青海省不同生態(tài)區(qū)野生金露梅葉 生物活性成分分析和評(píng)價(jià)

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(1.中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所,青海西寧 810008; 2.中國(guó)科學(xué)院藏藥研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,青海西寧 810008; 3.青海省青藏高原特色生物資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,青海西寧 810008; 4.青海省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所,青海西寧 810008)

薔薇科委陵菜屬植物金露梅(PotentillafruticosaL.),又名金老梅、藥王茶、金臘梅,金露梅灌叢是我國(guó)高寒地區(qū)的一種典型性落葉灌叢[1]。金露梅在青海北起祁連山、南至唐古拉山、呈東北—西南向帶狀分布,是青藏高原生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分。金露梅也是一種常見(jiàn)的藏藥——班瑪,《晶珠本草》記載班瑪主治消化不良和肺病,現(xiàn)代醫(yī)藥研究表明金露梅的葉和花可入藥,微苦、寒性,具有清暑熱、益腦清心、健胃消食,健脾化濕,調(diào)經(jīng)等功能。主治消化不良,浮腫,赤白帶下,乳腺炎[2]。

近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)金露梅的生物量、栽培技術(shù)、藥理作用等方面進(jìn)行了大量研究,對(duì)其化學(xué)成分的研究不多,特別是對(duì)青藏高原產(chǎn)的金露梅化學(xué)成分和生物活性研究鮮有報(bào)道。青海省野生金露梅資源豐富,目前僅用作牛羊飼料,其藥用保健功能尚待開(kāi)發(fā)。藏區(qū)以金露梅葉片代茶飲用的歷史悠久,俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院利用金露梅葉生產(chǎn)“西伯利亞茶”作為紅茶和綠茶的替代品[3]。

為了進(jìn)一步開(kāi)發(fā)金露梅資源,研制保健功能的“金露梅茶”,本研究選擇具有代表性的六個(gè)生態(tài)區(qū)(不同海拔,不同經(jīng)緯度,不同生境,金露梅分布較多)金露梅葉的生物活性成分(總氨基酸,總黃酮,多酚,維生素C,兒茶素,蘆丁,單寧,蛋白質(zhì))進(jìn)行了較系統(tǒng)的分析研究,進(jìn)一步確證“金露梅茶”的特殊功效,為合理開(kāi)發(fā)金露梅保健茶和質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù),也可為金露梅葉作為天然抗氧化劑和中藥使用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

2015年采自于青海省境內(nèi)6個(gè)不同生態(tài)區(qū),每個(gè)生態(tài)區(qū)采集三份樣品(表1),經(jīng)馬世震研究員鑒定為金露梅(PotentillafruticosaL.)的葉片。

表1 金露梅葉采集時(shí)間和地點(diǎn)(n=3)Table 1 Times and ecotopes of Potentilla fruticosa(n=3)

Agilent 1260系列高效液相色譜儀 美國(guó)安捷倫科技公司;Cary-300型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 美國(guó)Varian公司;KjeltecTM8400全自動(dòng)凱氏定氮儀 丹麥FOSS公司;美國(guó)CEM MARS-6微波消解系統(tǒng) 上海沃瓏儀器有限公司;Molelement元素型超純水機(jī) 上海摩勒生物科技有限公司;ASE350快速溶劑萃取儀 配備有34 mL不銹鋼萃取池,美國(guó)DIONEX公司;SZC-C型脂肪測(cè)定儀、SLQ-6型粗纖維測(cè)定儀 上海纖檢儀器有限公司;PL203型電子天平、MS205DU型精密電子天平 瑞士梅特勒-托利多公司;pHS-3E型pH計(jì) 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;ML-1.5-4型數(shù)顯電加熱板 北京中科奧博科技有限公司;DHP型電熱恒溫培養(yǎng)箱 北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司;DZKW-4型電熱恒溫水浴鍋雙四孔 林茂科技(北京)有限公司;101-3型烘箱 北京科偉儀器有限公司;TGL-16C型高速臺(tái)式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;XW-80A型微型渦旋混合器 上海瀘西分析儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理 樣品采收后,置于60 ℃下烘干,儲(chǔ)存于干燥器中,備用。將金露梅葉烘干樣品粉碎,過(guò)0.425 mm篩,于鼓風(fēng)干燥箱中(約40 ℃)干燥至恒重,裝入密封袋中密封,置于干燥器中備用。

1.2.2 生物活性成分的測(cè)定 總黃酮量采用三氯化鋁比色法測(cè)定;蛋白質(zhì)含量依據(jù)GB 5009.5-2016測(cè)定;采用2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)定維生素C含量;總氨基酸量采用GB/T 5009.124-2016測(cè)定;單寧測(cè)定(氧化還原法)[4]的方法;蘆丁測(cè)定采用高效液相色譜法(外標(biāo)法);茶多酚和兒茶素按GB/T 8313-2018標(biāo)準(zhǔn)[5]測(cè)定。根據(jù)WHO/FAO評(píng)分模式,計(jì)算氨基酸評(píng)分(AAS)、化學(xué)評(píng)分(CS)和必需氨基酸指數(shù)(EAAI)。成分分析由分析測(cè)試中心測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

(每個(gè)樣品平行操作3次,取平均值,采用Excel建立數(shù)據(jù)庫(kù),用SPSS 19. 0軟件對(duì)不同地區(qū)金露梅生物成分進(jìn)行方差分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 總黃酮的含量

目前從金露梅中分離得到的黃酮化合物有異鼠李素、槲皮素、山奈酚和蘆丁等[6],青海省6個(gè)生態(tài)區(qū)(表2)總黃酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在12 mg/g以上,其中以樂(lè)都境內(nèi)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,為18.88 mg/g,其次是祁連>化隆>玉樹(shù)>大通,湟中的最低,為12.13 mg/g,且不同地區(qū)含量差異顯著(p<0.05)。金露梅葉總黃酮的含量沒(méi)有隨海拔升高而增加,可能和采收時(shí)金露梅葉處在不同的生長(zhǎng)階段有關(guān),同時(shí)不同的水肥條件也與總黃酮的積累有關(guān)[4]。

表2 不同生態(tài)區(qū)金露梅葉的生物成分含量Table 2 Contents of biology component of Potentilla fruticosa leaves in different

李海朝等[7]的研究結(jié)果是青藏高原金露梅葉中黃酮總量平均為17.8 mg/g,明顯高于黑龍江的(平均為10.2 mg/g),青藏高原金露梅葉的總黃酮含量隨海拔高度的增加而增加。白吉慶等[4]對(duì)藥王茶中總黃酮含量分析表明,采收月份對(duì)藥王茶總黃酮含量有影響,所采樣品中以8月份為高,不同海拔高度對(duì)總黃酮成分積累影響不顯著。這與本研究的結(jié)果基本一致,金露梅葉的總黃酮含量與海拔高度的變化無(wú)關(guān)。

2.2 蛋白質(zhì)和氨基酸的含量

從表2中可以看出,6個(gè)采樣地點(diǎn)金露梅葉中蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相差較大,其中以玉樹(shù)地區(qū)蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,為16.9%,祁連的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低,為14.7%;由表3可知,金露梅葉中富含多種氨基酸,其中谷氨酸、天門(mén)冬氨酸、亮氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,半胱氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低;不同生態(tài)區(qū)總氨基酸以樂(lè)都境內(nèi)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高11.95%,其次是化隆>玉樹(shù)>大通>祁連,湟中的最低7.91%,且不同地區(qū)質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著(p<0.05)。

表3 不同生態(tài)區(qū)金露梅葉的氨基酸含量Table 3 Amino acid contents of Potentilla fruticosa leaves in different ecotopes(g/100

金露梅葉蛋白質(zhì)含量低于茶葉,蛋白質(zhì)對(duì)茶湯的滋味產(chǎn)生良好作用[8]。故金露梅葉與其他茶相比,味較淡。金露梅葉片中含有動(dòng)物體必需的7種氨基酸,所含有的必需氨基酸含量依次是亮氨酸>賴氨酸>纈氨酸>異亮氨酸>蘇氨酸>苯丙氨酸>甲硫氨酸。

根據(jù)FAO/WHO的理想模式,質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)氨基酸組成必需氨基酸占總氨基酸的比值(EAA/TAA)為40%左右,必需氨基酸與非必需氨基酸的比值(EAA/NEAA)在60%以上,金露梅葉氨基酸組成滿足FAO/WHO的理想模式。根據(jù)AAS和CS計(jì)算得出金露梅葉的第一限制氨基酸為蛋氨酸和半胱氨酸,第二限制氨基酸為組氨酸,除這三種氨基酸外,其它必需氨基酸的AAS和CS都大于90,EAAI為92.42,說(shuō)明金露梅葉必需氨基酸組成相對(duì)較平衡(表4)。金露梅葉中必需氨基酸亮氨酸含量最高,占總氨基酸的9.19%(表4),金露梅葉風(fēng)味氨基酸含量較高,占總氨基酸的36.96%,是金露梅茶獨(dú)特風(fēng)味的主要組成成分之一。

表4 金露梅葉氨基酸評(píng)價(jià)表Table 4 Amino acid evaluationTable of Potentilla fruticosa leaves

2.3 茶多酚的含量

由表1可知,不同生態(tài)區(qū)金露梅葉茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍在6.0～10.6%,其中以樂(lè)都縣境內(nèi)的含量最高,為10.6%,湟中的最低6.0%,且不同生態(tài)區(qū)含量差異顯著(p<0.05)。

茶多酚是茶葉中含量最多,對(duì)人體藥用價(jià)值最大一類成分,是目前茶葉化學(xué)成分研究的熱點(diǎn)之一[9]。茶多酚是茶葉中最主要的生物活性物質(zhì),是茶湯苦澀味和收斂味的貢獻(xiàn)者,茶多酚含量越高,茶葉品質(zhì)也越好。金露梅的茶多酚含量接近紅茶和黑茶的含量[10],具有較高的代茶潛力。

2.4 維生素C的含量

維生素C是人體內(nèi)重要的化學(xué)成分,參與人體內(nèi)多種重要生物化學(xué)反應(yīng)。能夠保持人體細(xì)胞及血管基質(zhì)的完整性,維生素C現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于抗感染、過(guò)敏性反應(yīng)、心血管系統(tǒng)、癌癥、糖尿病等臨床輔助治療[11]。

由表2可知,6個(gè)采樣地點(diǎn)金露梅葉維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次是樂(lè)都>祁連>玉樹(shù)>化隆>大通>湟中。金露梅葉的維生素C含量低于茶葉中的含量[12],可以通過(guò)人工栽培的手段來(lái)提高金露梅葉的維生素C含量,提高金露梅茶的品質(zhì)。

2.5 兒茶素含量

兒茶素(catechin)是一種黃烷醇型黃酮化合物,兒茶素類化合物在綠茶等多種食物和藥用植物中廣泛分布。大量的研究證實(shí),兒茶素具有抗氧化、抗腫瘤、抗動(dòng)脈粥樣硬化、防輻射、防蛀護(hù)齒、抗?jié)儭⒖惯^(guò)敏及抑菌抗病毒等多種生物學(xué)功能[13]。

由表2可知,6個(gè)采樣地點(diǎn)以樂(lè)都縣的最高,達(dá)1.16%,湟中縣的最低,只有0.20%,6個(gè)采樣地點(diǎn)兒茶素含量依次是樂(lè)都>祁連>玉樹(shù)>大通>化隆>湟中,不同地區(qū)金露梅葉中兒茶素含量差異顯著(p<0.05)。金露梅葉中有較高的兒茶素含量,為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)其保健和藥用價(jià)值提供了理論依據(jù)。

2.6 單寧和蘆丁含量

單寧不僅是多種傳統(tǒng)草藥和藥方中的活性成分,而且具有獨(dú)特和多樣的生理活性。研究表明,單寧具有抑菌抗病毒、抗癌變與抗腫瘤、抗心腦血管疾病等藥理作用[14]。當(dāng)然單寧含量高,會(huì)影響茶的口感,需要通過(guò)后期加工來(lái)改良口味。

由表2可知,不同產(chǎn)地的金露梅葉中的單寧和蘆丁質(zhì)量分?jǐn)?shù)各不相同,其中以青海省樂(lè)都縣金露梅葉中單寧和蘆丁質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,分別達(dá)到13.60%和0.077%,而以玉樹(shù)金露梅葉中的單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低,僅為8.04%。金露梅葉單寧的含量比綠茶的要略高[15]。湟中蘆丁含量最低,為0.013%。單寧含量高低依次為樂(lè)都>祁連>化隆>湟中>大通>玉樹(shù),蘆丁含量高低依次為樂(lè)都>大通>化隆>玉樹(shù)>祁連>湟中。通過(guò)方差分析可知,不同地區(qū)金露梅葉中單寧和蘆丁含量都存在著顯著差異(p<0.05)。

2.7 不同生態(tài)區(qū)金露梅主成分特征值和貢獻(xiàn)率分析

采用主成分分析法,使用SPSS 19.0軟件對(duì)表2的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,計(jì)算各生物活性成分的特征值和累計(jì)貢獻(xiàn)率,以累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)85%以上來(lái)確定主成分的個(gè)數(shù),再根據(jù)其特征向量,列出主成分的函數(shù)表達(dá)式,計(jì)算各品種主成分值,對(duì)金露梅的8種生物活性成分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。由表5可知,第1主成分和第2主成分的特征值均大于1,分別為5.38和1.81,貢獻(xiàn)率分別為67.21%和22.67%,前2個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率89.88%,表明前2個(gè)主成分能反映綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)89.88%的信息。因此,選取前2個(gè)主成分作為評(píng)價(jià)金露梅營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的主要指標(biāo)。

表5 主成分特征值以及貢獻(xiàn)率Table 5 Contribution rate and eigenvalue of principal component

2.8 金露梅不同營(yíng)養(yǎng)成分主成分分析因子載荷陣

由表6可知,第1主成分主要負(fù)載總黃酮,兒茶素和維生素C 3個(gè)指標(biāo),第2主成分主要負(fù)載蛋白質(zhì)的含量。

表6 主成分分析因子載荷陣Table 6 Factor load matrix of principal component analysis

3 結(jié)論

本研究選擇六個(gè)生態(tài)區(qū)——青海省湟中、祁連、化隆、大通、樂(lè)都和玉樹(shù)的金露梅葉為研究對(duì)象,分析其主要化學(xué)成分含量以及差異。其中總氨基酸(11.95%)、總黃酮(18.88 mg/g)、茶多酚(10.60%)、維生素C(5.25 mg/100 g)、兒茶素(1.16%)、單寧(13.60%)和蘆丁(0.077%)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在青海省樂(lè)都縣金露梅葉中最高,蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)以玉樹(shù)金露梅葉中最高,達(dá)到16.9%,而總氨基酸(7.91%)、總黃酮(12.13%)、茶多酚(6.0%)、維生素C(4.17 mg/100 g)、兒茶素(0.20%)和蘆丁(0.0129%)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在青海省湟中縣金露梅葉中最低。通過(guò)方差分析可知,不同地區(qū)金露梅葉成分含量都存在著顯著差異(p<0.05)。因此,地域差異對(duì)金露梅中有效成分含量的多少有很大的關(guān)系。

運(yùn)用主成分分析方法,從8個(gè)檢測(cè)指標(biāo)中篩選出4個(gè)指標(biāo)(總黃酮,兒茶素,維生素C,蛋白質(zhì))來(lái)代表金露梅的品質(zhì)。金露梅葉含有較高含量的黃酮

類化合物。同時(shí),維生素C和蛋白質(zhì)的含量也較高。茶多酚含量接近全發(fā)酵茶的含量,金露梅葉中氨基酸含量豐富,比例適宜,符合FAO/WHO的參考蛋白模式,屬于優(yōu)質(zhì)蛋白。由此可見(jiàn),金露梅葉有良好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健作用,開(kāi)發(fā)成金露梅茶有很大的市場(chǎng)前景,同時(shí)若能在保健功效和藥用價(jià)值方面進(jìn)行開(kāi)發(fā),金露梅葉的應(yīng)用前景將更加廣闊。