全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 19 期 2014 年 10 月
·2839·
银杏花粉中核苷、氨基酸及无机元素的成分分析
任 浩 1,宿树兰 1,管汉亮 1,孙光天 2,王 鑫 2,钱大玮 1,段金廒 1*
1. 南京中医药大学 江苏省方剂高技术研究重点实验室,江苏 南京 210023
2. 邳州市银杏科学研究所,江苏 邳州 221300
摘 要:目的 对银杏花粉中核苷类、氨基酸类及无机元素进行分析评价,为银杏花粉资源的综合利用提供科学依据。
方法 采用 UPLC-TQ/MS 技术测定银杏花粉中核苷类和游离氨基酸类成分,采用 ICP-AES 测定银杏花粉中的无机元素的量。
结果 测定了银杏花粉中甲硫氨酸、天冬氨酸等 24 种游离氨基酸,总量高达 62.316 mg/g,游离的必需氨基酸苏氨酸、赖氨
酸等共 6.23 mg/g,其中天冬氨酸量高达 17.11 mg/g,也检测到含有少量牛磺酸 0.24 mg/g。核苷类成分分析表明,银杏花粉
中含有 16 种核苷,其中以尿苷量最高为 251.99 μg/g,其他普遍较低。元素分析结果表明,银杏花粉中 K 的量最高 26.301 mg/g,
其次 Ca、Fe、Mg 量依次为 7.076、2.545、5.361 mg/g。As、Cd 等重金属元素未检测到。结论 基于核苷、氨基酸和矿物质
元素的分析结果,银杏花粉可开发为氨基酸补充剂,为银杏花粉资源的开发利用提供科学依据。
关键词:银杏花粉;核苷;氨基酸;无机元素;UPLC-TQ/MS;ICP-AES
中图分类号:R286.22 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2014)19 - 2839 - 05
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2014.019.021
Component analysis of nucleosides, amino acids, and mineral elements in pollen
of Gingko biloba
REN Hao1, SU Shu-lan1, GUAN Han-liang1, SUN Guang-tian2, WANG Xin2, QIAN Da-wei1, DUAN Jin-ao1
1. Jiangsu Key Laboratory for TCM Formulae Research, Nanjing University of Chinese, Nanjing 210023, China
2. Technology Research Institute of Ginkgo, Pizhou 221300, China
Abstract: Objective To analyze the nutritional ingredient in the pollen of Gingko biloba and provide the theoretical basis for the
comprehensive utilization of pollen of G. biloba. Methods The nucleosides and dissociative amino acids in the pollen of G. biloba
were detected by UPLC-TQM. The content of nucleosides in pollen of G. biloba was calculated with the help of UPLC-TQ/MS, and
the mineral elements in the pollen of G. biloba were determined by ICP-AES. Results In pollen of G. biloba there were 24 abundant
dissociative amino acids accounting for 62.316 mg/g totally. In this number, dissociative essential amino acids accounted for 6.23 mg/g
with the highest content of 17.11 mg/g aspartic acid (ASP). Meanwhile, a small quantity of taurine, approximately 0.24 mg/g, has been
tested out. Furthermore, there were 16 kinds of nucleosides in the pollen of G. biloba. Among those nucleosides, guanosine made up for
the highest percent with 251.99 μg/g while other nucleosides accounted for a low percent. In pollen of G. biloba, K is the most abundant
with 26.301 mg/g, followed by Ca with 7.076 mg/g, Mg with 5.361 mg/g, and Fe with 2.545 mg/g. As to the heavy mental elements, as
and Cd were not found in it. Conclusion From above analysis, pollen of G. biloba can provide the theoretical basis for the
development of health-care food with pollen of G. biloba.
Key words: pollen of Ginkgo biloba L.; nucleosides; amino acids; mineral elements; UPLC-TQ/MS; ICP-AES
花粉是植物有性繁殖的雄性配子体,其营养、
药用成分非常丰富,有“完全营养素”、“微型营养
库”之称[1],在国内外已被广泛开发和利用。现代
研究表明,花粉具有抗肿瘤、提高免疫力、抗衰老
作用,在治疗前列腺和心血管疾病上作用显著[2-3]。
银杏 Gingko biloba L. 属于裸子植物门银杏纲,是
我国特有的珍贵孑遗树种,也是世界上最古老的树
种之一,集食用、药用、材用、保健为一体,是难
收稿日期:2013-12-27
基金项目:国家科技支撑计划项目资助(2011BAI04B03);国家教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCET-09-0163);江苏高校优势学科建
设工程资助项目(ysxk-2010)
作者简介:任 浩(1989—),男,硕士研究生,主要从事生物药剂学研究。E-mail: arenhao198909@163.com
*通信作者 段金廒,教授,博士生导师。E-mail: dja@njutcm.edu.cn
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 19 期 2014 年 10 月
·2840·
得的多用途特种经济树种[4]。银杏花粉富含人体必
需氨基酸、维生素、矿物元素等营养成分[5]。对于
银杏花粉的营养成分的研究国内外已有报道,对于
游离氨基酸量的测定比较局限,大多经过衍生化处
理,过程繁琐,损耗较大[6]。对其元素的测定使用
干灰化法[7],对其核苷的测定尚未见报道。本实验
采用 UPLC-TQ/MS 方法测定银杏花粉中 24 种游离
氨基酸、16 种核苷类成分,采用 ICP-AES 测定 24
种元素的量,为银杏花粉资源的综合利用与深入研
究提供了科学依据。
1 仪器与试药
1.1 仪器
ACQUITY UPLC 系统(Waters 公司);Xevo TQ
质谱系统(Waters 公司);MassLynxTM 质谱工作站
(Waters 公司);Milestone Ethos T 微波消解系统(意
大利 Milestone 公司);Optima 2100DV 型电感耦合
等离子发射光谱仪(美国 Perkin Elmer 公司);
Sartorius BT125D 电子分析天平(德国塞利多斯公
司);EPED 超纯水系统(南京易普达易科技发展有
限公司);KQ—250E 型超声波清洗器(昆山禾创超
声仪器有限公司);Anke GL—16G II 型离心机(上
海安亭科学仪器厂)。
1.2 试药及试剂
鸟嘌呤(140631-200904)、黄嘌呤(140662-
200301)、次黄嘌呤(140661-200301)、尿嘧啶
(100469-200401)、胸腺嘧啶(140708-200401)、腺
苷(879-200001)、腺嘌呤(886-200001)、尿苷
(887-200202)和肌苷(140669-200903)购自中国
食 品 药 品 检 定 研 究 院 , 供 测 定 用 ; 胞 苷
( 0001446223 )、鸟苷 ( 6752 )、 2′- 脱氧 胞 苷
(1000851526)、2′-脱氧腺苷(1000723530)、2′-脱
氧鸟苷(1000814345)、2′-脱氧肌苷(5287)、2′-脱
氧尿苷(1000943453)、胸苷(1000735425)、甘氨
酸、γ-氨基丁酸、亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、
色氨酸、赖氨酸、丙氨酸、苏氨酸、丝氨酸、天冬
酰胺、谷氨酰胺、谷氨酸、瓜氨酸、脯氨酸、缬氨
酸、酪氨酸、羟脯氨酸、异亮氨酸、组氨酸、精氨
酸、丝氨酸、天冬氨酸、牛磺酸均购自 Sigma 公司,
其经 HPLC 检测质量分数均大于 98%;元素标准溶
液 Ca、K、B、Na、P、Se、Sr、Pb、Si、Hg 质量
浓度为 1 000 μg/mL,混合对照品溶液(As、Zn、
Bi、Co、Cd、Ni、Ba、Fe、Mn、Cr、Mg、Cu、
Al、Ti)质量浓度为 100 μg/mL,均购自国家标准
物质中心;超纯水(EPED 超纯水系统自制);硝酸
(优级纯)、过氧化氢(分析纯)均购自上海国药化
学试剂公司。乙腈(德国 Merck 公司)为色谱纯,
其他试剂均为分析纯。
样品为邳州银杏研究所提供,经段金廒教授鉴
定为银杏 Ginkgo biloba L. 的花粉,样品采集后,
用去离子水清洗表面,45 ℃烘干,备用。
2 方法与结果
2.1 核苷测定[8-10]
2.1.1 样品的制备 取 0.5 g 花粉(100 目),精密
称定,置于 50 mL 具塞锥形瓶中,精密加入 20 mL
水,称其质量,静置 1 h 后,室温超声(40 kHz)
提取 30 min,称质量,加水补足减失质量,摇匀,
13 000 r/min 离心 10 min,取上清液,经 0.22 μm 微
孔滤膜滤过后,取续滤液作为供试品溶液。
2.1.2 色谱条件 ACQUITY UPLC BEH Amide 色
谱柱(100 mm×2.1 mm,1.7 μm)。流动相:10
mmol/L 乙酸胺和 0.8%乙酸的水溶液(A),含 0.05%
乙酸的乙腈溶液(B),梯度洗脱(0~6 min, 10%
A;6~8 min,10%~40% A;8~9 min,40% A;9~
11 min,40%~50% A)。体积流量 0.4 mL/min,柱
温 35 ℃。
2.1.3 质谱条件 离子化模式:ESI+;检测方式:
多反应检测(MRM);毛细管电压 3.0 kV;离子源
温度 150 ℃;脱溶剂气温度 550 ℃;脱溶剂气流量
1 000 L/h;锥孔气流量 50 L/h;碰撞气流量 0.15
mL/min。
2.1.4 样品测定 分别精密吸取对照品溶液与供试
品溶液各 2 μL,注入 UPLC 仪测定,总核苷量为各
核苷量之和,每份样品平行测定 3 次,取平均值,
结果见表 1,UPLC-TQ/MS 图见图 1。
由表 1 可知,银杏花粉中总核苷类成分高达
713.06 μg/g,其中尿苷量最高为 251.99 μg/g,其次
为次黄嘌呤、鸟苷和胞苷分别为 124.27、78.9、61.12
μg/g,其他核苷类成分相对较低,其中 2′-脱氧肌苷
仅含有 0.25 μg/g。
2.2 氨基酸的测定
2.2.1 样品的制备 样品供试品溶液制备方法参照
“2.1.1”项。
2.2.2 色谱条件 ACQUITY UPLC BEH Amide 色谱柱
(100 mm×2.1 mm,1.7 μm)。流动相:5 mmol/L 甲酸
胺-5 mmol/L 乙酸胺-0.2%甲酸水溶液(A),1 mmol/L
甲酸胺-1 mmol/L 乙酸胺-0.2%甲酸乙腈溶液(B),
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 19 期 2014 年 10 月
·2841·
表 1 核苷种类及其质量分数
Table 1 Analysis of nucleosides in samples
编号 核苷 质量分数 / (μg·g−1) 编号 核苷
质量分数 /
(μg·g−1)
1 次黄嘌呤 124.27 9 2′-脱氧尿苷 1.01
2 鸟嘌呤 46.29 10 2′-脱氧肌苷 0.25
3 黄嘌呤 50.90 11 胸腺嘧啶 39.43
4 腺嘌呤 22.53 12 胸苷 7.76
5 胞苷 61.12 13 尿苷 251.99
6 2′-脱氧胞苷 0.45 14 腺苷 0.86
7 2′-脱氧腺苷 0.59 15 鸟苷 78.99
8 2′-脱氧鸟苷 1.26 16 肌苷 25.28
图1 核苷对照品 (A) 和银杏花粉样品 (B) UPLC-TQ/MS图谱
Fig. 1 UPLC-TQ/MS of nucleosides reference substance
(A) and pollen samples of G. biloba (B)
梯度洗脱:0~6 min,15%~20% A;6~10 min,20%~
30% A;10~11 min,30%~46% A。体积流量 0.4
mL/min,柱温 35 ℃。
2.2.3 质谱条件 参照“2.1.3”项。
2.2.4 样品测定 分别精密吸取对照品与供试品溶
液各 1 μL,注入 UPLC 仪测定,总氨基酸的量为各
氨基酸的量之和,每份样品平行测定 3 次,取平均
值,结果见表 2,氨基酸 UPLC-TQ/MS 图谱见图 2。
由表 2 可知,银杏花粉中游离氨基酸种类较多,
其中必需氨基酸 7.166 mg/g,总游离氨基酸高达
62.316 mg/g,其中天冬氨酸高达 17.101 mg/g,其次
为谷氨酰胺、精氨酸、组氨酸分别为 8.884 mg/g、
7.066 mg/g、3.128 mg/g,同时还检测到少量的动物
氨基酸牛磺酸为 10.01 μg/g,质量分数较低。
表 2 氨基酸种类及其质量分数
Table 2 Analysis of amino acids in samples
编号 氨基酸 质量分数 / (μg·g−1) 编号 氨基酸 质量分数 / (μg·g−1)
1 苯丙氨酸* 771.97 13 苏氨酸 1 842.31
2 色氨酸* 722.27 14 甘氨酸 368.40
3 亮氨酸* 547.33 15 谷氨酸 5 389.45
4 异亮氨酸* 968.69 16 瓜氨酸 2 594.16
5 氨基丁酸 1 984.56 17 谷氨酰胺 8 840.88
6 甲硫氨酸* 56.72 18 天冬酰胺 622.41
7 缬氨酸* 1 748.00 19 丝氨酸 1 600.69
8 鸟氨酸 215.74 20 天冬氨酸 17 101.22
9 络氨酸 277.28 21 精氨酸 7 066.21
10 脯氨酸 1 555.25 22 组氨酸 3 128.59
11 丙氨酸 2 329.66 23 赖氨酸* 2 351.72
12 羟脯氨酸 223.19 24 牛磺酸 10.01
*为必需氨基酸
*essential amino-acid
图 2 氨基酸对照品 (A) 和银杏花粉样品 (B)
UPLC-TQ/MS 图
Fig. 2 UPLC-TQ/MS of amino acids reference substance
(A) and pollen samples of G. biloba (B)
2.3 元素测定
2.3.1 样品制备 准确称取 0.5 g 花粉(100 目)于
聚四氟乙烯消解罐中,加入 7 mL HNO3,1 mL H2O2,
0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0
t / min
16 15
14
13
12 11 10
9 8 7
6 5
4
3
2 1
16 15
14
13
12
11 10
9 8
7
6 5
4
3
2 1
A
B
24
23 22
21
20
19 18
17 16
15
14
1312
11
10
9 8
76
5
3 4
2
1
A
0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0
24
23
21 22
20
19
18
17
16
15
1413
12
11 10
9
8 7
6
5
3 4 2
1
B
t / min
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 19 期 2014 年 10 月
·2842·
放入微波消解炉,10 min 升至 200 ℃,200 ℃保持
10 min,微波功率 1 000 W,待消解完全后,冷却,
转移至 50 mL 量瓶中,加去离子水至刻度,摇匀,
即得供试品溶液。同步以 7 mL HNO3 和 30%H2O2 1
mL 做空白试验。
2.3.2 电 感 耦 合 等 离 子 体 - 原 子 发 射 光 谱
(ICP-AES)测定条件 射频功率 1.3 kW,雾化气流
量 0.8 L/min,辅助气流量 0.2 L/min,冷却气流量
15 L/min,观测方向 Axial,溶液提升量 0.8 mL/min。
2.3.3 样品测定 实验依据光谱仪对每个元素的测
定均同时选择多条特征谱线的特点,考虑到共存元
素的干扰,每个元素首先选取 2~3 条谱线进行测
定,综合分析强度、干扰情况及稳定性,最终选择
干扰少、精密度和信噪比均较高的谱线作为被测元
素的分析谱线。将硝化液进样。每份样品平行测定
3 次,取平均值,结果见表 3。
表 3 元素种类及其质量分数
Table 3 Analysis of mineral elements in samples
元素 质量分数 / (μg·g−1) 元素 质量分数 / (μg·g−1)
砷 未检出 硅 405.29
硒 未检出 汞 7.58
锌 117.86 锰 67.07
磷 10 083.50 铬 3.59
铅 7.29 镁 5 361.98
铋 0.51 钙 7 076.84
钴 0.61 铜 8.68
镉 未检出 钛 50.89
镍 2.89 铝 1 755.70
钡 25.25 锶 21.56
铁 2 545.70 钠 263.97
硼 18.46 钾 26 302.00
由表 3 可知,银杏花粉中宏量元素量丰富,K、
P、Ca、Mg 分别为 26.302、10.083、7.076、5.361 mg/g,
Na 量较低为 0.263 mg/g。银杏花粉中微量元素种类
繁多,Fe 的量高达 2.545 mg/g,Al 的量为 1.755
mg/g,其他质量分数较低。重金属元素 As、Cd 未检
测得到,Pb、Hg 量为 0.007 mg/g。
3 讨论
3.1 测定方法学考察
对实验中各种检测方法均进行线性、精密度、
稳定性、重复性及加样回收率考察,结果表明各指
标均符合定量测定要求,适于检测相应成分。
3.2 核苷分析
本实验通过 UPLC-TQ/MS 测定银杏花粉中 18
种核苷的量,通过表 1 可以得出,银杏花粉含有 16
种核苷,其中尿嘧啶和单磷酸胞苷未检测到,核苷
量相比于氨基酸量普遍较低,总量仅有 0.713 mg/g。
尿苷量相对于其他核苷较高,为 0.251 mg/g,约占
总核苷的 35.20%。
3.3 游离氨基酸分析
本实验通过 UPLC-TQ/MS 测定游离的 24 种氨
基酸,通过表 1 可以得出,银杏花粉中游离氨基酸
量较高,游离氨基酸总量高达 62.316 mg/g,必需氨
基酸总量也高达 7.166 mg/g,约占总氨基酸的
11.49%,说明银杏花粉可以作为高效的氨基酸补充
剂。同时可以发现天冬氨酸量高达 17.101 mg/g,天
冬氨酸是生物体内赖氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、蛋
氨酸等必需氨基酸及嘌呤、嘧啶碱基的合成前体。
它可作为 K+、Mg+离子的载体向心肌输送电解质,
从而改善心肌收缩功能,同时降低氧消耗,在冠状
动脉循环障碍缺氧时,对心肌有保护作用[11]。精氨
酸的量也很高为 7.006 mg/g,精氨酸作为半必需氨基
酸,对于婴儿来说也属于必需氨基酸,缺乏精氨酸
会导致血氨过高,影响机体正常的生长和发育[12]。γ-
氨基丁酸(GABA)的量高达 1.984 mg/g,现代研究
表明,GABA 具有降低血压、抗焦虑、预防和治疗
癫痫、促进睡眠、增强记忆力、解毒等作用[13]。
3.4 元素分析
本实验通过 ICP-AES 测定银杏花粉中 24 种元
素的量,通过表 3 可以得出,银杏花粉中含有较丰
富的元素,种类较多。银杏花粉中K的量高达 26.302
mg/g,Ca、Fe、Mg 量也较高,依次为 7.076、2.545、
5.361 mg/g。银杏花粉中 Zn 量为 0.117 mg/g,Cu 量
为 0.008 mg/g,锌、铜元素量比值均呈 Zn 高 Cu 低
的现象,这与癌症患者血清中 Zn 低 Cu 高的现象相
反,因此花粉有利于调节体内的铜锌平衡,可能起
到抗癌作用[14]。同时 As、Cd 等重金属元素没有检
测到,Al 元素量较高,达 1.755 mg/g,有研究表明
人体摄取过量的 Al 可引起缺钙,体内过高的残留
铝还可导致神经衰退性疾病[15],因此建议在以花
粉开发保健品时应注意限定每日服用量,保证人体
的安全。
本实验通过对银杏花粉中核苷、氨基酸以及无
机元素分析表明,银杏花粉基于核苷、游离氨基酸
和矿质元素分析,具有较高的营养价值。实验结果
为银杏花粉开发为保健食品及深入研究提供了科学
依据。
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 45 卷 第 19 期 2014 年 10 月
·2843·
参考文献
[1] 李英华, 胡福良, 朱 威, 等. 我国花粉化学成分的研
究进展 [J]. 养蜂科技, 2005, 8(4): 7-16.
[2] 王开发, 严惠芳, 左其芳. 花粉多糖注射剂临床前抗肿
瘤药效学预试 [J]. 蜜蜂杂志, 2004(6): 3-4.
[3] 杨必成, 杨义芳. 花粉治疗前列腺疾病的物质基础研
究进展 [J]. 中草药, 2009, 40(1): 144-149.
[4] 熊 壮, 曹福亮. 银杏花粉研究进展 [J]. 林业科技开
发, 2010, 24(4): 6-9.
[5] 曹福亮. 中国银杏 [M]. 南京: 江苏科学技术出版社,
2002.
[6] 王国霞, 曹福亮. 4 个银杏主要产区的银杏花粉营养成
分比较研究 [J]. 浙江林业科技, 2007, 27(3): 8-11.
[7] 赵永艳, 曹福亮, 褚生华, 等. 银杏花粉特性的初步研
究 [J]. 江苏林业科技, 1997, 24(3): 6-9.
[8] 曹 琰, 严 辉, 段金廒, 等. 不同产地当归药材核苷
类成分的分析 [J]. 药物分析杂志 , 2011, 30(11):
2026-2030.
[9] 孔德平, 钱大玮, 郭 盛, 等. 9 种果实、种子类补益中
药的核苷类成分分析 [J]. 中国实验方剂学杂志, 2011,
17(4): 98-101.
[10] Tao W W, Duan J A, Yang N Y, et al. Determination of
nucleosides and nucleobases in the pollen of Typha
angustifolia by UPLC-PDA-MS [J]. Phytochem Anal,
2012, 23: 373-378.
[11] 祝忠群. 谷氨酸、天门冬氨酸与心肌保护 [J]. 心血管
病学进展, 1997, 18(1): 47-50.
[12] 刘兆金, 印遇龙, 邓 敦, 等. 精氨酸生理营养研究
[J]. 氨基酸与生物资源, 2005, 27(4): 54-57.
[13] 杨胜远, 陆兆新, 吕风霞, 等. γ-氨基丁酸的生理功能
和研究开发进展 [J]. 食品科学, 2005, 26(9): 546-551.
[14] 毛 俐, 谭明雄, 陈振锋, 等. ICP-AES 法测定广西产
中药广豆根及千斤拔中的金属元素含量 [J]. 光谱学与
光谱分析, 2009, 29(9): 2568-2570.
[15] 张凯松, 周启星. 铝的生态与健康风险研究进展 [J].
生态科学, 2003, 22(4): 351-355.