唐古特白刺葉片礦物質(zhì)元素與揮發(fā)油成分分析研究

唐古特白刺葉片礦物質(zhì)元素與揮發(fā)油成分分析研究

唐古特白刺（Nitraria tangutorumBobr.）廣泛分布于各大沙漠邊緣、荒漠草原和柴達木盆地等地區(qū)，具有良好的醫(yī)用價值，是蒙、藏、維等少數(shù)民族的傳統(tǒng)藥材。唐古特白刺果實，蒙藥名為哈日莫格，可調(diào)經(jīng)活血，消食健脾，主治消化不良、脾胃虛弱、感冒、神經(jīng)衰弱、氣血兩虧、月經(jīng)不調(diào)[1-2]。其根部寄生的鎖陽科鎖陽屬植物鎖陽（Cynomorium songaricumRupr.），為傳統(tǒng)名貴溫補藥物，具有較高的藥用價值[3]?！侗静菥V目》載“白刺、氣微辛、寒、無毒；主治心絞痛，痛腫潰膿，止痛，補腎氣，益精髓”。《中國藥學大辭典》載“白刺，健脾胃，滋補強壯，調(diào)經(jīng)活血?？芍紊眢w瘦弱，氣血兩虧，脾胃不和，消化不良，月經(jīng)不調(diào)，腰腹疼痛”。《齊民要術(shù)》、《本草拾遺》和《中國沙漠地區(qū)藥用植物》對此均有記載。現(xiàn)代醫(yī)學研究認為，唐古特白刺含有多種黃酮類、酯類、多糖類、生物堿、萜類等化合物，維生素、氨基酸、礦物質(zhì)元素含量豐富，具有調(diào)節(jié)機體代謝、滋補強壯、健脾開胃、耐缺氧、降血脂、消除疲勞等功能，對高血脂、高血壓、動脈粥樣硬化等病癥有良好的預防和治療作用[4]，在功能食品和醫(yī)療保健品開發(fā)方面具有廣闊前景。

揮發(fā)油為植物次生代謝物質(zhì)，具有促進細胞新陳代謝，調(diào)節(jié)內(nèi)分泌等作用。中醫(yī)傳統(tǒng)理論認為，中草藥的揮發(fā)油成分具有發(fā)散解表、芳香開竅、理氣止痛、驅(qū)風除濕、活血化瘀、祛寒溫里、清熱解毒、解暑祛穢、止咳平喘等功效[5-7]。唐古特白刺生長于高寒多風、水鹽脅迫嚴重的北方荒漠地區(qū)，為少數(shù)民族醫(yī)藥中的主要藥材。這種在自然條件嚴酷、人為干擾少、無公害、無污染的特殊環(huán)境下生長的植物具有其他環(huán)境中植物無法替代的功效和藥理活性[8]。近年來，對唐古特白刺藥用成份及效果的研究不斷深入和細化，果實中生物活性成分的提取分析、抗菌抗氧化特性等已有較多研究報道，唐古特白刺葉片與果實一樣具有多種藥用及治療價值，但葉片的生物活性成分及藥用效果研究較少。本研究以甘肅秦王川干旱半荒漠地區(qū)自然生境中的唐古特白刺葉片為研究對象，從礦物質(zhì)元素和揮發(fā)油化學成分等方面，探討其藥用成分和功能，為唐古特白刺的資源利用提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葉片樣品采自甘肅省秦王川自然生長的唐古特白刺，自然風干，粉碎過篩，備用。

21種礦物質(zhì)元素標準儲備液：中國計量科學研究院；硝酸（分析純）、高氯酸（分析純）：哈爾濱化工化學試劑廠；其余試劑均為國產(chǎn)或進口分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

FS-220型原子吸收光譜、CARY-300型紫外可見分光光度儀：美國Varian公司；AA-320型原子吸收分光光度計：上海分析儀器總廠；CO2超臨界萃取裝置：美國Helix公司；RE52-99旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：上海亞榮生化儀器廠；UV-751GD型紫外/可見分光光度計、S-2C型精密pH計：上海精密科學儀器有限公司；DKB-501A型超級恒溫水槽：上海精宏設(shè)備有限公司；518型原子吸收/原子發(fā)射光度計；島津（中國）有限公司；ICPQ-100型電感耦合等離子發(fā)射光譜：北京林音科技有限公司；KQ-500DE型數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 礦物質(zhì)元素測定方法

銅（Cu）、鋅（Zn）、鐵（Fe）、錳（Mn）、鎳（Ni）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、鉀（K）、鈉（Na）、鉛（Pb）、鎘（Cd）測定采用火焰原子吸收光譜法（flame atomic absorption spectrometry，F(xiàn)AAS）；汞（Hg）、砷（As）、硒（Se）氫化物測定采用原子熒光光譜法（atomic fluorescence spectrometry，AFS）；磷（P）、鉻（Cr）、鉬（Mo）、硼（B）、鍶（Sr）、鈷（Co）、鋰（Li）測定采用分光光度比色法（spectrophotometric colorimetry，SPC）[9]。

1.3.2 揮發(fā)油萃取

萃取方法：準確稱取500g樣品，在萃取溫度為40℃，萃取釜壓力18.3MPa，分離釜壓力10.4MPa的條件下靜態(tài)萃取1.5h，調(diào)節(jié)CO2流量為4.8～5.2L/h，動態(tài)萃取1h后，收集萃取物。處理后得淡黃色油狀液體，即為揮發(fā)油樣品[10]。

揮發(fā)油成分鑒定：用毛細管氣相色譜法對唐古特白刺揮發(fā)油化學成分進行分析，對分離出97個組分用面積歸一化法測定各組分的百分含量。采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）技術(shù)檢測揮發(fā)油成分，質(zhì)譜圖經(jīng)計算機質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索，并按各峰的質(zhì)譜裂片圖與文獻資料核對。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉片礦物質(zhì)元素含量

唐古特白刺葉片K、Ca、Mg、P等4種常量礦物質(zhì)元素含量檢測結(jié)果見表1～表3。由表1～表3可知，其葉片常量元素含量為Mg最高，其后依次為：K、Ca、P；必需微量元素以Mo和Fe元素含量為最高，其后依次為B、Mn、Na、Zn、Ni、Cu；非必需微量元素以Sr含量最高，其后依次為：Pb、Cr、Co、As、Se、Hg。

表1 唐古特白刺葉片樣品中大量元素含量Table 1 Contents of macroelement inN.tanguturmleaf sample mg/kg

表2 唐古特白刺葉片樣品中必需礦物質(zhì)元素含量Table 2 Contents of essential mineral element inN.tanguturm leaf sample mg/kg

表3 唐古特白刺葉片樣品中非必需礦物質(zhì)元素含量Table 3 Contents of non-essential mineral element inN.tanguturm leaf sample mg/kg

2.2 葉片揮發(fā)油成分與含量

唐古特白刺葉片中揮發(fā)油經(jīng)GC-MS分離分析的總離子流圖見圖1。

圖1 超臨界CO2流體萃取唐古特白刺葉片揮發(fā)油的總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram of extract fromN.tangutorumthrough super critical CO2extraction

由圖1可知，唐古特白刺葉片中揮發(fā)油共分離出96個峰，保留時間在21.26min分離出的化合物（1-亞油酸單甘油酯）相對含量最高，為51.77%。本實驗一共鑒定出相對含量大于0.20%的化合物34種，結(jié)果見表4，占揮發(fā)油總量的95.39%。

表4 唐古特白刺揮發(fā)油化合物成分Table 4 Composition of volatile oil extracted fromN.tangutorum

3 討論

3.1 礦物質(zhì)元素含量

樣品采集地秦王川盆地是溫帶干草原向河西內(nèi)陸荒漠過渡的土壤類型，屬干旱溫灰鈣土地帶，氣候干旱，降水量200～300mm，地形為黃土丘陵，地面景觀為荒漠草原，土質(zhì)以灰鈣土和淡灰鈣土為主，屬鹽化灰鈣土屬，0～20cm土層含全鹽0.2%～1.0%，pH=8.9。20cm以下含全鹽0.1%～0.3%，pH值8.3～8.5[11]。唐古特白刺生長于鹽堿荒漠地帶，植株內(nèi)積累無機鹽分，富含多種礦物質(zhì)元素。

葉片中常量元素中Mg、K、Ca含量高，是由于鹽堿生境促進植物吸收積累鹽分離子，增加溶質(zhì)，降低植物組織滲透勢，有利于根系對土壤水分的吸收。必需微量元素含量依次為Mo、Fe、B、Mn、Na、Zn、Ni、Cu。Cu能促進鐵的吸收利用，加強生血功能，并可通過鐵的途徑影響免疫功能。Zn可以通過各種鋅依賴酶參與并調(diào)節(jié)免疫功能，具有增強創(chuàng)傷組織的再生能力。Mn對心血管極為有益，尤其對維持線粒體功能非常重要。非必需微量元素含量均很低，其含量依次順序為：Sr、Pb、Cr、Co、As、Se、Hg。由于其生境污染較少，As、Hg、Pb等有害元素含量較低。唐古特白刺葉片富含礦物質(zhì)和各種營養(yǎng)元素，飼用價值較高，但由于粗灰分含量較高（8%～9%），適口性較差，駱駝終年采食，羊僅采食其嫩枝。

3.2 揮發(fā)油化學成分

唐古特白刺揮發(fā)油的主要化學成分為：1-亞油酸單甘油酯（相對含量51.77%）、L-抗壞血酸-2，6-二棕櫚酸酯（相對含量8.80%）、十八碳烷酸（相對含量6.72%）、四十四烷（相對含量3.90%）等，化合物類型主要為脂肪酸及其酯類、烴類、醇類及烯類化合物。

1-亞油酸單甘油酯是唐古特白刺揮發(fā)油中含量最高的化合物。由于亞油酸是不飽合脂肪酸，動植物油脂中的亞油酸與其他脂肪酸結(jié)合，以甘油酯的形式存在于動植物脂肪中。亞油酸不能由生物合成得到，只能通過膳食獲取，所以是人和動物營養(yǎng)中的必需脂肪酸[12]。亞油酸是功能性不飽和脂肪酸中最早認識的一種，具有降低血清膽固醇水平作用，食物中攝入一定量的亞油酸對高甘油三酯疾病的人有明顯療效，亞油酸能防治高血壓，預防動脈粥樣硬化，抑制血栓形成[13]。研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇必須與亞油酸結(jié)合后，才能在體內(nèi)進行正常的新陳代謝。如果亞油酸缺乏，膽固醇與飽和脂肪酸結(jié)合，產(chǎn)生代謝障礙，在血管壁上沉積下來，逐步形成動脈粥樣硬化，引發(fā)心腦血管疾病。1-亞油酸單甘油酯可能是唐古特白刺作為中藥材進行廣泛應(yīng)用的藥理學基礎(chǔ)之一。

L-抗壞血酸酯是強抗氧化劑之一，能有效地防止各類過氧化物的產(chǎn)生和形成，延緩動植物油脂及食品的酸化變質(zhì)[14]。而L-抗壞血酸與常用的脂肪酸（或者烷基酯）反應(yīng)得到的L-抗壞血酸脂肪酸酯，不僅保持了L-抗壞血酸抗氧化的特性，而且在動、植物油中具有相當?shù)娜芙舛?。因此，被廣泛應(yīng)用于油脂食品、化妝品及醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)[15]。L-抗壞血酸棕櫚酸酯又稱維生素C棕櫚酸酯，是一種安全無毒高效的脂溶性抗氧化劑，具有輕微的橘香氣味，極難溶于水，易溶于乙醇、乙醚之中，是世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合委員會認可的營養(yǎng)型抗氧化劑。L-抗壞血酸-2，6-二棕櫚酸酯是L-抗壞血酸棕櫚酸酯的衍生物，具有與維生素C相同的功能。作為氧的驅(qū)散劑，可以驅(qū)散容器上方和溶液上方的氧氣，起到抗氧化的作用，在密閉系統(tǒng)中具有更好的抗氧化效果。L-抗壞血酸-2，6-二棕櫚酸酯可阻止自由基的形成，降低油脂的自動氧化，防止油脂氧化酸敗[16]，延長油脂或含油較多食品的貨架期，是一種具有潛力的食品抗氧化劑。唐古特白刺揮發(fā)油的抗氧化活性研究結(jié)果表明，其對·O2-自由基和·OH自由基具有一定的清除作用，主要是L-抗壞血酸-2，6-二棕櫚酸酯的抗氧化特性所決定。傳統(tǒng)醫(yī)學認為唐古特白刺具有滋補強壯，補腎氣，益精髓的功能，L-抗壞血酸-2，6-二棕櫚酸酯對超氧陰離子自由基的清除體現(xiàn)了調(diào)和氣血、強健體魄的作用。

十八碳烷酸合成代謝途徑的中間產(chǎn)物與植物抗鹽性有密切聯(lián)系[17]。鹽脅迫生境下，能誘導植物細胞產(chǎn)生大量的活性氧，形成次級氧化脅迫，鹽生植物具有一系列復雜有效的活性氧清除系統(tǒng)，包括酶促和非酶促抗氧化劑?；钚匝跽T導膜脂過氧化，形成多種氧化產(chǎn)物，引起膜氧化損傷，氧化的脂肪酸（或稱羥脂）是膜氧化損傷的優(yōu)良指標及細胞感知氧化脅迫的信號[17]。在細胞的羥脂種類中，12-氧-植物二烯酸（12-oxo-phytodienoic acid，OPDA）是十八碳烷酸合成途徑的中間產(chǎn)物，在細胞質(zhì)中，12-氧-植物二烯酸還原酶（12-oxo-phytodienoic acid reductase，OPR）催化OPDA形成茉莉酸（jasmonic acid，JA），OPDA和JA是十八碳烷酸合成途徑中的重要代謝產(chǎn)物[17]。大量研究表明，JA是一類植物激素，可調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育的部分過程，具有廣譜的生理效應(yīng)，能響應(yīng)滲透脅迫、紫外脅迫、鹽堿脅迫，抵御外界傷害，增強植物對病蟲害的抗性[18-21]，因此十八碳烷酸的合成代謝對植物耐鹽性具有重要意義。唐古特白刺的耐鹽特性與揮發(fā)油中十八碳烷酸含量之間的內(nèi)在聯(lián)系，及其原理機制還有待進一步深入研究。

唐古特白刺揮發(fā)油的化學成分分析表明，其具有抗氧化活性和治療心血管疾病等多種醫(yī)療作用的藥理基礎(chǔ)，為進一步開發(fā)利用和科學研究提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

4 結(jié)論

唐古特白刺葉片常量元素中Mg、K、Ca含量高，As、Hg、Pb等有害元素含量低。葉片揮發(fā)油的主要化學成分為：1-亞油酸單甘油酯（相對含量51.77%）、L-抗壞血酸-2，6-二棕櫚酸酯（相對含量8.80%）、十八碳烷酸（相對含量6. 72%）、四十四烷（相對含量3.90%），化合物類型主要為脂肪酸及其酯類、烴類、醇類及烯類化合物。結(jié)果表明，唐古特白刺葉片中富含微量元素，揮發(fā)油中含有多種生物活性成分，具有深度開發(fā)利用價值。

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王文1，趙強2，3*，趙海福4，寸金全1
（1.云南省種羊繁育推廣中心，云南尋甸655200；2.中國科學院西北高原生物研究所，青海西寧810001；3.天水師范學院生命科學與化學學院，甘肅天水740001；4.甘肅農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學院，甘肅蘭州730070）

以唐古特白刺葉片為研究對象，采用火焰原子吸收光譜法對其葉片中礦物質(zhì)元素進行測定，超臨界CO2萃取法提取葉片揮發(fā)油，采用GC-MS分析揮發(fā)油成分。結(jié)果表明，唐古特白刺葉片中富含多種礦物質(zhì)元素，其中常量營養(yǎng)元素含量較高，有害元素含量較低；其揮發(fā)油主要化學成分為1-亞油酸單甘油酯、L-抗壞血酸-2,6-二棕櫚酸酯、十八碳烷酸、四十四烷，相對含量分別為51.77%、8.80%、6.72%、3.90%。表明唐古特白刺葉片中富含礦物質(zhì)元素，揮發(fā)油中含有多種生物活性成分，具有深度開發(fā)利用價值。

唐古特白刺；葉片；礦物質(zhì)元素；揮發(fā)油

Analysis of mineral element and volatile oil fromNitraria tangutorumleaves

WANG Wen1,ZHAO Qiang2,3*,ZHAO Haifu4,CUN Jinquan1
(1.Breeding Sheep Popularize Center of Yunnan Province,Xundian,655200,China;2.Northwest Plateau Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences,Xining 810001,China;3.College of Life Science and Chemistry,Tianshui Normal University, Tianshui,741001,China;4.College of Veterinary Medicine,Gansu Agriculture University,Lanzhou 730070,China)

TakingNitraria tangutorumleaves as the research object,the mineral element was determined by flame atomic absorption spectroscope, the volatile oil was extracted by super critical CO2fluid extraction and the main components was analyzed by GC-MS.The result showed thatN. tangutorumleaves was rich in a variety of mineral elements,the content of macroelement was high and the harmful elements were low.The main chemical composition of volatile oil were as follows:1-linoleic acid monoglyceride,L-ascorbic acid-2,6-ascorbic palmitate,octadecanoic acid and tetratetracontane,and the relative content was 51.77%,8.80%,6.72%and 3.90%,respectively.The results showed thatN.tangutorumleaves contained a lot of mineral element,and the volatile oil contained bioactive substances which showed various biological utilization values.

Nitraria tangutorum;leaf;mineral element;volatile oil

R151

A

0254-5071（2014）03-0076-05

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.03.019

2014-01-21

2013年甘肅省科技計劃項目（1308RJZE305）；2014年度中國博士后科學基金

王文（1964-），男，畜牧師，博士，研究方向為草地生態(tài)資源與環(huán)境。

*通訊作者：趙強（1982-），男，副教授，博士，研究方向為高原特色生物資源與天然藥物研究。