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引种新资源——印度人参的功能成分定性及睡茄内酯的分离鉴定



全 文 :411※分析检测 食品科学 2007, Vol. 28, No. 11
收稿日期:2006-10-31
基金项目:重庆市教委基础研究资助项目(050207)
作者简介:周才琼(1964-),女,教授,博士研究生,研究方向为食品营养化学。
引种新资源——印度人参的功能成分定性及
睡茄内酯的分离鉴定
周才琼,周张章
(西南大学食品科学学院,重庆 400716)
摘 要:目的:对引种新资源植物印度人参(Withania somnifera(L.)Dunal)主要功能成分定性及睡茄内酯的分离鉴定。
方法:借助系统预试验初步判断引种资源印度人参可能含有的功能成分类型。采用有机溶剂提取、萃取、柱层
析、薄层层析和溶剂结晶等手段相结合,得到一个睡茄内酯单体化合物;采用熔点、IR、UV、MS和NMR等
方法进行鉴定。结果:定性分析提示其含有机酸、酚类及黄酮类、强心苷、甾体皂甙、生物碱、内酯、香豆
素及苷类化合物等。鉴定1个单体化合物为5,20-二 OH-6,7 -环氧-1-羰基 -睡茄-2,24-烯。结论:引种新资源印
度人参所含主要功能成分与国外报道一致。
关键词:新资源;印度人参;功能成分;睡茄内酯
New Resource Introduced ——Study on Functional Composition of Withania Somnifera(L.)Dunal
ZHOU Cai-qiong,ZHOU Zhang-zhang
(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400716, China)
Abstract :Objective: Qualitative analye of the main functional compositions and seperation and identification of withanolides
of Withania somnifera(L.)Dunal(Ashwagandha)cultivated in Chongqing. Methods: With the help of system pro-experiment to
preliminarily estimate the functional compositions in Ashwagandha introduced from abroad. A monocase compound was isolated
by organic solvent extraction with VLC, TLC as well as recrystallization and then was identified by melting point UV, IR, NMR
and MS. Results: The Ashwagandha introduced from abroad may contain organic acids, phenols and flavonoids, cardiac
glycosides, steroidal saponins, alkaloids, olides and coumarin as well as glycosides and others. The monocase compound is 5,20-
two-hydroxy-6,7-epoxy-1-carbonyl-withania-2,24-alkene. Conclusion: Ashwagandha Introduced from aborad contains the same
functional compositions as those reported from overseas.
Key words:new resource;Ashwagandha;functional composition;withanolides
中图分类号:R281.5 文献标识码:A 文章编号:1002-6630(2007)11-0411-04
印度人参(Withania somnifera(L.)Dunal)为茄科
(Solanaceae)睡茄属(Withania)植物,主要生长在印度、
巴基斯坦、埃及、刚果、南非等地;用于印度草医
药已有3000多年的历史。印度人参常被用于治疗支气管
炎、哮喘、溃疡、失眠、老年痴呆、焦虑、帕金
森症及认知和神经紊乱[1]。近年来,国外对该领域的研
究日趋活跃。目前认为,印度人参中的主要活性成分
是睡茄内酯(withanolide)类化合物,一组高度氧化的C-
28的以麦角甾烷为骨架的甾体内酯,可转化为人体所需
的生理激素,其生物活性包括抗菌、抗炎、细胞毒、
细胞免疫和抗肿瘤等方面[2]。印度人参还含生物碱及有
机酸等[3-7]。作为引进新资源和保健食品的原料来源,有
必要对其功能成分进行基础研究。
1 材料与方法
1.1材料
采用引种至重庆北碚西南大学农业综合开发实验室
实验基地栽培的印度人参。在春季3月份播种,常规管
理,于当年10月底到11月收获印度人参根,于50℃下
烘干,磨碎过2 0目。
1.2仪器和设备
RE-86旋转蒸发仪 上海本波仪器有限公司;BSZ-
2007, Vol. 28, No.11 食品科学 ※分析检测412
100自动部分收集器 、HL-2恒流泵 上海沪西分析仪器
厂;R10-01-A红外光谱仪 美国PE公司;Bio TOF Ⅲ
Q高分辨质谱仪;Bruker Avance 600核磁共振波谱仪;
UV-1800紫外光谱仪。
1.3方法
1.3.1印度人参主要功能成分初步定性[8-9]
1.3.2睡茄内酯的提取及初步去杂
将3kg样品以1:3料液比加入甲醇,冷浸24h,电
动搅拌器持续搅拌,过滤。滤渣再以1:5料液比加入甲
醇,提取方法如前。再将第二次得到的滤渣以1:5料液
比加入甲醇,提取方法如前。合并三次滤液50℃减压
浓缩所得浸膏,即得印度人参的甲醇提取物。
浸膏依次采用正己烷:甲醇(1:3)、水:氯仿(1:3)提
取。将氯仿层离心30min(5000r/min),去除沉淀,于
50℃下减压浓缩成浸膏。备用。
1.3.3睡茄内酯的分离纯化
将氯仿层溶解部分混悬于乙醇中,离心,上清液
上硅胶柱,分别用石油醚:氯仿(8:10、17:5、29:15、
6:5、19:25、14:30、1:11)按极性由小到大的顺序各100ml、
氯仿200ml、氯仿:甲醇(18.5:3.5、16:6、13.5:8.5、1:2、
8.5:13.5、6:16)按极性由小到大的顺序各100ml、甲醇
200ml及水100ml洗脱。经碘化铋钾试剂检测结合紫外扫
描结果,合并11~13的组分。进一步采用不同极性的
洗脱液上硅胶柱进行纯化,得到1个初步纯化样品。再
用制备型TLC分离。经多次薄层层析,得到在多种溶
剂系统下展开均为单一斑点的化合物,记作化合物I。
碘化铋钾试剂检测显桔红色。异羟肟酸铁试剂检测显紫
色斑点。
1.3.4单体化合物的鉴定
采用TLC、UV、IR、MS及NMR等进行结构鉴定。
2 结果与分析
2.1 印度人参根主要化学成分的初步定性
按中草药化学系统预试分析方法,对引种栽培1年
的印度人参进行初步定性实验,具体结果见表1所示。
由预试结果初步判断根中可能含有显弱酸性的有机
酸、酚及黄酮类,还有一定量的还原糖和多糖,多肽
或蛋白质,甾体皂甙、内酯、香豆素及其苷,强心
苷和生物碱。而蒽醌类化合物及氰苷均为负反应,可
初步判定印度人参根中不含有该几类物质。
2.2化合物Ⅰ的纯度鉴定
该化合物为无定型粉末,mp 282~284℃;UV
λmax(MeOH)223nm。取化合物I少量,分别用氯仿:甲醇
(93:7)、乙醚:甲醇(55:45)、二氯甲烷:甲醇(65:35)在
GF254的薄层板上展开,在紫外灯下观察、碘蒸汽显
色、碘化铋钾试剂显色,均为单一斑点,Rf值分别为
0.35、0.78、0.67和0.64。
2.3化合物I的结构鉴定
2.3.1质谱分析
采用高分辨质谱结合计算机联用,结果如图1,ESI
MS: m/z 493.2569[M+Na]+;(C28H38Na1O6,493.2561)。可
知该化合物分子式为C28H38O6,分子量为470。
成分类别 试验 反应现象 反应结果 预试结果
有机酸 pH试验 pH试纸呈橙红色 + pH≈6弱酸性
酚类化合物、鞣质 FeCl3-铁氰化钾试剂 出现兰色斑点 + 可能有酚类、鞣质
黄酮类化合物 醋酸铅沉淀法 有沉淀 + 提示有黄酮类
糖、多糖和苷 斐林试剂法 红棕色沉淀、悬浮物析出 + 提示含还原糖、多糖,可能有苷元
蛋白质、氨基酸及多肽 Biuret反应 出现紫色 + 提示含有多肽、氨基酸或蛋白质
甾体 氯仿-浓硫酸反应 分层,下层氯仿呈红棕色,上层硫酸绿色,但现象不明显 ± 可能有甾体
皂甙 起泡性 持久蜂窝状泡沫;碱管起泡持续时间明显长于酸管 + 示含有甾体皂甙
内酯、香豆素及其苷 异羟肟酸铁反应 加热后先有气泡产生,最终显橙红色 + 示含有内酯或香豆素及其苷
强心苷 Salkowski反应 氯仿层血红色;硫酸层显绿色 + 提示含有强心苷
蒽醌类化合物 Borntrager试验 显黄色 - 无蒽醌类
氰苷 苦味酸钠盐法 滤纸未有红色显出 - 无氰苷
生物碱 碘化铋钾试剂法 出现柠檬色 + 含有生物碱
表1 印度人参根化学成分初步定性分析结果
Table 1 Result of qualitative analysis of chemical component in root of Withania somnifera
注:+表示反应结果为正,即可能存在某种化合物;-表示反应结果为负,即不存在某种化合物,±表示现象不明显或无法确定。
30000
20000
10000
0
49149249349495496497
493.2559
m/z
图1 化合物I的高分辨质谱图
Fig.1 High distinguish Mass spectrum of compound I
494.2579
495.2726
413※分析检测 食品科学 2007, Vol. 28, No. 11
2.3.2红外光谱分析
红外光谱扫描结果如图2。IR υmax cm-1 3395,
2933,2874,1687,其中,3395cm-1的峰可能为不同-
OH的伸缩振动以及C=O的泛频峰形成;2933cm-1的吸
收为脂肪族的CH伸缩振动形成;1687cm-1的峰可能
为不饱和内酯中的酯羰基υc=0,且在1200~1050cm-1
(υc-0),1300~1250cm-1(υc-0),3395cm-1(酯羰基的倍频
谱带)得到验证。
化合物I的13C NMR(CDCl3)分析结果见图6,从低场
到高场的谱线数之和为28,等于元素组成式中的碳原子
数,说明分子无对称性。其碳谱化学位移的分区包括:
①羰基或叠烯区:δ>200×10- 6区域的信号有
203.1050×10-6,只能为酮类化合物。160×10-6~180
×10-6区域的信号有165.9727×10-6,代表了接酯基的
碳原子,而且这一相对很小的数值说明该碳原子必须与
另外的杂原子(O)相连且必须再与别的双键共轭。
②不饱和碳原子区:100×10-6~160×10-6区域
的信号有148.7478×10-6、139.5700×10-6、129.0370
×10-6、122.0642×10-6,代表存在4个不饱和烯基碳
原子。
由羰基或叠烯区以及不饱和碳原子区的谱峰数目可
知该化合物不饱和度为6,故该化合物中成环数目为4
(Ω-6)。
③脂肪链碳原子区:100×10-6~55×10-6区域的
信号有81.0137×10-6、75.0801×10-6、73.2403×10-6、
57.3004×10-6、56.3243×10-6,均为直接连接杂原子
(O)的饱和碳。根据100×10-6~55×10-6区域显示的信
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
4
0
0
0
3
6
0
0
3
2
0
0
2
8
0
0
2
4
0
0
2
0
0
0
1
8
0
0
1
6
0
0
1
4
0
0
1
2
0
0
1
0
0
0
8
0
0
6
0
0
4
5
0



(
%
)
波数(cm-1)
图2 化合物I的红外图谱
Fig.2 IR spectrum of compound I
2.3.3核磁共振氢谱分析
化合物I的1H NMR(CDCl3)分析结果见图3~5,从
低场到高场各峰组积分值之比约为1:1:1:1:1:1:2:1:1:2:3:3:3:
1:1:3:4:3:3:3,其数值之和与分子式中氢原子数目符合,
由氢谱中各峰组所对应的氢原子数目及峰型知分子无
对称性。化学位移为1.9574×10-6、1.8932×10-6、
1.3194×10-6、1.1816×10-6、0.9617×10-6的峰为
单峰,说明不存在 3J耦合,无临碳氢。且积分面积均
为3,说明每个位置都有3个化学环境相同的氢原子。
2.3.4核磁共振碳谱分析
9.58.57.56.55.54.53.52.51.50.5
6.656.60.55 4.244.204.16
(×10-6) (×10-6)
5.85
(×10-6)
图3 化合物I的NMR 1H谱(1)
Fig.3 1H NMR spectral of compound I(1)
1.91.81.71.61.51.41.31.21.11.0
(×10-6)
图5 化合物I的NMR 1H谱(3)
Fig.5 1H NMR spectral of compound I(3)
3.3 3.1 2.9 2.7 2.5 2.3 2.1
(×10-6)
3.32
(×10-6)
图4 化合物I的NMR 1H谱(2)
Fig.4 1H NMR spectral of compound I(2)
(×10-6)
2007, Vol. 28, No.11 食品科学 ※分析检测414
息,会有5个饱和碳原子直接连接了氧原子,而根据从
羰基或叠烯区以及不饱和碳原子区得到的信息,还应该
有一个醛、酮类氧原子和一个接酯基的碳原子,而根
据质谱得到的分子式中只有六个碳原子,所以分子式中
可能存在一个环氧结构。
④55×10-6~0×10-6区域的信号有17个,均为
不连接杂原子的饱和碳。
根据碳氢原子所处的不同的化学环境,结合该化合
22020018016014012010080 60 40 20 0
(×10-6)
图6 化合物I的NMR 13C谱
Fig.6 13C NMR spectral of compound I
58 54 50
(×10-6)
12
物核磁共振氢谱和碳谱的结果,以及文献中化合物的核磁
共振谱,对NMR氢谱和碳谱进行归属,结果如表2、3。
综上所述,结合样品的植物来源和背景、物化性
2-H 3-H6-H 7-H 18-H19-H21-H27-H28-H
δ5.84806.58633.04123.31890.96171.1816.31941.95741.8932
表2 核磁共振氢谱归属
Table 2 1H NMR Spectral Data of Compand I
表3 核磁共振碳谱归属
Table 3 13C NMR spectral data of compand I
δ δ
C-1 203.1050 C-15 23.2016
C-2 129.0370 C-16 40.3985
C-3 139.5700 C-17 54.4775
C-4 36.7540 C-18 13.7570
C-5 73.2403 C-19 14.7261
C-6 57.3004 C-20 81.0137
C-7 56.3004 C-21 20.5332
C-8 35.5603 C-22 75.0801
C-9 35.0688 C-23 31.6912
C-10 51.0087 C-24 148.7484
C-11 21.7410 C-25 122.0642
C-12 21.8323 C-26 165.9724
C-13 43.8743 C-27 12.4580
C-14 51.9426 C-28 20.0810
质、溶解特性、层析行为、文献及各种波谱鉴定结果,
得出化合物I为5,20-二-OH-6,7-环氧-1-羰基-睡茄-2,24-
烯,其结构如下:
2
3
1
O
4
5
10
6
7
11
O
O
8
9
12
13
14 15
16
17
20
21
22
23 24
25
26
27
28
O
CH3
H3C
H3C
H3C
H3C
19
18
O H
O H
3 结 论
引种新资源印度人参含生物碱、酚类及黄酮类、
强心苷、甾体皂甙、内酯及苷类化合物等,与国外有
关报道一致。分离鉴定了其中一个睡茄内酯化合物。
参考文献:
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