全 文 :现代药物与临床 Drugs & Clinic 第 27 卷 第 6 期 2012 年 11 月 • 566 •
芙蓉菊多糖体外抗氧化活性研究
孟 雪,曲有乐*,高 欣,崔宇鹏
浙江海洋学院 食品与药学学院,浙江 舟山 316000
摘 要:目的 研究芙蓉菊多糖的体外抗氧化活性。方法 采用 1,1-二苯基苦基苯肼(DPPH)自由基、还原力、超氧阴离
子、羟自由基 4 种体外抗氧化模型研究芙蓉菊多糖的抗氧化活性,用维生素 C 作对照。结果 芙蓉菊粗多糖对 DPPH 自由
基、还原力、超氧阴离子、羟自由基均有明显的清除能力,其中 DPPH、超氧阴离子、羟自由基的 EC50值分别为 0.273、0.669、
0.594 mg/mL,对羟自由基清除能力强于维生素 C。芙蓉菊多糖对自由基清除率与其质量浓度存在着明显的量效关系。结论
芙蓉菊多糖具有良好的体外抗氧化活性,作为天然抗氧化剂和自由基清除剂有进一步研究的价值。
关键词:芙蓉菊多糖;抗氧化;1,1-二苯基苦基苯肼自由基(DPPH);还原力;超氧阴离子;羟自由基
中图分类号:R285.5 文献标志码:A 文章编号:1674 - 5515(2012)06 - 0566 - 04
In vitro antioxdative activity of Crossostephium chinense polysaccharides
MENG Xue, QU You-le, GAO Xin, CUI Yu-peng
School of Food and Pharmacy, Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316004, China
Abstract: Objective To study the in vitro antioxidative activity of Crossostephium chinense polysaccharide (CCPS). Methods
Four models of in vitro anti-oxidative activity were used to study, including DPPH, reducing power, superoxide anion radicals, and
hydroxyl free radicals, compared with vitamin C. Results CCPS had the evident free radical scavenging capacities on DPPH,
reducing power, superoxide anion radicals, and hydroxyl free radicals, and their EC50 values on DPPH, superoxide anion radicals, and
hydroxyl free radicals were 0.296, 0.669, and 0.594 mg/mL, respectively. Hydroxyl scavenging capacity of CCPS was higher than that
of vitamin C. There was a good linear relationship between the concentration and free radical scavenging capacity of CCPS.
Conclusion CCPS has a good in vitro anti-oxidative activity and it deserves to be further studied as a natural anti-oxidant and free
radical scavenger.
Key words: Crossostephium chinense polysaccharides; anti-oxidative activity; DPPH; reducing power; superoxide anion radicals;
hydroxyl free radicals
菊科芙蓉菊属植物芙蓉菊 Crossostephium
chinense (L.) Makino 是一味民间草药,其叶可用于
治疗支气管炎、百日咳、风寒感冒、痈疽、疔疮,
其茎、根则能祛风湿,用于治疗风湿关节痛、胃脘
冷痛[1]。在岭南地区民间有用水煎服芙蓉菊治疗糖
尿病的传统[2]。对芙蓉菊的研究多见于化学成分方
面,早年日本学者 Sasaki 等[3]从其根茎中分离出蒲
公英赛醇、蒲公英赛醇乙酯、蒲公英赛酮等成分,
邹磊等[4]对其进行了挥发油的成分分析,杨秀伟[5]、
邹磊等[6]对其进行了有效化学成分及寡糖方面的
研究。本实验对芙蓉菊多糖的抗氧化活性进行了
研究,旨在为芙蓉菊多糖的进一步开发利用提供
依据。
1 材料与仪器
葡萄糖对照品为分析纯,1,1-二苯基苦基苯肼
(DPPH)自由基购自美国 Sigma 公司,三羟甲基氨
基甲烷(trisbase)、EDTA 均为美国 Biosharp 公司
生产,其他试剂均为国产分析纯,试验用水为自制
Millipore 超纯水。
芙蓉菊采自舟山市东极岛,由浙江海洋学院曲
有乐教授鉴定为菊科植物芙蓉菊 Crossostephium
chinense (L.) Makino 的全草。
收稿日期:2012-08-27
基金项目:国家星火计划项目(2012GA700194)
*通讯作者 曲有乐(1960—),男,教授,硕士生导师,研究方向为天然产物活性研究、结构改造与设计。
Tel: (0580) 2556269 E-mail: youle1960@sina.com
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FW80 高速万能粉碎机,天津市泰斯特仪器有
限公司;SHB—III 循环水式多用真空泵、HWS12
型电热恒温水浴锅,上海一恒科技仪器有限公司;
RE—2000 旋转蒸发仪,上海亚荣生化仪器厂;
UPWS—I—20T 超纯水器,杭州永达洁净水科技有
限公司;BSA323S 电子天平,赛多利斯科学仪器(北
京)有限公司;722 型可见光分光光度计,上海安
亭科学仪器厂;FD—1000 冷冻干燥机,上海爱朗
仪器有限公司;TDL—40B 离心机,上海安亭科学
仪器厂。
2 方法与结果
2.1 多糖的制备
采用微波法提取芙蓉菊多糖。称取 2.000 g 芙蓉
菊全草粉末于三颈瓶中,加入 160 mL 蒸馏水,微
波功率 900 W,提取时间 12 min,温度 90 ℃提取,
提取液滤过,取滤液,浓缩至原体积的 1/4,与 Sevag
试剂[氯仿–正丁醇(4∶1)]按体积比 1∶1 放入三
角瓶,用摇床振荡 60 min,置于分液漏斗中静置 3 h
分层,去掉下层的蛋白质,留上层溶液。浓缩,加
入 3 倍体积 95%乙醇,放置 4 ℃冰箱过夜。离心机
离心,除去上清液,取下层沉淀,真空冷冻干燥,
即得多糖。
2.2 多糖的测定
2.2.1 标准曲线的制备[7] 准确称取干燥至恒质量
的葡萄糖对照品 100 mg,置 100 mL 量瓶中,用蒸
馏水溶解并稀释至刻度。分别吸取 0.2、0.3、0.4、
0.5、0.6 mL 稀释液于具塞试管中,补水至 4 mL,
精密加入 6%苯酚溶液 1 mL,然后再迅速加入浓硫
酸 5 mL,置 90 ℃水浴中反应 15 min 后取出,自来
水冷却至室温,然后在 490 nm 处测定其吸光度(A)
值。以质量浓度为横坐标,A 值为纵坐标,绘制标
准曲线,得到回归方程 Y=1.798 X-0.019 6,
R2=0.999 2,结果表明葡萄糖质量浓度在 0.2~0.6
mg/mL 与其 A 值呈良好的线性关系。
2.2.2 测定结果 取 1 mg/mL 芙蓉菊多糖溶液 0.3
mL,补水至 4 mL,加入 6%苯酚 1 mL,混匀后加
入浓硫酸 5 mL,置 90 ℃水浴中反应 15 min,取出,
冷却。以蒸馏水为空白对照,在 490 nm 波长下,
测定芙蓉菊多糖溶液的 A 值,代入回归方程中,计
算质量浓度,进一步计算得芙蓉菊多糖的质量分数
为 1.21%。
2.3 对 DPPH 自由基的清除作用[8-9]
DPPH 自由基乙醇溶液呈紫色,在 517 nm 波长
处有强烈吸收,当存在自由基清除剂时,自由基会
提供一个电子与 DPPH 自由基孤对电子配对,使其
褪色,褪色程度与其接受的电子呈定量关系,在 517
nm 处 A 值变小,其变化程度与自由基清除程度呈
线性关系,即自由基清除剂的清除自由基能力越强,
A 值越小。
将芙蓉菊多糖溶液配制成 0.2、0.4、0.6、0.8、
1.0、1.2 mg/mL 的溶液,待用。取乙醇 2 mL 和 0.02
mol/L DPPH 溶液 2 mL,振摇后静置 30 min,在 517
nm 处测定 A0 值。用不同浓度芙蓉菊多糖溶液代替
DPPH 溶液,测定其 A1 值。取不同浓度芙蓉菊多糖
溶液 2 mL,加入 DPPH 2 mL,按上述方法测定 A2
值。按同样方法以维生素 C 作对照,临用前用蒸馏
水配制。计算对 DPPH 自由基的除率[清除率=(A0+
A1-A2)/A0×100%]。结果见图 1。
图 1 芙蓉菊多糖对 DPPH 自由基的清除作用
Fig. 1 Scavenging effect of Crossostephium chinense
polysaccharides on DPPH free radicals
可见随着质量浓度的增加,芙蓉菊多糖和维生
素 C 的清除率都呈现缓慢上升趋势,并有较高的清
除率。对曲线进行拟合,得线性回归方程,芙蓉菊
多糖:Y=8.715 7 X+80.491 0,R2=0.966 2;维生素
C:Y=4.777 1 X+92.109 0,R2=0.990 1,结果表明
质量浓度在 0.2~1.2 mg/mL两者变化程度与自由基
清除程度都呈线性关系,维生素 C 的线性关系略
好于芙蓉菊多糖。质量浓度在 1.2 mg/mL 时,芙
蓉菊多糖对 DPPH 的清除率为 93.69%,维生素 C
的清除率为 99.25%;芙蓉菊多糖和维生素 C 的
EC50 值分别为 0.273、0.234 mg/mL。可见芙蓉菊
多糖对 DPPH 具有很好的清除能力,略低于维生
素 C。
2.4 还原力的测定
抗氧化剂的抗氧化能力与其还原力有关,其
原理是样品将铁氰化钾还原成亚铁氰化钾,亚铁
氰化钾再与 Fe3+作用,生成亚铁氰化铁(普鲁士
0 0.4 0.8 1.2
质量浓度/(mg·mL−1)
清
除
率
/%
100
95
90
85
80
芙蓉菊多糖
维生素 C
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蓝),以在 700 nm 波长处检测普鲁士蓝的 A 值表
示还原力的大小,A 值越高,则表示样品的还原
力越强[10]。
将芙蓉菊多糖溶液配制成 0.2、0.4、0.6、0.8、
1.0、1.2 mg/mL 的溶液,分别取各溶液 2 mL,加入
0.2 mol/L 磷酸盐缓冲液(pH 6.6)2 mL,再加入 1%
铁氰化钾溶液 2 mL,混合后在 50 ℃水浴中反应 20
min。取出后在混合物后加入 10%三氯乙酸 2 mL,
再分别从中取出 2 mL 混合物,加入蒸馏水 2 mL 和
0.1%三氯化铁 0.4 mL 于试管中,反应 10 min 后,
于 700 nm 波长处测定 A 值。以维生素 C 为阳性对
照同法操作[11]。结果见图 2。
图 2 芙蓉菊多糖的还原力作用
Fig. 2 Reducing power of Crossostephium chinense
polysaccharides
可见在质量浓度为 0.2~1.2 mg/mL 时,随着质
量浓度的增大,芙蓉菊多糖和维生素 C 的 A 值也增
大,即还原力在逐渐增大。对曲线进行拟合,得线
性回归方程,芙蓉菊多糖:Y=1.004 9 X+0.166 6,
R2=0.913 0;维生素 C:Y=1.016 0 X+0.814 5,
R2=0.971 6。结果表明芙蓉菊多糖的还原力与质量
浓度也呈线性关系,但不如维生素C的线性关系好。
在质量浓度为 1.2 mg/mL 时,芙蓉菊多糖的 A 值为
1.229,维生素 C 的 A 值 1.958,提示芙蓉菊多糖具
有一定的还原力,但略弱于维生素 C。
2.5 对羟自由基的清除作用[12]
取 0.75 mmol/L 邻二氮菲 1 mL 于试管中,依次
加入 PBS(pH 7.40)2 mL,蒸馏水 1 mL,充分混
匀后,加入 0.75 mmol/L 硫酸亚铁 1 mL,混匀,加
质量分数为 0.12%的 H2O2 1 mL,37 ℃水浴 90 min,
于 536 nm 处测定其吸光度 Ap 值;用蒸馏水代替
H2O2,测定其吸光度 Ab值;用芙蓉菊多糖溶液代替
蒸馏水 1 mL,测定其吸光度 As 值。计算样品对羟
自由基的清除率[清除率=(As-Ap)/(Ab-Ap)×
100%]。结果见图 3。
图 3 芙蓉菊多糖清除羟自由基的能力
Fig. 3 Scavenging effect of Crossostephium chinense
polysaccharides on hydroxyl free radical
可见随着质量浓度的增大,芙蓉菊多糖对羟自
由基的清除能力增强,同样维生素 C 的清除力也随
着质量浓度的增加而增强。对曲线进行拟合,得线
性回归方程,芙蓉菊多糖:Y=58.894 X-3.389 3,
R2=0.991 4;维生素 C:Y=45.817 X-1.43,R2=0.989 5。
结果表明质量浓度在 0.2~1.2 mg/mL时两者变化程
度与自由基清除程度都呈线性关系,并且芙蓉菊多
糖的线性关系好于维生素 C。在质量浓度为 1.2
mg/mL 时,芙蓉菊多糖和维生素 C 的清除率分别为
69.12%、53.02%,EC50 分别为 0.669、1.059 mg/mL。
提示芙蓉菊多糖具有较强的清除羟自由基的能力,
且高于维生素 C。
2.6 对超氧阴离子自由基的清除作用[13]
超氧阴离子是所有自由基的前身[14],生物体内
氧化还原反应中,有 2%~5%氧会产生超氧自由基,
超氧自由基的毒性是机体发生氧中毒的主要原因[15]。
邻苯三酚在碱性条件下自氧化形成中间产物,此自
由基能促进邻苯三酚的自氧化,通过测定物质对邻
苯三酚自氧化的抑制作用,可表征其对超氧阴离子
的清除作用[16]。
将芙蓉菊多糖溶液配制成 0.2、0.4、0.6、0.8、
1.0、1.2 mg/mL 的溶液,待用。分别加入 50 mmol/L
Tris-HCl 缓冲液(pH 8.2,含 2 mmol/L EDTA-2Na)
4.5 mL、5.0 mmol/L 邻苯三酚溶液(以 10 mmol/L
盐酸配制)0.2 mL,再分别加入不同质量浓度的芙
蓉菊多糖溶液 1.0 mL,蒸馏水 2.5 mL,混匀。以等
体积 10 mmol/L 盐酸代替邻苯三酚溶液为空白调
零,对照组以等体积去离子水代替样品。于 25 ℃
下保温 20 min,在 325 nm 波长下每隔 30 s 测定样
品和对照管的 A 值,计算线性范围内 A 值随时间的
变化值,重复 3 次。设维生素 C 阳性对照,同法平
0 0.4 0.8 1.2
质量浓度/(mg·mL−1)
A
值
芙蓉菊多糖
维生素 C
2.5
1.5
0.5
0 0.4 0.8 1.2
质量浓度/(mg·mL−1)
芙蓉菊多糖
维生素 C
80
60
40
20
清
除
率
/%
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行测定 3 次,取平均值。计算对超氧阴离子自由基
的清除率。结果见图 4。
清除率=(V1-V2)/V1×100%
V1为对照管邻苯三酚的自氧化速率,△A/min
V2为样品管邻苯三酚的自氧化速率,△A/min
图 4 芙蓉菊对超氧阴离子的清除作用
Fig. 4 Scavenging effect of Crossostephium chinense
polysaccharides on superoxide ion radicals
可见在质量浓度为 0.2~1.2 mg/mL 时,随着质
量浓度的增大,芙蓉菊多糖对超氧阴离子的清除率
呈现明显的递增趋势,维生素 C 的清除率也呈上升
趋势。对曲线进行拟合,得线性回归方程,芙蓉菊
多糖:Y=81.137 X-18.523,R2=0.981 8;维生素 C:
Y=0.302 3 X+0.597 4,R2=0.830 3。结果表明在质量
浓度为 0.2~1.2 mg/mL时二者变化程度与自由基清
除程度都呈线性关系,芙蓉菊多糖的线性关系好于
维生素 C。在质量浓度为 1.2 mg/mL 时,芙蓉菊多
糖和维生素 C 的清除率分别为 80.16%、91.72%。
芙蓉菊多糖和维生素 C 的 EC50 分别为 0.594、0.128
mg/mL。可见虽然芙蓉菊多糖的清除率低于维生素
C,但已经具有较强的清除能力。
3 讨论
以维生素 C 为对照,芙蓉菊多糖具有明显的抗
氧化能力,并且芙蓉菊多糖的质量浓度越大,清除
能力越强,变化程度与自由基清除程度呈线性关系。
芙蓉菊多糖对 DPPH 清除率、还原力、超氧自由基
清除率略低于维生素 C,羟基自由基清除率高于维
生素 C。维生素 C 是血液中最具代表性的抗氧化剂,
具有很强的抗氧化性,可作为自由基清除剂。提示
芙蓉菊多糖可以作为天然抗氧化剂来进行研究。
芙蓉菊是一种天然中草药,由于分布地位置偏
僻,对其研究较少,至今国内市场上还没有芙蓉菊
制品。芙蓉菊多糖具有一定的抗氧化作用,对于多
种自由基均具有很强的清除能力,可以开发其作为
日常生活中常用的饮品,有利于预防和治疗衰老性
疾病。芙蓉菊是具有潜力的天然抗氧化剂资源,可
以作为一种绿色有效的自由基清除剂,应用于食品、
保健品、药品、化妆品等领域。
参考文献
[1] 中国科学院中国植物志编辑委员会. 中国植物志 [M].
北京: 科学出版社, 2005: 131.
[2] 车今智, 傅德贤, 欧阳藩. 芙蓉菊寡糖的分离纯化及其
生物活性的研究 [J]. 天然产物研究与开发 , 2004,
16(5): 458-460.
[3] Sasaki S, Aoyagi S, Hsü H Y. The isolation of taraxerol,
taraxeryl acetate, and taraxerone from Crossostephium
chinense Makino (Compositae) [J]. Chem Pharm Bull
(Tokyo), 1965, 13(1): 87-88.
[4] 邹 磊, 傅德贤, 杨秀伟, 等. 芙蓉菊挥发油的成分分
析 [J]. 天然产物研究与开发, 2007, 19(2): 250-253.
[5] 杨秀伟, 邹 磊, 吴 琦, 等. 芙蓉菊化学成分研究
[J]. 中国中药杂志, 2008, 33(8): 905-908.
[6] 邹 磊, 吴 琦, 杨秀伟, 等. 芙蓉菊化学成分对体外
培养大鼠胰岛分泌胰岛素作用的研究 [J]. 中国中药杂
志, 2009, 34(11): 1401-1405.
[7] 张惟杰. 糖复合物生化研究技术 [M]. 第 2 版. 杭州:
浙江大学出版社, 1999: 128.
[8] Moon J K, Shibamoto T. Antioxidant assays for plant and
food components [J]. J Agric Food Chem, 2009, 57(5):
1655-1666.
[9] 邹桂欣, 尤献民, 吴 怡. DPPH 法评价伸筋草不同提
取物清除自由基的能力 [J]. 药物评价研究 , 2012,
35(5): 359-361.
[10] Oyaizu M. Studies on products of browning reaction:
antioxidative activities of products of browning reaction
prepared from glucosamine [J]. Jpn J Nutr, 1986, 44: 307-315.
[11] 沈 蔚, 任晓婷, 张 建, 等. 芦根多糖的提取及其抗氧化
活性的研究 [J]. 时珍国医国药, 2010, 21(5): 1078-1080.
[12] 金 鸣, 蔡亚欣, 李金荣, 等. 邻二氮菲-Fe2+氧化法检
测 H2O2/Fe2+产生的自由基 [J]. 生物化学与生物物理
进展, 1996, 23(6): 553-555.
[13] Moridani M Y, Pourahmad J, Bui H, et al. Dietary flavonoid
iron complexes as cytoprotective superoxide radical
scavengers [J]. Free Radic Biol Med, 2003, 34(2): 243-253.
[14] 王建英, 任引哲, 王迎新. 氧自由基与人体健康 [J].
化学世界, 2006, 47(1): 61- 63.
[15] 马金宝, 沈业寿, 李 峰, 等. 亮菌多糖-1b 清除自由
基作用研究 [J]. 中国食用菌, 2008, 27(6): 38-40.
[16] Qiao D L, Kea C L, Hu B, et al. Antioxidant activities of
polysaccharides from Hyriopsis cumingii [J]. Carbohyd
Polym, 2009, 78(2): 199-204.
0 0.4 0.8 1.2
质量浓度/(mg·mL−1)
芙蓉菊多糖
维生素 C
100
80
60
40
20
清
除
率
/%