全 文 ：药使豆渣玉米纤维食品口感细腻，富含的淀粉酶，能
刺激胃肠道运动，促进胃肠内容物排空，更易消化吸
收。薏米、山药功效互补，增加了豆渣玉米纤维食品的
保健功能。
3）山药中含有大量粘蛋白，是一种多糖蛋白质的
混合物，薏苡仁属高淀粉质食材，蒸煮后粘性较大。豆
渣无粘性，以山药浆代替水揉制面团。加工特性补互，
有效改善成品的组织状态。
参考文献：
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收稿日期：2013-10-15
明日叶根黄酮与DNA相互作用的光谱研究
刘红，姜伟，刘炜，杨焕兴，韦吉崇，启冠军，雷爱娜，钟晴，刘楠楠，邓苏梦，王凯悦
（海南师范大学海口市热带特色药食同源植物研究与开发重点实验室，海南海口 571127）
摘 要：研究明日叶根的黄酮类化合物的提取，分离以及与 DNA相互作用的光谱研究。在 pH为 7.2的 Tris-HCl缓冲
溶液体系中，应用荧光光谱法和紫外光谱技术研究明日叶根黄酮和 DNA复合物分子间的相互作用；利用 Stem-Volmer
方程探讨明日叶根黄酮对 DNA的荧光猝灭机制，计算出热力学参数。结果表明：DNA与明日叶根黄酮之间存在较强的
相互作用，25℃时结合常数为 5.35 × 105 L/mol，热力学参数 rSsm = 97.5 J/Kmol，rGsm = -3.32 × 104 J/mol，rHsm = -4.147 ×
103 J/mol表明黄酮分子与 DNA作用以氢键和范德华力为主，通过嵌插结合的方式。
关键词：明日叶；黄酮；DNA；荧光猝灭；机制
Spectrometry on Interaction between Angelica keiskei Roots Flavone and DNA
LIU Hong，JIANG Wei，LIU Wei，YANG Huan-xing，WEI Ji-cong，QI Guan-jun，LEI Ai-na，
ZHONG Qing，LIU Nan-nan，DENG Su-meng，WANG Kai-yue
（Hainan Normal University，Haikou Key Laboratory of Topical & Special Medicine and Edible Plant in
Research and Development，Haikou 571127，Hainan，China）
Abstract：Flavone was extracted and separated from Angelica keiskei root alcohol extracts and the interaction
mechanism between angelica keiskei roots flavone and DNA was studied using UV spectrometry and fluorescence
spectrometry. The quenching mechanism of fluorescence and the thermodynamic parameters of the complex was
discussed .The results showed that there were strong interaction between angelica keiskei roots flavone and DNA.
基金项目：海口市应用技术研究与开发项目（2014-90）；海南省高等学校科学研究基金项目（Hjkj2012-22）；海南省省级创新训练项目
（2013116580）；海南省高等学校优秀中青年骨干教师培育项目
作者简介：刘红（1967—），女（汉），教授，硕士生导师，博士，主要研究领域：天然产物分离新技术。
DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2014.15.003
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基础研究
食品研究与开发
Food Research And Development
2014年 8月
第 35卷第 15期
8
明日叶 Angelica keiskei别名明日草[1]、八丈草，含
有人体所必需的各种维生素、矿物质，其根茎中含有
丰富的天然黄酮（flavonoid）和香豆素（Coumarin），这些
物质具有抗菌、抗癌作用。通常认为，脱氧核糖核酸
（DNA）是重要的遗传物质，与药物分子的相互作用会
影响到 DNA转录和翻译[2]，从而引起活细胞的物理化
学性质和生理功能的改变，起到抗癌[3]或者药效作用，
因此众多学者开始致力于研究药物分子与 DNA的相
互作用。目前，通常对药物分子通过沟槽或是嵌插结
合在核酸的螺旋沟或碱基中，诱发许多生物效应，阻
碍核酸信息的正常表达，特别是嵌插作用，或直接抑
制 DNA的复制和转录功能；或在经过进一步活化后，
使 DNA断裂受损而影响其功能。研究药物小分子与
DNA的相互作用机制，有利于了解药物的作用机理，
进而为新药设计和筛选提供有价值的信息[4]。有关明
目叶根的黄酮类化合物与 DNA相互作用的光谱分析
尚未见报道，本文通过对明日叶根某些黄酮类化合物
与 DNA相互作用机制的研究，旨在为明日叶药理活性
的研究和利用提供有价值的信息，同时对高效、低毒
天然药物的设计与开发具有一定的指导意义。
1 材料与方法
1.1 仪器和试剂
高效液相色谱仪：大连依利特分析仪器有限公
司；RF-5301荧光分光光度仪：日本岛津公司；明日叶
根：青岛开源集团环保工程有限公司；鲱鱼：DNA
Sigma 公司；薄层色谱板 Kieselgel 60 F254：Merck 公
司；其余试剂均为分析纯。
1.2 明日叶根黄酮的分离与纯化
取明日叶根洗净、粉碎，过 100 目筛，分别称取
100 g粉末按料液比 1 ∶ 10的比例加入 75 %的乙醇，浸
泡 24 h后过滤，滤渣用 75 %的乙醇重新处理三次，合
并滤液，得到明日叶根黄酮初提液。用石油醚浸泡
12 h，以除去脂溶性物质，过滤，得到下层黄色液体，减
压浓缩，得到黄色膏状提取物，低温保存。
将明日叶根黄酮膏状提取物用层析硅胶（100目）
拌样，经正相硅胶柱层析分离，以 90 %甲醇进行梯度
洗脱，每 10 min接一次样，后通过薄层层析色谱追踪，
合并斑点相同的组分，得到（A-G）7个馏分。
将 G馏分浓缩用层析硅胶（100目）拌样，经硅胶
柱层析用正己烷-乙酸乙酯 2 ∶ 1梯度洗脱，每 5 min接
一次样，经薄层层析色谱追踪后合并斑点相同组分得
到（G1-7）7个馏分，取 G7馏分，得到黄酮提取物。
1.3 明日叶根黄酮提取物与DNA相互作用的光谱研究
1.3.1 DNA猝灭实验
在 4个 10 mL容量瓶中，依次分别加入固定量明
日叶根黄酮溶液和不同量的 DNA溶液，随后均加入固
定量的 pH=7.2的 Tris-HCl缓冲溶液并用二次蒸馏水
定容至刻度，摇匀，在荧光仪上进行荧光光谱和吸收
光谱的测定。荧光激发波长为 368 nm，发射波长为
450 nm，狭缝宽均为 5 nm。
1.3.2 UV-vis光谱
在 4个 10 mL的容量瓶中，分别加入固定量的
Tris-HCl缓冲溶液和固定量的 DNA溶液，随后分别加
入不同量的明日叶根黄酮溶液并用二次蒸馏水定容
至刻度，摇匀，放置 10 min后进行紫外光谱测定。
2 结果
2.1 明日叶根黄酮提取物对DNA紫外吸收光谱的影响
一般而言，化合物与 DNA如果存在相互作用就
必然会在吸收光谱中有所反映，因为具有双螺旋结构
的 DNA分子中由于含有芳香性碱基与磷酸生色团而
在 260 nm左右存在一强烈的吸收。DNA的碱基是许
多药物与 DNA作用的位点，药物与 DNA结合将引起
DNA特征吸收峰的变化，见图 1。
从图 1可以发现，随着溶液中明日叶根黄酮浓度
的逐渐增大，DNA的紫外吸收光谱出现了增色效应和
红移现象，这种增色效应是由于嵌插剂嵌入核酸双螺
旋结构中，并且嵌入剂可在两个碱基对之间滑动，从
而降低了与核酸的超螺旋程度密切相关的链环数，使
得超螺旋的紧密结构变成较为松驰的状态[5]。Long理
论认为红移现象是小分子与 DNA发生嵌插作用的标
志，由此可以初步推断明日叶根黄酮分子可能嵌插进
DNA的碱基对中，结合到 DNA的亲核位点，引起了紫
The binding constant was 5.35×105 L/mol at 298 Kand the thermodynamic parameters of the complex were△rSsm =
97.5 J/Kmol，△rGsm = -3.32 × 104 J/mol，△rHsm = -4.147 × 103 J/mol. The interacting forces were mainly
hydropHobic interactions and hydrogen bonds between flavone and DNA.This study could provide important
information for further study about the pHarmacological activity of angelica keiskei roots flavone.
Key words：Angelica keiskei； flavone； DNA； fluorescence quenching； mechanism
刘红，等：明日叶根黄酮与DNA相互作用的光谱研究基础研究
9
外吸收官能团的改变[6-7]。
2.2 DNA存在下明日叶根黄酮提取物的荧光光谱
图 2 为 DNA 存在下明日叶根黄酮的荧光发射
光谱。
从图 2 中可以看出，明日叶根黄酮在 450 nm
（λex=368 nm）处有一最大发射峰。DNA的存在可使明
日叶根黄酮最大荧光发射峰的荧光强度发生猝灭。当
DNA浓度逐渐增大时，猝灭程度逐渐增强。表明 DNA
和明日叶根黄酮可能形成了复合物。
2.3 猝灭机制
由荧光猝灭的 Stem-Volmer方程：
F0/F = 1 + KSVC （1）
式中：F0为未加入猝灭剂时荧光物质的荧光强
度；F为猝灭剂浓度等于 C时荧光物质的荧光强度；
KSV为 Stem-Volmer猝灭常数[8-10]，（L/mol）。
求出在 298 K时，DNA对明日叶根黄酮的 Stem-
Volmer猝灭常数 KSV为 0.94×103 L/mol，同时温度升
高，其 KSV为 0.93×103 L/mol。如果对动态猝灭来说，
其猝灭常数随温度升高将会升高，因此上述结果表明
DNA对明日叶根黄酮的荧光猝灭不是由于分子间动
态碰撞，而是静态猝灭。
2.4 DNA与明日叶根黄酮提取物二元络合物的组成
及其结合常数
静态荧光强度与猝灭剂的关系[7]，如公式（2）所示。
lg[（F0 - F）/F] = lgK + nlg[C] （2）
式中：F0与 F分别代表未加入和加入 DNA 时的
荧光强度；K为明日叶根黄酮与猝灭剂之间的结合常
数，（L/mol）；C为猝灭剂 DNA的浓度；n为结合位点数。
由式（2）分别作出明日叶根黄酮-DNA体系的关
系图（图 3）。
通过斜率和外推截距可以求出明日叶根黄酮与
猝灭剂之间的结合常数。25℃时明日叶根黄酮与 DNA
之间的结合常数为 5.35×105 L/mol，经典插入方式是与
结合 DNA的溴化乙锭的结合常数为 4.9×105，这说明
明日叶根黄酮提取物与 DNA主要以插入方式。
图 1 不同明日叶根黄酮浓度下的紫外吸收光谱
Fig.1 The ultraviolet absorption spectrum of interaction between
different concentrations of Angelica keiskei roots flavone
1，2，3，4表示黄酮浓度分别为 0，0.8，1.6，2.4（10-5 mol/L）
0.210
0.195
0.180
0.165
吸
光
度
220 240 280
波长/nm
260
1
2
3
4
CDNA = 0.534 × 10-5 mol/L
1 000
800
600
400
200
0
荧
光
强
度
/a
.u
350 400 550
波长/nm
450 500
1
2
3
4
CDNA（10-5 mol/L）
1，2，3，4表示黄酮浓度分别为 0，0.534，1.068，1.602（2.3×10-5 mol/L）
图 2 DNA存在下明日叶根黄酮提取物的荧光光谱
Fig. 2 Fluorescence spectrum of interaction between different
concentrations of Angelica keiskei roots flavone
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2黄
酮
在
无
DN
A
与
有
DN
A
作
用
的
荧
光
强
度
比
值
F 0
/F
0.4 0.6 1.6
DNA的浓度 C/（10-5 mol/L）
0.8 1.0 1.2 1.4
y = 0.7 + 0.94x
图 3 25℃下明日叶根黄酮-DNA体系的 F0/F-C工作曲线
Fig.3 F0/F-C working curve in the different concentrations of
Angelica keiskei Roots flavone and DNA system at 25℃
注：黄酮浓度为 2.3×10-5 mol/L。
F0与 F分别代表未加入和加入 DNA时的荧光强度；C为猝灭剂
DNA的浓度，10-5 mol/L。
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
-0.6
-0.7
-0.8
-0.9
lg（
F 0
-
F）
/F
-5.3 -5.2 -4.8
lgC
-5.1 -5.0 -4.9
Y = 5.74+1.25X（R2=0.986）K=5.5×105，303k
Y = 5.728+1.25X（R2=0.988）K=5.35×104，298k
298 k
303 k
图 4 303 K和 298 K下明日叶根黄酮-DNA体系的lg[（F0-F）/F]-
lg[C]工作曲线
Fig.4 lg（F0 - F）/F - lg [C] working curve in the system of
Angelica keiskei roots flavone and DNA at 303 K and 298 K
基础研究刘红，等：明日叶根黄酮与DNA相互作用的光谱研究
10
2.6 分子之间作用力的测定
小分子和大分子之间作用力包括氢键，范德华
力，静电引力和疏水作用，热力学参数焓变△rHsm，熵
变△rSsm和自由能△rGsm决定热力学模式，热力学有关
参数计算公式[11]如下：
△rHsm = 2.303RT1T2T2 - T1
log K2K1
△rGsm = -2.303RT log K = △rHsm - T△rSsm
表 1可以知道热力学参数，△rHsm，熵变表示分子
之间的氢键和范德华力作用强弱，△r Ssm表示分子之
间的疏水作用，△rGsm越负说明反应自发进行。
表 1说明，明日叶根黄酮与 DNA结合作用力以
分子之间的氢键和范德华力为主。
3 结论
用荧光法[11]和紫外吸收光谱法研究了 DNA与明
日叶根黄酮的相互作用，明日叶根黄酮在 450 nm（λex=
368 nm）处有一最大发射峰。DNA的存在可使明日叶
根黄酮最大荧光发射峰的荧光强度发生猝灭。当 DNA
浓度逐渐增大时，猝灭程度逐渐增强。
DNA与明日叶根黄酮之间存在较强的相互作用，
25 ℃时结合常数为 5.35×105 L/mol结合方式是明日叶
根黄酮通过插入方式与 DNA结合，他们之间主要靠分
子之间的氢键和范德华力。
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收稿日期：2013-12-03
表 1 结合反应的热力学参数
Table 1 Thermodynamics parameters in binding reaction
温度/K rHsm /（J/mol） rSsm /（J/Kmol） rGsm /（J/mol）
298 -4.147×103 97.5 -3.32×104
303 -4.147×103 97.5 -3.26×104
刘红，等：明日叶根黄酮与DNA相互作用的光谱研究基础研究
11