鐵皮石斛花多糖相對分子質量及其單糖組成的研究

張四杰　錢正　劉京晶　張新鳳　斯金平

[摘要]為了明確鐵皮石斛花中多糖相對分子質量分布及其單糖組成，該研究采用高效凝膠色譜和柱前衍生UPLC對11個鐵皮石斛花樣品的多糖進行了相對分子質量及其單糖組成分析，并利用SPSS 190軟件根據(jù)組成的單糖峰面積進行聚類分析，結果表明11個雜交家系鐵皮石斛花的粗多糖均分離為三部分（DOP1，DOP2和DOP3），其平均相對分子質量分別為553×105，349×105和212×105。鐵皮石斛花多糖主要由葡萄糖、甘露糖、半乳糖、半乳糖醛酸和阿拉伯糖5種單糖組成，其中甘露糖組成比例最高，其與葡萄糖比值為0302～3335；不同家系樣品多糖中各單糖的相對含量存在一定差異，11個家系按單糖組成及相對含量劃分為4類，該研究基本明確了鐵皮石斛花中多糖相對分子質量分布及單糖構成，為其資源利用打下基礎。

[關鍵詞]鐵皮石斛花； 多糖； 相對分子質量分布； 單糖組成； 高效凝膠色譜； 超高效液相

[Abstract]In order to provide new information on polysaccharide in Dendrobium officinale flowers，the monosaccharide composition and relative molecular mass distribution of 11 families of flowers were investigated and analyzed by high performance gel filtration chromatography （HPGFC） and precolumn derivatization ultra performance liquid chromatography （UPLC） in this study Then cluster analysis was carried out for the monosaccharide peak areas by utilizing SPSS 190 software The results showed that the polysaccharides of all the above 11 hybrid families of D officinale flower were separated into three fractions （DOP1， DOP2 and DOP3） with the average relative molecular mass of 553×105， 349×105 and 212×105 The polysaccharides in 11 different families were mainly composed of glucose， mannose， galactose， galacturonic acid and arabinose； mannose had the highest proportion among them， with mannose/glucose ratio of 03023335 Additionally， the relative contents of various monosaccharides in different families varied 11 families of D officinale flower could be classified into four categories according to their monosaccharide components and relative contents In this study， the relative molecular mass distribution and monosaccharide composition of polysaccharides in D officinale flowers were defined， which can provide foundations for its resource utilization.

[Key words]Dendrobium officinale flower； polysaccharide； relative molecular mass distribution； monosaccharide composition； HPGFC； UPLC

鐵皮石斛Dendrobium officinale Kiumra et Migo屬蘭科石斛屬Dendrobium多年生附生草本植物，以莖入藥，具有滋陰清熱、益胃生津之功效[1]。在栽培生產(chǎn)中，鐵皮石斛花量較大，民間多鮮食或烘干泡茶，應用歷史悠久。鐵皮石斛花具有舒緩精神緊張、滋陰護肝等功效[2]，主要含有多糖、黃酮碳苷、揮發(fā)性成分、氨基酸等主要成分[36]。藥典規(guī)定鐵皮石斛莖的多糖含量不低于2500%，其中葡萄糖與甘露糖比值為24～80，且多糖的活性與其相對分子質量大小，含量和所含單糖組成比例密切相關[79]。鐵皮石斛花多糖含量低于莖[10]，但其相對分子質量大小、組成多糖的單糖類型和組成比例與莖是否相同尚不清楚。為了更好地利用鐵皮石斛花資源，本實驗選取11個雜交家系鐵皮石斛花，利用高效凝膠色譜分析多糖的相對分子質量分布，并將粗多糖進行柱前酸水解及衍生，采用UPLC測定多糖中單糖組成，明確鐵皮石斛花中多糖的具體相對分子質量分布及單糖組成比例，以期為鐵皮石斛花質量評價及資源利用提供理論依據(jù)。

1材料

Acquity超高效液相色譜儀（PDA檢測器，美國Waters公司）；Agilent1200高效液相色譜系統(tǒng)（RID檢測器，美國Agilent公司） ；紫外可見分光光度計（Thermo Scientific GENESYS 10s UVVIS）；DKS24型電熱恒溫水浴鍋（上海森信實驗儀器有限公司）；D37520型高速離心機（德國Heraeus公司）；DHG9416A恒溫電熱鼓風干燥箱；KQ500DE型數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；ALPHA 12 LD Plus凍干機（北京博勱行儀器有限公司）；AB104N電子分析天平（梅特勒托利多儀器上海有限公司）。endprint

鼠李糖（批號 111683200401）、D半乳糖醛酸（批號 111646200301）、D葡萄糖（批號 110833200503）、D葡萄糖醛酸（批號 140648200602）、D甘露糖（批號 140651200602）對照品均購于中國食品藥品檢定研究院；D半乳糖（批號 20120209）、D阿拉伯糖（批號 20120209）、木糖（批號 B21880）對照品均購于上海源葉生物科技有限公司；1苯基3甲基5吡唑啉酮（PMP）購于國藥集團化學試劑有限公司；水為去離子水，乙腈為色譜純，其他試劑為分析純。

供試的11個不同雜交家系鐵皮石斛花樣品，2016年6月14日采集于浙江省臨安市天目山鎮(zhèn)橫塘村麻泥角弄（東經(jīng)119°26′11″，北緯30°20′30″，海拔280 m），經(jīng)浙江農(nóng)林大學斯金平教授鑒定為蘭科石斛屬植物鐵皮石斛花，經(jīng)過80 ℃殺青，60 ℃徹底烘干，粉碎，過60目篩備用。其中C13為天目山野生種質，共有3種栽培模式，分別為巖壁附生（C13壁）、梨樹附生（C13梨）及盆栽（C13），其他均為智能溫室盆栽樣品，親本名稱及子代農(nóng)藝性狀見表1，圖1。

2方法

21鐵皮石斛花總多糖含量測定

211供試品溶液制備

精密稱定鐵皮石斛花干樣0300 0 g，加入蒸餾水200 mL，水浴回流25 h，趁熱過濾，定容到250 mL，搖勻靜置，取提取液5 mL于50 mL離心管中，加無水乙醇25 mL，4 ℃冷藏1 h，6 000 r·min-1離心1 h，棄上清液，沉淀加80%乙醇20 mL離心30 min，去上清液，最后沉淀加20 mL 80%乙醇離心20 min，棄上清液，沉淀加熱水溶解定容至50 mL。精密吸取1 mL提取溶液加1 mL 5%苯酚溶液，最后精密加入5 mL濃硫酸，混勻，冰水中靜置5 min，沸水浴20 min，取出冰水中放涼，以1 mL水為空白，于488 nm處測定吸光度，試驗平行3次。

212標準曲線制備

精密稱取葡萄糖1000 0 mg，定容至10 mL，即配制成01 g·L-1的標準液，然后分別精密吸取01，02，04，06，08，1 mL標準液于試管中，加水補足至1 mL，精密加入5%苯酚溶液1 mL，混勻，精密加入5 mL濃硫酸，混勻，冰水中靜置5 min，沸水浴 20 min，取出冰水中冷卻，于488 nm 處測定吸光度，以葡萄糖濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制標準曲線，得其回歸方程為 Y=12898X+0064 1（R2=0999 8），結果表明葡萄糖質量濃度在0005～005 g·L-1與吸光度呈良好的線性關系。

22鐵皮石斛花多糖相對分子質量分布及其質量分數(shù)測定

221鐵皮石斛花粗多糖提取

稱取不同家系鐵皮石斛花粉末各0500 0 g，加入10倍體積水，水浴回流提取25 h，過濾，收集濾液，殘渣重復煎煮3次，合并濾液，分別離心，合并上清液，濃縮到20 mL，玻璃棒一邊攪拌一邊緩慢加入80 mL無水乙醇，在4 ℃溫度下，醇沉48 h，離心，倒出上清液，將沉淀用丙酮反復洗滌2次，真空冷凍干燥得到鐵皮石解花多糖粗品。多糖溶液中1∶5 的比例加入Sevags試劑（正丁醇氯仿 1∶4）混合液，充分搖勻，震蕩2 min，溶液成乳濁液，室溫下3 000 r·min-1離心20 min，取上清液放入透析袋流水透析72 h，蒸餾水透析24 h后，冷凍干燥，得鐵皮石斛花粗多糖。準確稱取鐵皮石斛花粗多糖1000 0 mg，加入1 mL 雙蒸水，配成1 g·L-1水溶液，045 μm濾膜過濾，備用。

222對照品溶液制備

2221多糖相對分子質量測定對照品溶液制備準確稱取平均相對分子質量分別為805×105，366×105，200×105，113×105，488×104，217×104，62×103的普蘭糖各1000 0 mg，精密加入1 mL雙蒸水，配置成每種標樣的質量濃度為1 g·L-1，充分搖勻，045 μm濾膜過濾，即得。

2222多糖各分離流分質量分數(shù)測定對照品溶液制備準確稱取平均相對分子質量為366×105普蘭糖對照品，精確至0000 1 g，用流動相配置成質量濃度為5，25，2，1，0625，0312 5，0156 2 g·L-1一系列對照品溶液，045 μm濾膜過濾，即得。

223高效凝膠色譜條件

高效凝膠色譜分析柱為XtimateTM SEC300 （78 mm× 300 mm，5 μm），兩柱串聯(lián)，流動相為雙蒸水，進樣量10 μL，流速10 mL·min-1，示差折光檢測器（RID），柱溫35 ℃。

23鐵皮石斛花多糖中單糖組成種類測定

231鐵皮石斛花多糖完全酸水解和衍生化產(chǎn)物制備

精密吸取21項下多糖溶液1 mL，置于水解管中，加30 mol·L-1的鹽酸溶液05 mL，封口，混勻，110 ℃水解1 h，放冷，加30 mol·L-1的氫氧化鈉溶液05 mL調pH至中性，備用。吸取上述溶液及配置好的01 g·L-1的單糖對照品溶液各400 μL，加05 mol·L-1PMP甲醇溶液和03 mol·L-1的氫氧化鈉溶液各400 μL，混勻，封口，70 ℃水浴100 min；加03 mol·L-1鹽酸溶液500 μL，混勻，用三氯甲烷萃取3次，每次2 mL，棄三氯甲烷層，水層離心后過045 μm的微孔濾膜備用。

232色譜條件

ACQUITYBEH C18色譜柱，流動相002 mol·L-1乙酸銨（A）乙腈（B），梯度洗脫（0～7 min，17%B；7～71 min，17%～20%B；71～20 min，20%B；20～201 min，20%～17% B；201～24 min，17%B），柱溫35 ℃，檢測波長254 nm，進樣量3 μL。endprint

233方法學考察

2331精密度試驗取同一供試品溶液，在232項下的色譜條件下，重復進樣6次，測定的5種單糖的保留時間和峰面積的RSD均小于20%，表明儀器精密度良好。

2332穩(wěn)定性試驗取同一供試品溶液，在232項下的色譜條件下，在0，2，4，8，16，24 h分別進樣測定，測得5種單糖的保留時間和峰面積的RSD均小于30%，表明供試樣品溶液在24 h內穩(wěn)定。

2333重復性試驗取同一鐵皮石斛花樣品6份，按21條件下提取，231項條件下水解和衍生化處理，在232項下的色譜條件下測定，測得5種單糖的保留時間和峰面積的RSD均小于20%，表明該方法的重復性良好。

3結果

31鐵皮石斛花多糖各流分相對分子質量及其質量分數(shù)測定

311不同家系鐵皮石斛花總多糖含量

鐵皮石斛花作為非藥用部位，其總多糖含量低于藥典對莖的含量要求（<25%）[11]，通過測定可知，所有雜交家系花中多糖的平均質量分數(shù)為6921 mg·g-1，變幅為3943～8856 mg·g-1（40%～90%），變異系數(shù)為2646%。3種栽培模式下的樣品中，C13巖壁附生的花中多糖質量分數(shù)（6772 mg·g-1）明顯低于其盆栽和梨樹附生花中多糖質量分數(shù)（8856，8220 mg·g-1），次生代謝物質積累與環(huán)境關系密切[12]，可能是巖壁附生的鐵皮石斛受光照強度及溫度影響，其次生代謝物質的合成積累較旺盛，消耗較多的養(yǎng)分，導致多糖含量較低。

312鐵皮石斛花多糖相對分子質量分布

將配制的不同相對分子質量大小的普蘭糖標準溶液經(jīng)HPGFC分析，以LogMw為縱坐標，保留時間tR為橫坐標，得線性回歸方程為Y=-0242 3X+7948 5 （R2 =0996）。將221項下制備的不同雜交家系鐵皮石斛花多糖溶液在相同色譜條件下進行分析，從圖2可看出鐵皮石斛花多糖在高效凝膠色譜柱中按相對分子質量大小共分離為3部分，分別為DOP1，DOP2和DOP3，其中DOP1和DOP3峰形較寬，說明這2個流分中多糖成分的相對分子質量分布范圍較大；而DOP2峰形較窄，且為單一對稱峰，說明DOP2中的多糖相對分子質量分布相對集中，為均一分布。根據(jù)線性回歸方程計算各雜交家系花中多糖相對分子質量大小，從表2可知，DOP1，DOP2和DOP3平均相對分子質量為553×105，349×105和212×105，說明鐵皮石斛花中的多糖多為相對分子質量較大的多糖。另外，鐵皮石斛花多糖相對分子質量分布在11個雜交家系中差異較大，DOP1相對分子質量變幅為505×105～631×105，DOP2相對分子質量變幅為300×105～443×105，DOP3相對分子質量變幅為173×105～247×105。鐵皮石斛多糖的合成和積累受生長時間和環(huán)境影響較大，在植物不同部位中分布及組成也不同。張勇等采用高效凝膠色譜法測得鐵皮石斛莖和花中多糖相對分子質量分布均為2部分，但平均相對分子質量差別較大，莖為206×105和15×104，花為351×105和36×104[13]。本實驗測得花中多糖主要由3部分組成，可能是由于鐵皮石斛原料和提取純化的方法不同，所得到的鐵皮石斛花多糖相對分子質量個數(shù)及大小也不同[1415]。

313DOP1，DOP2和DOP3質量分數(shù)

選擇相對分子質量為366×105普蘭糖對照品，將凝膠色譜峰面積與標準溶液的質量濃度進行線性回歸，得線性方程為Y=82 428X+5 2082，r=0999 1，多糖質量濃度在0156 25～5 g·L-1呈現(xiàn)良好的線性關系，色譜圖見圖3。根據(jù)回歸方程計算得出不同雜交家系鐵皮石斛花多糖DOP1，DOP2和DOP3相對于粗多糖的質量分數(shù)，見表2。各樣品間多糖DOP1，DOP2，DOP3質量分數(shù)差異較大，其中DOP1占有比例最大，平均質量分數(shù)為3419%，顯著高于DOP2（1572%）和DOP3（1983%）。

32鐵皮石斛花多糖中單糖組成種類及其比例分析

將231項下制備液經(jīng)UPLC色譜分析，結果見圖4。通過對11個鐵皮石斛花樣品多糖酸水解后的衍生化產(chǎn)物的指紋圖譜和生成的對照譜圖進行分析，確定5個主要共有峰，即鐵皮石斛花多糖中的主要單糖組成為甘露糖、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖。通過比較對照品和樣品譜圖，在樣品中未能檢測到鼠李糖、木糖和葡萄糖醛酸，與莖中多糖中的單糖組成相比較，鐵皮石斛花多糖中未檢測到木糖[16]，但含有相同的甘露糖、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖這5種成分。

在中藥指紋圖譜中一般選擇含量比較高并且穩(wěn)

定的峰作為參照峰，在鐵皮石斛花多糖中5種單糖中，葡萄糖的含量較高且比較穩(wěn)定，因此選擇葡萄糖為參照峰，計算其他4種單糖相對峰面積，見表3。11個不同家系鐵皮石斛花多糖中各單糖的組成比例存在一定差異，其中甘露糖所占比例最大，其相對峰面積變幅為0302～3335，變異系數(shù)為4948%；半乳糖醛酸相對峰面積變幅為0116～1243，變異系數(shù)為5893%；半乳糖相對峰面積變幅為0239～1076，變異系數(shù)為5196%；阿拉伯糖相對峰面積變幅為0395～1845，變異系數(shù)為6658%；4種單糖的相對峰面積變異系數(shù)由大到小為阿拉伯糖>半乳糖醛酸>半乳糖>甘露糖。結果表明甘露糖相對峰面積變異系數(shù)最小，其相對峰面積貢獻率最大，阿拉伯糖、半乳糖、半乳糖醛酸相對峰面積貢獻率較小。

3311個雜交家系鐵皮石斛花聚類分析

選取鐵皮石斛花多糖中指標性單糖組分，采用SPSS190軟件利用歐氏距離、離差平方和法進行聚類分析，以10（15）間距為軸，可將11個鐵皮石斛花家系聚為四大類，見圖5。其中，6A2B和C13 2個家系的半乳糖醛酸、半乳糖和阿拉伯糖的峰面積較為接近，聚為一類，另外2個家系莖均較粗，花瓣心淺黃色，說明外觀性狀和成分組成具有相似性；endprint

1甘露糖；2.鼠李糖；3.葡萄糖醛酸；4.半乳糖醛酸；5.葡萄糖 ；6.半乳糖；7.阿拉伯糖；8.木糖。

5×163，9×163，13×163，5×168，78×69和C13梨樹附生6個家系甘露糖、半乳糖醛酸和半乳糖峰面積較為接近，歸為一類；13×168和17×163半乳糖醛酸、半乳糖和阿拉伯糖峰面積較為接近，聚為一類；C13巖壁栽培樣品五種單糖峰面積較為接近，單獨聚為一類。從聚類結果來看，遺傳因素和栽培環(huán)境是決定鐵皮石斛花外觀及成分組成的關鍵因素：以親本163為父本的雜交家系5種單糖組成比例差異較大，并未聚為一類，說明物質積累受另一親本遺傳因素的影響較大；3種栽培環(huán)境下的C13品系單糖組成比例顯著不同。

4討論

本文通過高效凝膠色譜測得鐵皮石斛花多糖由三部分組成（DOP1，DOP2和DOP3），平均相對分子質量為553×105，349×105和212×105，且均為相對分子質量較大的多糖，其中DOP1占總多糖比例最大。不同家系鐵皮石斛花多糖中單糖組成種類基本相同，主要包括半乳糖醛酸、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和甘露糖，各單糖組成比例不同，甘露糖和葡萄糖在多糖中分布較多，尤其甘露糖貢獻率最大。2015年版《中國藥典》中規(guī)定，鐵皮石斛莖多糖中甘露糖與葡萄糖峰面積比為24～80，本實驗中9×163，78×69花多糖中甘露糖與葡萄糖比值在此范圍之內，說明多糖合成和積累在不同部位中具有相似性。不同家系鐵皮石斛花總多糖含量及各單糖組成比例也均存在一定差異，通過聚類分析，形成親緣關系較為接近的4類，每一類親緣關系較近的家系在單糖組成比例上較為接近，且花色與花形態(tài)較為接近。本實驗結果明確了不同家系鐵皮石斛花多糖相對分子質量大小與含量，以及多糖的單糖組成種類和組成比例，為鐵皮石斛的資源利用及品種選育提供理論基礎。

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[責任編輯孔晶晶]endprint