全 文 :[收稿日期] 20160302(008)
[基金项目] 中央本级重大增减支项目(2060302)
[第一作者] 彭娟,硕士,助理研究员,从事药物分析研究,Tel:010-64089536,E-mail:lillejuan@ 163. com
[通讯作者] * 刘长喜,博士,教授,从事中医中药的研究,Tel:010-64286989,E-mail:liuchangxi1963@ vip. sina. com
淮阳金花菜脂溶性成分分析
彭娟1,马伯艳2,范斌1,闫寒1,李杨1,聂颖兰1,孙健1,刘长喜3*
(1. 北京市中医药防治重大疾病基础研究重点实验室,“道地药材国家重点实验室”培育基地,
中国中医科学院 医学实验中心,北京 100700;2. 黑龙江中医药大学 基础医学院,
哈尔滨 150040;3. 北京中医药大学 养生学研究所,北京 100029)
[摘要] 目的:探讨淮阳金花菜(秧草)脂溶性成分的组成。方法:石油醚提取秧草脂溶性成分,用气相色谱-质谱联用
(GC-MS)法进行定性分析,鉴定其化学成分,并归一化法测定其相对含量。对其中的脂肪酸成分甲酯化,以正十七烷酸甲酯
为内标对 α-亚麻酸及棕榈酸进行了定量分析。结果:定性分析共检出 26 个色谱峰,鉴定出 17 个化合物,其中 α-亚麻酸和棕
榈酸占到了相对质量分数的 45%。定量分析表明 α-亚麻酸和棕榈酸的质量分数分别为 0. 62%,0. 19%。结论:气相-质谱联
用技术能够有效地分析秧草中脂溶性成分,秧草脂溶性成分中有益脂肪酸亚麻酸几乎为棕榈酸的 3 倍。以脂肪酸类化合物的
现代研究结果阐明药食两用植物的营养价值,为其开发和利用提供更有力的依据。
[关键词] 淮阳金花菜;脂肪酸;气相色谱-质谱法
[中图分类号] R282 [文献标识码] A [文章编号] 1005-9903(2016)21-0055-04
[doi] 10. 13422 / j. cnki. syfjx. 2016210055
[网络出版地址] http:/ /www. cnki. net /kcms /detail /11. 3495. R. 20160906. 0909. 022. html
[网络出版时间] 2016-09-06 9:09
Analysis on Liposoluble Compounds of Huaiyang Medicago polymorpha
PENG Juan1,MA Bo-yan2,FAN Bin1,YAN Han1,LI Yang1,NIE Ying-lan1,SUN Jian1,LIU Chang-xi3*
(1. Beijing Key Laboratory of Traditional Chinese Medicine Basic Research on Prevention and Treatment of
Major Disease,the Cultivating Bases of the National Key Laboratory of Geo-Authentic Crude Drug,Experimental
Research Center,China Academy of Chinese Medical Sciences,Beijing 100700,China;2. College of Basic
Medicine,Heilongjiang University of Chinese Medicine,Harbin 150040,China;3. Health
Preservation Institute,Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100029,China)
[Abstract] Objective:To analyze the liposoluble compounds of Huaiyang Medicago polymorpha.
Method:The liposoluble compounds of M. polymorpha were extracted by petroleum ether and qualitatively
analyzed by gas chromatography-mass spectrography (GC-MS)to identify its chemical components;the relative
content of every compound was determined by normalization method. A sensitive and reliable quantitative analysis
of α-linolenic acid and palmitic acid in M. polymorpha was carried out by using methyl heptadecanoate as internal
standard. Result:The qualitative analysis showed that a total of 26 chromatographic peaks were detected and 17
components were identified. Among them,α-linolenic acid and palmitic acid accounted for 45% of the relative
content. The quantitative analysis showed that the contents of α-linolenic acid and palmitic acid were 0. 62% and
0. 19% respectively. Conclusion:GC-MS method can be used to effectively analyze the liposoluble contents of M.
polymorpha. In the liposoluble constituents,the content of beneficial fatty acids α-linolenic acid was almost 3 times
of hexadecanoic acid. The nutritional value of Chinese ancient medicinal-edible plants was elucidated by modern
research results of fatty acids,which provided a more powerful basis for the development and utilization of
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M. polymorpha.
[Key words] Huaiyang Medicago polymorpha;fatty acid;chromatography-mass spectrometry (GC /MS)
淮阳金花菜又名秧草、南苜蓿、草头、救命草等,
为豆科苜蓿属一年生草本植物,盛产于江浙一带。
明李时珍《本草纲目》将苜蓿列入菜部,“干食益人,
可久食,利五脏……”。现国内对紫花苜蓿研究较
多,集中在多糖、黄酮、皂苷类物质的研究[1-3],张纵
圆等[4]对紫花苜蓿籽脂肪酸化学成分进行了研究,
对于紫花苜蓿全草的脂肪酸化学成分还没有人涉
及。中国植物物种信息数据库对秧草与紫苜蓿均有
记载,秧草虽然是苜蓿属,但是与紫花苜蓿 Medicago
sativa为不同种,为一年生或者跨年生(秋季大棚栽
培可存活至次年的 5 月左右),木本化程度较苜蓿
轻。秧草是中国古老的药食两用植物,与之相关的
资源与鉴定领域研究很少,也没有脂溶性成分及脂
肪酸成分的研究报道。刘长喜教授等对秧草进行系
统的营养学分析与评价,研究表明淮扬金花菜(秧
草)嫩芽含有大量的蛋白质和膳食纤维,及丰富的
维生素、微量元素和矿物质,蛋白质氨基酸模式十分
接近于人体蛋白质氨基酸模式[5]。本文的研究提
取了秧草的脂溶性成分,运用气相色谱-质谱联用技
术(GC /MS)对各成分加以分析鉴定,发现其富含多
不饱和脂肪酸———亚麻酸。秧草廉价、资源充足,
以脂肪酸类化合物的现代研究结果阐明了它的营
养价值,为其开发和利用提供更有力的依据。比
较于紫苜蓿的研究与开发利用,秧草还有许多研
究空白,课题组将进一步深入的开展秧草化学成
分的研究。
1 材料
淮阳金花菜于 2015 年 4 月在江苏扬中采集,由
北京中医药大学刘长喜教授鉴定为淮阳金花菜(秧
草)Medicago polymorpha 的全草。粉碎后,过二号
筛,存放于实验室 - 20 ℃冰箱。
7890A /5975C型气相色谱-质谱联用仪(美国安
捷伦公司),Buchi_R-3 型旋转蒸发仪(瑞士步琦公
司),GL-5-A型离心机(上海安亭科学仪器厂)。正
十七酸甲酯,α-亚麻酸,棕榈酸对照品,10%三氟化
硼甲醇溶液 (Sigma 公司,批号分别为 51633,
BCBP5563V,BCBN5629V,SHBF2545V);正辛烷(化
学纯),氢氧化钾(分析纯),购于国药集团化学试剂
有限公司;氯化钠(分析纯),石油醚(分析纯),购于
北京化工厂;乙酸乙酯(色谱纯),购于 Thermo
Fisher Scientific公司。
2 方法与结果
2. 1 样品溶液的制备
2. 1. 1 定性样品的制备 称取秧草粉末 280 g,以
5 倍量 95%乙醇回流提取 1 h,将提取液以 4 000 r·
min -1离心 10 min,取上清液,如此反复提取 3 次。
合并上清液,减压回收至 100 mL,加入超纯水 150
mL混匀,置 4 ℃冰箱放置过夜。以石油醚(30 ~ 60
℃)200,300,300 mL萃取 3 次,合并上层萃取液,下
层液体再以石油醚(60 ~ 90 ℃)300,300 mL 萃取 2
次,合并上层萃取液。合并不同沸程石油醚的 2 次
萃取液,80 ℃水浴浓缩,放冷,过滤,共得滤液 280
mL,该滤液为约含生药 1. 0 g·mL -1粗萃取液。取该
粗萃取液 20 mL置蒸发皿,80 ℃水浴蒸干,考察了
脂溶性成分提取率为 8. 12%,以乙酸乙酯复溶残
渣,稀释至 10 mL量瓶中,定容。将该样品以乙酸乙
酯稀释 100 倍,过滤,即为待测样品。
2. 1. 2 定量样品制备 取秧草细粉约 0. 1 g,精密
称定,置锥形瓶中,精密加入石油醚(60 ~ 90 ℃)20
mL,超声处理 30 min,滤过,精密吸取滤液 1 mL 置
于鸡心瓶中,精密加入 502. 3 mg·L -1正十七烷酸甲
酯内标溶液 100 μL,旋蒸至干,加入 0. 5 mol·L -1的
氢氧化钾溶液 1 mL,置 60 ℃水浴中加热 30 min,取
出,放冷,再加入 10%三氟化硼的甲醇溶液 0. 5 mL,
置 60 ℃水浴中加热 15 min,取出,放冷,精密加入正
辛烷 5 mL,充分振摇,加饱和氯化钠溶液 5 mL,取正
辛烷液,滤过,取滤液,即得[6]。考察了该方法的脂
溶性成分提取率,其提取率为 1. 7%。
2. 1. 3 对照品溶液的配制 取正十七烷酸甲酯,
α-亚麻酸,棕榈酸对照品各 500 mg,精密称定,置 10
mL量瓶中,前两者以正辛烷溶解定容,棕榈酸加入
少量甲醇,之后以正辛烷溶解定容,为各对照品储备
液,备用。正十七烷酸甲酯临用前以正辛烷配制成
502. 3 mg·L -1内标溶液。
2. 2 定性气相色谱-质谱分析条件 定性色谱条
件[7],HP-5 ms超高惰性毛细管柱(0. 25 mm × 30 m,
0. 25 μm),程序升温:起始温度 50 ℃,以 25 ℃·min -1
速率升至 170 ℃,保持 10 min,再以 1 ℃·min -1升至
180 ℃,不停留,继续以 5 ℃·min -1速率升至 190 ℃,
保持 5 min,再以 5 ℃·min -1速率升至 200 ℃,保持 10
min,最后以 5 ℃·min -1速率升至 220 ℃,保持 10
min。进样口温度 250 ℃,不分流进样,载气为氦气,
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恒流模式 1 mL·min -1,辅助温度 250 ℃。
定性质谱条件:电离方式 EI,电子能量 70 eV,离
子源温度 230 ℃,四级杆温度150 ℃,进样6 min后采
集图谱,质量扫描范围 m/z 50 ~ 350。色谱图中相应
的质谱图采用工作站谱库(NIST8. 0库)进行检索。
2. 3 定性气相色谱-质谱分析结果 按 2. 2 项下试
验方法,得到秧草的脂溶性成分的 GC/MS 的总离子
流图(图 1)。用毛细管气相色谱分离出 26 种化学成
分,利用 GC/MS 仪 NIST8. 0 谱图库自动检索被分析
组分的物质名称,对检索结果进行人工核对,确定各
成分的物质名称。共鉴定出其中 17 种成分,采用峰
面积归一法得到各主要成分的相对质量分数(表 1)。
a. 棕榈酸;b. 植物醇;c. α-亚麻酸
图 1 秧草脂溶性成分气质联用总离子流色谱
Fig. 1 Total ion current chromatogram of liposoluble compounds of
Medicago polymorpha by GC/MS
表 1 秧草脂溶性成分的分析
Table 1 Analytical results of liposoluble compounds of Medicago
polymorpha
No. tR /min 成分 相对质量分数 /%
1 11. 48 肉豆蔻酸,十四酸 0. 297
2 14. 47 6,10,14-三甲基-2-十五烷酮 0. 434
3 14. 97 正十五酸 0. 051
4 15. 26 1,13-十四烯二烯 0. 296
5 16. 03 1,4-二十碳二烯 0. 474
6 20. 03 棕榈酸 12. 293
7 21. 72 棕榈酸乙酯 0. 173
8 27. 4 亚麻酸甲酯 0. 175
9 27. 995 植物醇,叶绿醇 2. 640
10 29. 74 亚麻酸 33. 600
11 31. 06 亚麻酸乙酯 0. 828
12 31. 60 棕榈酰胺 0. 554
13 33. 56 l-十八烷烯 0. 194
15 50. 07 正十七烷 1. 590
16 54. 26 2,6,10,15-四甲基十七烷 0. 761
17 56. 93 9-十八烯酰胺 0. 723
2. 4 定量气相色谱-质谱分析条件 定量色谱条
件:色谱柱为 DB-WAX 毛细管柱(0. 25 μm × 0. 25
mm,30 m),程序升温:起始温度 50 ℃,保持 1 min,以
25 ℃·min -1速率升至 250 ℃,再以 3 ℃·min -1升至
230 ℃,保持 3 min,进样口温度 250 ℃,不分流进样,
载气为氦气,恒流模式1 mL·min -1,辅助温度250 ℃。
定量质谱条件:电离方式 EI,电子能量 70 eV,
离子源温度 230 ℃,四级杆温度 150 ℃,进样 6 min
后总离子图谱及提取离子图谱同时采集,质量扫描
范围 m/z 50 ~ 550,6 ~ 11 min采集离子组[8]m/z 74,
270,284,11 min之后采集离子组 m/z 79,261,292。
色谱图中相应的质谱图采用工作站谱库(NIST8. 0
库)进行检索。
2. 5 专属性考察 按 2. 3 项下试验方法,得到秧草
的脂溶性成分的 GC /MS 的提取离子流图(图 2)。
除不加入内标正十七烷酸甲酯,样品均按 2. 1. 2 项
下步骤制备,样品在约 11 min 无内标正十七烷酸甲
酯的峰,故以该化合物为内标进行 α-亚麻酸及棕榈
酸的定量。
A. 样品;B. 对照品;C. 样品未加内标。1. 月桂酸甲酯;2. 肉豆蔻酸
甲酯;3. 十五酸甲酯;4. 棕榈酸甲酯;5. 十七酸甲酯(内标);6. 亚油
酸甲酯;7. 亚麻酸甲酯
图 2 秧草脂溶性成分气质联用提取离子色谱
Fig. 2 Extract ion chromatograms of of liposoluble compounds of
Medicago polymorpha by GC/MS
2. 6 线性关系考察 标准曲线的制备:将 α-亚麻
酸(48. 74 g·L -1),棕榈酸(47. 92 g·L -1)储备液以
正辛烷为溶剂稀释,配制成 α-亚麻酸质量浓度范围
为 121. 9,243. 7,487. 4,974. 8,1 949. 6 mg·L -1,棕
榈酸 59. 9,119. 8,239. 6,479. 2,958. 4 mg·L -1共 5
个系列质量浓度。分别精取 α-亚麻酸对照品溶液,
棕榈酸对照品溶液 100 μL,按 2. 1. 2 项定量样品制
备项下,精密加入 502. 3 mg·L -1正十七烷酸甲酯内
标溶液 100 μL”步骤操作。α-亚麻酸的定量离子为
m/z 79,棕榈酸与内标定量离子为 m/z 74,以 α-亚麻
酸、棕榈酸与内标的峰面积比为 Y,以 α-亚麻酸、棕
榈酸的质量浓度为 X,进行线性回归,得到 α-亚麻酸
在 2. 437 ~ 38. 99 mg·L -1线性范围的回归方程 Y =
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0. 476 0X + 0. 005 5,相关系数 r = 0. 999 3,棕榈酸在
1. 198 ~ 19. 17 mg·L -1线性范围的回归方程 Y =
1. 149 3X - 0. 059 2 相关系数 r = 0. 999 4。
2. 7 精密度试验 将制备的样品连续进样 6 次,
α-亚麻酸色谱峰面积与内标色谱峰面积的比值的
RSD 0. 3%;棕榈酸色谱峰面积与内标色谱峰面积
的比值的 RSD 0. 5%,说明仪器精密度良好。
2. 8 重复性试验 取同一样品平行制备 6 份,α-
亚麻酸平均质量分数为 0. 62%,RSD 1. 6%;棕榈酸
平均质量分数为 0. 19%,RSD 2. 0%,说明试验重复
性良好。
2. 9 加样回收率试验 取秧草样品 0. 1 g,精密称
定,精密加入 2. 437 g·L -1 α-亚麻酸对照品,1. 198
g·L -1棕榈酸对照品溶液各 0. 1 mL,平行 6 份,按照
2. 1. 2 项下方法制备供试品溶液,按 2. 4 项下条件
测定含量,计算回收率。α-亚麻酸和棕榈酸回收率
分别为 95. 2%,97. 3%;RSD分别为 2. 8%,3. 2%。
2. 10 稳定性试验 将制备的样品于 0,2,4,6,8,
24 h内重复进样测定 6 次,α-亚麻酸峰面积的 RSD
1. 2%;棕榈酸峰面积的 RSD 1. 8%,显示样品溶液
在 24 h内稳定。
2. 11 含量测定 按 2. 1 项下样品及对照品制备方
法,测定了秧草头茬及二茬样品的 α-亚麻酸质量分
数分别为 0. 62%,0. 20%;棕榈酸质量分数分别为
0. 19%,0. 39%。
3 讨论
秧草的脂溶性成分以脂肪酸、植物醇类化合物
为主,烯类和烃类化合物少量。定性试验发现秧草
中有益脂肪酸 α-亚麻酸的含量比例非常高,相对质
量分数达到了 33. 6%。于是将秧草样品甲酯化进
行 α-亚麻酸的定量分析。由于甲酯化并优化气相
质谱条件以后,检测的杂质及背景干扰降低,检测到
秧草中 7 种脂肪酸成分,并利用 GC /MS 仪 NIST8. 0
谱图库自动检索被分析组分的物质名称,并对检索
结果进行人工核对,确定各成分的物质名称,发现有
月桂酸、肉豆蔻酸、正十五酸、棕榈酸、亚油酸及 α-
亚麻酸。其中 α-亚麻酸含量最高,秧草头茬达到
了 0. 62%。
α-亚麻酸是 ω-3 不饱和脂肪酸系列中唯一的人
体不能自身合成、需从食物中摄取的必需脂肪酸,在
体内代谢可生成二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳
五烯酸(EPA),对血脂代谢、心脑血管系统疾病的防
治、免疫功能异常、精神障碍、致老年痴呆等均有重
要影响。流行病学研究表明,利用从海洋资源、植物
资源中获得的或直接补充 α-亚麻酸均对包括心脑
血管疾病和癌症在内的几种疾病的发病有很好的预
防作用,对儿童大脑发育也具有特别重要的作用,产
妇缺乏 α-亚麻酸可能会导致几种神经系统疾
病[9-10]。增加 α-亚麻酸摄取量可以促进婴幼儿视网
膜、大脑和神经系统发育,降低糖尿病患者血清低密
度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和甘油三酯 (TG)水平;
抑制体外培养的乳腺、前列腺和结肠癌细胞增生,促
进细胞凋亡[11]。
秧草耐寒、抗旱、抗病虫害能力强,整个生长过
程无需施化肥以及其他农药,是真正意义上的无公
害绿色食品,其高蛋白、高膳食纤维、低脂肪的营养
特征非常适宜于糖尿病、高血脂、高血压、痛风以及
肥胖等代谢综合征人群的饮食营养干预,具有十分
广阔的开发应用前景。
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[责任编辑 邹晓翠]
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