2 種小檗屬植物主要生物堿及總黃酮含量的比較

劉衛(wèi)平，王 洋，趙志明，江 敏，冀 偉，李艷麗，張 軍

（1.河北農(nóng)業(yè)大學林學院，河北省林木種質(zhì)資源與森林保護重點實驗室，河北 保定071000；2.石家莊市藁城區(qū)綠都市政園林工程有限公司，河北 石家莊 052160；3.河北省林業(yè)和草原調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院，河北 石家莊 050000）

小檗屬植物習稱“三棵針”，具有悠久的藥用歷史，民間常代以黃連使用[1]。小檗皮中含有的小檗堿、藥根堿、掌葉防己堿等多種成分，具備抗菌、消炎、降血脂、抗血脂等功效[2-6]，有很高的藥用價值。因此，大多數(shù)小檗屬植物還是制藥工業(yè)企業(yè)的原料。近年來，不斷有學者從小檗屬植物中提取到糖類、香豆素類、揮發(fā)油等其他類化合物[7-8]，拓寬了小檗屬植物的藥用范圍。對小檗屬植物的研究部位也由根、莖擴大到葉、枝，提高了資源的利用率。從環(huán)境保護、資源開發(fā)等方面考慮，若能合理利用小檗屬植物的莖皮、果等地上部分，減少對地下部分的過度采伐，這對于改善生態(tài)環(huán)境、保護植被以及資源的持續(xù)利用具有重要意義。

冰川紅葉小檗（Berberis thunbergii‘Bingchuanhong ye’）和紫葉小檗（Berberis thunbergii‘Atropurpurea’）均為小檗科小檗屬落葉灌木。其中，冰川紅葉小檗為小檗屬新品種，是優(yōu)良的園林色相樹種，適宜在河北省石家莊市藁城區(qū)、張家口市康?？h及其他生態(tài)條件類似地區(qū)栽培，在藥用價值研究上筆者未見國內(nèi)外文獻報道；而紫葉小檗原產(chǎn)于東北南部至秦嶺一帶[9]，在我國各大城市均有栽培，主要作為一種獨特的園林觀賞植物，目前對其藥用價值的研究主要集中在生物堿的測定[10]和果中小檗堿的測定[11]，對不同部位藥根堿、掌葉防己堿、小檗堿和總黃酮隨季節(jié)變化的規(guī)律還未見文獻報道。為了合理利用小檗屬藥用植物資源，筆者建立了同時測定小檗屬植物藥根堿、掌葉防己堿和小檗堿含量的HPLC 方法，并采用NaNO2-Al(NO3)3-NaOH 顯色法測定其總黃酮含量，在此基礎(chǔ)上對冰川紅葉小檗和紫葉小檗這2 種小檗屬植物不同部位生物堿和總黃酮含量隨季節(jié)變化的規(guī)律進行比較，旨在為該類藥材傳統(tǒng)入藥部位的科學評價以及藥材的質(zhì)量評價提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用植物材料為三年生的冰川紅葉小檗和紫葉小檗，均采自河北省石家莊市藁城區(qū)南董鎮(zhèn)南董村的綠都市政園林工程有限公司苗圃基地。該基地氣候條件為暖溫帶大陸性季風氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，季風性顯著，夏秋常受熱帶氣旋影響，7、8 月降水居多）?；刂? 種小檗屬植物均采取片植，株行距為30 cm×30 cm，常規(guī)管理，在生長季節(jié)不施追肥，干旱情況下澆水，將樣地分為5 個小區(qū)，于2021 年5、8、10 月（即春季、夏季、秋季）各小區(qū)隨機采集植株樣品6 株，分別取根皮、莖皮、枝、枝梢、葉片為試驗材料，將6 株同種植物同部位分別稱取10 g 混合，自然陰干后60℃烘至恒重后粉碎過60 目篩，保存待測。藥根堿、掌葉防己堿和小檗堿標準品來自北京索萊寶科技有限公司，蘆丁標準品來自中國藥品生物制品檢定所。

1.2 試驗方法

1.2.1 生物堿含量的測定（1）色譜條件。色譜柱為Welchrom C18 色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），流動相為乙腈與0.02 mol/L 磷酸二氫鈉的混合溶液（體積比24 ∶76），流速1.0 mL/min，檢測波長345 nm，柱溫40℃，進樣量10 μL。（2）標準曲線的繪制。精密稱取藥根堿、掌葉防己堿和小檗堿標準品20 mg，先用適量甲醇溶液溶解，待完全溶解后定容至25 mL，搖勻，配置成濃度為0.8 mg/mL 的母液，精密吸取母液0.5、1、2、4、5、6、8 mL 加25 mL 甲醇制成 16、32、64、96、128、192、224 μg/mL 的混合標準品溶液，用帶有0.45 μm 過濾膜的微孔針頭取續(xù)濾液進樣，精確吸取各濃度的標準樣品各10 μL 注入液相色譜儀，分別以質(zhì)量濃度x（藥根堿x1、掌葉防己堿x2、小檗堿x3，單位μg/mL）為橫坐標，峰面積y（藥根堿y1、掌葉防己堿y2、小檗堿y3）為縱坐標繪制標準曲線，得到回歸方程和相關(guān)系數(shù)分別為：y1=48.39x1-421.17，R=0.992 2；y2=40.944x2-335.07，R=0.991 2；y3=45.283x3-447.68，R=0.991 1。3 種生物堿混合樣品的色譜圖如圖1 所示。（3）待測樣品溶液的制備。參照曾元兒[12]的“三顆針”鹽酸小檗堿含量測定方法制備待測樣品溶液。經(jīng)方法學驗證，待測樣品的穩(wěn)定性以及方法的精密度和重復性均符合檢測要求。冰川紅葉和紫葉小檗3 種生物堿的色譜圖如圖2 和圖3 所示。

圖3 紫葉小檗樣品液在345 nm 處的HPLC 圖譜

1.2.2 總黃酮含量的測定（1）標準曲線的繪制。采用李純等[13]的方法略加修改，精密稱取蘆丁10 mg，加入適量80%甲醇溶液進行溶解，待完全溶解后定容至10 mL，搖勻，配置成濃度為1 mg/mL 的母液，取母液0.3 mL 加2.7 mL80%甲醇配制成100 μg/mL 的溶液，精密吸取溶液0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1 mL分別加80%甲醇0.9、0.8、0.6、0.4、0.2、0 mL 制成10、 20、40、60、80、100 μg/mL 的標準品溶液，加5%亞硝酸鈉溶液30 μL，搖勻，放置6 min；添加10%硝酸鋁溶液30 μL，搖勻，放置6 min；再加4%氫氧化鈉溶液400 μL，放置5 min；用可見光分光光度計測定溶液在510 nm 處的吸光度，以吸光度為縱坐標、蘆丁濃度為橫坐標繪制標準曲線，得回歸方程y4=7.321 5x4-0.003 2，R2=0.999 9。（2）樣品總黃酮含量的測定。精密稱量0.05 g 小檗粉末，加入80%甲醇2 mL，于60℃下用40 kHz 超聲波處理2 h，然后以1 000 r/min 的轉(zhuǎn)速離心10 min，取上清540 μL，按標準曲線測定的方法，依次加入各試劑，測定510 nm 處的吸光值，根據(jù)標準曲線得出樣品檢測液總黃酮濃度，再換算成樣品總黃酮含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 2 種小檗屬植物生物堿含量差異分析

2.1.1 2種小檗屬植物藥根堿含量差異分析 如圖4 所示，2 種小檗屬植物中藥根堿含量在各部位的分布表現(xiàn)為根皮最高，其次為莖皮，葉片含量最少，枝與枝梢的差異不顯著。從部位來看，紫葉小檗根皮、莖皮、枝、枝梢、葉片之間的藥根堿含量比為7.40 ∶5.44 ∶2.25 ∶1.93 ∶1，根皮中含量為莖皮的1.36 倍；冰川紅葉各部位之間的含量比為10.12 ∶4.90 ∶3.30 ∶3.12 ∶1，根皮中含量為莖皮的2.07倍。從品種來看，紫葉小檗的藥根堿含量較高，除枝部含量品種間差異不顯著外，其他部位的含量差異均達顯著水平（P＜0.05），尤其是紫葉小檗的根皮、莖皮中藥根堿的含量分別為冰川紅葉相應部位的1.55和2.35 倍。從季節(jié)來看，根皮和莖皮中藥根堿含量隨春、夏、秋季推移呈逐漸上升的趨勢；而枝、枝梢中的藥根堿則均是夏季最多，春季最少；紫葉小檗葉片中藥根堿含量隨著季節(jié)變化逐漸積累，冰川紅葉葉片僅在秋季出現(xiàn)藥根堿成分。冰川紅葉小檗根皮中秋季的藥根堿含量分別比春、夏季顯著增加34.2%、20.3%（P＜0.05）；莖皮中春—夏、夏—秋藥根堿含量分別增加42.44%和23.32%（P＜0.05）；但枝、枝梢在春、秋2 季變化不大，而到了夏季略加增多。紫葉小檗根皮中的藥根堿含量夏、秋季差異不顯著，但夏季比春季顯著增加了35.91%（P＜0.05）；莖皮中的藥根堿含量隨季節(jié)交替在春—夏增幅較低，但在夏—秋明顯增加了40.83%（P＜0.05）；枝部藥根堿含量在夏季顯著升高，但到了秋季又顯著降低，夏季含量為春季的1.39 倍（P＜0.05）；枝梢中藥根堿含量變化規(guī)律與枝類似，夏秋2 季葉片中藥根堿的含量變化不大，春季未出現(xiàn)該成分。

圖4 2 種小檗屬植物各部位的藥根堿含量在不同季節(jié)的變化情況

2.1.2 2種小檗屬植物掌葉防己堿含量差異分析 如圖5 所示，紫葉小檗中掌葉防己堿含量以莖皮最高，冰川紅葉則以根皮最高，2 種小檗屬植物中掌葉防己堿含量在枝和枝梢的差異不顯著，葉片中均未檢測出該成分。從部位來看，冰川紅葉小檗根皮、莖皮、枝、枝梢之間的掌葉防己堿含量比為3.88 ∶2.83 ∶2.51 ∶2.24，根皮中含量是莖皮的1.37 倍；紫葉小檗各部位之間的含量比為3.83 ∶3.97 ∶2.67 ∶2.56，莖皮中含量是根皮的1.04 倍。從品種來看，紫葉小檗的掌葉防己堿含量相對較高，但除了春季根皮含量和夏季枝梢含量品種間差異顯著外，其他部位各季節(jié)的含量差異均不顯著。從季節(jié)來看，2 種小檗屬植物中各部位掌葉防己堿含量均表現(xiàn)為夏季最高，春季最低，枝梢含量隨季節(jié)變化均不顯著；冰川紅葉小檗的莖皮和根皮中掌葉防己堿含量從春季到夏季分別顯著增加了14.56%和18.23%（P＜0.05），枝中春—夏、春—秋掌葉防己堿含量分別增加了14.22%和10.78%（P＜0.05）；紫葉小檗根皮中春—夏、春—秋掌葉防己堿含量分別顯著增加46.36%和34.11%（P＜0.05），夏季莖皮中掌葉防己堿含量是春季的1.43 倍，枝和枝梢春季到秋季掌葉防己堿含量變化不顯著，僅分別增加了3.17%和4.94%，未達到顯著水平。

圖5 2 種小檗屬植物各部位的掌葉防己堿含量在不同季節(jié)的變化情況

2.1.3 2種小檗屬植物小檗堿含量差異分析 如圖6所示，2 種小檗屬植物各部位小檗堿成分主要集中在根皮和莖皮部位，枝和枝梢也有分布，葉片含量最低，冰川紅葉小檗各部位含量差異明顯，紫葉小檗各部位含量差異較小。從部位來看，紫葉小檗根皮、莖皮、枝、枝梢、葉片之間的小檗堿含量比為13.04 ∶11.66 ∶5.85 ∶6.10 ∶1，根皮是莖皮的1.12 倍；冰川紅葉各部位之間的含量比為14.12 ∶6.00 ∶2.73 ∶2.83 ∶1，根皮是莖皮的2.35 倍，枝和枝梢中小檗堿含量相近。從品種來看，紫葉小檗的小檗堿含量較高，尤其是春季紫葉小檗根皮、莖皮中的小檗堿含量分別為冰川紅葉相應部位的1.14 和3.16 倍，夏季枝梢中的小檗堿含量是冰川紅葉小檗枝梢的2.80 倍，秋季枝部、葉部的小檗堿含量分別是冰川紅葉小檗相應部位的2.26、1.18 倍，差異均達顯著水平。從季節(jié)來看，冰川紅葉小檗各部位小檗堿含量隨季節(jié)推移而升高，紫葉小檗各部位小檗堿含量表現(xiàn)為夏季顯著升高，秋季略有降低；冰川紅葉小檗和紫葉小檗根皮、莖皮中夏季小檗堿含量升高均很明顯，根皮分別升高了34.57%和39.86%，莖皮分別升高了120.26%和71.73%，均達到顯著水平（P＜0.05）；冰川紅葉小檗根皮、莖皮中的小檗堿秋季含量最高，分別是春季的1.56 和2.97 倍，而枝梢變化不顯著；紫葉小檗根皮、莖皮中的小檗堿夏季含量最多，分別是春季的1.40 和1.72 倍，枝、枝梢增幅均較根皮、莖皮的低。

圖6 2 種小檗屬植物各部位的小檗堿含量在不同季節(jié)的變化情況

2.2 不同生物堿成分與品種、部位、季節(jié)逐步回歸模型分析

為進一步探索不同生物堿成分與品種、部位、季節(jié)的關(guān)系，建立了不同生物堿成分與品種、部位、季節(jié)的逐步回歸模型，以部位（A）、季節(jié)（B）、品種（C）為自變量，分別以藥根堿（y1）、掌葉防己堿（y2）、小檗堿（y3）為因變量，進行逐步線性回歸擬合。如表1 所示，影響藥根堿和小檗堿含量的主要因素包括部位、季節(jié)、品種，影響掌葉防己堿含量的主要因素是部位，且均成正相關(guān)關(guān)系。逐步回歸模型對藥根堿、掌葉防己堿、小檗堿含量的平均精度分別為79.4%、77.5%、81.2%；其中，小檗堿預測精度最高，回歸模型具有較強的代表性，可以利用此方程預測藥材中的生物堿含量變化；藥根堿和小檗堿與品種、部位、季節(jié)的逐步回歸模型中，偏相關(guān)系數(shù)和直接通徑系數(shù)由大至小均為A ＞C ＞B，掌葉防己堿與品種、部位、季節(jié)的逐步回歸模型中，僅得到掌葉防己堿與部位回歸模型（季節(jié)、品種回歸方程均不顯著）。這說明部位能準確預測不同生物堿含量的變化，其次是品種，季節(jié)的影響最小。

表1 生物堿成分與部位（A）、品種（B）、季節(jié)（C）的逐步回歸模型

2.3 2 種小檗屬植物總黃酮含量差異分析

如圖7 所示，2 種小檗屬植物總黃酮成分主要集中在葉片和枝梢，冰川紅葉小檗根皮中總黃酮含量最低，紫葉小檗枝、根皮、莖皮中總黃酮含量差異不明顯。從部位來看，冰川紅葉小檗葉片、枝梢、枝、莖皮、根皮含量比為4.19 ∶2.88 ∶2.02 ∶1.41 ∶1，葉片是枝梢的1.45 倍；紫葉小檗各部位之間的含量比為3.16 ∶2.19 ∶1 ∶1.50 ∶1.40，葉片是枝梢的1.44 倍。從品種來看，冰川紅葉小檗的總黃酮含量較高，除莖皮和根皮含量品種間差異不顯著外，其他部位的含量差異均達顯著水平（P＜0.05），尤其是冰川紅葉小檗的葉片、枝梢中3 季總黃酮的平均含量分別為紫葉小檗相應部位的1.36 和1.35 倍。從季節(jié)來看，冰川紅葉小檗除莖皮外其他部位的總黃酮含量均隨著季節(jié)推移而升高，但枝、莖皮、根皮隨季節(jié)變化差異不顯著；紫葉小檗各部位的總黃酮含量隨季節(jié)變化遞增，除根皮差異不顯著外，其他部位從春季到秋季含量變化差異顯著（P＜0.05）；冰川紅葉小檗葉片和枝梢春—秋的總黃酮含量分別增加38.18%和79.68%；紫葉小檗葉片和枝梢春—秋的總黃酮含量分別增加49.18%和62.40%，枝和莖皮春—秋的總黃酮含量分別增加28.43%和23.73%，均達到顯著水平（P＜0.05）。

圖7 2 種小檗屬植物各部位的總黃酮含量在不同季節(jié)的變化情況

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié) 論

試驗結(jié)果表明，冰川紅葉小檗和紫葉小檗的主要生物堿和總黃酮含量在不同部位和不同生長時期均有差異，總體趨勢表現(xiàn)為：藥根堿、掌葉防己堿和小檗堿3 種生物堿成分在根皮的含量最高，其中紫葉小檗含量高于冰川紅葉小檗，紫葉小檗藥根堿和小檗堿在根皮含量最高，掌葉防己堿在莖皮含量最高，而葉片含量均極低；總黃酮均以葉片中含量最高，其次為枝梢；掌葉防己堿各部位均為夏季含量最高；根皮和莖皮中藥根堿均以秋季含量最高，枝和枝梢中藥根堿均以夏季含量最高；冰川紅葉小檗的小檗堿以秋季含量最高，紫葉小檗的小檗堿以夏季含量最高；春季3 種生物堿含量均較低；總黃酮均為秋季含量最高。因此，建議在小檗屬植物生物堿資源開發(fā)利用時，原料采集以秋、夏季為主，冰川紅葉小檗的利用以根為主，紫葉小檗以根和莖為主。同時，為了可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護的需要，可加強對地上部位的開發(fā)利用。

3.2 討 論

試驗對2 個小檗品種3 種主要生物堿和總黃酮的含量進行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生物堿各含量一般表現(xiàn)為小檗堿＞藥根堿＞掌葉防己堿，影響生物堿含量變化的影響因素表現(xiàn)為部位＞品種＞季節(jié)，部位對生物堿含量的影響最大。藥根堿在各部位分布規(guī)律均表現(xiàn)為根皮＞莖皮＞枝＞枝梢＞葉片；掌葉防己堿含量在紫葉小檗各部位的分布規(guī)律表現(xiàn)為莖皮＞根皮＞枝＞枝梢＞葉片，在冰川紅葉小檗各部位分布規(guī)律表現(xiàn)為根皮＞莖皮＞枝＞枝梢＞葉片；小檗堿各部位分布規(guī)律均表現(xiàn)為根皮＞莖皮＞枝梢＞枝＞葉片。這與向前勝等[14]對青海省3 種小檗根部、莖稈、枝梢部的研究結(jié)果以及高麗英等[15]對5 種小檗根皮、莖皮、根木、莖木、葉的研究結(jié)果相似?？傸S酮在冰川紅葉各部位分布規(guī)律表現(xiàn)為葉片＞枝梢＞枝＞莖皮＞根皮，在紫葉小檗各部位分布規(guī)律表現(xiàn)為葉片＞枝梢＞莖皮＞根皮＞枝，這與謝久祥等[16]對青海沙棘根、莖、葉片總黃酮含量的研究結(jié)果相似。

《中國藥典（一部）》2010 年版附錄記載了三顆針藥材來源為小檗屬數(shù)種植物的干燥根，采用HPLC測定小檗堿時其含量不得少于0.6%。該試驗中冰川紅葉小檗根皮中的小檗堿含量為1.4%～1.9%，夏秋季莖皮含量為0.8%～1.1%，紫葉小檗根皮和莖皮中的小檗堿含量分別為1.6%～2.3%和1.2%～2.1%，枝部和枝梢部的含量分別在0.75%～1.03%和0.79%～1.06%，均達到了《中國藥典（一部）》2010 年版的要求。這不僅證實了根皮中小檗堿含量遠大于莖皮，同時證實了冰川紅葉小檗根皮和莖皮具有極高的藥用價值，紫葉小檗除葉片外各部分均具有較高的藥用價值。

生物堿大多為植物的次生代謝產(chǎn)物，在植物體內(nèi)分布并不廣泛，而是存在于一些特定的組織、器官或生育時期[17]，跟初生代謝一樣，植物的次生代謝過程除受遺傳基因的控制外，還受到非生物環(huán)境因子如土壤、光照、溫度等因素的影響[18]。遺傳物質(zhì)感受環(huán)境信號并控制酶合成和產(chǎn)物生成是植物次生代謝產(chǎn)物與環(huán)境特殊相關(guān)性和對應性的內(nèi)在機制，變化著的環(huán)境通過信使系統(tǒng)作用于核酸，核酸的適應表達控制次生代謝途徑酶系統(tǒng)合成的種類和數(shù)量，最終影響次生代謝產(chǎn)物的形成[19]，根皮和莖皮生長不易受外界干擾，生長期相對較長，有利于生物堿和總黃酮的形成和積累，而當年生長的枝、枝梢、葉片，生長期較短，不利于其形成和積累，因而在各個器官含量分布產(chǎn)生差異，而總黃酮與生物堿變化規(guī)律不同，可能是與植物器官所承擔的功能不同有關(guān)。

藥材中有效成分的含量受物候期變化的影響[20]，采樣時期不同也會造成次生代謝物含量的差異，根皮和莖皮中藥根堿含量表現(xiàn)為秋季＞夏季＞春季，枝、枝梢中藥根堿含量則表現(xiàn)為夏季＞秋季＞春季，紫葉小檗葉片中藥根堿含量表現(xiàn)為秋季＞夏季＞春季，冰川紅葉葉片僅在秋季出現(xiàn)該成分；掌葉防己堿含量在2 個品種中均表現(xiàn)為夏季＞秋季＞春季，葉片中均未出現(xiàn)該成分；冰川紅葉各部位小檗堿含量表現(xiàn)為秋季＞夏季＞春季，紫葉小檗除葉片外其他部位的小檗堿含量表現(xiàn)為夏季＞秋季＞春季，在葉片中則表現(xiàn)為秋季＞夏季＞春季；2 個品種總黃酮含量均表現(xiàn)為秋季＞夏季＞春季。2 個品種生物堿和總黃酮含量均在春季含量較低，可能是各器官在初生生長為主的春季，光合同化產(chǎn)物主要供給植物生長發(fā)育需求，用于合成次生代謝物的底物較低，從而影響其合成與積累[21]；而夏季樹木生長停滯，地下根、莖生物量和總黃酮含量逐漸增加，根部逐漸膨大，而且植物受環(huán)境影響易發(fā)生干旱脅迫，次生代謝產(chǎn)物的濃度也因此有所上升[17]；到了秋季，樹木營養(yǎng)生長減緩，地上部分逐漸枯萎，而地下部分仍在不斷生長，并且由于內(nèi)源和外源因子的調(diào)節(jié)，次生代謝處于不活躍狀態(tài)，在各器官中積累增多，從而使秋季次生代謝產(chǎn)物含量較高[22]；而夏季生物堿比秋季略高，可能是在適宜的干燥溫度和水分條件下，營養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生水解，使其轉(zhuǎn)化成為原形生物堿[23]，但由于產(chǎn)生這種差異的生物學機理尚不清楚，如生物轉(zhuǎn)化、酶學機制、傳輸路徑對生物堿和總黃酮的影響，目前還不能作出更為完整的生物學解釋。

該研究測得的3 種生物堿和總黃酮在小檗屬植物各部位的分布規(guī)律與前人的相關(guān)研究結(jié)論基本一致，但測得的3 種生物堿和總黃酮的絕對含量和季節(jié)變化規(guī)律與前人的相關(guān)研究結(jié)論有一定差異。這可能是由于產(chǎn)地不同且采樣水平不同所致，而且同種植物個體間次生代謝產(chǎn)物的含量也具有一定差異性，隨機取樣很難控制樣品的一致性；另外，樣品采集后貯存方法和貯存時間也會對這些活性成分含量產(chǎn)生影響。