三種山藥藥理活性成分及其礦物元素分析

陳杰桃,黃萬堅,穆 青,*

(1.復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)院,上海 201203;2.高州市鄉(xiāng)山生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司,廣東高州 525200)

三種山藥藥理活性成分及其礦物元素分析

陳杰桃1,黃萬堅2,穆 青1,*

(1.復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)院,上海 201203;2.高州市鄉(xiāng)山生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司,廣東高州 525200)

為比較不同種類山藥的活性成分,本項研究選取三個市售山藥品種進行分析檢測。分別測定了鄉(xiāng)山野淮、鐵棍山藥、參薯三種山藥中的總皂苷含量和總多糖含量,并利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)對這三種山藥中的9種礦物元素進行了測定。測量結(jié)果顯示,山藥總皂苷含量在0.01%～0.05%之間,由高到低依次為鄉(xiāng)山野淮、鐵棍山藥、參薯;總多糖含量在1.14%～3.82%之間,由高到低依次為參薯、鐵棍山藥、鄉(xiāng)山野淮。鐵棍山藥的硒含量為205.0 μg/kg,參薯和鄉(xiāng)山野淮的鋅元素含量為3.9 mg/kg和4.1 mg/kg,均高于全國代表值。綜合比較可得,鄉(xiāng)山野淮皂苷含量高,參薯多糖含量高,而鐵棍山藥綜合了二者的優(yōu)點且微量元素尤其是硒豐富,品質(zhì)優(yōu)異突出。由此可以根據(jù)不同目的進行開發(fā)利用。

鐵棍山藥,鄉(xiāng)山野淮,參薯,皂苷,多糖,礦物元素,含量測定

山藥為薯蕷科(Dioscoreaceae)薯蕷屬(Dioscorea)多年生草質(zhì)藤本植物[1],是一種具有良好的市場前景和產(chǎn)業(yè)開發(fā)潛勢的藥食兼用高效經(jīng)濟作物。山藥塊莖富含多糖、淀粉、維生素、氨基酸、礦物質(zhì)及其它生物活性物質(zhì),是山藥營養(yǎng)價值和活性作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。

多糖為山藥的主要活性成分,具有降糖[2]、調(diào)節(jié)免疫[3-4]、抗氧化[5]、抗衰老[6]等作用。其中,調(diào)節(jié)免疫和抗氧化作用備受關(guān)注,研究表明山藥多糖可通過增強小鼠淋巴細胞增殖能力,促進小鼠抗體生成和增強小鼠碳廓清能力實現(xiàn)免疫調(diào)節(jié)作用[7];而抗氧化和延緩衰老則是通過對抗自由基生成、清除自由基的方式發(fā)揮作用[8-10]。

薯蕷皂苷為山藥的活性成分之一,主要為甾體皂苷類。研究表明,薯蕷皂苷具有調(diào)節(jié)免疫、抗高血脂、抗艾滋病、抗腫瘤、抗炎鎮(zhèn)痛、保護胃腸黏膜等多種藥理作用[11]。

礦物元素是山藥的重要營養(yǎng)成分。礦物元素作為人體生理活動所必需的物質(zhì),對人體正常生長發(fā)育有著極其重要的作用,是構(gòu)成人體組織和維持正常生理活動的重要物質(zhì)。

然而不同種類的山藥,其藥理活性成分和營養(yǎng)成分差異較大。中國藥典(2015版)收載山藥商品的原植物為薯蕷科植物薯蕷(DioscoreaoppositaThunb.),鐵棍山藥是該類植物的優(yōu)良品種。除此之外,目前市場上另有同屬植物鄉(xiāng)山野淮(DioscoreafordiiPrain et Burk)、褐苞薯蕷(DioscoreapeisimilisPrain et Burk)及參薯(DioscoreaalataL.)栽培的塊莖作商品淮山藥,為比較不同種類山藥的藥理活性成分和功能成分,進而為各個種類山藥的進一步篩選和開發(fā)提供參考依據(jù),本項研究選取鄉(xiāng)山野淮、參薯和鐵棍山藥三個山藥品種進行了水分、總皂苷和總多糖的測定和礦物元素分析比較。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鄉(xiāng)山野淮、鐵棍山藥、參薯 市售山藥;薯蕷皂苷標準品和葡萄糖標準品 大連美侖生物技術(shù)有限公司;乙醇、石油醚、正丁醇、香草醛、苯酚、濃硫酸、甲醇等 國產(chǎn)分析純。

酶標儀 賽默飛世爾科技公司ThermoFisher Scientific;Prodigy電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀 Leeman;電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

1.2 樣品處理

山藥鮮樣:用自來水沖洗山藥樣品,切成1 mm薄片,立即進行下一步處理(避免褐變)。

山藥干粉:首先用自來水沖洗山藥樣品,再用蒸餾水淋洗,然后用不銹鋼刀削去表皮,將可食部分切成薄片,迅速放入鼓風(fēng)干燥箱(避免褐化),在60 ℃下烘干至恒重,計算失水量;最后研磨成粉,備用。

1.3 實驗方法

采用香草醛-硫酸法測定三種山藥中總皂苷的含量;采用苯酚-硫酸法測定三種山藥中總多糖的含量;利用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-OES)測定三種山藥中9種礦物元素的含量。

1.4 試劑的配制

1.4.1 薯蕷皂苷對照液 稱取薯蕷皂苷對照品5.2 mg,加甲醇溶解,定容至5 mL,搖勻。

1.4.2 水飽和正丁醇溶液 在分液漏斗中加入155 mL水和500 mL正丁醇,充分振搖,靜置分層,除去下層,上層即為水飽和正丁醇溶液。

1.4.3 香草醛8%的無水乙醇溶液 稱取2.0025 g香草醛,溶解于25 mL無水乙醇中。

1.4.4 葡萄糖對照液 稱取葡萄糖對照品5.0 mg,加蒸餾水溶解,定容至5 mL,搖勻。

1.4.5 苯酚80%試液 32 g苯酚加8 mL蒸餾水溶解,置冰箱中避光長期儲存。

1.4.6 苯酚5%試液 臨用前以80%苯酚配制(每次測定均需現(xiàn)配)。

1.5 標準曲線的繪制

1.5.1 薯蕷皂苷對照品的標準曲線 精密吸取薯蕷皂苷對照液180、240、360、480、540、600 μL,加入甲醇補足至1.0 mL,加入8%香草醛無水乙醇試液250 μL和72%硫酸試液 2.5 mL,搖勻,于60 ℃水浴中加熱10 min 后立即冷卻至室溫,于544 nm下測定吸光度,以薯蕷皂苷濃度C(mg/mL)為橫坐標,吸光度A為縱坐標,其線性方程為:A=0.4729C+0.1079(r=0.9998)。

1.5.2 葡萄糖對照品的標準曲線 精密吸取葡萄糖對照液100、200、300、500、600、700、800 μL,加入蒸餾水定容至10 mL,搖勻,精密吸取1 mL,加入5%苯酚試液500 μL和濃硫酸 2.5 mL,搖勻,待冷卻至室溫(約20 min),于487 nm下測定吸光度,以葡萄糖濃度C(mg/mL)為橫坐標,吸光度A為縱坐標,其線性方程為:A=10.2C-0.0031(r=0.9996)。

1.6 總皂苷的提取和含量測定

稱取100 g 鮮樣,各重復(fù)做兩份,每個樣品平行操作,置于500～1000 mL 三角錐形瓶中,分別加入500 mL 95%乙醇,室溫浸泡16 h以上,超聲功率360 W提取1 h,抽濾收集濾液,濾渣再加入500 mL 95%乙醇再次提取,合并兩次提取的濾液,將濾液旋蒸濃縮;濃縮液用適量蒸餾水稀釋,然后用石油醚脫脂2次,取水層;水層用水飽和的正丁醇萃取3次,取正丁醇層濃縮至干,稱重,即為總皂苷粗提物。將得到的粗提物用甲醇溶解并定容至100 mL,移取150 μL置于干燥潔凈的試管中,加入8%香草醛無水乙醇溶液250 μL和72%硫酸試液 2.5 mL,搖勻,于60 ℃水浴中加熱10 min后立即冷卻至室溫,用酶標儀于波長544 nm下測定吸光度,代入1.5.1中標準曲線方程,計算鮮樣總皂苷含量[12]。

1.7 多糖提取和含量測定

精密稱取山藥塊莖干粉1 g(精確到0.0001 g,每個樣品平行操作兩份)→分別加入60 mL蒸餾水→在80 ℃水浴中浸提6 h→其間不時攪拌→離心(4000 r/min，5 min)→殘渣加入30 mL蒸餾水在水浴中繼續(xù)提取6 h→合并離心后的上清液→得到山藥多糖提取液→定容至500 mL,備用。根據(jù)初試結(jié)果,分別再稀釋2～5倍,精密吸取最終稀釋液1 mL,加入5%苯酚試液500 μL和濃硫酸 2.5 mL,搖勻,待冷卻至室溫(約20 min),用酶標儀于487 nm下測定吸光度,代入1.5.2中標準曲線,計算總多糖含量,根據(jù)含水量換算為100 g鮮樣中的百分含量。

1.8 礦物元素分析

1.8.1 K、Ca、Na、Mg、Fe、Cu、Zn、Mn、Se的測定——灰化法 精密稱取500 mg 山藥干粉于石英坩堝中,置馬弗爐620 ℃中2～3 h,加入2%硝酸溶解,定容,搖勻,使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-OES)測定各元素含量[13]。

1.8.2 P的測定——消化法 精密稱取500 mg山藥干粉,加入混合酸消化液(硝酸∶高氯酸=3∶1),蓋上表面皿,置于電熱板(350℃)上消化。如消化液呈棕黑色,再補加濃硝酸,繼續(xù)加熱消化,直至消化液清亮為止。冷卻后用硝酸定容,混勻,在電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-OES)測定P的含量[13]。

1.9 數(shù)據(jù)處理

為便于比較,所有數(shù)據(jù)均根據(jù)含水量換算為鮮樣的含量。其中總皂苷和總多糖的含量表示為百分含量±平均偏差;元素分析的結(jié)果取兩次測試結(jié)果的平均值。

表2 三種山藥的礦物元素分析結(jié)果Table 2 Element analysis of three kinds of Chinese yam

注:除了硒以外的元素含量數(shù)據(jù)單位均為mg/kg鮮樣,硒的含量單位為μg/kg鮮樣。-:表示未能檢出。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分、總皂苷和總多糖的含量測定

山藥中水分含量的多少直接影響山藥的品質(zhì)、營養(yǎng)及貯藏,一般來說,水分含量越少,越可以減少微生物的生長繁殖,保持其良好的感官性狀,從而能夠更加長期保存,防止品質(zhì)的下降和營養(yǎng)的流失。結(jié)果表明,測試山藥樣品的水分含量比全國代表值低4.9%～20.3%。因此,相對于普通山藥來說,測試山藥可以保存更長時間,具有更好的貯藏性,其中以參薯的含水量最低(63.5%)。

表1 三種山藥樣品中含量測定結(jié)果(%)Table 1 Results of components content of three kinds of Chinese yam(%)

注:總皂苷和總多糖含量單位均換算為g/100 g鮮樣。

皂苷和多糖在山藥中作為保健功能成分具有重要價值,其中測試山藥品種總皂苷含量在0.01%～0.05%之間,由高到低依次為鄉(xiāng)山野淮、鐵棍山藥、參薯;總多糖含量在1.14%～3.82%之間,由高到低依次為參薯、鐵棍山藥、鄉(xiāng)山野淮,與皂苷含量順序正好相反,由此可見,山藥種類不同,藥理活性成分含量具有一定差異,因此不可以單一活性成分評價山藥品種的好壞,而應(yīng)綜合比較各個成分加以合理開發(fā)利用。

2.2 礦物元素分析結(jié)果

結(jié)果表明,不同品種的山藥礦物元素含量存在一定差異,然而都具有明顯的共同點就是鉀含量遠高于其他元素。除了鐵棍山藥,其它山藥的鉀含量均高于全國代表值2130.0 mg/kg。以鄉(xiāng)山野淮的鉀含量最高,達到2794.6 mg/kg鮮重,其次是參薯、鐵棍山藥。除此之外,三種山藥的磷含量均高于全國代表值(340 mg/kg),由高到低依次是鄉(xiāng)山野淮、鐵棍山藥、參薯。

檢測到的鋅元素含量,同樣除了鐵棍山藥,其它山藥的鋅含量均高于全國代表值2.7 mg/kg,由高到低依次是鄉(xiāng)山野淮、參薯、鐵棍山藥。

分析結(jié)果表明,只有鐵棍山藥的硒含量被檢測出來,且其含量(205.0μg/kg)遠高于全國代表值(5.5 μg/kg)。由于ICP-OES僅能測出大于1 μg/g的物質(zhì),其它山藥的硒需要進一步通過更加靈敏的檢測器(如ICP-MS)才能測出。

銅元素在三個山藥品種的含量均小于或等于全國代表值(2.4 mg/kg),由高到低依次是鄉(xiāng)山野淮、參薯、鐵棍山藥。

對于鈣、鎂、鐵、鈉、錳元素,在鐵棍山藥中,這五種元素的含量均高于全國代表值,尤其是鈣含量遠高于參薯、鄉(xiāng)山野淮以及全國平均值。而在參薯中則均低于全國代表值。鄉(xiāng)山野淮中鐵、錳的含量高于全國代表值,而鈣、鎂、鈉的含量則低于全國代表值。

礦物元素是機體重要組成成分,維持著機體細胞滲透壓與機體的酸堿平衡。不同山藥品種的礦物元素質(zhì)量分數(shù)差別較大,這與其所種植的土壤和施肥種類相關(guān)。

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明,不同品種的山藥特色不同,由于生長環(huán)境不同,土壤、氣候、水源、施肥等都影響到營養(yǎng)成分和功能成分的積累,從而使終產(chǎn)品在營養(yǎng)和功能成分含量上有較大差異。對不同山藥品種成分進行考察,可為進一步開發(fā)為食品和加工原料時選擇適宜品種提供參考。

皂苷和多糖是山藥中的藥理活性成分,而礦物元素則是山藥中的營養(yǎng)成分。近些年來,礦物元素尤其是硒和鋅受到了特別的關(guān)注。硒在體內(nèi)是某些酶的重要組成部分,它能清除自由基而起到抗衰老的作用,能促進體內(nèi)抗體的合成、提高機體免疫力,可解除體內(nèi)重金屬的毒害,此外,硒對一些化學(xué)致癌物質(zhì)還有抑制作用,能控制多種癌癥的發(fā)展而具有抗癌效應(yīng)[15]。而鋅也是人體多種鋅依賴酶的必要物質(zhì),它還能與唾液蛋白、金屬硫蛋白結(jié)合,具有多方面的復(fù)雜的生理功能。人體缺鋅會造成味覺異常,食欲下降,會出現(xiàn)上皮損傷、粘膜潰瘍、脫發(fā)和免疫力低下等癥狀。另一方面,鋅還是RNA聚合酶和DNA聚合酶活化所需的必需元素,缺鋅會造成人體發(fā)育遲滯,兒童缺鋅會嚴重影響身體發(fā)育[16]。

根據(jù)本項研究結(jié)果顯示,鄉(xiāng)山野淮總皂苷和鋅含量較高,既可作為薯蕷皂苷提取的原材料,亦可作為保健食品;參薯薯型較好,多糖和鋅含量較高,可作為保健食品開發(fā);鐵棍山藥含硒量高,總皂苷和總多糖均較高,品質(zhì)優(yōu)異且突出,可根據(jù)需要,作為不同選種目標的育種材料或種質(zhì)創(chuàng)新的基本材料加以利用。

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Active components and mineral elements analysis of three kinds of Chinese yam

CHEN Jie-tao1,HUANG Wan-jian2,MU Qing1,*

(1.School of Pharmacy,Fudan University,Shanghai 201203,China; 2.Rural Ecological Agriculture Development Co.,Ltd. of Gaozhou City,Gaozhou 525200,China)

To investigate the active component of different yam varieties,three commercially available yam varieties were collected and used in this research. The total polysaccharide and saponins were analyzed. ICP-OES was used to determine the mineral element in these three yam varieties. The results showed that the total saponins were ranging from 0.01% to 0.05%,in an ascending order asDioscoreafordii,Dioscoreaopposita,Dioscoreaalata. And their total polysaccharide was ranging from 1.14% to 3.82%,respectively,in a descending order. Content of mineral elements in these three yam varieties was different. Especially,Dioscoreaoppositawas rich in selenium(205.0 μg/kg),whileDioscoreafordiiandDioscoreaoppositawere rich in zinc,which were 3.9 mg/kg and 4.1 mg/kg,and this content was higher than national average. Therefore,Dioscoreafordiiwas rich in saponins,whileDiosocoreaalatawas rich in polysaccharide. AndDioscoreaoppositawas rich in both saponins and polysaccharide as well as mineral elements,especially in selenium. According to this result,they can be used for different purpose.

Dioscoreaopposita;Dioscoreaalata;Dioscoreafordii;saponins;polysaccharide;mineral element;determination

2016-10-25

陳杰桃(1991-),女,博士研究生,研究方向:天然藥物化學(xué),E-mail:chenjietaonpc@sina.com。

*通訊作者:穆青(1964-),男,博士,教授,研究方向:天然藥物化學(xué),E-mail:muqing@fudan.edu.cn。

TS201.4

A

1002-0306(2017)07-0352-04

10.13386/j.issn1002-0306.2017.07.059