青海省不同生态区野生金露梅叶 生物活性成分分析和评价

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(1.中国科学院西北高原生物研究所,青海西宁 810008; 2.中国科学院藏药研究重点实验室,青海西宁 810008; 3.青海省青藏高原特色生物资源研究重点实验室,青海西宁 810008; 4.青海省产品质量监督检验所,青海西宁 810008)

蔷薇科委陵菜属植物金露梅(PotentillafruticosaL.),又名金老梅、药王茶、金腊梅,金露梅灌丛是我国高寒地区的一种典型性落叶灌丛[1]。金露梅在青海北起祁连山、南至唐古拉山、呈东北—西南向带状分布,是青藏高原生态系统中的重要组成部分。金露梅也是一种常见的藏药——班玛,《晶珠本草》记载班玛主治消化不良和肺病,现代医药研究表明金露梅的叶和花可入药,微苦、寒性,具有清暑热、益脑清心、健胃消食,健脾化湿,调经等功能。主治消化不良,浮肿,赤白带下,乳腺炎[2]。

近年来国内对金露梅的生物量、栽培技术、药理作用等方面进行了大量研究,对其化学成分的研究不多,特别是对青藏高原产的金露梅化学成分和生物活性研究鲜有报道。青海省野生金露梅资源丰富,目前仅用作牛羊饲料,其药用保健功能尚待开发。藏区以金露梅叶片代茶饮用的历史悠久,俄罗斯科学院西伯利亚分院利用金露梅叶生产“西伯利亚茶”作为红茶和绿茶的替代品[3]。

为了进一步开发金露梅资源,研制保健功能的“金露梅茶”,本研究选择具有代表性的六个生态区(不同海拔,不同经纬度,不同生境,金露梅分布较多)金露梅叶的生物活性成分(总氨基酸,总黄酮,多酚,维生素C,儿茶素,芦丁,单宁,蛋白质)进行了较系统的分析研究,进一步确证“金露梅茶”的特殊功效,为合理开发金露梅保健茶和质量控制提供科学依据,也可为金露梅叶作为天然抗氧化剂和中药使用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

2015年采自于青海省境内6个不同生态区,每个生态区采集三份样品(表1),经马世震研究员鉴定为金露梅(PotentillafruticosaL.)的叶片。

表1 金露梅叶采集时间和地点(n=3)Table 1 Times and ecotopes of Potentilla fruticosa(n=3)

Agilent 1260系列高效液相色谱仪 美国安捷伦科技公司;Cary-300型紫外-可见分光光度计 美国Varian公司;KjeltecTM8400全自动凯氏定氮仪 丹麦FOSS公司;美国CEM MARS-6微波消解系统 上海沃珑仪器有限公司;Molelement元素型超纯水机 上海摩勒生物科技有限公司;ASE350快速溶剂萃取仪 配备有34 mL不锈钢萃取池,美国DIONEX公司;SZC-C型脂肪测定仪、SLQ-6型粗纤维测定仪 上海纤检仪器有限公司;PL203型电子天平、MS205DU型精密电子天平 瑞士梅特勒-托利多公司;pHS-3E型pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司;ML-1.5-4型数显电加热板 北京中科奥博科技有限公司;DHP型电热恒温培养箱 北京市永光明医疗仪器有限公司;DZKW-4型电热恒温水浴锅双四孔 林茂科技(北京)有限公司;101-3型烘箱 北京科伟仪器有限公司;TGL-16C型高速台式离心机 上海安亭科学仪器厂;XW-80A型微型涡旋混合器 上海泸西分析仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品前处理 样品采收后,置于60 ℃下烘干,储存于干燥器中,备用。将金露梅叶烘干样品粉碎,过0.425 mm筛,于鼓风干燥箱中(约40 ℃)干燥至恒重,装入密封袋中密封,置于干燥器中备用。

1.2.2 生物活性成分的测定 总黄酮量采用三氯化铝比色法测定;蛋白质含量依据GB 5009.5-2016测定;采用2,6-二氯靛酚滴定法测定维生素C含量;总氨基酸量采用GB/T 5009.124-2016测定;单宁测定(氧化还原法)[4]的方法;芦丁测定采用高效液相色谱法(外标法);茶多酚和儿茶素按GB/T 8313-2018标准[5]测定。根据WHO/FAO评分模式,计算氨基酸评分(AAS)、化学评分(CS)和必需氨基酸指数(EAAI)。成分分析由分析测试中心测定。

1.3 数据处理

(每个样品平行操作3次,取平均值,采用Excel建立数据库,用SPSS 19. 0软件对不同地区金露梅生物成分进行方差分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 总黄酮的含量

目前从金露梅中分离得到的黄酮化合物有异鼠李素、槲皮素、山奈酚和芦丁等[6],青海省6个生态区(表2)总黄酮质量分数均在12 mg/g以上,其中以乐都境内的质量分数最高,为18.88 mg/g,其次是祁连>化隆>玉树>大通,湟中的最低,为12.13 mg/g,且不同地区含量差异显著(p<0.05)。金露梅叶总黄酮的含量没有随海拔升高而增加,可能和采收时金露梅叶处在不同的生长阶段有关,同时不同的水肥条件也与总黄酮的积累有关[4]。

表2 不同生态区金露梅叶的生物成分含量Table 2 Contents of biology component of Potentilla fruticosa leaves in different

李海朝等[7]的研究结果是青藏高原金露梅叶中黄酮总量平均为17.8 mg/g,明显高于黑龙江的(平均为10.2 mg/g),青藏高原金露梅叶的总黄酮含量随海拔高度的增加而增加。白吉庆等[4]对药王茶中总黄酮含量分析表明,采收月份对药王茶总黄酮含量有影响,所采样品中以8月份为高,不同海拔高度对总黄酮成分积累影响不显著。这与本研究的结果基本一致,金露梅叶的总黄酮含量与海拔高度的变化无关。

2.2 蛋白质和氨基酸的含量

从表2中可以看出,6个采样地点金露梅叶中蛋白质的质量分数相差较大,其中以玉树地区蛋白质质量分数最高,为16.9%,祁连的蛋白质质量分数最低,为14.7%;由表3可知,金露梅叶中富含多种氨基酸,其中谷氨酸、天门冬氨酸、亮氨酸质量分数较高,半胱氨酸质量分数最低;不同生态区总氨基酸以乐都境内的质量分数最高11.95%,其次是化隆>玉树>大通>祁连,湟中的最低7.91%,且不同地区质量分数差异显著(p<0.05)。

表3 不同生态区金露梅叶的氨基酸含量Table 3 Amino acid contents of Potentilla fruticosa leaves in different ecotopes(g/100

金露梅叶蛋白质含量低于茶叶,蛋白质对茶汤的滋味产生良好作用[8]。故金露梅叶与其他茶相比,味较淡。金露梅叶片中含有动物体必需的7种氨基酸,所含有的必需氨基酸含量依次是亮氨酸>赖氨酸>缬氨酸>异亮氨酸>苏氨酸>苯丙氨酸>甲硫氨酸。

根据FAO/WHO的理想模式,质量较好的蛋白质氨基酸组成必需氨基酸占总氨基酸的比值(EAA/TAA)为40%左右,必需氨基酸与非必需氨基酸的比值(EAA/NEAA)在60%以上,金露梅叶氨基酸组成满足FAO/WHO的理想模式。根据AAS和CS计算得出金露梅叶的第一限制氨基酸为蛋氨酸和半胱氨酸,第二限制氨基酸为组氨酸,除这三种氨基酸外,其它必需氨基酸的AAS和CS都大于90,EAAI为92.42,说明金露梅叶必需氨基酸组成相对较平衡(表4)。金露梅叶中必需氨基酸亮氨酸含量最高,占总氨基酸的9.19%(表4),金露梅叶风味氨基酸含量较高,占总氨基酸的36.96%,是金露梅茶独特风味的主要组成成分之一。

表4 金露梅叶氨基酸评价表Table 4 Amino acid evaluationTable of Potentilla fruticosa leaves

2.3 茶多酚的含量

由表1可知,不同生态区金露梅叶茶多酚质量分数范围在6.0～10.6%,其中以乐都县境内的含量最高,为10.6%,湟中的最低6.0%,且不同生态区含量差异显著(p<0.05)。

茶多酚是茶叶中含量最多,对人体药用价值最大一类成分,是目前茶叶化学成分研究的热点之一[9]。茶多酚是茶叶中最主要的生物活性物质,是茶汤苦涩味和收敛味的贡献者,茶多酚含量越高,茶叶品质也越好。金露梅的茶多酚含量接近红茶和黑茶的含量[10],具有较高的代茶潜力。

2.4 维生素C的含量

维生素C是人体内重要的化学成分,参与人体内多种重要生物化学反应。能够保持人体细胞及血管基质的完整性,维生素C现已广泛应用于抗感染、过敏性反应、心血管系统、癌症、糖尿病等临床辅助治疗[11]。

由表2可知,6个采样地点金露梅叶维生素C质量分数依次是乐都>祁连>玉树>化隆>大通>湟中。金露梅叶的维生素C含量低于茶叶中的含量[12],可以通过人工栽培的手段来提高金露梅叶的维生素C含量,提高金露梅茶的品质。

2.5 儿茶素含量

儿茶素(catechin)是一种黄烷醇型黄酮化合物,儿茶素类化合物在绿茶等多种食物和药用植物中广泛分布。大量的研究证实,儿茶素具有抗氧化、抗肿瘤、抗动脉粥样硬化、防辐射、防蛀护齿、抗溃疡、抗过敏及抑菌抗病毒等多种生物学功能[13]。

由表2可知,6个采样地点以乐都县的最高,达1.16%,湟中县的最低,只有0.20%,6个采样地点儿茶素含量依次是乐都>祁连>玉树>大通>化隆>湟中,不同地区金露梅叶中儿茶素含量差异显著(p<0.05)。金露梅叶中有较高的儿茶素含量,为进一步开发其保健和药用价值提供了理论依据。

2.6 单宁和芦丁含量

单宁不仅是多种传统草药和药方中的活性成分,而且具有独特和多样的生理活性。研究表明,单宁具有抑菌抗病毒、抗癌变与抗肿瘤、抗心脑血管疾病等药理作用[14]。当然单宁含量高,会影响茶的口感,需要通过后期加工来改良口味。

由表2可知,不同产地的金露梅叶中的单宁和芦丁质量分数各不相同,其中以青海省乐都县金露梅叶中单宁和芦丁质量分数最高,分别达到13.60%和0.077%,而以玉树金露梅叶中的单宁质量分数最低,仅为8.04%。金露梅叶单宁的含量比绿茶的要略高[15]。湟中芦丁含量最低,为0.013%。单宁含量高低依次为乐都>祁连>化隆>湟中>大通>玉树,芦丁含量高低依次为乐都>大通>化隆>玉树>祁连>湟中。通过方差分析可知,不同地区金露梅叶中单宁和芦丁含量都存在着显著差异(p<0.05)。

2.7 不同生态区金露梅主成分特征值和贡献率分析

采用主成分分析法,使用SPSS 19.0软件对表2的数据进行标准化处理,计算各生物活性成分的特征值和累计贡献率,以累计贡献率达85%以上来确定主成分的个数,再根据其特征向量,列出主成分的函数表达式,计算各品种主成分值,对金露梅的8种生物活性成分进行综合评价。由表5可知,第1主成分和第2主成分的特征值均大于1,分别为5.38和1.81,贡献率分别为67.21%和22.67%,前2个主成分的累计贡献率89.88%,表明前2个主成分能反映综合营养品质89.88%的信息。因此,选取前2个主成分作为评价金露梅营养品质的主要指标。

表5 主成分特征值以及贡献率Table 5 Contribution rate and eigenvalue of principal component

2.8 金露梅不同营养成分主成分分析因子载荷阵

由表6可知,第1主成分主要负载总黄酮,儿茶素和维生素C 3个指标,第2主成分主要负载蛋白质的含量。

表6 主成分分析因子载荷阵Table 6 Factor load matrix of principal component analysis

3 结论

本研究选择六个生态区——青海省湟中、祁连、化隆、大通、乐都和玉树的金露梅叶为研究对象,分析其主要化学成分含量以及差异。其中总氨基酸(11.95%)、总黄酮(18.88 mg/g)、茶多酚(10.60%)、维生素C(5.25 mg/100 g)、儿茶素(1.16%)、单宁(13.60%)和芦丁(0.077%)的质量分数在青海省乐都县金露梅叶中最高,蛋白质质量分数以玉树金露梅叶中最高,达到16.9%,而总氨基酸(7.91%)、总黄酮(12.13%)、茶多酚(6.0%)、维生素C(4.17 mg/100 g)、儿茶素(0.20%)和芦丁(0.0129%)的质量分数在青海省湟中县金露梅叶中最低。通过方差分析可知,不同地区金露梅叶成分含量都存在着显著差异(p<0.05)。因此,地域差异对金露梅中有效成分含量的多少有很大的关系。

运用主成分分析方法,从8个检测指标中筛选出4个指标(总黄酮,儿茶素,维生素C,蛋白质)来代表金露梅的品质。金露梅叶含有较高含量的黄酮

类化合物。同时,维生素C和蛋白质的含量也较高。茶多酚含量接近全发酵茶的含量,金露梅叶中氨基酸含量丰富,比例适宜,符合FAO/WHO的参考蛋白模式,属于优质蛋白。由此可见,金露梅叶有良好的营养价值和保健作用,开发成金露梅茶有很大的市场前景,同时若能在保健功效和药用价值方面进行开发,金露梅叶的应用前景将更加广阔。