全 文 :第 41 卷 第 11 期 东 北 林 业 大 学 学 报 Vol. 41 No. 11
2013 年 11 月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY Nov. 2013
第一作者简介:高博楠,女,1991 年 9 月生,盐碱地生物资源环
境研究中心(东北林业大学) ,硕士研究生。
通信作者:杨玉焕,盐碱地生物资源环境研究中心(东北林业大
学) ,副教授。E-mail:yuhuan570524@ 163. com。
收稿日期:2013 年 5 月 6 日。
责任编辑:任 俐。
高效液相色谱法测定不同生长阶段
卢豆中胡芦巴碱质量分数
高博楠 杨玉焕
(盐碱地生物资源环境研究中心(东北林业大学) ,哈尔滨,150040)
摘 要 采用超声波法提取不同生长阶段卢豆各部位中的胡芦巴碱,通过高效液相色谱法分析研究卢豆各部
位中胡芦巴碱的质量分数变化和累积规律。结果表明,卢豆全株中胡芦巴碱的累积量与植物生长阶段呈现正相
关,而不同生长阶段卢豆各器官中胡芦巴碱的累积量差异显著,以果实成熟期的茎和果中累积量为最大。
关键词 卢豆;胡芦巴碱;HPLC;生长阶段
分类号 Q949. 751. 9;Q946
HPLC Analysis of Trigonelline Contents in Trigonella caerulea in Different Growth Phases /Gao Bonan,Yang Yu-
huan(Alkali Soil Natural Environmental Science Center,Northeast Forestry University,Harbin 150040,P. R. China)/ /
Journal of Northeast Forestry University. -2013,41(11). -90 ~ 93
An experiment was conducted to analyze the trigonelline contents and accumulation in various organs of Trigonella cae-
rulea in different growth phases by the ultrasonic extraction method and HPLC. The trigonelline contents in various organs
of T. caerulea during development show significant difference and different variation laws. The total trigonelline content of
T. caerulea has positive correlation with the growth phases. During development,the topmost levels of trigonelline are in
the stem and fruit during the fruit riping.
Keywords Trigonella caerulea;Trigonelline;HPLC;Growth phase
卢豆(Trigonella caerulea[Desr. ex Lam.]Ser)
别名蓝胡芦巴(Blue fenugreek) ,为豆科胡芦巴属植
物,原产于阿尔卑斯山脉、高加索山脉、欧洲东部和
东南部山脉地区[1]。在我国黑龙江、吉林、江苏等
地有栽培[2]674,[3]。卢豆是一种芳香植物,香味类似
于胡芦巴,但同胡芦巴相比其香味温和怡人,在欧洲
人们收获花期卢豆全株,干燥后磨成粉末,用来制作
风味独特的面包和奶酪;幼嫩的卢豆茎叶作为蔬菜
食用;干燥的全果粉碎后拌盐或油作为烹饪调味
品[1,4-5]。在我国,卢豆种子主要作为药用,具有补
肾利水,理气止痛的功效;煎煮卢豆叶作为香茶饮
用,或作为茶叶的添加香料;全株干后可为牲畜饲
料,或驱虫的香草使用[2]674,[3]。
根据较早的研究报道,卢豆含有芳香类、甾体皂
苷类和生物碱类化合物。芳香成分主要为 α-酮酸
(α-keto-acids) ,此外,还有丙酮酸(pyruvic acid)和
α-戊酮酸(α-keto glutaric Acid)等[6];甾体皂苷类
主要为薯蓣皂苷(diosgenin glycosides)[7-8],而生物
碱类主要为胡芦巴碱(trigonelline) ,胡芦巴碱最早
发现于胡芦巴的种子中,是一种广泛分布于动植物
体中的水溶性季铵盐类生物碱,为烟酸代谢衍生物。
现代药理研究表明,胡芦巴碱具有抗偏头痛、抗癌
(宫颈和肝脏)、抗菌、降血糖和血脂等活性。最近
研究表明,胡芦巴碱还是一种植物雌激素,可作为荷
尔蒙使用,可能具有丰胸、预防乳腺癌和结肠癌的作
用[9-14]。
目前,对于不同生长阶段卢豆各器官中胡芦巴
碱质量分数变化规律尚无报道,2010 版《中华人民
共和国药典》规定胡芦巴碱为胡芦巴质量控制指标
成分[15]。以胡芦巴碱质量分数变化为评价,探讨不
同生长阶段卢豆各器官中胡芦巴碱质量分数的变化
规律,以期确定卢豆最佳采收期和采收部位,为科学
地开发利用卢豆资源提供理论依据。
1 材料与方法
卢豆采自哈尔滨市栽培区,按不同生长阶段,包
括幼苗期、营养生长期、花期、始果期、果实成熟期,
分别采集卢豆全株样品(按田间随机区组试验设
计,设置 3 次重复,采集样本量 n=10 株) ,将根、茎、
叶、花和果实分开,105 ℃杀青 30 min 后 60 ℃烘干
至恒质量,称质量后粉碎备用。胡芦巴碱对照品
购自中国药品生物制品检定所,乙腈为色谱纯
(Sigma-Aldrich 公司) ;水为超纯水,其他试剂均
为分析纯。
高效液相色谱系统,包括 1525 型泵、717 型自
动进样器、2996 型二极管阵列检测器(美国 Waters
公司) ;DL-120B型智能超声波发生器(上海立信仪
器有限公司) ;TDL-40B型沉降过滤式离心机(上海
安亭科学仪器有限公司)。
对照品溶液的制备:精密称取胡芦巴碱对照品
10. 6 mg,置于 10 mL容量瓶中,加甲醇稀释至刻度,
摇匀,配置成 1. 06 mg·mL-1 的对照品溶液。
样品制备:精密称取不同生长阶段卢豆根、茎、
叶、花和果实粉末 0. 5 g 置于 15 mL 离心管中,加
50%甲醇溶液 10 mL,密封浸泡过夜,超声提取 40
min,3 000 r·min-1 离心 20 min,取上清液,残渣重
复提取 1 次,合并上清液,真空浓缩至约 5 mL,转移
至 10 mL 容量瓶中,加甲醇稀释至刻度,摇匀,0. 45
μm微孔滤膜滤过,取续滤液即得。
色谱条件:色谱柱为大连伊利特氨基柱(Hyper-
sil NH25 μm,4. 6×250 mm) ,流动相为 V(乙腈)∶ V
(水)= 85 ∶ 15,流速为 1 mL·min-1,紫外检测器检
测波长为 265 nm,柱温 25 ℃。胡芦巴碱对照品和提
取样品的 HPLC色谱图见图 1。
图 1 胡芦巴碱对照品(A)和芦豆茎提取液(B)色谱图
线性试验:分别精密吸取胡芦巴碱对照品溶
液(质量浓度为 1 . 06 g·L-1)0 . 05、0 . 10、0 . 20、
0 . 40、0 . 80、1 . 60 mL,转移至 10 mL 容量瓶中,加
甲醇稀释至刻度,摇匀,按照上述色谱条件检测,
进样量 20 μL,以峰面积为纵坐标(y 轴) ,以胡芦
巴碱对照品溶液质量浓度为横坐标(x 轴) ,经线
性回归,得出胡芦巴碱的回归方程为 y = 29 121x-
24 791(R2 = 0 . 999 9) ,表明胡芦巴碱质量浓度为
2 . 65 ~ 169 . 60 μg·mL-1 时,与峰面积呈良好的
线性关系。
精密度试验:取胡芦巴碱对照品溶液,按照上
述色谱条件平行测定,连续进样 5 次,测定峰面
积,计算峰面积的相对标准偏差(RS,D)为 1. 1%,
表明测定方法精密度良好。
稳定性试验:取胡芦巴碱对照品溶液,在上述色
谱条件下测定 0、2、4、8、12、24 h 的峰面积,计算峰
面积的 RS,D 为 1. 7%,表明在 24 h 内对照品溶液稳
定性良好。
重复性试验:以卢豆果熟期的茎为例,精密称取
样品 5 份,按照上述样品制备方法和色谱条件进行
样品溶液的制备和色谱测定,计算峰面积的 RS,D 为
2. 7%,表明该方法具有良好的重复性。
加样回收率试验:以卢豆果熟期的茎为例,精密
称取样品 6 份,分别加入一定量的对照品溶液,按上
述样品制备方法制备供试品溶液,并按照上述色谱
条件测定,计算得平均回收率为 99 . 21%,R S,D 为
2. 58%,表明该方法准确、可靠。
2 结果与分析
2. 1 卢豆的生物量与生长阶段的关系
卢豆单株生物量随生长阶段变化逐渐增加,
在营养生长期和花期卢豆生物量增加迅速,始果
期后逐渐趋于缓慢,在果实成熟期达到最大水
平,为(13. 94±1. 32)g。卢豆各部位的生物量亦随
生长阶段变化呈现逐渐增加的趋势,在果实成熟期
达到最高水平。卢豆各部位中以茎的生物量增长最
快,并且茎占全株总生物量的比例亦逐渐增加;卢豆
根和叶的生物量随生长阶段变化而逐渐增加,但根
和叶占总生物量的比例则明显下降。卢豆果的生物
量随生长阶段变化逐渐增加,并在果实成熟期达到
最大值(表 1)。
19第 11 期 高博楠等:高效液相色谱法测定不同生长阶段卢豆中胡芦巴碱质量分数
表 1 不同生长阶段卢豆各部位及全株生物量 g
组织器官 幼苗期 营养生长期 花期 始果期 果实成熟期
根 0. 17±0. 05 0. 41±0. 02 0. 56±0. 07 0. 87±0. 06 0. 96±0. 12
茎 0. 53±0. 12 1. 62±0. 05 3. 68±0. 29 7. 86±0. 61 8. 31±0. 75
叶 0. 50±0. 09 1. 17±0. 06 1. 99±0. 18 2. 76±0. 12 2. 72±0. 27
花 0. 17±0. 02
果 0. 71±0. 08 1. 95±0. 18
全株 1. 21±0. 26 3. 27±0. 13 6. 43±0. 56 12. 20±0. 87 13. 94±1. 32
注:表中数据为平均值±标准差。
2. 2 不同生长阶段卢豆各器官中胡芦巴碱质量分
数变化
分别制备卢豆不同生长阶段根、茎、叶、花和果
实的供试品溶液,按上述色谱条件测定,以峰面积代
入胡芦巴碱的线性回归方程中计算胡芦巴碱的质量
分数。不同生长阶段卢豆各部位中胡芦巴碱的质量
分数差异显著,以花期的花和始果期到果实成熟
期的果中质量分数最高,为 3 976. 8 ~ 4016. 1 μg·
g-1;其次是果实成熟期的茎和花期的根,为 815. 6 ~
1 022. 7 μg·g-1;再次是生长期到果实成熟期的
叶,为 134 . 5 ~ 341 . 7 μg· g-1,而以幼苗期和果
实成熟期的根中质量分数最低,为 42 . 6 ~ 97 . 7
μg·g-1(表 2)。
卢豆各部位胡芦巴碱的质量分数随生长期变化
表现出不同的变化规律。卢豆的根中胡芦巴碱的质
量分数在营养生长期呈现快速增加的趋势,于花期
达到最高水平,为(1 022. 7±81. 8)μg·g-1,而后快
速降低到最低水平;茎中胡芦巴碱的质量分数随着
植物的生长逐渐增加,在果实成熟期达到最高水平,
为(815. 6±46. 8)μg·g-1,而从花期开始胡芦巴碱
质量分数变化无显著差异;叶中胡芦巴碱质量分数
随着植物的生长亦呈现增加趋势,在始果期达到最
高水平,为(359. 0 ±6. 2)μg·g-1,而后维持相对稳
定。总体来看,随生长阶段不同卢豆根中胡芦巴碱
质量分数变化较大,而茎和叶中胡芦巴碱质量分数
在营养生长期后相对较稳定(图 2)。卢豆果中胡芦
巴碱质量分数最高,为(4 060. 1±49. 5)μg·g-1,约
为根、茎、叶的 4 ~ 40 倍。卢豆花中胡芦巴碱质量分
数略低于果中,但无显著差异(表 2)。
表 2 不同生长阶段卢豆各部位中胡芦巴碱的质量分数 μg·g-1
组织器官 幼苗期 营养生长期 花期 始果期 果实成熟期
根 (42. 6±1. 1)a (106. 5±5. 5)b (1 022. 7±81. 8)i (756. 7±10. 1)g (97. 7±2. 9)b
茎 (575. 6±4. 0)e (681. 2±6. 5)f (742. 8±23. 2)g (723. 6±5. 6)fg (815. 6±46. 8)h
叶 (134. 5±2. 7)b (340. 9±4. 6)d (248. 9±3. 8)c (359. 0±6. 2)d (341. 7±7. 5)d
花 (3 976. 8±49. 5)j
始果(全果) (4 060. 1±49. 5)k
熟果(全果) (4 016. 1±58. 4)jk
注:表中数据为平均值±标准差;采用 Duncan’s multiple range test方法分析,同列不同字母表示差异显著。
图中数据标志不同字母表示差异显著。
图 2 卢豆营养器官中胡芦巴碱的质量分数变化
2. 3 不同生长阶段卢豆各器官中胡芦巴碱的产量
卢豆全株中胡芦巴碱的产量(生物量与质量分
数之积)随生长阶段变化逐渐增加,花期到果实成
熟期为快速增长期,在果实成熟期达到最大产量
(15. 64 mg)。不同生长阶段卢豆各部位胡芦巴碱
的产量差异显著,以果实成熟期时果和茎中最高,其
次是始果期的茎和果,然后是花期的茎,而其他生长
阶段的各器官中胡芦巴碱的产量较低。卢豆茎中胡
芦巴碱的产量随植物的生长逐渐增加,从花期到果
实成熟期迅速积累到最大值,但茎中胡芦巴碱的产
量占全株总产量的比例逐渐下降,主要是因为胡芦
巴碱在花和果中的大量积累;果中胡芦巴碱的产量
逐渐增加,在果实成熟期达到最大值,且果中产量占
全株总产量亦显著增加。综上所述,卢豆中胡芦巴
碱在果实成熟期达到最大产量,茎和果为其主要积
累器官(表 3)。
表 3 不同生长阶段卢豆不同器官及单株胡芦巴碱产量
mg
组织器官 幼苗期 营养生长期 花期 始果期 果实成熟期
根 0. 03±0. 01 0. 02±0. 01 0. 56±0. 09 0. 65±0. 07 0. 11±0. 01
茎 0. 32±0. 05 0. 57±0. 05 2. 69±0. 34 5. 68±0. 46 6. 72±0. 62
叶 0. 06±0. 02 0. 23±0. 03 0. 49±0. 07 0. 99±0. 08 0. 96±0. 13
花 0. 65±0. 08
果 2. 89±0. 23 7. 85±1. 03
全株 0. 41±0. 08 0. 82±0. 09 4. 39±0. 58 10. 21±0. 84 15. 64±1. 79
注:表中数据为平均值±标准差。
3 结论与讨论
胡芦巴碱是一种两性季铵盐生物碱,在植物体
内主要以内盐的形式存在,易溶于水或热乙醇,少量
溶于甲醇和冷乙醇,微溶于氯仿和乙醚,所以在提取
29 东 北 林 业 大 学 学 报 第 41 卷
过程中加入一定量的水有助于胡芦巴碱的溶出[16]。
文中采用 50%的甲醇溶液对卢豆中胡芦巴碱进行
超声提取,经考察第三次重复提取后提取液中只检
测到极微量的胡芦巴碱,表明以 50%甲醇、超声 40
min二次重复提取已基本将卢豆中胡芦巴碱提取完
全,此方法提取完全、操作简单、用时短、无需加热,
适用于卢豆中胡芦巴碱的提取。
本研究考察了胡芦巴碱在 C18 柱和氨基柱上
的分离效果,胡芦巴碱在 C18 柱上保留时间很短,
在尝试多种流动相后,均达不到较好的分离效果。
胡芦巴碱是一种极性化合物,氨基柱对胡芦巴碱有
较好吸附能力[16-18]。在尝试多种不同比例的乙
腈—水流动相后,确定以 V(乙腈)∶ V(水)= 85 ∶
15 为流动相洗脱样品中胡芦巴碱能够得到较好的
分离度和峰型。文中经方法学考察,确定以 V(乙
腈)∶ V(水)= 85 ∶ 15 为流动相,流速 1 mL·min-1,
氨基色谱柱分离检测卢豆中的胡芦巴碱质量分数,
方法准确可靠,操作简单快速,可用于卢豆中胡芦巴
碱质量分数的检测。
卢豆中胡芦巴碱的质量分数以果实和花中最
高,其他器官中由大到小依次为始果期和花期的根、
果实成熟期的茎、始果期的根和茎、生长期到果实成
熟期的叶,其他时期的根中质量分数最低。随着卢
豆生物量逐渐增加以及各器官生物量的变化,卢豆
中的胡芦巴碱在果实成熟期达到最大单株产量
(15. 64 mg) ,并主要累积于果实成熟期的果和茎,
因此,果实成熟期为卢豆最佳采收期,采集果和地上
部分,而根中胡芦巴碱质量分数极低可以弃去不用。
卢豆可作为香料使用,其香味在花期浓郁且温和怡
人,而始果期后其香味转为浓烈,茎亦逐渐中空木质
化,不再适于加工为香料食用,作为香料或香草使用
宜选择花期采收卢豆全株,且此时期卢豆中含有一
定量胡芦巴碱。卢豆在我国主要采集果实成熟期的
果和叶,作为药用和香茶使用,而弃去生物量最多的
茎,造成卢豆资源浪费,而卢豆茎中含有较高质量分
数的胡芦巴碱,可入药或作为保健饮品开发利用。
文中测得卢豆果中胡芦巴碱质量分数(4 016 μg·
g-1)高于赵怀清等[19]测得不同产地胡芦巴种子中
胡芦巴碱的质量分数(1 319 ~ 3 334 μg·g-1) ,而与
郑祥菊[20]测得青海地区胡芦巴种子中胡芦巴碱的
质量分数相当(2. 87 ~ 4. 90 mg·g-1) ,表明卢豆可
作为胡芦巴的补充资源推广种植。
参 考 文 献
[1] Volotovskiy D. Trigonella caerulea as a filler for green cheese[J].
Molochnaya Promyshlennost,1940,7(7) :10-14.
[2] 国家中医药管理局《中华本草》编委会. 中华本草:第 4 册
[M].上海:上海科学技术出版社,1999:674.
[3] 洪汝兴,於伯华,郭晚霞.绿肥资源蓝花胡芦巴[J].作物品种
资源,1996(2) :5.
[4] Badrzadeh M,Ghafarzadeh-namazi L. Trigonella caerulea (fabace-
ae) ,an aromatic plant from aardabil province,Iran[J]. Iranian
Journal of Botany,2009,15(1) :82-84.
[5] Crete P. Embryogenesis of the papilionaceae development of the
embryo in Trigonella caerulea Ser[J]. C R Hebd Seances Acad
Sci,1953,236(7) :740-742.
[6] Ney K H. Journal article[J]. Gordian,1986,86(1 /2) :9-10.
[7] Maerean B,Bohannon M B,James W,et al. Screening seed of
Trigonella and three related genera for diosgenin[J]. Phytochem-
istry,1974,13(8) :1513-1514.
[8] Patrick B,Yves S. Chemotaxonomic value of sterols and steroidal
sapogenins in the genus Trigonella[J]. Eiochemikai Systematics
and Ecology,1996,24(2) :157-164.
[9] Allred K F,Yackley K M,Vanamala J,et al. Trigonelline is a
novel phytoestrogen in coffee beans[J]. J Nutr,2009,139(10) :
1833-1838.
[10] Hirakawa N,Okauchi R,Miura Y,et al. Anti-invasive activity
of niacin and trigonelline against cancer cells[J]. Biosci Biotech-
nol Biochem,2005,69(3) :653-658.
[11] van Dijk A E,Olthof M R,Meeuse J C,et al. Acute effects of
decaffeinated coffee and the major coffee components chlorogenic
acid and trigonelline on glucose tolerance[J]. Diabetes Care,
2009,32(6) :1023-1025.
[12] van Dijk A E,Olthof M R,Meeuse J C,et al. Acute effects of
decaffeinated coffee and the major coffee components chlorogenic
acid and trigonelline on incretin hormones[J]. Diabetes Care,
2009,32(6) :1023-1025.
[13] Yoshinari O,Igarashi K. Anti-Diabetic effect of trigonelline and
nicotinic acid,on kk-ay mice[J]. Current Medicinal Chemistry,
2010,17(20) :2196-2202.
[14] Chopra S,Ahmad F J,Khar R K,et al. Validated high-perform-
ance thin-layer chromatography method for determination of trigo-
nelline in herbal extract and pharmaceutical dosage form[J].
Analytica Chimica Acta,2006,577(1) :46-51.
[15] 姜华,尹湉,赵余庆.胡芦巴碱的生物分布与药理作用[J].中
草药,2008,39(4) :638-640.
[16] 刘广学,尚明英,李辉.胡芦巴药材中胡芦巴碱的提取方法及
其含量测定[J].中国药品标准,2005,6(4) :11-14.
[17] 刘衡,姚春芬,陈英. HPLC 法测定不同种天南星中葫芦巴碱
的含量[J].中国现代药物应用,2010,18(4) :177-178.
[18] 徐雅琴,王翀,崔崇士.高效液相色谱法测定南瓜果肉中胡芦
巴碱含量[J].食品科学,2010,31(10) :209-211.
[19] 赵怀清,曲燕,王学娅.不同产地胡芦巴种子中胡芦巴碱的含
量测定[J].中国药学杂志,2002,37(8) :617-619.
[20] 郑祥菊.青海地区胡芦巴中胡芦巴碱含量分析[J].安徽农业
科学,2008,36(21) :9328-9329.
39第 11 期 高博楠等:高效液相色谱法测定不同生长阶段卢豆中胡芦巴碱质量分数