大花紅景天總酚提取工藝優(yōu)化及抗氧化活性研究

孫羽珂 謝葉林 唐小慧 趙文吉 何正軍 賈國夫 黎 劍 陳宇航

1.成都醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，四川成都 610500；2.四川省草原科學(xué)研究院青藏高原高寒草地生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)研究中心，四川成都 611731；3.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，四川成都 610066

大花紅景天[Rhodiola crenulata（HooK.f.et.Thoms）H.Ohba] 為景天科紅景天屬多年生草本或灌木植物，以其干燥根和根莖入藥，為《中華人民共和國藥典》[1]（2020 版）紅景天藥材的基原植物，主產(chǎn)于西藏、四川等地。主要成分有黃酮類、萜類、酚類、有機(jī)酸類等[2]，大花紅景天在抗腫瘤、保護(hù)心血管系統(tǒng)、抗疲勞、抗氧化、保肝[3-4]等方面具有藥理活性。大花紅景天富含總酚類成分，在抗感染、抗癌和保護(hù)心腦血管[5-8]等方面效果明顯；其還可通過調(diào)節(jié)抗氧化系統(tǒng)、能量代謝系統(tǒng)、中樞系統(tǒng)[7-9]等多方面發(fā)揮抗疲勞作用。

近年來，大花紅景天需求量日益增加，因其生長在海拔高度2 300～5 000 m 的地區(qū)，環(huán)境較為惡劣，導(dǎo)致野生資源量正在急劇減少，部分地區(qū)瀕臨滅絕[10]；同時(shí)人工栽培面積較少，栽培技術(shù)不完善，缺乏對適宜采收期的確定，進(jìn)一步加劇大花紅景天資源的匱乏。故本研究利用響應(yīng)面法優(yōu)化大花紅景天總酚提取的工藝條件，構(gòu)建超聲波輔助提取大花紅景天總酚的最優(yōu)工藝，使優(yōu)化后的提取工藝具備經(jīng)濟(jì)、工藝穩(wěn)定和提取率高等優(yōu)勢。在此基礎(chǔ)上，通過分析野生與栽培大花紅景天藥材總酚含量與體外抗氧化活性及其相關(guān)性，為栽培大花紅景天采收期確定提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 藥材

大花紅景天，野生及栽培樣品來源見表1，樣品去除泥土等雜質(zhì)，60℃烘干至恒重，打粉備用，供試樣品經(jīng)四川省草原科學(xué)研究院賈國夫研究員鑒定為景天科大花紅景天[Rhodiola crenulata（HooK.f.et.Thoms）H.Ohba]根及根莖。見表1。

表1 樣品來源

1.2 儀器和試劑

KH2200DB 型數(shù)控超聲波清洗器（昆山禾創(chuàng)超聲儀有限公司）；FA1204 萬分之一電子天平（上海皓莊儀器有限公司）；A590 型紫外分光光度計(jì)（翱藝儀器有限公司）；GF02100g 多功能粉碎機(jī)（上海霸輝工具有限公司）。

沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品（純度＞98%，批號(hào)：M01711812016，成都瑞芬思生物科技有限公司）；福林酚（北京索萊寶科技有限公司，批號(hào)：NO.921O039）；2，2-聯(lián)苯基-1-苦基肼基（上海麥克林生化科技股份有限公司，批號(hào)：C11629788）；2，2-聯(lián)氨-雙（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二銨鹽（上海麥克林生化科技股份有限公司，批號(hào)：C11899818）。水為超純水，其余試劑均為分析純。

2 方法與結(jié)果

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線制作

精密稱取沒食子酸對照品5.15 mg，加蒸餾水得濃度為0.103 mg/ml 對照品溶液。精密吸取沒食子酸對照品溶液0.0、0.1、0.3、0.5、0.6、0.8 ml 于10 ml 容量瓶中，加福林酚試劑0.5 ml 及20%碳酸鈉溶液1.7 ml，加蒸餾水定容。避光放置30 min，在760 nm 波長處測定吸光度，回歸方程Y=10.605X+0.0733，r＝0.9995，Y 為吸光度，X 為對照品濃度，線性范圍0.00～0.08 mg/ml。

2.2 供試品溶液制備及測定

精密稱取大花紅景天藥材粉末（HY2）0.1 g，加入一定量乙醇溶液在設(shè)定條件下進(jìn)行超聲輔助提取。精密移取100 μl 樣品提取液于10 ml 容量瓶中，按照“1.2.1”的方法測定提取液吸光度：

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

2.3.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果 根據(jù)單因素預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，選用乙醇濃度、提取時(shí)間、提取溫度為變量因素，進(jìn)行三因素三水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)，見表2。前期試驗(yàn)證實(shí)料液比固定選用0.1∶8.0 g/ml，以總酚含量為響應(yīng)值，其中乙醇濃度選用50%為佳、提取時(shí)間選用40 min 為佳、提取溫度選用50℃為佳。具體試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素和水平

表3 響應(yīng)面分析設(shè)計(jì)及結(jié)果

2.3.2 響應(yīng)面方差分析及結(jié)果 對數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合，建立二次多元回歸方程：Y=12.16+0.46A+0.24B+0.23C-0.8AB+0.074AC+0.74BC-0.75A2-1.64B2-1.31C2。R2=0.982 8，調(diào)整后的R2=0.960 7，預(yù)測的R2=0.768 0，變異系數(shù)為2.65，精確度為18.391。三種水平因素對大花紅景天總酚含量提取率影響程度排序?yàn)椋阂掖紳舛龋咎崛r(shí)間＞提取溫度。一次項(xiàng)A，二次項(xiàng)A2、B2、C2，交互項(xiàng)AB、BC 對總酚含量提取率達(dá)到顯著水平（P＜0.01）。見表4。響應(yīng)面AB、BC 交互面坡度陡、等高線密集，提示這兩種因素對響應(yīng)值的影響顯著，見圖1。

圖1 各因素交互作用對總酚含量的影響

表4 響應(yīng)面回歸模型方差分析及結(jié)果

2.3.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 通過Design Expert 8.0.6 軟件預(yù)測最佳提取工藝為：乙醇濃度為53%、提取時(shí)間為40 min、提取溫度為51℃，預(yù)測總酚提取率為12.24 mg/g。結(jié)合實(shí)際修正條件：乙醇濃度為50%、提取時(shí)間為40min、提取溫度為50℃。利用此條件進(jìn)行3 次提取試驗(yàn)，總酚提取率為（12.22±0.05）mg/g。

2.4 抗氧化活性研究

2.4.1 總酚含量測定 以優(yōu)化后的最佳提取工藝得到大花紅景天提取液，計(jì)算總酚含量，栽培2 年生大花紅景天藥材7—9 月進(jìn)行總酚含量測定，9 月20 日達(dá)到最高值，為7.36 mg/g。野生藥材總酚含量均顯著高于人工栽培2 年生藥材，以采自小金縣野生樣品（HY2）總酚含量最高，為14.68 mg/g，見表5。

表5 不同采收期大花紅景天總酚含量及抗氧化活性研究（n=3）

表6 不同來源大花紅景天提取液總酚含量及體外抗氧化能力比較

2.4.2 自由基清除率測定 取4 ml DPPH·溶液，加入1 ml無水乙醇，于517 nm 處測定吸光度A0。取1 ml 不同濃度提取液于4 ml 的DPPH·溶液中，搖勻后室溫避光放置30 min，在517 nm 處測定吸光度A1。用無水乙醇替換DPPH·溶液，測定其吸光度為A2。

取3 ml ABTS+·溶液，加入1 ml 蒸餾水，于734 nm波長處測定吸光度A0。取1 ml 大花紅景天不同濃度提取液于3 ml ABTS+·溶液，搖勻后室溫靜置10 min。在734 nm 處測定吸光度A1。用蒸餾水替換ABTS 溶液，測定其吸光度為A2。

將清除率（%）導(dǎo)入GraphPad Prism 8 統(tǒng)計(jì)軟件中，以半數(shù)抑制濃度（median inhibitory concentration，IC50）值（mg/ml）表示清除能力，該值越小，抗氧化劑清除能力越強(qiáng)[11-12]。

野生樣品抗氧化活性強(qiáng)于人工栽培2 年生樣品，大花紅景天提取液清除DPPH·能力強(qiáng)于清除ABTS+·。見表5～6。

2.4.3 相關(guān)性分析

通過軟件IBM SPSS Statistics 26.0 處理數(shù)據(jù)可知，總酚含量與IC50值呈顯著負(fù)相關(guān)。見表7。

表7 總酚含量與體外抗氧化活性的相關(guān)性分析（r 值）

3 討論

總酚提取含量受乙醇濃度、時(shí)間、溫度等因素影響[13-15]。本研究通過響應(yīng)面試驗(yàn)，得到最優(yōu)提取條件：乙醇濃度為50%、提取時(shí)間為40 min、提取溫度為50℃，大花紅景天總酚提取率為12.22 mg/g。紅景天活性成分含量與其生長的土壤、施肥量、光照、氣溫等環(huán)境條件有關(guān)[16]。本研究結(jié)果顯示，栽培2 年生大花紅景天9 月20 日其總酚含量達(dá)到最大值；同時(shí)，有研究表明，秋季采挖紅景天總酚含量高[17]，人工馴化樣品10 月最高[18-19]，因此，大花紅景天適宜采收期為9 月下旬至10 月下旬地上部分枯萎后。

野生大花紅景天總酚含量均顯著高于人工栽培品，可能原因是生長年限將影響有效物質(zhì)積累[20]；栽培樣品僅為2 年生，而野生為多年生，同時(shí)栽培樣品的生長環(huán)境與野生環(huán)境不一致，酚類物質(zhì)為主要次生代謝產(chǎn)物，其植物應(yīng)對逆境脅迫過程起到保護(hù)和調(diào)節(jié)作用，有利于群落延續(xù)[21-22]。

本研究顯示，大花紅景天總酚具有較強(qiáng)體外抗氧化活性，野生樣品總酚含量和抗氧化活性均優(yōu)于人工栽培樣品，大花紅景天總酚含量隨不同采收期而變化，其不同采收期總酚類物質(zhì)含量變化趨勢與不同采收期清除自由基能力變化趨勢一致[23]。總酚含量與抗氧化活性具有顯著的正相關(guān)性[24-25]，本研究結(jié)果為大花紅景天栽培和資源開發(fā)利用提供參考。