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黄精多糖铁配合物的合成及其性能研究



全 文 :中革菊 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第39卷第7期2008年7月·981·
cycleatG2/Mphase[J].Molbank,2003,M328.
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黄精多糖铁配合物的合成及其性能研究
鲁敬荣,吴仁涛,郑泽宝
(泰山学院化学系,山东泰安271000)
摘 要:目的 研究黄精多糖铁(PSPFe)配合物的合成方法及药用性能。方法采用微波萃取技术提取泰山黄精
中的黄精多糖(PSPS),以黄精多糖和三氯化铁为底物合成PSPFe配合物,用原子光谱法测定了含铁量;通过红外
光谱和电喷雾质谱进行了结构表征。探讨了PSPFe在水溶液中的稳定性及生理条件下释放铁的可能性。结果
PSPFe最佳合成条件为:配制PSPS的质量浓度为30g/L,柠檬酸钠用量为25%(以PSPS计),在温度70℃、pH
7.O~7.5的条件下,反应时间3h制得黄棕色粉末状黄精多糖铁配合物,铁的质量分数为12.63%,其水溶液在pH
值3~14内稳定。用抗坏m酸还原PSPFe,铁在4h内基本溶出。结论PSPFe是聚合多糖与多聚铁核形成的配合
物,是一种很好的生物活性补铁剂。
关键词:黄精多糖;配合物;电喷雾质谱;补铁剂
中图分类号:R284.1 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2008)07—0981一04
铁是人体必需的微量元素之一。缺铁性贫血的
治疗原则是补充足够的铁直到恢复正常铁储存量,
以及去除引起缺铁的病因。目前口服铁剂种类很多,
如乳酸亚铁、富马酸铁、葡萄糖酸亚铁、琥珀酸亚铁、
枸橼酸亚铁、延胡索酸亚铁、谷氨酸亚铁及甘油磷酸
铁等,目前尚无确切证据说明哪种制剂最好[1]。近年
来国内外对补铁剂的研究表明,多糖铁配合物作为
补铁剂,不仅对胃肠道没有或很少有刺激作用,而且
当释放出铁之后,配体多糖具有多方面的生物活性,
是对机体有益的成分,可被吸收利用,不会产生不良
反应[2]。有关利用各种生物多糖与铁形成配合物以
及多糖铁复合物作为补铁剂的研究已有不少报
道[3“],但有关黄精多糖铁配合物的合成及性能研究
尚未见报道。本实验以黄精多糖和FeCI。为原料设
计合成黄精多糖铁配合物(PSPFe),并对其组成、结
构、性质及在生物体条件下的溶出特性等进行了研
究,有望开发一种有药用价值的新型生物活性补
铁剂。
1仪器与材料
1.1 主要仪器:G7020IIYSL—V1微波炉(700W,
Galanz);紫外一可见分光光度计(HeliosAlpha,
ThermoFisher);旋转蒸发仪(RE一5299,上海亚荣
仪器公司);真空干燥箱(GZF一6060A,上海一恒科
技公司);显微熔点仪(X一5,北京泰克仪器有限公
司);傅立叶变换红外光谱仪(AVATAR360,
Nieolete);高效液相色谱一质谱联用仪(LCQAD一
60000,Finnigan,ThermoFisher);原子吸收分光光
度计(AA一6601F,Shimadzu);数字自动式旋光仪
(WZZ一2S,上海易测仪器公司)。
1.2试剂和材料:葡萄糖(Sigma公司),抗坏血酸、
苯酚、邻苯二甲酸氢钾、邻菲罗啉、三氯化铁等均为
分析纯,中国医药(集团)公司;娃哈哈纯净水。
泰山黄精(干燥根茎,泰山大津口种植基地),由
张玉清所长鉴定。60℃真空干燥6h,粉碎,过40目
筛,置于干燥器中备用。
2方法与结果
2.1黄精多糖的微波提取、分离、纯化[5]:称取适量
泰山黄精干粉,加无水乙醇提取回流3次,每次3h,
收稿日期:2007—12-10
作者简介:鲁敬荣(1951一),女,副教授,研究方向为应用生物元机化学及天然植物活性物质的研究与开发,
Tel:(0538)8330115 E—mail:jingronglu@hotmail.tom
万方数据
·982· 中草菊ChineseTraditionalandHerbalDrugs第39卷第7期2008年7,El
脱脂、脱色,残渣风干。取定量残渣,放入250mL锥
形瓶中,按一定的料水比,放置于微波炉中,调整微
波强度和微波提取时间进行提取,取出后离心分离,
滤渣再提取2次,离心分离,合并提取液,减压浓缩
至固液比约为1:4,用Savage试剂除蛋白质,用活
性炭脱色。分离后,在上清液中加入95%乙醇至含醇
体积分数为80%,低温(4℃)静置24h。将醇沉液离
心分离(4000r/min,8min),回收液体,沉淀依次用
无水乙醇、丙酮、乙醚洗涤3次,真空干燥至恒重,得
黄精多糖(PSPS)。
PSPS纯品为白色粉末,易溶于水,不溶于乙
醇、丙酮、乙醚、正丁醇等有机溶剂中。多糖的碘一碘
化钾反应成阴性,说明多糖样品中不含淀粉。紫外光
谱分析在蛋白质280nm和核酸260nm处无特征吸
收峰,说明含氮物质已经除去。经苯酚一硫酸法测定
总糖质量分数为91.5%。
2.2黄精多糖铁配合物(PSPFe)的制备:称取干燥
的黄精多糖,于250mL三口烧瓶中用蒸馏水溶解,
配制成3%的水溶液,顺序加入黄精用量的25%(以
PSPS计)的柠檬酸三钠和碳酸钠,在70℃水浴中搅
拌混合均匀后,缓缓滴加2mol/L三氯化铁溶液,此
时反应液中有红棕色沉淀出现,但立即又溶解。用
10%NaOH溶液控制pH7.0士0.5,不断搅拌下水
浴加热反应一定时间,当红棕色沉淀不再溶解时,立
即停止滴加三氯化铁和氢氧化钠溶液,继续搅拌反
应1h后停止搅拌,趁热离心(4000r/rain,8min)。
沉淀用少量蒸馏水洗涤,合并红棕色上清液。加入约
3倍量的95%乙醇,微微震荡,溶液中出现红棕色沉
淀物,静置使沉淀完全。离心分离。倾去上层清液,
沉淀依次用甲醇、无水乙醇、乙醚分别洗涤3次,真
空干燥,得黄棕色PSPFe粗品。
将该PSPFe粗品溶于纯水中,扎袋透析除盐
后,透析液减压浓缩,加入约2倍的无水乙醇静置,
离心分离。沉淀依次用无水乙醇、乙醚洗涤各2次,
冷冻干燥,精制得黄精多糖铁1.76g。
PSPFe的合成中,温度和pH值对产率有明显
的影响。本实验分别选择温度为50、60、70、80、90
℃,pH值为3、5、6、7、8、10的条件下,以产品含铁量
作为指标进行优化实验,结果表明:当在反应温度为
70℃,pH7.o~7.5的条件下,合成的PSPFe含铁
量最高,产品为黄棕色粉末。
2.3 PSPFe中含铁量的测定:用AA一6601F型原
子吸收分光光度计(日本),在灯电流6.0mA,狭缝
宽0.5llm,波长348.3nm,燃烧器高度6mm,空气
流量6.5L/min,乙炔流量1.5L/min条件下,分析
测定PSPFe中的含铁量,测定结果铁的质量分数为
12.63%。
2.4 PSPFe的结构分析
2.4.1 PSPFe的红外光谱:将精制的PSPS和
PSPFe分别与溴化钾混合压片,于红外光谱仪上测
定其透光率。
依据相关文献对它们的红外光谱的主要振动频
率进行经验归属如下,PSPS(cm。):3550~3200,v
(OH);2935,v(C—H);1726,v(C—O);1624,va。
(C—O);1424,v(C—O);10501100,v(C一0一C)。
PSPFe(cm-1):3550~3200,v(OH);2940,v(C—
H);1598,¨。(C—O);1403,v(C—O);1025~
1 100,v(C—O—C)。PSPFe的C=0和C—O伸缩振动
峰比PSPS明显红移,且PSPS在1726em叫处的
C—O伸缩振动峰在PSPFe中消失。这说明PSPFe
中多糖的羰基氧和醇羟基氧参与了配位,使多糖羰
基C—O双键和醇羟基的C—O单键拉长,化学键键
级减小。而PSPFe的C—H伸缩振动峰却比PSPS的
C—H伸缩振动峰有所蓝移,这是由于PSPS分子中的
氧参加配位后形成PSPFe后,使碳原子电子密度向
氧移动,使碳的正电性增强,从而增加了对氢原子的
结合力。这进一步说明PSPFe中多糖的羰基氧和醇
羟基氧参与了配位,生成了配合物。PSPFe在600
cm_1和800em叫的特征吸收峰与文献报道[16]
Fe00H的红外光谱基本一致,表明PSPFe中的铁
核是聚合状态。同时也表明,多聚铁核与黄精多糖生
成了黄精多糖铁配合物。
2.4.2PSPFe的电喷雾质谱:质谱分析条件为ESI
Soure,CapillaryTemp.(℃):260,SheathGas
FlowRate(bar):50;ISprayVoltage(kV):5.0;
真空度0.77×10一Pa,进样量20肛L。
由质谱图可见,丰度最大的峰为172.53,对应于
多聚铁核[-Fe:O(oH)。2+]。2;丰度94%的峰836.40
对应于多聚糖与多聚铁核形成的配合物。据测定多
糖中的单糖为果糖173,聚合方式从理论上说可以为
a(1—4)、a(1—6)或口(2—1),最可能的结构为6(2—1)聚
合,聚合通式为C。H。,0。一咒C。H,。0。一C。H。。0;。据此分
析,m/z为836.40的峰应该是[C。H。。O。一
2C6H1004—C6H1105+FezO(OH)22++8H+]。根据
平行实验所得数据,还有一个丰度为100%,m/z为
295.4的峰,这个峰对应于24聚多糖和[Fe:(OH).
(H:o)。2+]。。根据实验结果分析,多糖配合物的相对
分子质量随多糖的聚合度的不同及FeOOH聚合度
万方数据
中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第39卷第7期2008年7月·983·
的不同而异。相对分子质量分布在1190.54~
10758.58,平均相对分子质量为3268.78。多糖的
聚合度在6--一42,多聚铁核的聚合度在2~24,分子中
平均铁的质量分数12.64%,这与原子光谱、红外光
谱测定的结果一致,说明黄精多糖与多聚铁核形成
了比较稳定的配合物。
2.5 PSPFe的基本理化性质
2.5.1物理性质:PSPFe为黄棕色无定形粉末,无
臭、无味、易溶于水,水溶液呈中性、棕红色溶液,不
溶于无水甲醇、无水乙醇、乙醚等有机溶剂,熔点高
于300℃。旋光性具有变旋性质,0.01g/mL的
PSPFe旋光度在一0.051~+0.156。
2.5.2水溶液中的稳定性实验:将0.2g精制PSPFe
溶于10mL水中,取该溶液1mL,滴加K。[-Fe
(CN)。],无蓝色出现,证明水溶液中无游离Fe(Ⅲ)存
在,说明该配合物有较高的稳定性。另取该溶液2
mL,用0.01mol/LNaOH溶液滴定,用酸度计测定
溶液的pH值,结果在pH6~14时无浑浊现象,再滴
加20%NaOH也不产生沉淀。证明PSPFe在中性和
碱性介质中稳定。再取该溶液2mL,逐滴加入0.02
mol/LHCl溶液,当pH值小于3时开始有混浊,并且
pH值越小,沉淀越多。说明PSPFe在pH为3~14稳
定。将PSPFe溶液室温放置在空气中,或将PSPFe固
体放在空气中48h,性状不变。说明PSPFe在水和空
气中是稳定的。实验结果表明,PSPFe在生理条件下
完全可以溶解,可能有较好的生物利用度。
2.6 PSPFe在生理条件下的溶出特性:在生物体
内存在许多还原剂,如食物中的抗坏血酸,可以将人
体获得的Fe(Ⅲ)还原为Fe(I)离子从而被机体吸
收。假若在37℃时用抗坏血酸作还原剂,用邻菲罗
啉分光光度法测定PSPFe中Fe(Ⅲ)被还原为Fe
(Ⅱ)离子浓度的变化,可以考察PSPFe能否被还原
溶解出Fe(I)离子从而被机体吸收。
2.6.1样品溶液的制备:精密称取PSPFe粉末
0.1029g,溶于少量蒸馏水,转入50mL量瓶中,用
蒸馏水稀释至刻度,备用。
2.6.2最大吸收波长的选择:分别精密吸取标准铁
(FeCI。)溶液(含Fe10gg/mL)5mL和样品溶液0.5
mL,分别放置于50mL量瓶中,再分别加入0.2
mol/L邻苯二甲酸氢钾溶液5mL,0.3%邻菲罗啉
溶液10mL,10%抗坏血酸溶液1.2mL,用蒸馏水定
容,摇匀,保持此反应液在37℃反应15min,用紫外一
可见分光光度计在300~80013m处以试剂溶液为空
白进行扫描。结果样品液和标准品液在510rlm处有
最大吸收,故选择510nm为测定波长。
2.6.3标准曲线的绘制:取7个10mL量瓶分别准
确加入10ug/mL的标准铁(FeCI。)溶液0、0.2、0.4、
0.8、1.2、1.6、2.8mL,再分别加入0.2mol/L邻苯
二甲酸氢钾溶液1mL,0.3%邻菲罗啉溶液2mL,
10%的抗坏血酸溶液0.24mL,用蒸馏水定容,摇
匀,保持此反应液在37℃反应15min,于510nm处
以试剂溶液为空白比色,测定吸光度。以吸光度为纵
坐标,质量浓度为横坐标,进行回归分析。得标准曲
线方程A一1.038C+0.0181,r一0.9997。
2.6.4PSPFe体外溶出性试验[8]:精密吸取样品溶
液1mI.于50mL量瓶中,再分别加入0.2mol/L邻
苯二甲酸氢钾溶液5mL,0.3%邻菲罗啉溶液10mL,
10%的抗坏血酸溶液1.2mL,用蒸馏水定容,摇匀,
按照2.6.3项下的方法,测定该配合物在不同pH值
条件下,随还原时间的不同吸光度的变化值,考察铁
的释放度,了解PSPFe中的Fe(Ⅲ)能否被还原溶解
出Fe(Ⅱ)离子从而被机体吸收,测定结果见表1。
裹1吸光度A与反应时间及溶液pH值的关系
Table1 Relationshipofabsorbencewithreaction
。timeandsolutionpHvalue
3讨论
3.1 多聚铁核配合物的形成:由PSPFe的红外光
谱图可见,PSPFe中的羰基氧C一0和醇羟基氧
C—o一参与了配位,Fe(Ⅲ)可能通过0桥或羟桥oH
聚合形成多聚铁核p(FeOOH)。微粒,这种微粒表
面的Fe3+可以与多糖的羰基氧C—O和醇羟基氧C—
o等亲水性配体结合,从而与多糖大分子以短序结
构形成比较稳定的配合物。由电喷雾质谱实验可知,
PSPFe是聚合多糖与多聚铁氧体形成的多核配合
物,这证明多糖具有络合金属离子的能力。
3.2 PSPFe的生物利用度分析‘8]:由表1数据可
见,PSPFe中的Fe(Ⅲ)能被抗坏血酸还原为Fe(Ⅱ)
离子,并且随反应时间和溶解pH值而变化。在pH
值1~8内能够迅速还原为Fe(Ⅱ),大约4h内基本
完全溶出,特别是在pH值小于2时,Fe(曩)能被迅
速还原。说明PSPFe作为补铁剂,可以被体内的还
原性物质将Fe(噩)还原为Fe(I)离子从而被机体
万方数据
·984· 中草菊 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第39卷第7期2008年7月
吸收。当Fe(Ⅱ)被小肠上部的黏膜细胞吸收后,又
被氧化成Fe(Ⅲ),并与去铁蛋白结合形成铁蛋白存
在于肠上皮细胞。因此,口服补铁剂必须在肠胃系统
不被水解才能被吸收。实验表明,PSPFe的水溶液
稳定性良好,是比较理想的补铁剂。
当pH值小于3时PSPFe溶液中出现沉淀,说明
在强酸性条件下PSPFe的结构被破坏,生成难溶
物。人的胃液pH值大约在2~3,所以PSPFe作为口
服液不应空腹服用。黄精多糖是黄精的主要药用成
分,具有增强免疫功能、抗炎、抗病毒、补气、润肺、健
脾、益胃等多种功能。实验证明酸性黄精多糖具有较
高的免疫活性[9],在制备PSPFe的过程中,中性的黄
精多糖已转变为酸性多糖,使作为补铁剂的PSPFe
在释放出铁以后,酸性黄精多糖还能够提供多方面
的生物活性,这说明PSPFe是一种很有开发前景的
生物活性补铁剂。
参考文献:
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爪哇脚骨脆的化学成分研究
李飞飞,柴兴云,徐正仁,任宏燕,屠鹏飞。
(北京大学药学院天然药物学系,北京 100083)
摘 要:目的 研究爪哇脚骨脆Caseariavelutina茎及枝条的化学成分。方法采用多种现代色谱手段对其化学成
分进行分离,利用理化性质并结合光谱数据鉴定化合物结构。结果分离鉴定了9个化合物。分别为:丁香酸葡萄糖
苷(1)、儿茶素(I)、腺嘌呤核苷(Ⅲ)、(2R,3S,4R,5R)一直链肌醇(Ⅳ)、5-P—trans-coumaroylquinicacid(V)、3’一0一
methyIquercetin3—0一a一£一rhamnopyranosyl一(1—’6)一pD—glucopyranoside(Ⅵ)、(3S,6R)一trans—linalool一3,7-oxide
glucoside(Ⅶ)、蔗糖(Ⅶ)、果糖(IX)。结论该9个化合物均为首次从爪哇脚骨脆中分离得到。
关键词:爪哇脚骨脆;大风子科;脚骨脆属;化学成分
中图分类号:R284.1 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2008)07—0984一03
爪哇脚骨脆CaseariavelutinaB1.系大风子科
脚骨脆属植物,又名毛叶嘉赐树、爪哇嘉赐树。脚骨
脆属植物多为小乔木或灌木,分布于美洲、非洲、亚
洲和澳大利亚的热带和亚热带地区及太平洋岛屿。
我国有11种,主要产于云南和海南u]。本属植物民
间多用于腹泻、胃溃疡、炎症、病毒感染、发热和毒蛇
咬伤的治疗口]。为了更好地开发利用爪哇脚骨脆药
用资源,本实验对其化学成分进行了初步研究,从中
分离得到的9个化合物,分别为:丁香酸葡萄糖苷
(I)、儿茶素(Ⅱ)、腺嘌呤核苷(Ⅲ)、(2R,3S,4R,
5R)一直链肌醇(IV)、5-p—trans—coumaroylquinicacid
(V)、37一O—methylquercetin3一O—a一£一rhamno—
pyranosyl-(1—6)-13一D—glucop”anoside(V1)、(3S,
6R)一trans—linalool一3,7-oxideglucosid (Ⅶ)、蔗糖
(Ⅷ)、果糖(IX),以上化合物均为首次从该植物中
分得。
1仪器与材料
X一4型显微熔点测定仪,VarianUnity一500
型核磁共振仪(TMS为内标),(MDSSCIEX)
QSTAR(ABI,USA)ESI—TOF质谱仪。Sephadex
收稿日期:2007—10—10
基金项目:教育部长江学者创新团队基金资助项目(985—2—063112)
作者简介:李飞飞(1982一),女,J“西桂林人,北京大学2002级本硕连读生,主要研究天然产物的化学成分及其活性。
Tel:(010)82801702E—mail:ffli2008@163.com
*通讯作者屠鹏色Tel;(010)82802750E—mail:pengfeitu@vip.163.corn
万方数据
黄精多糖铁配合物的合成及其性能研究
作者: 鲁敬荣, 吴仁涛, 郑泽宝
作者单位: 泰山学院化学系,山东,泰安,271000
刊名: 中草药
英文刊名: CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年,卷(期): 2008,39(7)
被引用次数: 2次

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大鼠骨骼肌组织NO-NOS体系影响的实验研究[期刊论文]-北京体育大学学报2008,31(9)
8. 郭艳华.许国权.GUO Yanhua.XU guoquan 香菇多糖铁(Ⅲ)配合物的制备及性质研究[期刊论文]-中国酿造
2008(9)
9. 张峰.张继国.王丽华.毛德香.ZHANG Feng.ZHANG Ji-guo.WANG Li-hua.MAO De-xiang 黄精多糖对东莨菪碱致小
鼠记忆获得障碍的改善作用[期刊论文]-现代中西医结合杂志2007,36(36)
10. 毛跟年.汤木红.凌未霄.许牡丹.MAO Gen-nian.TANG Mu-hong.LING Wei-xiao.XU Mu-dan 甘露低聚糖铁配合物
的制备工艺研究[期刊论文]-食品科技2008,33(6)

引证文献(2条)
1.汤春妮 多糖铁复合物的研究进展[期刊论文]-安徽化工 2012(4)
2.向晖.潘晓丽.章从恩.谢运飞.谭玉柱.董小萍 金属微量元素的配合物在中药中的应用[期刊论文]-中药与临床
2013(5)


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