利用化学显色法扫描分析了美国豆芋不同地上部位(茎、叶、花)中次生代谢物的分布,并比较了3个不同部位提取物主要有效成分含量及体外抗氧化活性和α-葡萄糖苷酶抑制活性。结果表明美国豆芋地上部位(茎、叶、花)中主要含有黄酮、皂苷和多糖等次生代谢产物,且均有不同程度的抗氧化和抑制α-葡萄糖苷酶活性。叶中总黄酮含量最高,花中总皂苷和总糖含量最高。自由基清除能力依次为叶醇提物 > 花醇提物 > 茎醇提物;还原力依次为花醇提物 > 叶醇提物(>茎醇提物。抑制α-葡萄糖苷酶活性则依次为花醇提物 > 叶醇提物 > 茎醇提物,不同部位醇提物的活性显著强于其水提物。相关性分析结果显示美国豆芋不同部位的抗氧化活性主要与其黄酮含量相关,而抑制α-葡萄糖苷酶活性则主要与皂苷含量相关(r=0.9941)。研究结果为美国豆芋的综合利用、开发其降血糖花茶提供指导,也对后续美国豆芋花降血糖功能成分的分离纯化和机理研究具有重要意义。
全 文 : 核 农 学 报 2014,28(12):2275 ~ 2282
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2014⁃01⁃22 接受日期:2014⁃05⁃28
基金项目:浙江省重大科技专项重点农业项目(2012C12008⁃1),浙江省“三农六方”科技协作计划项目
作者简介:安家炜,女,主要从事食品质量与安全研究。 E⁃mail: ajw19930408@ qq. com
通讯作者:倪勤学,女,讲师,主要从事天然产物与功能食品研究。 E⁃mail: niqinxue@ hotmail. com
张有做,男,教授,主要从事食品分子机能学研究。 E⁃mail:yyzzhang2002@ hotmail. com
文章编号:1000⁃8551(2014)12⁃2275⁃08
美国豆芋地上部位有效成分及 α⁃葡萄糖
苷酶抑制活性研究
安家炜1 张有做1 高前欣2 舒恩成2 裘耀东3 倪勤学1
( 1浙江农林大学农业与食品科学学院,浙江省农产品品质改良技术研究重点实验室,浙江 临安 311300;
2浙江同成农业开发有限公司,浙江 杭州 310030;3 杭州纽曲星生物科技有限公司,浙江 杭州 311234)
摘 要:利用化学显色法扫描分析了美国豆芋不同地上部位(茎、叶、花)中次生代谢物的分布,并比较了
3 个不同部位提取物主要有效成分含量及体外抗氧化活性和 α⁃葡萄糖苷酶抑制活性。 结果表明美国豆
芋地上部位(茎、叶、花)中主要含有黄酮、皂苷和多糖等次生代谢产物,且均有不同程度的抗氧化和抑
制 α⁃葡萄糖苷酶活性。 叶中总黄酮含量最高,花中总皂苷和总糖含量最高。 自由基清除能力依次为叶
醇提物 >花醇提物 >茎醇提物;还原力依次为花醇提物 >叶醇提物( >茎醇提物。 抑制 α⁃葡萄糖苷酶
活性则依次为花醇提物 >叶醇提物 >茎醇提物,不同部位醇提物的活性显著强于其水提物。 相关性分
析结果显示美国豆芋不同部位的抗氧化活性主要与其黄酮含量相关,而抑制 α⁃葡萄糖苷酶活性则主要
与皂苷含量相关( r = 0. 9941)。 研究结果为美国豆芋的综合利用、开发其降血糖花茶提供指导,也对后
续美国豆芋花降血糖功能成分的分离纯化和机理研究具有重要意义。
关键词:美国豆芋;总黄酮;总皂苷;总糖;抗氧化活性;α⁃葡萄糖苷酶抑制活性
DOI:10 11869 / j. issn. 100⁃8551 2014 12. 2275
美国豆芋(Apios americana Medikus)是一种无性
繁殖的多年生豆科土圞儿属植物,地下块茎作为无性
繁殖或食用,是一种天然的高蛋白、高钙食品,同时富
含抗 HIV、抗肥胖、抗癌等药理成份[1 - 4],对现代生活
习惯病如高血压,糖尿病等具有明显改善效果,在欧美
及日本已有广泛的种植与应用[5 - 7]。 2009 年由张有
做成功引种至中国,目前在浙江省杭州地区、宁波地
区、温州地区、金华地区均有栽培和利用。 栽培过程中
发现,作为美国豆芋加工副产物的地上部分(茎为草
质藤本缠绕状,叶为羽状复叶、卵状椭圆形至卵状披针
形,总状花序、蝶形花冠)在 5 ~ 10 月份长势非常茂
盛,11 月份后地上部分均枯萎败落。 而在欧洲及日本
均有炮制豆芋花茶及利用地上茎叶用于防治高血糖、
高血脂等慢性疾病的习惯。 所以,美国豆芋地上部分
若能在每年秋季自然枯败前采集利用,可制备成功能
花茶,也可提取活性成分后作为清除自由基、调节血
糖、血脂等功能食品配料使用,是一个资源量大、可持
续发展和系统开发的天然资源。
本文选取美国豆芋茎、叶、花 3 个地上部位作为原
料,对其中植物次生代谢物进行探索,对主要有效成分
的含量及抗氧化活性和抑制 α⁃葡萄糖苷酶活性进行
了比较研究,以期为美国豆芋资源的深度开发和综合
利用奠定基础。
1 材料与方法
1. 1 材料、试剂与仪器
美国豆芋地上部位(茎、叶、花)于 2012 年 7 月采
收于浙江省临安市浙江农林大学官塘农场。
熊果酸、香草醛、芦丁、葡萄糖、2,2′⁃二苯基⁃1⁃苦
味酰苯肼 (2,2⁃Diphenyl⁃1⁃picrylhydrazyl, DPPH)、2,
2′⁃连氮基⁃双(3⁃乙基苯并噻吡哆啉⁃6⁃硫酸)二铵盐
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核 农 学 报 28 卷
[ 2, 2′⁃ Azinobis ( 3⁃ Ethylbenzothiazoline ⁃6⁃
Sulfonate), ABTS]、2,4,6⁃三(2⁃吡啶)⁃ s⁃三嗪[2,4,6⁃
Tri (2⁃pyridyl)⁃s⁃triazine, TPTZ]、α⁃葡萄糖苷酶、4⁃硝
基 苯⁃α⁃D⁃吡 喃 葡 萄 糖 苷 ( 4⁃Nitrophenylα⁃D⁃
glucopyranoside, pNPG)、阿卡波糖( acarbose),均购自
美国 Sigma 公司; 甲醇、 无水乙醇、 二甲基亚砜
(Dimethyl sulfoxide, DMSO)、冰乙酸、高氯酸、氢氧化
钠、亚硝酸钠、硝酸铝、三氯化铁对硝基苯酚等均为分
析纯;水为去离子水。
RE52⁃A 旋转蒸发器 (上海亚荣生化仪器厂);
BSA224S电子天平[赛多利斯科学仪器(北京)有限公
司];MB45 红外线快速水分测定仪(美国 OHAUS 公
司);UV⁃1800 紫外分光光度计(日本 SHIMADZU 公
司);DGG⁃9053AD 型电热恒温鼓风干燥箱(上海森信
实验仪器有限公司);SHZ⁃3 型循环水真空泵(上海亚
荣生化仪器厂);HH⁃4 电热恒温水浴锅(常州国华电
器有限公司);ZK⁃82B 电热真空干燥箱(上海实验仪
器厂 有 限 公 司 ); SpectraMax M2 酶 标 仪 (美 国
Molecular device 公司)。
1. 2 方法
1. 2. 1 不同部位提取物的制备 美国豆芋地上部分
采割后,把茎、叶、花分离,清洗、去杂后冷冻干燥,粉碎
后过 40 目筛。 各取 5 g分别用蒸馏水热回流提取4 h,
定容至 100 mL容量瓶得美国豆芋茎、叶、花水提物,做
总糖含量和抑制 α⁃葡萄糖苷酶活性的检测。 另各取 5
g分别用 70 %乙醇热回流提取 4 h,洗渣定容至 100
mL容量瓶中,得美国豆芋茎、叶、花醇提物做总皂苷、
总黄酮、抗氧化和抑制 α⁃葡萄糖苷酶活性的检测。 提
取前用快速水分测定仪测定花样中的实际水分含量,
试样各有效成分含量、抗氧化活性半抑制浓度和抑制
α⁃葡萄糖苷酶活性的样品浓度均折合成干基计算。 每
个样品平行试验 3 次。
1. 2. 2 不同部位提取物中的化学成分定性分析 参
考陈玉婷等[8]和郝海燕等[9]方法,将美国豆芋茎、叶、
花按照不同的方法(颜色反应、沉淀反应)进行化学成
分的快速定性分析。
1. 2. 3 总黄酮含量的测定 总黄酮含量的测定采用
硝酸⁃亚硝酸钠比色法[10 - 11]。 精密称取芦丁对照品
15. 00 mg,置 100 mL容量瓶中,加 70 %乙醇溶解并稀
释至刻度,摇匀即得 150 μg·mL - 1的芦丁标准溶液。
准确吸取芦丁标准溶液 0、0. 5、1. 0、2. 0、3. 0、4. 0 mL
移入 10 mL具塞试管中,加入 70 %乙醇溶液至 5 mL,
各加 5 %亚硝酸钠溶液 0. 3 mL,振摇后放置 5 min,加
入 10 %硝酸铝溶液 0. 3 mL,摇匀后放置 6 min,加
1. 0 mol·L - 1氢氧化钠溶液 2 mL,用 70 %乙醇溶液定
容,静置 10 min。 以零管为空白,在 510 nm 的波长处
测定吸光值(A),以 A 值为纵坐标(Y)、芦丁对照品的
总黄酮浓度为横坐标(X),绘制标准曲线,得回归方程
为 Y = 0. 0113 X -0. 0017( r = 0. 9996),线性范围为 0
~ 60 μg·mL - 1。
不同试样待测液分别取 0. 5 mL,按照上述方法操
作,在 510 nm的波长处测定吸光值,并根据芦丁的标
准曲线按照下式计算各试样的总黄酮含量。
总黄酮 =
m1 × V2
m × V1 × 106
× 100%
式中 m1:依据标准曲线计算出被测液中芦丁的质量数
(μg);m:供试品取样量( g);V1:待测液分取的体积
(mL);V2:待测液的总体积(mL)。
1. 2. 4 总皂苷含量的测定 香草醛 -冰醋酸比色法
测定样品的总皂苷含量[12 - 13]。 精密称取熊果酸标准
品 10. 0 mg,用无水乙醇定容于 100 mL 容量瓶中,即
得 100 μg·mL - 1熊果酸标准品溶液。 精密吸取熊果
酸对照品溶液 0. 1、0. 2、0. 4、0. 6、0. 8、1. 0mL,于加热
状态下氮气吹干溶剂,分别加入 5 %香草醛 -冰醋酸
0. 5 mL,然后加入高氯酸 0. 8 mL,混匀后于 65 ℃水浴
反应 15 min,取出放置冰水中冷却,加冰醋酸 5 mL,在
548 nm处测定吸光度值(A),以 A值为纵坐标(Y),熊
果酸为对照品的总皂苷量为横坐标(X),绘制标准曲
线,得回归方程为 Y = 0. 005 X - 0. 0305,r = 0 9994,
线性范围为 10 ~ 100 μg。
不同试样待测液分别取 0. 5 mL,按上述方法操
作,在 548 nm处测定吸光值,并根据熊果酸的标准曲
线按照下式计算各试样的总皂苷含量。
总皂苷 =
m1V2
m × V1 × 106
× 100%
式中 m1:依据标准曲线计算出被测液中熊果酸的质量
数(μg);m:供试品取样量(g);V1:待测液分取的体积
(mL);V2:待测液的总体积(mL)。
1. 2. 5 总糖含量的测定 苯酚 -硫酸法用于测定样品
的总糖含量[14]。 精密称取 105 ℃烘干至恒重的无水葡
萄糖对照品 10. 0 mg,于 100 mL容量瓶中用蒸馏水配成
100 μg·mL -1的葡萄糖标准溶液。 准确吸取葡萄糖标
准溶液 0、0. 2、0. 4、0. 6、0. 8、1. 0 mL至10 mL具塞试管,
用蒸馏水定容至 4 mL,分别加入 6 %苯酚溶液 1 mL,摇
匀,迅速加入浓硫酸 5 mL,室温放置 10 min,摇匀,置 30
℃水浴中保温30 min后于490 nm测定吸光值(A),以 A
值为纵坐标(Y),葡萄糖对对照品的总糖浓度为横坐标
(X),绘制标准曲线,得回归方程为 Y = 0. 085X - 0.
6722
11 期 美国豆芋地上部位有效成分及 α⁃葡萄糖苷酶抑制活性研究
0112,r =0. 9991,线性范围为 0 ~10 μg·mL -1。
不同试样待测液分别取 0. 5 mL,按照上述方法操
作,测定 490 nm波长处的吸光值,根据葡萄糖标准曲
线,按照下式计算样品的总糖含量。
总糖 =
m1 × V2
m × V1 × 106
× 100%
式中 m1:依据标准曲线计算出被测液中总糖
(μg);m:供试品取样量( g);V1:待测液分取的体积
(mL);V2:待测液的总体积(mL)。
1. 2. 6 DPPH 自由基清除能力的测定 参考文
献[15 - 17],准确称取 DPPH 试剂 0. 02 g,用乙醇溶解至
500 mL容量瓶中,摇匀得 0. 101 mmol·L - 1 DPPH 溶
液,置于棕色瓶内待用。 将待测样品用乙醇配制适宜
浓度梯度。 取 0. 1 mL 不同浓度的待测样溶液和
3. 9 mL DPPH溶液混合摇匀,在室温下反应 1 h 后在
517 nm波长下测定吸光度 A。 以乙醇为空白对照,测
得吸光值 A0。
抑制率 = (A0 - A) / A0 × 100 %
以样品溶度为横坐标、抑制率为纵坐标,做样品清除
DPPH自由基的曲线。 根据回归方程,计算 DPPH 自
由基清除率为 50 % 时的样品溶度,即为样品清除
DPPH自由基的半抑制溶度( IC50)。 1. 2. 7 ABTS 自
由基清除能力的测定 参考文献 [18 - 20],配置
140 mmol·L - 1过硫酸钾(K2S2O8)水溶液和 7 mmol·
L - 1 ABTS溶液。 然后取 176 μL的过硫酸钾溶液加入
到 10 mL的 ABTS 溶液中,混合、避光反应 12 ~ 16 h。
最后,用无水乙醇将 ABTS溶液稀释至在室温条件下,
734 nm波长下吸光值为 0. 700 ± 0. 02,即得 ABTS 自
由基工作液。
将待测样品分别用乙醇稀释至适宜浓度梯度。 以
无水乙醇为空白试剂将分光光度计调零。 将 3. 9 mL
的 ABTS溶液与 0. 1 mL待测样溶液混合摇匀,在室温
下反应 6 min,在 734 nm 波长处测定吸光值 A。 乙醇
溶液替代样品测定的吸光值为 A0。
抑制率 = (A0 - A) / A0 × 100 %
以样品溶度为横坐标、抑制率为纵坐标,做样品清除
ABTS自由基的曲线。 根据回归方程,计算样品清除
ABTS自由基的半抑制溶度(IC50值)。
1. 2. 8 铁离子还原 /抗氧化能力的测定 ( Ferric
Reducing Antioxidant Power, FRAP法) 参考文献[21
-22],样品配制 10 mg·mL - 1的待测液,各取 0. 3 mL
加入 2. 7 mL TPTZ 工作液(由 0. 3 mol·L - 1醋酸盐缓
冲液 25 mL, 10 mmol · L - 1 TPTZ 溶液 2. 5 mL,
20 mmol·L - 1 FeCl3溶液 2. 5 mL 组成),混匀后在
37℃反应10 min,于 593 nm 波长处测定吸光值。 以乙
醇做空白对照。
准确称取 6. 08 mg硫酸亚铁溶于适量的水中,加入
18 mo1·L -1的硫酸 0. 25 mL,再加水稀释至 50 mL 定
容,得 800 μmol·L -1的硫酸亚铁溶液,并置入小铁钉。
依次配置25、50、100、200、400、800 μmol·L -1标准溶液,
以硫酸亚铁浓度为横坐标,吸光值为纵坐标绘制标准曲
线。 以样品反应后的吸光值在标准曲线上获得相应的
硫酸亚铁的浓度(μmol·L -1)定义为 FRAP值。
1. 2. 9 α -葡萄糖苷酶抑制活性的测定 检测方法:
反应体系参考文献[23],所有样品用 DMSO 溶解,终
浓度为 3. 5 mg·mL - 1,acarbose 为阳性对照。 96 微孔
板上用微量移液器向每孔加入磷酸钾缓冲液 (0 1
mol·L - 1, pH值 6. 8)80 μL,0. 2 U·mL - 1的 α -葡
萄糖苷酶 20 μL,样品溶液 20 μL,37℃恒温 15 min,加
入 2 5 mmol·L - 1 PNPG 20 uL,37℃恒温反应 15 min。
最后加入 80 μL 0. 2 mol·L - 1的 Na2CO3溶液终止反
应,于 405 nm波长下测定吸光度值 A。 实验共设 5 个
组,每组 3 孔,分别为:a. 对照组(缓冲液 +酶液 +底
物);b. 空白组对照组(缓冲液);c. 样品测定组(样品
+酶液 +底物);d. 样品对照组(样品 +缓冲液);e.
阳性对照组(acarbose +酶液 +底物)。
抑制率 = [1 - (Ac - Ad) / (Aa - Ab)] × 100 %
酶活力的测定:根据采用的反应体系,用磷酸缓冲
液 PBS(pH值 6. 8)配置成 0、5、25、50、100、150、200、
300、400 μmol·L - 1 9 个不同浓度的 PNPG 溶液,各取
140 μL加入 0. 2 mol·L - 1 Na2CO3溶液 80 μL混匀,在
405 nm下测定吸光值。 以吸光值为纵坐标,对硝基苯
酚浓度为横坐标,绘制标准曲线。
根据所采用的反应体系,磷酸钾缓冲液 PBS(pH
值 6. 8)80 μL 加入 0. 2 U·mL - 1 α -葡萄糖苷酶 20
μL,DMSO 20 μL,37℃恒温 15 min后加入 2. 5 mmol·
L - 1 PNPG 20 μL,37℃恒温反应 15 min,再加入 80 μL
0. 2 mol·L - 1的 Na2CO3溶液,于 405 nm波长下测定吸
光值。 酶活力单位定义为 37 ℃、pH值 6. 8 条件下,每
分钟水解底物所产生 1 μmol对硝基苯酚的酶量,规定
为 1 个酶活力单位(U)。
1. 2. 10 数据处理 所有试验重复 3 次,结果采用
SPSS 16. 0 统计软件进行数据分析。
2 结果与分析
2. 1 不同部位提取物中化学成分
美国豆芋茎、叶、花提取物按照不同的方法(颜色
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核 农 学 报 28 卷
反应、沉淀反应)进行化学成分的快速定性分析(表
1)。 从化学定性实验可知美国豆芋地上部位提取物
中都含有糖、多酚、皂苷、黄酮及有机酸等物质;而 3 个
部位提取物的生物碱反应均为阴性,表明不含该类物
质;叶提取物中显示含有蛋白质,而花和茎中则无该反
应。 说明虽然茎、叶、花都来自于美国豆芋植株,但不
同部位的次生代谢产物种类存在差异。
表 1 美国豆芋不同地上部位化学成分定性分析
Table 1 The quality analysis of chemical composition of aerial parts from Apios americana Medikus
定性分析 Qualitative analysis 叶提取物Leaf extract
花提取物
Flower extract
茎提取物
Stem extract
糖:碱式硫酸铜 Carbohydrate: cupric sulfate,basic + + +
蛋白质:双缩脲反应 Protein: biuret reaction + - -
酚类:1%三氯化铁 Phenolics: 1% ferric chloride + + +
皂苷:醋酐浓硫酸反应 Saponin: Liebermann⁃Burchard reaction + + +
生物碱:碘 -碘化钾 Alkaloids: iodine⁃potassium iodide - - -
香豆素:盐酸羟胺饱和溶液 Coumarin: hydroxylamine hydrochloride solution - - -
黄酮: 盐酸镁粉反应 Flavonoid:HCl + Mg + + +
蒽醌:10%氢氧化钾 Anthraquinone: 10% potassium hydroxide - - -
有机酸:溴酚蓝反应 Organic acid: bromophenol blue reaction + + +
注: + :表示呈阳性反应, - :表示呈阴性反应。
Note: + : positive reaction, - : negative reaction.
表 2 美国豆芋不同地上部位有效成分含量的测定结果
Table 2 Determination of active compounds in aerial parts from Apios americana Medikus
地上部分 Aerial parts
含量(% ,以样品干基计) Content / (% , DW)
总黄酮 Total flavonoids 总皂苷 Total saponins 总糖 Total carbohydrate
叶 Leaf 2. 60 ± 0. 04 a 4. 78 ± 0. 39b 0. 35 ± 0. 03b
茎 Stem 0. 83 ± 0. 03 c 4. 26 ± 0. 35b 1. 04 ± 0. 09 a
花 Flower 1. 09 ± 0. 06b 8. 51 ± 0. 61 a 1. 33 ± 0. 11a
注:同一列不同字母表示显著差异(p < 0. 05)。 下同。
Note:Values in same row followed by different letters mean significant difference (p < 0. 05) . The same as following.
2. 2 不同部位有效成分含量
在定性分析的基础上,比较了美国豆芋茎、叶、花
中总黄酮、总皂苷和总糖含量(表 2)。 结果表明美国
豆芋茎、叶、花中均含有丰富的总皂苷,占干基量为
4 26% ~8. 51% ,总皂苷含量最高的部位为花,茎和叶
中总皂苷含量无显著性差异。 总黄酮含量最高的部位
为叶(2. 60 % ),其次为花(1. 09 % ),茎中含量最少。
总糖含量依次为花 (1. 33 % ) > 叶 (1. 04 % ) > 茎
(0 35 % )。 综合比较,美国豆芋花中富含皂苷和多糖
类化合物,而叶中富含黄酮。
2. 3 不同部位醇提物的抗氧化活性
不同的抗氧化能力评价方法的原理不同,都有各
自的优缺点,因此测得的样品的抗氧化能力也不尽相
同,甚至具有较大的差别,只采用 1 种方法来评价抗氧
化剂的活性是不科学的[24]。 因此,本文采用多种不同
的试验体系进行综合评价,采用 DPPH 法、ABTS 法评
价自由基清除能力,采用铁离子还原法(FRAP)来评
价还原力,以期客观全面地评价美国豆芋地上部分提
取物抗氧化活性,为其开发和应用奠定基础,也为进一
步的功能学研究提供思路。
美国豆芋茎、叶、花 70 %乙醇提取物的抗氧化活
性通过 DPPH自由基清除、ABTS自由基清除和铁离子
还原力 3 个体外体系进行了比较(图 1、图 2)。 美国豆
芋不同部位醇提物对 DPPH自由基的清除能力具有显
著性差异,叶醇提物的活性显著高于其他部位,IC50值
为 246. 93 μg·mL - 1,其次为花。 茎醇提物的 DPPH
自由基清除能力远远弱于其他部位。 美国豆芋 3 个不
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11 期 美国豆芋地上部位有效成分及 α⁃葡萄糖苷酶抑制活性研究
同地上部位醇提物对 ABTS自由基的清除能力无显著
性差异,IC50值为 219. 33 ~ 239 30 μg·mL - 1。铁离子
还原力强弱则为花醇提物最强,1 0 mg·mL - 1浓度时
FRAP值为 560. 17 μmol·L - 1,其次为叶醇提物(473.
59 μmol·L - 1),茎醇提物最弱。
图 1 美国豆芋不同地上部位醇提物自由基清除能力
Fig. 1 Scavenging free radical effects of ethanol extract of aerial parts from Apios americana Medikus
图 2 美国豆芋不同地上部位醇提物还原力
Fig. 2 Ruducing power of ethanol extract of aerial parts from Apios americana Medikus
2. 4 不同部位提取物的 α⁃葡萄糖苷酶抑制活性
以阿卡波糖为阳性对照,美国豆芋茎、叶、花 70 %
乙醇提取物和水提物的 α⁃葡萄糖苷酶抑制活性如图 3
所示。 由结果可知,美国豆芋茎、叶、花醇提物的抑制
能力均高于其水提物。 其中花醇提物的抑制能力最
强,在 3. 5 mg·mL - 1浓度时抑制率达 73. 88 % ,显著
高于其他部位(p < 0. 05)。
2. 5 相关性分析
美国豆芋茎、叶、花总黄酮、总皂苷和总糖含量与
其抗氧化及 α⁃葡萄糖苷酶抑制活性相关性分析见表
3。 由表 3 可知,美国豆芋不同部位提取物的抗氧化与
其总皂苷含量相关性较差,但与总黄酮显显著正相关,
其中 ABTS 清除能力与总其黄酮相关系数 r 达
0 9656。 α⁃葡萄糖苷酶抑制活性则与抗氧化活性相
反,与总黄酮和总糖相关性不大,但与总皂苷具有显著
的正相关,r高达 0. 9941。 说明,美国豆芋中皂苷类化
合物为其抑制 α⁃葡萄糖苷酶的主要活性成分。
3 讨论
作为美国豆芋加工副产品的茎、叶、花含有丰富的
次生代谢产物和较强的生物学活性,具有开发应用的
潜力。 美国豆芋叶中总黄酮含量占叶干基 2. 60 % ,且
具有强自由基清除能力,可开发天然抗氧化剂。 另外,
体外 α⁃葡萄糖苷酶抑制模型表明,美国豆芋花醇提物
具有显著强于其他部位的 α⁃葡萄糖苷酶抑制活性,相
关性分析指明其抑制 α⁃葡萄糖苷酶的主要活性成分
为皂苷类化合物,相关系数高达 0. 9941。 糖尿病是一
组由于胰岛素分泌缺陷和 /或胰岛素作用缺陷导致的
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核 农 学 报 28 卷
图 3 美国豆芋不同地上部位提取物抑制 α⁃葡萄糖苷酶活性
Fig. 3 α⁃Glucosidase inhibitory ability of extract of aerial parts from Apios americana Medikus
表 3 美国豆芋不同地上部位有效成分含量和抗氧化及 α⁃葡萄糖苷酶抑制活性相关性分析
Table 3 The correlation among antioxidant, α⁃glucosidase inhibitory ability and main components in
aerial parts from Apios americana Medikus
抗氧化及 α⁃葡萄糖苷酶抑制活性
Antioxidant and α⁃glucosidase inhibitory ability
有效成分 Main components
总黄酮 Total flavonoids 总皂苷 Total saponins 总糖 Totalcarbohydrate
DPPH自由基清除能力 DPPH radical scavenging ability 0. 6160 0. 1669 0. 2031
ABTS自由基清除能力 ABTS radical scavenging ability 0. 9656 0. 0044 0. 6662
铁离子还原力 Ferric reducing antioxidant power (FRAP) 0. 2173 0. 6330 0. 0010
α⁃葡萄糖苷酶抑制活性 α⁃Glucosidase inhibitory ability 0. 1049 0. 9941 0. 3462
以慢性血糖水平增高为特征的代谢异常综合症,是严
重危害人类健康的多发病和难治病。 随着环境和饮食
结构的改变,全球糖尿病患者迅速增加,至 2012 年全
球糖尿病患者已超过 371 万人。 α⁃葡萄糖苷酶主要位
于小肠绒毛粘膜细胞刷状缘上,其作用为对淀粉、蔗糖
等碳水化合物进行利用吸收。 抑制该酶可以减缓体内
葡萄糖的产生,降低餐后血糖[25]。 美国豆芋花部位中
含有高含量的皂苷类化合物(以花干基计总皂苷含量
达 8. 51 % ),具有较强的 α⁃葡萄糖苷酶抑制活性,为
潜在的优良的降血糖天然产物,这也为日本民间炮制
豆芋花茶用于防治高血糖、高血脂等慢性疾病的习惯
找到了理论依据。 在此基础上,以花提取物为原料,采
用现代柱层析手段,进一步分离、纯化其降血糖的皂苷
类化合物单体,解析其具体化学结构,研究其降血糖作
用机理,将是下一步研究的重点。
4 结论
本试验结果表明美国豆芋地上部位(茎、叶、花)
中主要含有黄酮、皂苷和多糖等次生代谢产物,且均有
不同程度的抗氧化和抑制 α⁃葡萄糖苷酶活性的作用。
叶中总黄酮含量最高,花中总皂苷和总糖含量最高。
自由基清除能力依次为叶醇提物 >花醇提物 >茎醇提
物;还原力依次为花醇提物 >叶醇提物 >茎醇提物。
抑制 α⁃葡萄糖苷酶活性则依次为花醇提物 >叶醇提
物 >茎醇提物,不同部位醇提物的活性显著强于其水
提物。 相关性分析结果显示美国豆芋不同部位的抗氧
化活性主要与其黄酮含量相关,而抑制 α⁃葡萄糖苷酶
活性则主要与皂苷含量相关。 研究结果为美国豆芋的
综合利用,充分利用其茎、叶、花开发天然抗氧化剂或
降血糖功能食品或医药中间体提供理论依据。
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Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2014,28(12):2275 ~ 2282
Inhibition of α⁃glucosidase and Antioxidation Activity of Extract
from Aerial Parts of Apios americana Medikus
AN Jia⁃wei1 ZHANG You⁃zuo1 GAO Qian⁃xin1 SHU En⁃cheng2
QIU Yao⁃dong3 NI Qin⁃xue1
( 1The Key Laboratory for Quality Improvement of Agricultural Products of Zhejiang Province, College of
Agriculure and Food Science, Zhejiang A & F University, Lin’ an, Zhejiang 311300;2 Zhejiang
Tongcheng Agriculture Development Co. , Ltd, Hangzhou, Zhejiang 311300; 3Hangzhou Nutrtion
Biotechnology Co. , Ltd, Hangzhou, Zhejiang 311234)
Abstract: The secondary metabolites of aerial parts (leaf, stem, flower) of Apios americana Medikus were quantitatively
analyzed by chromogenic methods. Their main active compounds content and in vitro antioxidant activity, α⁃glucosidase
inhibition activity were also compared. The results showed that the aerial parts of Apios americana Medikus exhibited
different antioxidant and of α⁃glucosidase inhibition activity, and their main active compounds were flavonoids, saponins
and polysaccharides. Leaf contained the highest total flavonoids (2. 60 % , dry weight of sample, the same below),
while flower contained the highest content of total saponins and total sugar (8. 51% and 1. 33% ). Scavenging free
radical effects of three aerial parts were as follows: leaf ethanol extract > flower ethanol extract > stem ethanol extract.
Ruducing power of three aerial parts were as follows: flower ethanol extract > leaf ethanol extract > stem ethanol
extract. The α⁃glucosidase inhibition activity was as followes: flower ethanol extract > leaf ethanol extract > stem
ethanol extract. The activities of ethanol extract of aerial parts of Apios americana Medikus was significantly stronger than
that of their water extract. Correlation analysis showed that their antioxidant activities were mainly related to their total
flavonoid content, while the saponin were the main active compounds attributing to the α⁃glucosidase inhibition activity.
The research provide a theoretical basis for the comprehensive utilization of Apios americana Medikus and development of
its hypoglycemic flower tea, and also was of great significance for the purification of its functional compounds and the
further study on the mechanism of its Hypoglycemic effect.
Key words:Apios americana Medikus; Total flavonoids; Total saponins; Total polysaccharides; Antioxidant activity; α⁃
Glucosidase inhibition activity
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