的盐酸溶液 ,振荡 ,过滤得
酸性乙醇提取液 ,冷藏供定性检测用。
2. 1. 2　生物碱检测:取 20 mL酸性乙醇提取液 ,用 5% NH4OH调至中性 ,水浴蒸干 ,加入 8 mL的 5%
的硫酸溶解残渣 ,过滤 ,分别取滤液 5 mL进行以下 4种检测试验 [ 6]:
碘化铋钾试验:往提取液中加入碘化铋钾试剂 ,边加边振荡 ,看是否有桔红色沉淀生成 ;
碘化汞钾试验:往提取液中加入碘化汞钾试剂 ,边加边振荡 ,看是否有浅黄色沉淀生成 ;
鞣酸试验:往提取液中加入鞣酸试剂 ,边加边振荡 ,看是否有黄色沉淀生成 ;
饱和苦味酸试验: 往提取液中加苦味酸试剂 ,边加边振荡 ,看是否有黄色沉淀生成。
2. 2　生物碱含量测定
2. 2. 1　生物碱含量测定原理:药用植物中生物碱的含量测定多采用酸碱滴定法。 植物中的生物碱成分
经碱化处理后变成游离生物碱 ,用合适的有机溶剂振摇萃取 ,可使游离的生物碱转溶至有机溶剂中。 有
机溶剂用水洗涤 ,除去混存的碱性水溶性杂质后 ,再用无水硫酸钠脱水。 将脱水后的有机溶剂蒸至近干
时 ,加入过量的滴定用硫酸溶液 ( 0. 01 mo l /L)使其溶解 ,再以滴定用标准 NaOH溶液 ( 0. 02 mol /L)滴
定过量的硫酸 ,从而得出因与生物碱结合而消耗的硫酸量。植物样品中总生物碱含量通常折算成东莨菪
碱的含量来表示。东莨菪碱的分子式为: C17H21NO4 ,分子量为 303. 4,又因 1 mo l硫酸要与 2 mol生物碱
结合生成生物碱盐 ,所以与生物碱结合反应时每消耗 1 mL滴定用硫酸溶液就相当于测出样品中含有
6. 068× 10- 3 mg东莨菪碱 [7, 8 ]。
2. 2. 2　菝葜生物碱的提取和含量测定:取菝葜粉末 20 g,加入乙醇 - 浓氨水 -乙醚 ( 5∶ 4∶ 10)混合液
适量使样品充分湿润 ,放置 12 h。将充分润湿的菝葜粉末置于索氏提取器中并用乙醚回流提取 3 h,然
后蒸发掉大部分乙醚并加入 0. 25 mo l /L的 H2 SO4溶液 50 m L,继续蒸发除尽乙醚。放置溶液至微温
时 ,用脱脂棉过滤 ,滤液置分液漏斗中。滤渣先用 0. 25 mol /L的 H2 SO4 10 mL洗涤 ,再用水 20 mL分两
次洗涤 ,洗涤液合并入分液漏斗。合并到分液漏斗中的酸液用氯仿分次振荡萃取至氯仿层无色 ,合并氯
仿萃取液并转入另一分液漏斗中。氯仿萃取液再用 0. 05 mol /L的 H2 SO4溶液 20 mL振荡萃取 ,弃去氯
仿层而保留酸水层 ,合并前后两次得到的酸液。 酸液用浓氨水中和至中性或微碱性后 ,迅速用氯仿分次
振荡萃取 ( 40, 30, 30, 20, 10 m L)至生物碱提尽。 每次的氯仿萃取液均通过一个放有无水硫酸钠的滤器
·50· 黄　冈　师　范　学　院　学　报 第 25卷
过滤 ,同时 ,滤器再用氯仿 8 mL分两次洗涤 ,合并氯仿萃取液和氯仿洗涤液并减压回收氯仿 ,残渣中加
入中性乙醇 6 mL,溶解 ,再蒸干并继续加热 15 min。往残渣中精确加入滴定用硫酸溶液 ( 0. 01 mo l /L )
20 m L,微热溶解 ,再放冷至室温 ,加甲基红指示剂 2～ 3滴 ,用滴定用 NaOH溶液 ( 0. 02 mol /L )滴定至
黄色 ,记下所用 NaOH的体积并折算出与生物碱结合时消耗的硫酸量。平行重复测定 3次。
2. 2. 3　土茯苓生物碱的提取和含量测定:取土茯苓粉末 20 g ,按照菝葜生物碱提取和含量测定的方法 ,
测知滴定时所用 NaOH的体积并求出与生物碱结合时消耗的滴定用硫酸量。平行重复测定 3次。
3　实验结果
3. 1　生物碱定性检测结果:见表 1。
表 1　菝葜和土茯苓中生物碱定性检测结果
菝葜 土茯苓
碘化铋钾试验 有桔红色沉淀产生 有桔红色沉淀产生
碘化汞钾试验 有黄色沉淀产生 无黄色沉淀产生
鞣酸试验 有桔红色晶体沉淀产生 有桔红色沉淀产生
饱和苦味酸试验 有黄色晶体沉淀产生 有黄色晶体沉淀产生
3. 2　样品中生物碱含量测定结果
3. 2. 1　空白滴定及结果:为检测和校正所配制的滴定用硫酸溶液浓度和 NaOH溶液浓度 ,我们做了空
白滴定实验。 取 0. 01 mo l /L滴定用硫酸溶液 20 mL于锥形瓶中 ,加入 2～ 3滴甲基红指示剂 ,用
0. 02 mol /L滴定用 NaOH溶液滴定至黄色 ,记录 NaOH消耗量。 重复滴定 3次 ,结果平均消耗 NaOH
溶液 18. 70 mL。
3. 2. 2　样品滴定结果:见表 2。
表 2　菝葜和土茯苓中生物碱滴定实验结果 (n= 3)
消耗 NaOH体积 (平均值 ) RSD(% )
菝葜 18. 11 m L 1. 86
土茯苓 17. 62 m L 2. 05
3. 2. 3　计算样品生物碱含量
设菝葜中的生物碱与硫酸结合反应时所消耗的滴定用硫酸 ( 0. 01mol /L )的量为 X mL,那么由方程
式 ( 20- X ) /18. 11= 20 /18. 70,可解得 X= 0. 624 ( mL)。消耗 0. 624 mL硫酸相当于东莨菪碱的量为
0. 624× 6. 068× 0. 001 g= 0. 004 43 g,由此算得菝葜中生物碱的含量为: 0. 004 43 /20× 100% =
0. 0222% .
同理 ,由计算得知土茯苓中生物碱消耗硫酸的量为 1. 155 mL。消耗 1. 155 mL硫酸相当于东莨菪
碱的量为 1. 155× 6. 068× 0. 001 g= 0. 006 98 g ,由此算得土茯苓中生物碱的含量为: 0. 006 98 /20×
100% = 0. 0349% .
4　讨论
( 1)虽然生物碱的碱性有强有弱 ,但一般都能与强无机酸 (如硫酸、盐酸等 )或有机酸 (如酒石酸等 )
结合成盐 ,因此 ,在植物体内的生物碱既可以单质形式游离存在 ,也可与植物体内共存的有机酸结合而
以生物碱盐的形式存在。游离形式存在的生物碱大多数不溶或难溶于水而溶于乙醇、氯仿、乙醚、苯等有
机溶剂 ,而生物碱盐类除了在乙醇中也能溶解外 ,其他溶解性能恰与生物碱相反。根据这一性质 ,可以使
生物碱溶解在酸性溶液中 (生物碱遇酸即结合成盐而溶于水中 )。如果再往酸性溶液中加碱至碱性 ,生物
碱盐就会又变成游离生物碱而自水溶液中析出。生物碱的这一溶解特性常用于提取、分离与精制药用植
物中的生物碱活性成分。
( 2)药用植物中普遍含有生物碱成分 ,但由于目前测定生物碱含量时还没有一个统一的标准参照
品 ,因此我们测定时 ,参考药典方法 ,选用东莨菪碱作为参照品进行测定。选用同一参照品测定生物碱含
(下转第 57页 )
·51·第 6期 刘世旺 ,等: 菝葜和土茯苓生物碱含量的比较研究
表 3　压缩算法运行速度及内存需求对比
方法 128× 128 512× 512 1024× 1024运行时间 内存开销 运行时间 内存开销 运行时间 内存开销
对数模型法 65( ms) 8( KB) 607( ms) 67( KB) 730( ms) 120( KB)
伪码法 70( ms) 9( KB) 630( ms) 77( KB) 738( ms) 140( KB)
　　从上表可以看出对数模型算法的效率高于伪码法 .图片越大 ,其效果越好 .
参考文献:
[ 1]　 Gaegan M. A Efficient Use o f Quadtr ees in a Geog raphical Info rma tion Sy stem [ J]. Int J GIS, 1989, 3( 3): 32～ 43.
[ 2 ]　 S D Zenzo. Run-Based Algorithms for Binary Image Analysis and Processing [ J]. IEEE Transactions on Pa ttern
Ana ly sis and Machine Intelligence, 1996, ( 1): 83～ 89.
[ 3]　 Y K Chan, C C Chang . An Efficient Data St ructure fo r Sto ring Simila r Binar y Images [ C ]. Pr oceeding s of th e 5th
Interna tional Confer ence on Founda tions of Data O rganiza tion. Kobe, Japan, 1998: 268～ 275.
[ 4 ]　 K P Acken. An Architectural Design fo r Pa rallel Compression [ C ]. IEEE Proceeding s of the 1996 Interna tiona l
Confer ence on Application-Specific Sy stems, Architectur es, and Processo rs, 1996.
[ 5]　龚健雅 .一种基于自然数的线性四叉树编码 [ J].测绘学报 , 1992, 21( 2): 90～ 99.
[ 7]　颜彬 ,陈传波 .基于时域变换的失真度可调图像压缩算法 [ J].计算机应用 , 2002, ( 11): 14～ 17.
[ 8]　颜彬 ,陈传波 .基于四叉树的二值图像时域分层压缩算法 [ J].计算机工程与应用 , 2002, ( 9): 69～ 71.
(上接第 51页 )
量 ,有利于比较两种植物中生物碱的含量 ,但这个测定值并非两种植物中生物碱的绝对含量 ,因为生物
碱类物质结构复杂、类型众多 ,按生源及其母核基本结构来分 ,生物碱通常可以分出 60多种类型。东莨
菪碱只是莨菪烷类生物碱中的一种 ,它当然不能代表植物中所有生物碱成分 ,其含量也应低于植物实际
含量。 由此可以推测 ,两种样品植物中生物碱的实际含量应高于实验测定值。
( 3)生物碱一般都能与一些特殊试剂 (也叫生物碱试剂 )作用生成不溶于水的盐而沉淀或呈现某种
特殊的颜色。生物碱的沉淀反应和颜色反应常用来检测中草药样品中是否含有生物碱成分 ,即常用于生
物碱定性检测。一般情况下 ,如果样品能与 3种或更多种生物碱试剂发生沉淀正向反应 ,即可认为样品
中含有生物碱成分。我们的定性检测实验结果表明 (见表 1): 菝葜样品能与四种生物碱试剂发生正向沉
淀反应 ,而土茯苓则能与三种生物碱试剂发生正向沉淀反应 ,由此可以断定菝葜和土茯苓中均含有生物
碱成分 ,但从碘化汞钾实验结果的差异性中也可看出两种植物中生物碱种类可能不同 ,生物碱的具体结
构和类型还有待进一步研究。
参考文献:
[ 1]　蒙其淼 ,梁洁 ,吴桂凡 ,等 .生物碱类化合物药理作用研究进展 [ J].时珍国医国药 , 2003, 14( 11): 700～ 702.
[ 2 ]　 Yu X L, Lin w , Li J Y, Yang M . Synth esis and biological eva luation o f novel β-ca rbo line deriva tiv es as Ta t-
T AR inte raction inhibito rs [ J]. Bioo rg Med Chem Le tt, 2004, 14( 12): 3 127.
[ 3]　中国植物志编委会 .中国植物志 (第 15卷 ) [M ].北京: 科学出版社 , 1978. 203.
[ 4]　中华人民共和国卫生部药典委员会 .中华人民共和国药典 (一部 ) [M ].北京: 化学工业出版社 , 1997. 23.
[ 5]　刘虎岐 ,高锦明 ,邱明华 ,等 .菝葜属的生物学和化学研究进展 [ J].天然产物研究与开发 , 2001, 13( 1): 90～ 93.
[ 6]　刘俊彦 ,黄文华 ,张存莉 ,等 .黑刺菝葜根茎化学成分的研究 [ J].西北农业大学学报 , 2000, 28( 1): 105～ 108.
[ 7]　陈发奎 .常用中草药有效成分含量测定 [M ].北京: 人民卫生出版社 , 1997. 720.
[ 8]　陈海光 ,余以刚 ,曾庆孝 . 荷叶黄酮及生物碱的提取研究 [ J].食品科学 , 2002, 23( 1): 69～ 71.
·57·第 6期 牛冀平 ,等: 二值图像的四边形区域压缩算法研究