黑豆乙醇萃取物中抗氧化成分的分離與鑒定

鄭聰聰，蘇艷芳*，黃 雄，闕 夢

（天津大學藥物科學與技術學院，天津 300072）

黑豆乙醇萃取物中抗氧化成分的分離與鑒定

鄭聰聰，蘇艷芳*，黃 雄，闕 夢

（天津大學藥物科學與技術學院，天津 300072）

目的：研究黑豆抗氧化活性成分。方法：采用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）法篩選黑豆乙醇提取物抗氧化活性部分，并綜合運用硅膠柱色譜、聚酰胺柱色譜、D-101大孔吸附樹脂柱色譜、凝膠柱色譜等方法對黑豆乙醇提取物具有較強抗氧化活性部分進行分離純化，并根據(jù)理化性質(zhì)和波譜數(shù)據(jù)對化合物進行結構鑒定。結果：采用DPPH法篩選表明黑豆乙醇提取物乙酸乙酯萃取部分和正丁醇萃取部分具有較強抗氧化活性，并從黑豆乙酸乙酯萃取部分、正丁醇萃取物經(jīng)大孔吸附樹脂體積分數(shù)30%乙醇洗脫部分中分離鑒定了10 個化合物，其中包括7 個黃酮類化合物：染料木素（1）、大豆素（2）、黃豆黃苷（3）、大豆苷（4）、染料木苷（5）、槲皮素-3-O-葡萄糖苷（6）、3’-甲氧基-表兒茶素-7-O-葡萄糖苷（7），以及胡蘿卜苷（8），麥芽酚（9）、巖白菜素（10）。結論：化合物6、7、9、10為首次從大豆植物中分離得到，黑豆的抗氧化活性與其含較多酚類化合物有關。

大豆；黑豆；化學成分；黃酮類；抗氧化活性

黑豆為豆科（Fabaceae）大豆屬（Glycine）植物大豆（Glycine max (L.) Merr.）的變種[1]。大豆原產(chǎn)于我國，在全國各地均有栽種，以東北最為出名，并在世界各地廣泛栽種。黑豆為具黑色種皮大豆，黑豆為藥食兩用的物質(zhì)。文獻記載：“黑豆有補腎養(yǎng)血，清熱解毒，活血化瘀，烏發(fā)明目，延年益壽功效[2]?！爆F(xiàn)代藥理研究表明，黑豆具有免疫調(diào)節(jié)、抗癌、抗氧化、降低膽固醇[3-5]等活性，同時，黑豆作為“黑色食品”，其營養(yǎng)價值也被廣泛關注，蛋白質(zhì)含量居豆類之首，并含有多種不飽和脂肪酸[6-8]。黑豆較高的藥用價值和營養(yǎng)價值與所含化學成分是密切相關的，而對黑豆進行系統(tǒng)成分研究[9-11]的報道并不多，因此，有必要對其進行深入研究。

因黑豆具有比普通大豆更強的抗氧化性[12]，作為天然抗氧化劑之一，為近年來食品領域研究的熱點[13-15]。研究[16-17]表明，自由基與很多疾病如癌癥、心血管疾病、衰老等有關，而天然 抗氧化劑較人工抗氧化劑更加安全。一般評價體外抗氧化活性方法[18-19]有1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）法、總清除自由基抗氧化力（oxygen radical absorbance capacity，ORAC）法、鐵離子還原抗氧化力測定（ferric reducing antioxidant potential assay，F(xiàn)RAP）法等。本實驗采用DPPH法對黑豆各萃取部分抗氧化活性進行初評。Yoshida等[20]研究了大豆中花色苷的抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)花色苷對脂類自由基有很好的清除能力，通過終止脂類氧化的鏈式反應，發(fā)揮其抗氧化作用。Xu等[15]利用DPPH法評價了包括2 種黑豆在內(nèi)的幾種大豆的抗氧化活性，研究發(fā)現(xiàn)黑豆的抗氧化活性要明顯高于普通大豆，但并未明確指出黑豆抗氧化活性部分。本實驗對黑豆具有較強抗氧化活性部分進行了系統(tǒng)的成分分析，為明確黑豆活性成分提供了依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑豆購于天津市南開區(qū)家樂福超市，樣品經(jīng)天津中醫(yī)藥大學李天祥教授鑒定為黑豆。

薄層層析硅膠（GF254，10～40 μm）、柱層層析硅膠（200～300、100～200 目） 青島海洋化工廠；聚酰胺薄膜、柱層析聚酰胺 浙江省臺州市路橋四甲生化塑料廠；D-101大孔吸附樹脂 天津海光化工有限公司；Sephadex LH-20 英國Amersham Pharmacia Biotech公司；DPPH試劑 美國Sigma公司；所有分離用試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設備

XS 105電子天平 瑞士Mettler Toledo公司；N-1100旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 日本Eyela公司；低溫冷卻液循環(huán)泵 上海豫康科教設備有限公司；ZF-I三用紫外分析儀 上海顧村電光儀器廠；AVANCE 600 MHz液體核磁共振譜儀 瑞士Brüker公司；Finnpipette移液槍芬蘭Thermo Labsystems公司；Cary60紫外-可見分光光度計 美國Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 提取與萃取

黑豆干燥種子約9.3 kg，粉碎，用體積分數(shù)95%乙醇于室溫條件下冷浸10 d，濾過，減壓濃縮至無醇味。殘渣依次用體積分數(shù)95%乙醇、60%乙醇回流提取2 次，每次2 h，濾過，減壓濃縮至無醇味。將各部分濃縮液合并，得到乙醇提取物（1 400 g），加入蒸餾水約3.3 L制成混懸液，依次用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇多次萃取，分別減壓回收溶劑，依次得到石油醚萃取物（petroleum ether extract of Glycine max (L.) Merr.，GMP）327 g、乙酸乙酯萃取物（ethyl acetate extract，GME）29 g、正丁醇萃取物（n-butanol extract，GMB）96 g。正丁醇萃取物經(jīng)D-101大孔吸附樹脂柱色譜分離，依次用水及體積分數(shù)30%、50%、70%、95%乙醇溶液洗脫，分別減壓回收溶劑，得水部分（GMH）37.5 g、30%乙醇洗脫部分（GMB30）7 g、50%乙醇洗脫部分（GMB50）6 g、70%乙醇洗脫部分（GMB70）4.5 g、95%乙醇洗脫部分（GMB95）1 g。

1.3.2 黑豆乙醇提取物各萃取部分抗氧化活性分析

取120 μmol/L DPPH 2.9 mL，加入不同質(zhì)量濃度的各萃取液（萃取液分別為GMP、GME、GMB30、GMB50、GMB70、GMB95、GMH）0.1 mL，搖勻后，置于水浴37 ℃，黑暗環(huán)境中30 min，待反應完全后，取出，測定其在波長517 nm處的吸光度A1，同時測定樣品溶液的吸光度A2，DPPH自由基溶液的吸光度A0，按下式計算其清除率。

1.3.3 分離純化

圖1 黑豆乙酸乙酯部分和正丁醇、體積分數(shù)3030%乙醇洗脫部分的主要分離流程圖Fig.1 Scheme for isolation of compounds from ethyl acetate extract and n-butanol 30% EtOH eluate

乙酸乙酯萃取物進行硅膠柱層析，以石油醚-乙酸乙酯進行梯度洗脫，以薄層色譜（thin layerchromatography，TLC）檢測，合并得到55 個流分。流分21經(jīng)甲醇重結晶得到化合物1（24 mg）；流分24經(jīng)甲醇重結晶得到化合物2（22 mg）；流分29～36合并后經(jīng)過反復硅膠柱層析和Sephadex LH-20柱層析分離，得到化合物8（20 mg）和9（7 mg）；流分37經(jīng)Sephadex LH-20柱層析分離，得到化合物4（61 mg）和5（51 mg）；流分38～41合并后經(jīng)過反復聚酰胺柱層析和Sephadex LH-20柱層析分離，得到化合物3（25 mg）；流分42～52經(jīng)反相柱層析和聚酰胺柱層析后得到化合物6（3 mg）。黑豆正丁醇萃取物、體積分數(shù)30%乙醇洗脫部分經(jīng)硅膠柱層析初步分離后取流分11～12，經(jīng)反復硅膠、Sephadex LH-20柱層析以及重結晶等方法分離純化，得到化合物10（30 mg）；流分16～20，經(jīng)反復硅膠、Sephadex LH-20柱層析以及重結晶等方法分離純化，得到化合物7（10 mg）。

1.3.4 核磁分析

根據(jù)氫譜中氫信號的化學位移、耦合常數(shù)和積分面積，以及碳譜中碳信號的化學位移等信息推斷出化合物的結構，再對照文獻中對應化合物的核磁共振氫譜及碳譜數(shù)據(jù)，則可確定該化合物的結構。以下化合物結構的確定均依照該方法。

2 結果與分析

2.1 黑豆乙醇提取物各萃取部分抗氧化活性分析

按1.3.2節(jié)方法分別評價黑豆乙醇提取物各萃取部分對DPPH自由基清除能力，清除自由基的活性常用DPPH自由基50%抑制濃度（the half maximal inhibitory concentration，IC50）值表示，以清除率為y，樣品質(zhì)量濃度為x擬合方程，將y定為50，計算出所對應x，即得到IC50值，IC50值與抗氧化活性呈負相關。

表1 黑豆正丁醇、體積分數(shù)3030%乙醇洗脫部分抗氧化活性Table1 Antioxidant activities of extracts from GMB30

由表1可知，擬合IC50值的擬合方程：y=—0.251 2x2＋9.297 4x＋7.169 5。擬合效果的相關性用相關性系數(shù)表示：R2=0.993 6，IC50值為5.34 mg/mL。

表2 黑豆正丁醇、體積分數(shù)5050%乙醇洗脫部分抗氧化活性Table2 Antioxidant activities of extracts from GMB50

由表2可知，擬合IC50值的擬合方程：y=—0.697 5x2＋15.643x＋5.273 5。擬合效果的相關性用相關性系數(shù)表示：R2為0.996 1，IC50值為3.57 mg/mL。

表3 黑豆正丁醇、體積分數(shù)7070%乙醇洗脫部分抗氧化活性Table3 Antioxidant activities of extracts from GMB70

由表3可知，擬合IC50值的擬合方程：y=－0.006 6x2＋1.487x＋4.566 4。擬合效果的相關性用相關性系數(shù)表示：R2為0.996 9，IC50值為35.33 mg/mL。

表4 黑豆正丁醇、體積分數(shù)9595%乙醇洗脫部分抗氧化活性Table4 Antioxidant activities of extracts from GMB95

由表4可知，擬合IC50值的擬合方程：y =—0.129 2x2＋7.087x—5.535 4。擬合效果的相關性用相關性系數(shù)表示：R2為0.998 7，IC50值為9.84 mg/mL。

表5 黑豆乙酸乙酯萃取物抗氧化活性Table5 Antioxidant activities of extracts from GME

由表5可知，擬合IC50值的擬合方程：y =—0.359 1x2＋11.684x—3.075 5。擬合效果的相關性用相關性系數(shù)表示：R2為0.994 6，IC50值為5.63 mg/mL。

表6 黑豆各萃取部分抗氧化活性Table6 Antioxidant activities of extracts from black soybean

采用DPPH法篩選結果表明黑豆各萃取物清除DPPH自由基的活性由強到弱依次為：GMB50、GMB30、GME、GMB95、GMB70（表6）。其中，抗氧化活性較強的GMB50、GMB30和GME的IC50值依次為3.57、5.34、5.63 mg/mL。黑豆乙酸乙酯萃取物和正丁醇萃取物有較強的抗氧化活性，黑豆石油醚萃取物和水部分沒有明顯的抗氧化活性。黑豆石油醚萃取物、水部分的IC50值大于100 mg/mL。

2.2 化合物結構解析

化合物1：白色針晶（甲醇），1H-NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：12.90（1H，s，5-OH）、10.89（1H，br s，7-OH）、9.59（1H，br s，4’-OH）、8.33（1H，s，H-2）、7.38（2H，d，J=8.0 Hz，H-2’，6’）、6.81（2H，d，J=8.0 Hz，H-3’，5’）、6.39（1H，br s，H-6）、6.23（1H，br s，H-8）。以上數(shù)據(jù)與文獻[21]報道基本一致，故鑒定化合物1為染料木素（圖2）。

圖2 黑豆中黃酮類化合物1～5的結構5Fig.2 Structures of flavonoids 1-5 from black soybean

化合物2：白色針晶（甲醇），1H-NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：10.79（1H，br s，7-OH）、9.53（1H，br s，4’-OH）、8.33（1H，s，H-2）、7.97（1H，d，J=8.8 Hz，H-5）、7.38（2H，d，J=8.4 Hz，H-2’，6’）、6.94（1H，dd，J=8.8 Hz，2.0 Hz，H-6）、6.86（1H，d，J=2.0Hz，H-8）、6.81（2H，d，J=8.4 Hz，H-3’，5’）。以上數(shù)據(jù)與文獻[22]報道基本一致，故鑒定化合物2為大豆素（圖2）。

化合物3：白色粉末（甲醇），1H-NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：9.55（1H，s，4’-OH）、8.39（1H，s，H-2）、7.49（1H，s，H-5）、7.40（2H，d，J=8.4 Hz， H-2’，6’）、7.32（1H，s，H-8）、6.82（2H，d，J=8.4 Hz，H-3’，5’）、5.18（1H，d，J=7.2 Hz，H-1’）、3.89（3H，s，’—OCH3）。以上數(shù)據(jù)與文獻[23]報道基本一致，故鑒定化合物3為黃豆苷（圖2）。

化合物4：白色針狀結晶（甲醇），1H-NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：8.40（1H，s，H-2）、8.05（1H，d，J=8.0 Hz，H-5）、7.41（2H，d，J=8.4 Hz，H-2’，6’）、7.24（1H，d，J=2.0 Hz，H-8）、7.13（1H，dd，J=8.8 Hz，2.0 Hz，H-6）、6.82（2H，d，J=8.4 Hz，H-3’，5’）、5.18（1H，d，J=7.2 Hz，H-1’）。以上數(shù)據(jù)與文獻[24]報道基本一致，故鑒定化合物4為大豆苷（圖2）。

化合物5：白色針狀結晶（甲醇），1H-NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：12.95（1H，s，5-OH）、9.61（1H，s，4’-OH）、8.44 （1H，s，H-2）、7.40（2H，d，J=8.0 Hz，H-2’，6’）、6.83（2H，d，J=8.4 Hz，H-3’，5’）、6.73（1H，br s，H-8）、6.48（1H，br s，H-6）、5.18（1H，overlapped，H-1’）。以上數(shù)據(jù)與文獻[23]報道基本一致，故鑒定化合物5為染料木苷（圖2）。

化合物6：黃色粉末（甲醇），1H-NMR（600 MHz，CD3OD）δ：7.83（1H，d，J=2.2 Hz，H-2’）、7.58（1H，dd，J=8.5 Hz，2.2 Hz，H-6’）、6.86（1H，d，J=8.5 Hz，H-5’）、6.30（1H，d，J=2.0 Hz，H-8）、6.13（1H，d，J=2.0 Hz，H-6）、5.09（1H，d，J=7.7 Hz，H-1’）。以上數(shù)據(jù)與文獻[25]報道基本一致，故鑒定化合物6為槲皮素-3-O-葡萄糖苷（圖3）。

圖3 化合物6的結構式Fig.3 Structure of compound 6

化合物7：白色粉末（甲醇），1H-NMR（600 MHz，CD3OD）δ：7.15（1H，br s，H-2’）、6.91（1H，dd，J=8.0 Hz，2.0 Hz，H-6’）、6.80（1H，d，J=8.0 Hz，H-5’）、6.30（1H，d，J=2.0 Hz，H-8）、6.12（1H，d，J=2.0 Hz，H-6）、4.89（2H，overlapped，H-2 and H-1’）、4.21（1H，t-like，H-3）、3.89（3H，s，—OCH3）。13C-NMR（125 MHz，CD3OD）δ：158.44（C-8a）、157.85（C-7）、157.13（C-5）、148.69（C-3’）、147.05（C-4’）、132.14（C-1’）、120.63（C-6’）、115.76（C-5’）、111.92（C-2’）、102.96（C-4a）、102.59（C-1’）、98.63（C-6）、97.40（C-8）、80.14（C-2）、78.18（C-5’）、78.13（C-3’）、74.90（C-2’）、71.33（C-4’）、67.47（C-3）、62.53（C-6’）、56.44（—OCH3）、29.50（C-4）。以上數(shù)據(jù)與文獻[26]報道基本一致，故鑒定化合物7為3’-甲氧基-表兒茶素-7-O-葡萄糖苷（圖4）。

圖4 化合物7的結構式Fig.4 Structure of compound 7

化合物8：無色針晶（甲醇），通過與實驗室胡蘿卜苷標準品在3個系統(tǒng)條件下共薄層檢查，其Rf值及顯色行為一致，故鑒定化合物8為胡蘿卜苷（圖5）。

圖5 化合物8的結構式Fig.5 Structure of compound 8

化合物9：白色粉末（甲醇），1H-NMR（400 MHz，CDCl3）δ：7.71（1H，d，J=5.0 Hz，H-6）、6.42（1H，d，J=5.4 Hz，H-5）、2.37（3H，s，H-7）。13C-NMR（125 MHz，CDCl3）δ：173.1（C-4）、154.3（C-6）、148.8（C-2）、143.2（C-3）、113.0（C-5）、14.3（C-5）。以上數(shù)據(jù)與文獻[27]報道基本一致，故鑒定化合物9為麥芽酚（圖6）。

圖6 化合物9的結構式Fig.6 Structure of compound 9

化合物10：無色透明晶體（甲醇），1H-NMR（600 MHz，C5D5N）δ：7.74（3H，br s，H-7）、3.96（3H，s，OCH3）、δH5.2～4.2有幾個H信號，推測為連氧碳上H信號。13C-NMR（125 MHz，C5D5N）δ：165.2（C-6）、153.5（C-8）、150.1（C-10）、142.7（C-9）、120.2（C-6a）、117.4（C-10a）、111.2（C-7）、84.2（C-4a）、82.0（C-2）、76.3（C-4）、74.6（C-10b）、72.9（C-3）、63.3（C-11）、61.1（—OCH3）。以上數(shù)據(jù)與文獻[28]報道基本一致，故鑒定化合物10為巖白菜素（圖7）。

圖7 化合物10的結構式Fig.7 Structure of compound 10

3 結 論

采用DPPH法篩選結果表明黑豆乙酸乙酯和正丁醇部分具有較強的抗氧化活性，并從黑豆抗氧化活性較強的GME、GMB30部分分離鑒定了10 個化合物，包括8 種酚類化合物，印證了黑豆抗氧化活性與其含較多的酚類化合物有關。另外，分離得到的4 個化合物：槲皮素-3-O-葡萄糖苷（6）、3’-甲氧基-表兒茶素-7-O-葡萄糖苷（7）、麥芽酚（9）、巖白菜素（10）為首次從大豆中分離得到。實驗為明確黑豆的抗氧化活性及進一步開發(fā)提供了科學依據(jù)。

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Chemical Constituents of Antioxidant Species in Black Soybean

ZHENG Congcong SU Yanfang*′HUANG Xiong QUE Meng
(School of Pharmaceutical Science and Technology Tianjin University Tianjin 300072′China)

Objective: To investigate the chemical constituents of the antioxidant species present in black soybean. Methods: The antioxidant species were isolated and purified from black soybean via silica gel, polyamide, D-101 macroperous resin and Sephadex LH-20 column chromatography and their antioxidant activity was determined by the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical (DPPH) scavenging method. Their chemical structures were identifi ed on the basis of spectral analysis and physicochemical properties. Results: Ten compounds including seven fl avonoids were isolated and identifi ed as genistein (1), daidzein (2), glycitin (3), daidzin (4), genistin (5), quercetin-3-O-β-D-glucopyranoside (6), 3’-O-methylepicatechin-7-O-β-D-glucopyranoside (7), daucosterol (8), maltol (9), and bergenin (10). Conclusion: Compounds 6, 7, 9 and 10 were isolated from Glycine max (L.) Merr. for the fi rst time, and the antioxidant activity of black soybean is mainly attributed to the phenolic compounds.

Glycine max (L.) Merr.; black soybean; chemical constituents; fl avonoids; antioxidant activity

TS201.2

A

1002-6630（2015）06-0155-06

10.7506/spkx1002-6630-201506029

2014-07-04

新世紀優(yōu)秀人才支持計劃資助項目（NCET-09-0589）；天津市科技支撐計劃國際科技合作項目（11ZCGHHZ00800）

鄭聰聰（1987—），女，碩士研究生，研究方向為天然產(chǎn)物化學。E-mail：zhengcongcong2010@163.com

*通信作者：蘇艷芳（1972—），女，副教授，博士，研究方向為天然產(chǎn)物化學。E-mail：suyfphd@sina.com