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红薯茎叶提取物生物活性及与其化学成分关系的研究

张彧  
【摘要】: 红薯又名甘薯、番薯、白薯,通常以食用块根为主。我国每年近亿吨的红薯茎叶除部分地区作为饲料外,多数被抛弃掉,造成资源浪费和环境污染。本文研究我国北方“大地1号”红薯茎叶提取物(ESPSL-1)和南方“徐薯18”红薯茎叶提取物(ESPSL-2)的降血糖、抑菌和抗炎等生物活性,并比较二者生物活性的差异。建立提取物的功能作用与其化学成分之间的数学模型,为红薯茎叶的开发提供理论依据。 研究结果如下: 1、红薯茎叶的化学成分 “大地1号”和“徐薯18”红薯茎叶均含有酚类和鞣质、有机酸、生物碱、甾体、黄酮、蒽醌、香豆素和萜类内酯等物质,不含皂甙和强心苷;两个品种红薯茎叶中蛋白质、总糖、灰分的含量较为接近,而脂防、多糖和粗纤维差异较大。这种差异可能与生长期、生长条件等多种因素有关。 2、ESPSL-1的制备 多糖提取物(Ps-1)制备的工艺条件为料液比1:25,80℃常压提取2次,每次4h,得粗多糖;然后醇沉、Sevag试剂法脱蛋白进行纯化,制得;Ps-1中含有D-葡萄糖、D-木糖、D-甘露糖和D-半乳糖。 黄酮提取物(F-1)制备的工艺条件为70%乙醇,物料比1:30,80℃,常压提取4h,提取1次;精制采用AB-8树脂,95%乙醇洗脱,制得;F-1中含有香豆素、木犀草素、槲皮素、染料木素、芹菜素和山奈酚等6种黄酮甙元。 3、ESPSL-1和ESPSL-2的抑菌作用 通过系统溶剂和大孔树脂的分离可以实现对抑菌成分的分离和富集,确定最佳分离物。ESPSL-1对细菌的抑制作用强于霉菌,SAc-1、SEt-1、Ps-1和F-1对三种细菌具有良好的抑制作用。培养基pH对Ps-1和F-1抑菌作用有较大的影响,培养基pH较低时抑菌效果较好;溶液pH对Ps-1和F-1抑制细菌作用没有显著影响,中性或偏酸性更利于发挥抑菌作用;处理温度对Ps-1和F-1抑制细菌作用影响不显著。70%乙醇提取物经AB-8大孔树脂精制,90%乙醇洗脱得到的F-1具有最佳的抑制细菌的效果。 ESPSL-2对葡枝根霉和黑曲霉没有明显的抑制作用;SAc-2、SEt-2、Ps-2和F-2对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和志贺杆菌具有较好的抑制作用,F-2的抑菌作用最强。 4、ESPSL-1和ESPSL-2的降血糖作用 ESPSL-1对正常小鼠的FBG、胰岛素、肝糖原和糖耐量没有显著影响。对四氧嘧啶所致糖尿病小鼠血清胰岛素水平无影响,Et-1、Aq-1、Ps-1和F-1能显著和极显著降低四氧嘧啶所致糖尿病小鼠空腹血糖的升高;Et-1、SAq-1、F-1和Aq-1、Ps-1能够显著和极显著提高糖尿病小鼠肝糖原含量;Ac-1、SAq-1和Aq-1、Et-1、F-1、Ps-1能显著和极显著提高血清SOD水平;Aq-1、Ps-1和F-1能显著和极其显著降低血清MDA水平。Ac-1、Et-1、Aq-1、SEt-1、SAq-1、F-1和Ps-1能极其显著地改善糖尿病小鼠的糖耐量,但与正常组相比仍存在极显著差异。ESPSL-1不能改变糖尿病鼠的胰岛组织形态。Et-1、Aq-l、Ps-1和F-1在添加量达到300μL时,对α-葡萄糖苷酶的抑制率分别为阿卡波糖的57.2%、44.2%、46.7%和76.4%。综合分析,F-1的改善糖尿病小鼠状况的效果最为理想。 Et-2、Aq-2、Ps-2和F-2能显著降低糖尿病小鼠空腹血糖的升高,Et-2、Aq-2、Ps-2、SAq-2和F-2能够显著提高糖尿病小鼠肝糖原和血清SOD水平,Aq-2、Ps2和F-2能够显著降低糖尿病小鼠血清MDA水平。添加量达到300μL时,F-2对α-葡萄糖苷酶的抑制率为43.6%。 5、ESPSL-1和ESPSL-2的抗炎作用 Ch-1、SEt-1、SAq-1、F-1、Ps-1和Ac-1、Et-1、Aq-1能显著和极显著抑制二甲苯诱导的小鼠耳肿胀。Aq-1、F-1和Et-1具有显著和极显著地抑制二甲苯诱导的小鼠皮肤毛细血管通透性增高的作用。在对棉球所致小鼠肉芽肿的抑制作用中,F-1组与炎症模型具有显著差异,Et-1、Aq-1和SEt-1组具有极显著差异。ESPSL-1对炎症过程的三个阶段均有较好的抑制效果,具有抗炎作用,F-1的抗炎效果最好。 与阴性对照组比较,Et-2、Aq-2和Ac-2对小鼠耳肿胀有极显著的抑制作用,抑制率为59.9%、51.4%和47.8%;Et-2和Aq-2对棉球致小鼠肉芽肿有显著差异,抑制率为42.6%和36.9%,均与阳性对照无显著性差异。 6、ESPSL-1和ESPSL-2生物活性的比较 ESPSL-2对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和志贺杆菌的抑制作用略逊于ESPSL-1;ESPSL-1和ESPSL-2对糖尿病小鼠FBG、肝糖原、SOD和MDA的影响,以及体外抑制α-葡萄糖苷酶活性的作用无显著差异;ESPSL-2对二甲苯诱导的小鼠皮肤毛细血管通透性增高、二甲苯诱导的小鼠耳肿胀和棉球致小鼠肉芽肿的抑制作用略逊于ESPSL-1。 7、ESPSL-1生物活性与其化学成分相关性的数学模型 红薯茎叶提取物的生物活性与其中某些化学成分的含量之间存在关联性,ESPSL-1中黄酮、多糖和绿原酸的含量均参与影响其各种生物活性。对细菌的抑制作用影响最为显著的是黄酮含量,它与对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用呈正相关关系,数学模型分别为Y_(大肠杆菌)=1.210-0.336X_(黄酮)+0.021X~2_(黄酮)和Y_(金黄色葡萄球菌)=-5.485+0.790X_(黄酮)-0.025X~2_(黄酮)。对糖尿病小鼠的血糖水平、糖耐量和肝糖原等指标,以及发挥抑制α-葡萄糖苷酶活性的影响没有明显的主次关系。对抗炎作用影响最为显著的是绿原酸含量,它与抑制小鼠耳肿胀、抑制小鼠皮肤毛细血管通透性增高和抑制小鼠肉芽肿的作用均呈正相关关系,数学模型分别为Y_(耳肿胀)=0.279-0.023X_(绿原酸)+0.001X~2_(绿原酸)-4.6E-006X~3_(绿原酸),Y_(血管通透性)=-0.192+0.069X_(绿原酸)-0.004X~2_(绿原酸)-7.60E-005X~3_(绿原酸)和Y_(肉芽肿)=-O.001+O.008X_(绿原酸)-5.05E-006X~3_(绿原酸)。 红薯茎叶提取物在抑菌、抗炎和降血糖等方面具有生物活性,其生物活性红薯品种、多糖、黄酮和绿原酸等化学成分的含量之间存在关联性。以上研究表明开发利用我国丰富的红薯茎叶资源具有可行性和良好的前景。


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