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白鹃梅提取物的体外抗氧化活性及黄酮类化学成分的分离鉴定



全 文 :分离与提取
2016年第 42卷第 2期(总第 338期) 225
DOI:10. 13995 / j. cnki. 11 - 1802 / ts. 201602039
白鹃梅提取物的体外抗氧化活性及
黄酮类化学成分的分离鉴定
朱玲玲,张广文* ,郑树秀,邱瑞霞
(暨南大学 理工学院 食品科学与工程系,广东 广州,510632)
摘 要 文中对白鹃梅不同溶剂萃取物进行体外抗氧化活性实验;在此基础上利用薄层层析、柱层析、高效液相
色谱仪进行黄酮类物质的分离、纯化;质谱仪、核磁共振对所分离的化合物进行结构鉴定。实验结果显示:乙酸
乙酯相萃取物的体外抗氧化活性相比其他相萃取物的活性大;从乙酸乙酯相萃取物中分离出 3 种黄酮类化合
物,分别鉴定为———芹菜素(apigenin,化合物 1)、芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖苷(apigenin-7-O-β-D-glucopyranoside,化
合物 2)、芦丁(rutin,化合物 3)。
关键词 白鹃梅;体外抗氧化,黄酮,分离鉴定
第一作者:硕士研究生(张广文副教授为通讯作者)。
收稿日期:2015 - 06 - 24,改回日期:2015 - 09 - 06
白鹃梅(Exochorda serratifolia S. Moore. )为蔷薇
科绣线菊亚科白鹃梅属植物,全世界共 4 种,其中 3
种(白鹃梅、齿叶白鹃梅、红柄白鹃梅)在我国有分
布[1]。白鹃梅主要生长在我国的江苏、浙江、安徽一
带,又名茧子花、龙柏芽。该植物在《药物植物词典》
以及《中华本草》等书籍均有记载,其根皮、树皮入
药,用于腰骨酸痛的治疗。
白鹃梅花蕾和嫩叶均可食用,在我国民间已有悠
久历史。据《中国野菜图谱》等文献报道,其所含多
种维生素和 Ca、Fe、Zn 等营养成分之高[2],是许多常
见蔬菜所不及的。研究表明,齿叶白鹃梅以及红柄白
鹃梅中含有丰富的黄酮类化学成分[3 - 4],而黄酮类化
合物是一种具有生物活性的天然有机化合物,随着对
黄酮类化合物研究的深入,研究人员发现黄酮类化合
物具有许多生理功能,如抗炎、抗病毒、抗氧化作用。
本文对白鹃梅中的黄酮类化合物进行提取分离,
并对不同条件下白鹃梅萃取物进行体外抗氧化活性
实验,结果证明乙酸乙酯相提取物的体外抗氧化活性
较高;根据实验结果利用柱层析、高效液相、质谱、核
磁共振等方法对白鹃梅中的黄酮类化合物进行了分
离纯化和鉴定。
1 材料和方法
1. 1 材料与试剂
白鹃梅幼叶及花蕾,采于河南平顶山舞钢市。
无水乙醇、石油醚、乙酸乙酯、正丁醇、三氯乙酸、
浓 H2SO4、H2O2;FeCl3、FeCl2、VC、EDTA、Na2HPO4、钼
酸铵、FeSO4、水杨酸,均为分析纯,购于天津市大茂化
学试剂厂。
1. 2 仪器与设备
UV -9600 紫外分光光度计,北京瑞利仪器有限
公司;EL104 电子分析天平,METTLER TOLEDD 有限
公司;B - 260 水浴锅,上海亚荣生化仪器;RE52C52
旋转蒸发仪,上海亚荣生化仪器;薄层色谱硅胶板
(TLC) ,青岛海洋化工集团有限公司;高效液相色谱
仪 Shimadzu LC-20AT ,日本岛津;质谱仪,安捷伦仪
器有限公司;AVANCEⅢ型超导核磁共振仪,德国
Bruker公司。
1. 3 实验方法
1. 3. 1 白鹃梅的分部萃取
称取白鹃梅 5 kg,用乙醇浸泡 10 d,浸泡 3 次;旋
转蒸发得到乙醇浸膏。然后分别用石油醚,乙酸乙
酯,正丁醇,水依次进行萃取,每个过程重复 3 次;将
萃取液旋转蒸发分别得到不同萃取剂浸膏。
1. 3. 2 白鹃梅乙醇粗提物以及分步萃取物的还原能
力测定
分别配制质量浓度 20、40、60、80、100、120 μg /
mL 的白鹃梅乙醇粗提物以及分步萃取物溶液,分别
加入 2. 5 mL,0. 2 mol /L,pH 6. 6 的磷酸盐缓冲液;
2. 5 mL ,1. 0%的 K3Fe(CN)6溶液;50 ℃ 水浴 20 min
后;加入 2. 5 mL ,1. 0%的三氯乙酸溶液;然后,分别
加入 2. 5 mL水和 0. 5 mL 质量分数 0. 1%的 FeCl3溶
液;充分反应,在 700 nm 下测吸光值;以 VC作为阳性
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对照。
1. 3. 3 白鹃梅乙醇粗提物以及分步萃取物总抗氧化
活性测定
分别配制质量浓度为 20、40、60、80、100、120μg /
mL的白鹃梅乙醇粗提物以及分步萃取物溶液,取
0. 1 mL 样品溶液于试管,分别加入 0. 6 mol /L 的浓
硫酸,28 mmol /L 的 Na3PO4 溶液,4 mmol /L的钼酸铵
溶液各 1 mL,试管密封,95 ℃ 水浴 90 min ;然后室温
环境冷却至 25 ℃ ;695 nm 下测吸光值;以 VC作为阳
性对照。
总抗氧化活性/% =[1 -(Asample /Acontrol)]×100
1. 3. 4 白鹃梅乙醇粗提物以及分步萃取物的 DPPH
自由基清除活性测定
分别配制质量浓度为 20、40、60、80、100、120μg /
mL的白鹃梅乙醇粗提物以及分步萃取物溶液,取 2
mL样品溶液于试管,依次加入 2. 0 mL 6 mmol /L 的
FeSO4溶液,2. 0 mL 6 mmol /L 的 H2O2溶液,摇匀,反
应 10 min ,加入 2. 0 mL 6 mmol /L 的水杨酸乙醇溶
液,摇匀,反应 30 min ,510 nm 下测吸光值,以 VC作
为阳性参照。
清除率 /% =[1 -(Asample /Acontrol) ]× 100
1. 3. 5 白鹃梅乙醇粗提物以及分步萃取物的金属离
子螯合能力测定[5]
分别配制质量浓度为 20、40、60、80、100、120μg /
mL的白鹃梅乙醇粗提物以及分步萃取物溶液,取
1. 0 mL的样品溶液于试管,分别加入 20 mmol /L 的
FeCl2 100 μL,5 mmol /L 的 ferrozine 溶液 0. 2 mL,剧
烈振荡使其充分反应,静置 10 min;在 562 nm 下测其
吸光值;以 EDTA作为阳性对照。
金属离子螯合活性/% =[1 -(Asample /Acontrol)]×100
1. 3. 6 白鹃梅乙酸乙酯层萃取物的分离纯化
根据不同提取溶剂的体外抗氧化活性结果,对乙
酸乙酯相萃取物做进一步的分离纯化。首先将乙酸
乙酯层浸膏(170. 4 g)上硅胶(200 ~ 300 目)层析柱
(900 mm ×45 mm) ,用 V(三氯甲烷)∶ V(甲醇)= 100
∶ 0 ~ 0∶ 100 进行梯度洗脱,洗脱液每 300 mL 为馏分;
结合薄层色谱(TLC)检测,合并,浓缩,得到 22 个馏
分。
将馏分 6 上硅胶(200 ~ 300 目)层析柱,用 V(三
氯甲烷)∶ V(甲醇)= 9∶ 1进行洗脱;将洗脱液合并浓
缩利用葡聚糖凝胶(SephadexLH-20)进一步分离纯
化,得到化合物 1(23 mg )。
馏分 8 放置一段时间析出结晶,将晶体置出进行
重结晶,得到化合物 2(15 mg)。
馏分 20 先经 V(三氯甲烷)∶ V(甲醇)进行洗脱;
然后利用制备液相制备,条件为:流动相 V(甲醇)∶ V
(水)= 45∶ 55;流速:1. 0 mL /min;进样量:40 μL ;波
长 267 nm;将制备样品于 50 ℃ 旋蒸,得到化合物 3
(18 mg)。
1. 3. 7 三种化合物的薄层色谱(TLC)测定
对上述实验所得的化合物 1 ~化合物 3 分别进
行薄层色谱检测[6],展开剂分别为:V(三氯甲烷)∶ V
(甲醇)= 6 ∶ 1、3 ∶ 1、2 ∶ 1;将硅胶板在碘缸中进行显
色,计算其 Rf 值。
1. 3. 8 白鹃梅黄酮类化合物 HPLC测定
将化合物 1,化合物 2 进行高效液相色谱测定,
HPLC实验条件为:DiamonsiLC18柱(5 μm ,25 mm ×
1. 6 mm)进样量:20 μL;柱温:40 ℃;检测器:SPD -
M20A示差折光检测器;流动相:(化合物 1)V(甲醇)
∶ V(水)= 65∶ 35,(化合物 2)乙腈-2%冰乙酸水溶液
(体积比 23 ∶ 77) ;流速:1. 0 mL /min;检测波长;267
nm。
1. 3. 9 利用质谱以及核磁鉴定白鹃梅黄酮类化合物
的结构
根据薄层色谱(TLC)以及 HPLC 结果的初步推
断,化合物 1 ~化合物 3 纯度达到了 95%以上;将化
合物 1,2 分别利用质谱以及核磁鉴定其分子质量以
及最终的结构。
2 结果与分析
2. 1 白鹃梅不同溶剂下萃取结果
根据不同溶剂萃取分别得到石油醚萃取物(PF)
200. 04 g,乙酸乙酯萃取物(AF)170. 4 g,正丁醇萃取
物(BF)42. 49 g,水层萃取物(WF)306. 98 g。
2. 1. 1 白鹃梅乙醇粗提物及分步萃取物的还原性
实验分别对不同浓度的白鹃梅乙醇粗提物以及
分步萃取物进行了还原性测定;还原力强的样品可以
使 Fe3 +转化成 Fe2 +;也可以和自由基互相作用从而
阻断链式反应;可以通过测定 700 nm 波长下生成的
普鲁士蓝的吸光值进行检测;吸光值越大,样品还原
力越强[7]。由图 1 可以看出,不同溶液的提取物的还
原力的大小为:VC >乙酸乙酯萃取物 >正丁醇萃取
物 >水层萃取物 >乙醇粗提物 >石油醚萃取物;由此
可以看出,乙酸乙酯层萃取物的还原能力最强,说明
其中还原剂含较多良好的电子供体;石油醚层萃取物
的还原力相对最差。
分离与提取
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图 1 白鹃梅乙醇粗提物以及分步萃取物的还原力
Fig. 1 Reducing power of the ethyl acetate fraction
(AF) ,butanol fraction(BF) ,water fraction (WF) ,crude
ethanol fraction (EF)and petroleum ether fraction(PF)
from Exochorda racemosa
2. 1. 2 白鹃梅乙醇粗提物及分步萃取物的总抗氧化
活性
实验方法的原理是样品中的还原剂能将六价钼
还原为五价钼,而五价钼与磷酸盐反应生成绿色的磷
酸钼,该化合物在 695 nm 下有最大吸收峰[8]。由图
2 可以看出,白鹃梅各层萃取物都有一定的抗氧化活
性,并且随着浓度增加各层总抗氧化活性递增;各层
萃取物总抗氧化活性的大小顺序为:VC >乙酸乙酯
萃取物 >乙醇粗提物 >正丁醇萃取物 >水层萃取物
>石油醚层萃取物。各层萃取物中,乙酸乙酯萃取物
的吸光值相应最大,其总抗氧化能力最强,乙醇粗提
物层总抗氧活性高于正丁醇层,石油醚层萃取物的吸
光值相应最小,总抗氧化能力最弱。
图 2 白鹃梅乙醇粗提物及其分步萃取物的
总抗氧化活性
Fig. 2 Total antioxidant activity of the ethyl acetate
fraction (AF) ,butanol fraction(BF) ,water fraction (WF) ,
crude ethanol fraction (EF)and petroleum ether
fraction(PF)from Exochorda racemosa
2. 1. 3 白鹃梅乙醇粗提物及分步萃取物的 DPPH自
由基清除活性
当 DPPH遇到自由基清除剂时,其结构中的孤对
电子被配对而退色,在 510 nm 处的吸光值变小,且变
小程度与样品中自由基清除剂成正比[9],可以由此
作为判定标准进行结果判定。由图 3 可以看出,白鹃
梅各层萃取物对 DPPH都有一定的清除能力,并且随
着浓度的增加,清除能力也相应的增大;白鹃梅各层
萃取物 DPPH 自由基清除活性的大小顺序为:VC >
乙酸乙酯层萃取物 >正丁醇层萃取物 >水层萃取物
>乙醇粗提物 >石油醚层萃取物;乙酸乙酯层清除能
力最强,石油醚层相应的最弱。
图 3 白鹃梅乙醇粗提物及其分步萃取物的 DPPH
自由基清除活性
Fig. 3 DPPH free radical scavenging effect of the ethyl
acetate fraction (AF) ,butanol fraction(BF) ,water fraction
(WF) ,crude ethanol fraction (EF)and petroleum ether
fraction(PF)from Exochorda racemosa
2. 1. 4 白鹃梅乙醇粗提物及分步萃取物的金属离子
螯合活性
由图 4 可以看出,白鹃梅各层萃取物都有一定的
螯合能力,并且与浓度的大小呈正相关关系;各层萃
取物金属离子螯合能力大小顺序:EDTA >乙酸乙酯
层萃取物 >正丁醇层萃取物 >水层萃取物 >乙醇粗
提物 >石油醚层萃取物。即乙酸乙酯层最大,正丁醇
层次之,石油醚层最小。
图 4 白鹃梅乙醇粗提取以及分步萃取物的金属
离子螯合活性
Fig. 4 Ferrous ion chelating capacity of the ethyl acetate
fraction (AF) ,butanol fraction(BF) ,water fraction
(WF) ,crude ethanol fraction (EF)and petroleum ether
fraction(PF)from Exochorda racemosa
2. 2 三种化合物的薄层层析结果
图 5 是对应化合物 1 ~化合物 3 的薄层层析板
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在碘缸中显色的结果。图 1 硅胶板在紫外下观察有
黄色荧光;Rf1 = 0. 46。图 2 硅胶板在紫外下棕黄色
荧光 Rf2 = 0. 56。图 3 是芦丁标准品与化合物 3 的对
照,TLC检测结果与芦丁对照品 Rf 值以及斑点颜色
一致;Rf3 = 0. 35。
图 5 三种化合物的薄层色谱图
Fig. 5 P-silica gel TLC of compounds 1 ,2 ,3
2. 3 化合物 1,化合物 2 的 HPLC结果
从图 6 - A可以看出化合物 1 在流动相为 V(甲
醇)∶ V(水)= 65∶ 35 条件下,在 HPLC 色谱图上保留
时间为 5. 403 min。图 6 - B 可以看出化合物 2 在流
动相为 V(乙腈)∶ V(2%冰乙酸)= 23 ∶ 77 条件下在
HPLC色谱图保留时间为 8. 887 min。
图 6 化合物 1,2 的高效液相色谱图
Fig. 6 HPLC of compound 1,2
2. 4 化合物 1 的结构鉴定
化合物 1 为淡黄色针状晶体(甲醇) ,盐酸-镁粉
反应结果呈阳性。由 MS 结果可知,ESI-MS:m/z =
269. 2[M - H +],271. 0[M + H +],分子式为 C15H10
图 7 化合物 1 的氢谱、碳谱图
Fig. 7 1H NMR ,13C NMR of compound 1
O5。由图 7 - A 可以看出
1 HNMR(400 MHz,DMSO-
d6)δ:12. 66(1H,5 - OH) ,7. 92(2H,d ,J = 9. 0 Hz ) ,
6. 96(2H,d,J = 9. 0 Hz ) ,6. 68(1H,s ) ,6. 48(1H,
d,J = 2. 0 Hz) ,6. 12(1H,d,J = 2. 0 Hz) ,其中 6. 91
(2H,d,J = 9. 0 Hz)可以推出 B环有对称结构;由图 7
B可以看出,13C-NMR(100 MHz,DMSO-d6)δ:182. 52
(C -4) ,164. 91(C -2) ,164. 63(C -7) ,161. 84(C -
4) ,161. 36(C -5) ,158. 04(C - 9) ,128. 06(C - 2,
6) ,121. 87(C - 1) ,115. 62(C - 3,5) ,103. 92(C
-10) ,102. 44(C -3) ,98. 72(C -6) ,93. 63(C - 8) ;
由以上数据根据文献[10]报道,可以推出该物质为
芹菜素(apigenin) ,其结构式为:
2. 5 化合物 2 的结构鉴定与分析
化合物 2 为黄色粉末(甲醇) ,盐酸-镁粉反应结
果呈阳性,FeCl3反应呈蓝色。由 MS 结果可以看出,
ESI - MS:m/z = 431. 3[M - H +],433. 4[M + H +]。
分子式为 C21 H20 O10。由图 8 - A 可以看出,
1 HNMR
(400 MHz,DMSO - d6)δ:3. 32 - 3. 97 (6H,m) ,
5. 08(1H,d,J = 7. 3 Hz) ,6. 51(1 H,d ,J = 2. 0
Hz) ,6. 67(1H ,d ,J = 2. 0 Hz) ,6. 82(1H ,s) ,6. 94
分离与提取
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图 8 化合物 2 的氢谱、碳谱图
Fig. 8 1H NMR ,13C NMR of compound 2
(2H,d ,J = 8. 7 Hz) ,8. 07(2H ,d,J = 8. 7 Hz) ;其
中,5. 08(1H,d,J = 7. 3 Hz)是糖的端基氢信号。由
图 8 - B可以看出,13C - NMR(100 MHz,DMSO - d6)
δ:61. 07(C -6) ,69. 87 (C - 4) ,73. 33 (C - 2) ,
76. 46 (C - 3 ) ,77. 00 (C - 5 ) ,94. 67 (C - 8)
99. 79 (C - 1) ,100. 23 (C - 6) ,102. 74 (C - 3) ,
105. 69 (C - 10) ,115. 64 (C - 3,5) ,121. 69 (C -
1) ,128. 24 (C -2,6) ,157. 57 (C - 9) ,161. 49 (C
-5) ,161. 53 (C -4) ,163. 42 (C -7) ,165. 37 (C -
2) ,182. 69 (C -4)。由碳谱数据进一步推测出 7 号
位有葡萄糖,氢谱及碳谱数据与文献[11]数据相符,
故推测该化合物为芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖苷(apige-
nin-7-O-β-D-glucopyranoside)。结构式为:
2. 6 化合物 3 的结构鉴定及分析
为黄色粉末(甲醇) ,盐酸 -镁粉反应结果呈阳
性。由质谱结果可知,ESI - MS:m/z = 609. 5[M - H
+],633. 4[M +,Na +]。通过 UV紫外光谱扫描,在
253,365 nm 处有吸收,所以鉴定其为芦丁(rutin)。
结构式为:
3 结论
根据实验结果可以看出,乙醇,石油醚,乙酸乙
酯,正丁醇,水 5 种溶剂对白鹃梅进行提取得到的提
取物中,均有一定的抗氧化活性,但经过比较,乙酸乙
酯相体外抗氧化活性相对最大。通过实验对白鹃梅
黄酮类化学成分进行分离、纯化、鉴定初步得到了 3
种黄酮类化合物分别为芹菜素(apigenin)、芹菜素-7-
O-β-D-葡萄糖苷(apigenin-7-O-β-D-glucopyranoside)、
芦丁(rutin)。
白鹃梅中含有多种具有活性的化学成分,本实验
初步分离纯化得到 3 种黄酮类化学成分;为以后提取
分离纯化得到更多的有效成分提供了基础。
参 考 文 献
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Exochorda racemosa extract’s antioxidant evaluation and
its flavonoids components analysis
ZHU Ling-ling,ZHANG Guang-wen* ,ZHANG Shu-xiu,QIU Rui-xia
(Department of Food Science and Engineering,Jinan University,Guangzhou 510632,China)
ABSTRACT The antioxidant activity of exochorda racemosa extracts by different extracting solution was evaluated.
Then,TLC ,acolumn chromatography and HPLC were used to separate and purify the extracts. MS and NMR were
used to identify the chemical components of the extracts. Results showed that: (1)the vitro antioxidant activity of ex-
tract in ethyl acetate was higher than in others ; (2)three compounds were isolated and identified as apigenin,apige-
nin-7-O-β-D-glucopyranoside and rutin.
Key words Exochorda racemosa;vitro antioxidant ;flavonoids ;isolation and identification