晝夜溫差處理下鐵皮石斛原球莖松柏苷和紫丁香苷含量的測定

王叢巧 王培育 郭艷芳 魯瑤 彭麗云 陳青青 林玉玲 賴鐘雄

摘? 要? 研究不同晝夜溫差對鐵皮石斛原球莖松柏苷、紫丁香苷含量的影響，為開發(fā)鐵皮石斛原球莖作為藥材提供研究基礎(chǔ)。采用光照培養(yǎng)箱設(shè)置不同溫差處理，采用超高效液相色譜法測定松柏苷、紫丁香苷含量變化。建立同時測定松柏苷和紫丁香苷的超高效液相色譜法，以ACQUITY UPLC BEH C18（2.1 mm×100 mm，1.7 μm）為分析柱;流動相：1%乙酸水溶液（A）和甲醇（C）。正交試驗研究提取方法，結(jié)果表明用純水提取，料液比1∶40，提取1 h（每0.5 h震蕩一次），2種物質(zhì)提取率最高。采用此方法測定4個晝夜溫差處理的鐵皮石斛原球莖樣品，結(jié)果表明，對照0 ℃溫差松柏苷、紫丁香苷整體變化趨于平緩，8 ℃溫差處理下，松柏苷和紫丁香苷在10 d的處理周期下都表現(xiàn)出含量增加，且明顯優(yōu)于其他處理。4 ℃溫差處理兩物質(zhì)含量在第15天達到最高，12 ℃溫差處理兩物質(zhì)含量前期高于對照處理，處理后期低于對照處理，且低于4 ℃、8 ℃溫差處理。晝夜溫差影響鐵皮石斛原球莖松柏苷、紫丁香苷含量，一定范圍內(nèi)的溫差呈現(xiàn)促進作用，溫差過大則出現(xiàn)抑制作用。

關(guān)鍵詞? 鐵皮石斛;原球莖;松柏苷;紫丁香苷;超高效液相色譜;晝夜溫差

中圖分類號? S-3? ? ? 文獻標識碼? A

鐵皮石斛（Dendrobium officinale）是蘭科石斛屬植物[1]，在中國乃至整個亞洲石斛作為一種中草藥的藥用價值均得到了重視。烘干成螺旋狀的鐵皮石斛叫“鐵皮楓斗”，而今生物活性成分的測定和確認使“楓斗”的滋補功效更為顯著[2]。野生鐵皮石斛資源稀少而且瀕臨滅絕。鐵皮石斛的一些活性成分如多糖、黃酮、生物堿是十分重要的藥用成分[3-4]。

松柏苷和紫丁香苷屬于苯丙素酚類物質(zhì)，廣泛存在于植物中，在黃皮[5]、椿皮[6]、丁香[7]、蛇菰[8]、天山雪蓮[9]中均檢測到松柏苷、紫丁香苷。松柏苷具有一定的抗氧化的作用[8]，紫丁香苷具有抗炎鎮(zhèn)痛[9-10]、抗高血糖[11]、止血[12]和防輻射的作用[13]。李巖等[14]應(yīng)用高效液相色譜法測定鐵皮石斛中的酚酸類物質(zhì)，周桂芬等[15-16]應(yīng)用高效液相色譜法測定鐵皮石斛中黃酮碳苷、柚皮素[17]，張淋潔等[18]、周桂芬等[19]等用高效液相色譜法測定鐵皮石斛中單糖和多糖，使用高效液相色譜法存在耗時長、分離度差等缺點，測定過程需要耗費1～3 h[19-20]，而超高效液相色譜法（UPLC）具有高效、分離度高、峰形尖銳等特點[21]，已經(jīng)成為次生代謝產(chǎn)物檢測的有效工具。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于晝夜溫差對作物影響進行了一系列的研究，證明晝夜溫差[22]對作物光合[23]、生理特性[24]、花芽分化[25]、物質(zhì)積累[26]及產(chǎn)量品質(zhì)[27]等方面均有顯著影響。溫度的改變會導(dǎo)致植物光能利用率變化，從而影響生物量及果實碳水化合物的積累[28]。溫度是植物體內(nèi)物質(zhì)積累的重要影響因子。陳艷秋等[29]對番茄的研究表明，晝夜平均溫度不變的情況下，適當(dāng)?shù)臅円箿夭钣欣谔岣咦屎凸麑嵠焚|(zhì)。鄭衛(wèi)杰等[30]在對文心蘭的研究表明晝夜溫差為15 ℃時最有利于干物質(zhì)的積累和葉綠素的合成。楊博等[31]研究溫差對非洲菊的影響，表明晝夜溫差為9 ℃時最有利于可溶性糖的合成和干物質(zhì)的積累。艾娟等[32]研究溫度對鐵皮石斛生長及生理特性的影響表明隨著溫差的增大葉綠素總量都呈現(xiàn)下降趨勢。

組培技術(shù)的發(fā)展使其越來越多地應(yīng)用到脫毒苗的生產(chǎn)、育種和藥物及其他生物制劑的工業(yè)化生產(chǎn)中。何鐵光等[33]認為利用原球莖代替成苗，并以組織培養(yǎng)物代替其原植株成為藥源是實現(xiàn)野生石斛資源可持續(xù)利用的有效方式之一，這對拯救野生石斛資源有著極其重要的意義。在天山雪蓮研究中，野生藥材中紫丁香苷的含量遠低于天山雪蓮組織細胞培養(yǎng)物中的含量，采用組織細胞培養(yǎng)的方法大量生產(chǎn)紫丁香苷顯示出前景[9]。

在鐵皮石斛方面多糖[34-35]、生物堿[36]等次生代謝產(chǎn)物研究較多[37]，酚類[38-39]、木質(zhì)素[40]的研究較少，溫差對鐵皮石斛松柏苷和紫丁香苷的研究也偏少。因此本研究采用原球莖為材料比較不同晝夜溫差對鐵皮石斛原球莖松柏苷、紫丁香苷積累的影響，旨在找到最適合鐵皮石斛原球莖松柏苷和紫丁香苷積累的溫差，為開發(fā)鐵皮石斛原球莖作為藥材，大規(guī)模生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 材料與試劑? 鐵皮石斛原球莖為福建農(nóng)林大學(xué)園藝植物生物工程研究所保存。選取呈圓錐狀、淡綠色、尚未分化的原球莖進行增殖培養(yǎng)。光照培養(yǎng)箱設(shè)置4個溫差（晝/夜）處理，分別為0 ℃（25 ℃ /25 ℃）（對照），4 ℃（25 ℃/21 ℃），8 ℃（25 ℃ /17 ℃），12 ℃（25 ℃ /13 ℃），接種在1/2 MS+50 g/L土豆+25 g/L蔗糖+6 g/L瓊脂的培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，培養(yǎng)基pH 5.4～5.8，光照時間12 h/d，光照強度2000～2500 lx。

紫丁香苷（純度98.84%），北京索萊寶科技有限公司;松柏苷（純度98.9%），上海源葉生物科技有限公司。甲醇（色譜純），德國默克股份兩合公司;乙酸乙酯（分析純）、乙酸（分析純），太倉滬試試劑有限公司;無水乙醇（分析純），上海沃凱生物技術(shù)有限公司。

1.1.2? 儀器與設(shè)備? Waters Acquity UPLC色譜儀，美國Waters公司;純水器，廈門銳思捷水純化技術(shù)有限公司;KQ-200SPDE型雙頻數(shù)控超聲波清洗器，東菀市科橋超聲波設(shè)備有限公司;IKA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、LGJ-25C冷凍干燥機，北京四環(huán)科學(xué)儀器廠有限公司。

1.2? 方法

1.2.1? 標準溶液的配制? 準確稱取松柏苷和紫丁香苷標準物質(zhì)各5.00 mg于5.00 mL 容量瓶中，分別用甲醇溶解并定容至刻度，配制成1 mg/mL 的標準品母液，存放于棕色瓶中，?20 ℃保存?zhèn)溆?。臨用前，用色譜純甲醇溶液采用逐級稀釋法將標準品母液配制成一系列質(zhì)量濃度的混合標準品溶液（1、3、5、10、30、50、100、300 mg/L）。

1.2.2? 樣品前處理? 以鐵皮石斛0 ℃溫差處理材料為樣品，凍干粉碎制樣過40目篩備用。參考李巖等[14]、黃相中等[41]、鄭潔等[42]方法對提取劑類型、提取時間和提取料液比進行正交試驗，優(yōu)化鐵皮石斛原球莖前處理條件，分別設(shè)計3個水平：提取劑：純水、甲醇、70%乙醇;提取時間：1 h、1.5 h、2 h;料液比：1∶40、2∶40、3∶40，選擇L9（34）正交表，將3個因素分別定為第1、2、3列，根據(jù)正交表安排進行試驗，試驗設(shè)計如表1所示。準確稱取0.25 g樣品至試管中，按比例加入提取劑，置于超聲波振蕩提取60 min（每0.5 h顛倒混勻一次），用離心機離心，取上清，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)至干;甲醇定容至10.00 mL，0.22 μm微孔濾膜過濾后上機。

1.2.3? 色譜條件? 色譜柱 ACQUITY UPLC BEH C18分析柱（2.1 mm×100 mm，1.7 μm），柱溫、流動相類型和流速參考冉玥等[43]和鄭潔等[42]的方法。

1.3? UPLC分析方法的考察

1.3.1? 線性范圍和檢出限? 在上述1.2.3色譜分析條件下，測定一系列質(zhì)量濃度的標準溶液。以測得的各個酚類物質(zhì)積分峰面積為縱坐標，質(zhì)量濃度為橫坐標繪制標準曲線。

1.3.2? 精密度試驗? 將同一標準混合溶液，按照1.2.3色譜條件連續(xù)進樣6次，測定各標準物質(zhì)的積分峰面積，以其為對象，計算其相對標準偏差（RSD）以考察色譜方法的精密度。

1.3.3? 重復(fù)性試驗? 按1.2.3方法連續(xù)重復(fù)測定同一實際樣品，通過計算各成分的積分峰面積的RSD以考察方法的重復(fù)性。

1.3.4? 穩(wěn)定性試驗? 按1.2.2方法制備同一樣品溶液，在1.2.3色譜條件下，分別于0、2、4、6、8、10、12、24、48、72 h進樣5 μL，測定樣品中2種物質(zhì)的含量。

1.3.5? 加樣回收率試驗? 以鐵皮石斛原球莖為試樣，進行加樣回收率試驗，每個試驗3次重復(fù)。根據(jù)樣品中各酚類物質(zhì)含量確定該種物質(zhì)的加樣量，按照1.2.2前處理方法及1.2.3分析方法進行試驗，驗證該方法的準確性。

1.4? 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件以及DPS軟件進行統(tǒng)計分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? UPLC分析方法的建立

2.1.1? 柱溫和流動相的選擇? 在1.2.3色譜條件下，優(yōu)化比較后分別為柱溫35 ℃、1%乙酸水溶液（A）和甲醇（C）流動相體系能使結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似的兩種酚類物質(zhì)能夠分離，試驗優(yōu)化后確定的梯度洗脫條件為起始0% A;0～3 min 80% A;3 min 80% A;8～10 min 95% A。流速：0.20 mL/min，柱溫：35 ℃;進樣量為5.0 μL;波長掃描范圍190～400 nm，定量波長為283 nm。

2種物質(zhì)混合標準液及鐵皮石斛原球莖樣品色譜圖見圖1，根據(jù)保留時間并結(jié)合待測化合物的特征吸收波譜進行定性?？倻y定時間為10 min 一個樣。由圖1可以看出，2種酚類物質(zhì)能完全基線分離，色譜峰形尖銳。因此，本方法適合鐵皮石斛中松柏苷和紫丁香苷的同時測定。

2.1.2? 樣品處理方法的優(yōu)化? 由表2結(jié)果的直觀分析及表3對松柏苷提取量的方差分析結(jié)果可以看出，影響松柏苷總提取含量的因素：提取劑>料液比>提取時間，由k1、k2、k3值得出較優(yōu)的

處理組合為以純水做提取劑，提取1.5 h，最液比為1∶40。由表3可以看出，在置信概率為95%時，3個處理因素都對提取結(jié)果有顯著性影響，其中提取劑的影響最顯著。

紫丁香苷測定結(jié)果如表4所示。由方差分析結(jié)果可以看出，影響紫丁香苷總提取含量的因素：提取劑>提取時間>料液比，由k1、k2、k3值得出較優(yōu)的處理組合為以甲醇做提取劑，提取1 h，最佳料液比為2∶40。由表5可以看出，在置信概率為95%時，提取劑和提取時間對提取結(jié)果有顯著性影響，其中提取劑的影響最顯著。

根據(jù)SPSS數(shù)據(jù)分析可得，對于2種物質(zhì)提取來說，提取劑的處理中純水和甲醇的差別不大，但顯著優(yōu)于70%乙醇;松柏苷提取比例1∶40和2∶40顯著大于3∶40，紫丁香苷的3個比例之間差別不大;提取時間1 h和1.5 h差別不大且顯著優(yōu)于2 h。結(jié)合提取率和節(jié)約能源的角度考慮采用純水做提取劑提取比例1∶40，提取1 h（每半個小時震蕩一次），兩種物質(zhì)提取率最高。

2.2? UPLC分析方法的考察

2.2.1? 線性范圍和檢出限? 松柏苷的回歸方程Y=485624×X+3325.7（R2=0.9664），檢出限為0.04 mg/kg。紫丁香苷的回歸方程Y=12144×X+ 29.933（R2=0.96），檢出限為0.005 mg/kg。在物質(zhì)相應(yīng)的線性范圍內(nèi)其質(zhì)量濃度與積分峰面積呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均達0.9以上。

2.2.2? 精密度試驗? 如表6所示，2種物質(zhì)的RSD分別為0.18和0.08，充分說明該方法具有較高的精密度。

2.2.3? 重復(fù)性試驗? 如表6結(jié)果顯示，2種物質(zhì)的RSD分別為0.17和0.08，說明該方法具有良好的重復(fù)性。

2.2.4? 穩(wěn)定性試驗? 如表6樣品中各物質(zhì)的保留時間和含量的RSD值分別為0.49和0.13，表明供試品溶液在72 h內(nèi)穩(wěn)定，方法穩(wěn)定性良好。

2.2.5? 加樣回收率試驗? 試驗結(jié)果顯示，樣品中

兩物質(zhì)的平均回收率分別為98.9%和95.1%，相對標準偏差在3.34和4.54，結(jié)果表明上述試驗方法準確度較高，能應(yīng)用于鐵皮石斛中松柏苷和紫丁香苷這2種物質(zhì)的同時檢測分析。

2.3? 晝夜溫差對鐵皮石斛樣品中松柏苷、紫丁香苷含量的影響

2.3.1? 晝夜溫差對鐵皮石斛原球莖松柏苷含量的影響? 由圖2可知，各溫差處理中，松柏苷的含量整體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，8 ℃溫差處理在10 d達到最高值且顯著高于其他處理和0 ℃溫差對照，在15 d后其松柏苷含量有所下降。其他處理及0 ℃溫差對照松柏苷含量在15 d達到頂峰，15 d時4 ℃溫差處理的松柏苷含量最高，為204.78 mg/kg，是對照的1.33倍，大小依次為4 ℃溫差處理>8 ℃溫差處理>12 ℃溫差處理>0 ℃溫差處理。

2.3.2? 晝夜溫差對鐵皮石斛原球莖紫丁香苷含量的影響? 由圖3可知，各個溫差處理中，紫丁香苷的含量整體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在10 d

不同小寫字母表示處理間差異顯著（p<0.05）。

達到最高值，大小依次為8 ℃溫差處理>12 ℃溫差處理>4 ℃溫差處理>0 ℃溫差處理，且8 ℃的處理最高，為27.04 mg/kg。4 ℃溫差處理在15 d達到最大值，且顯著高于其他處理和對照。12 ℃溫差處理變化較大，雖然在處理10 d中與其他處理無明顯差異，但在15 d后的處理明顯低于其他處理。對照在整個取樣周期內(nèi)紫丁香苷含量變化趨于平緩。

3? 討論

3.1? 松柏苷和紫丁香苷的測定方法研究

酚類物質(zhì)有著重要的生物和藥理作用，周桂芬等[17]利用高效液相色譜法測定不同產(chǎn)地、不同年份的鐵皮石斛中的柚皮素含量，需耗時50 min。使用高效液相色譜法測定鐵皮石斛中黃酮類[44]物質(zhì)，需耗時60 min同時測定6種混合樣品。張淋潔等[18]用高效液相色譜法測定鐵皮石斛中單糖和雙糖，耗時40 min，為同時測定鐵皮石斛中單糖和雙糖提供方法。可見用HPLC法檢測樣品次生代謝產(chǎn)物存在耗時長的問題。

而本研究利用超高效液相色譜儀，建立了同時測、快速檢測鐵皮石斛原球莖中松柏苷和紫丁香苷的方法。以ACQUITY UPLC BEH C18分析柱（2.1 mm×100 mm，1.7 μm）為分離柱;流動相：1%乙酸水溶液（A）和甲醇（C），梯度洗脫，柱溫：35 ℃;進樣量為5.0 μL;波長掃描范圍190—400 nm，定量波長為 283 nm。2種酚類物質(zhì)在線性范圍內(nèi)呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系;分析時間僅為普通液相色譜法的1/6，有機溶劑使用減少，既降低成本，又減少污染環(huán)境。可以為其他處理樣品測定提供參考方法。高效液相色譜法因其耗時短而廣泛應(yīng)用于游離氨基酸[45]、人參皂苷[46]、黃酮類[47]的測定。

現(xiàn)有研究通過正交試驗比較了不同提取劑、提取料液比和提取時間對提取率的影響，結(jié)果表明采用純水做提取劑，提取比例1∶40，提取1 h（每半個小時震蕩一次），2種物質(zhì)提取率最高，為鐵皮石斛次生代謝產(chǎn)物大量提取奠定了基礎(chǔ)。本研究中松柏苷含量范圍為204.78～67.74 mg/kg，紫丁香苷含量范圍為27.04～13.39 mg/kg。

3.2? 溫差對鐵皮石斛松柏苷和紫丁香苷含量的影響

夜溫對植物生長發(fā)揮重要作用，晝溫較高夜溫較低對植物生長有利。孫存華等[48]研究小麥得出晝溫25 ℃、夜溫15 ℃最利于其生長。在其晝夜溫差促進小麥幼苗生長的酶學(xué)研究中說，晝夜變溫條件下小麥幼苗淀粉酶和葡萄糖-6-磷酸脫氫酶具有晝夜周期特性，因此變溫條件下的小麥生長優(yōu)于恒溫條件下的生長。李莉等[49]在對番茄的研究表明與6 ℃溫差相比10 ℃溫差可顯著提高部分品種番茄的產(chǎn)量和果實品質(zhì)，表明番茄苗期生長溫差不宜過大，溫差過大易造成生長不良和減產(chǎn)。薄皮甜瓜最適宜的糖代謝邊界溫度為夜晚12 ℃，而降低3 ℃則嚴重影響其糖積累及代謝中的相關(guān)酶活性[50]。

溫度是植物體內(nèi)物質(zhì)積累的重要因子，鐵皮石斛適宜生長溫度20 ℃[51]左右，在5 ℃停止生長，而幼苗在10 ℃以下容易受凍[52]。本研究中3個溫差處理的結(jié)果表明，松柏苷和紫丁香苷整體都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，與對照0 ℃溫差整體變化趨于平緩相比，8 ℃溫差處理下，松柏苷和紫丁香苷在10 d的處理周期下都表現(xiàn)出含量增加，且明顯優(yōu)于其他處理，4 ℃溫差處理兩物質(zhì)含量在15 d達到最高，12 ℃溫差處理兩物質(zhì)含量前期高于對照處理，處理后期低于對照處理，且低于4、8 ℃溫差處理。許多熱帶和亞熱帶植物，由于長期在溫度較高的環(huán)境下生存，不能忍受0～10 ℃的低溫，而常常發(fā)生冷害，從而對植物造成傷害。推測認為鐵皮石斛是喜溫暖濕潤的環(huán)境、不耐寒的植物，夜間溫度偏低，引發(fā)了植物體內(nèi)物質(zhì)代謝失調(diào)。

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