肉桂与大叶清化桂生理生化特征比较分析

2020-09-01陈楚文许丹芸张辉菊杨全高弘扬

现代食品·上 2020年7期

关键词：肉桂

陈楚文许丹芸张辉菊杨全高弘扬

摘要：目的：通过比较肉桂和大叶清化桂叶、枝、皮3个部位的挥发油、总黄酮、原花青素、可溶性糖、可溶性蛋白、水分及肉桂醛这7种成分的指标，对这两种肉桂进行质量评价。方法：分别按《中国药典》、NaNO2-Al（NO）3-NaOH比色法、铁盐催化法、蒽酮法、考马斯亮蓝法和高效液相色谱法测量肉桂种挥发油、总黄酮、原花青素、可溶性糖、可溶性蛋白和肉桂醛的含量。结果：大叶清化桂的叶部中总黄酮、原花青素、可溶性糖（包括鲜品和干品）、可溶性蛋白的含量，均接近于肉桂的2倍;肉桂枝中各种成分含量大叶清化桂与肉桂相近，总体上前者略高于后者;但大叶清化桂的皮中挥发油、肉桂醛、原花青素和总黄酮均显著高于肉桂。结论：挥发油目前仍然是衡量肉桂价值最重要的指标，而总黄酮、原花青素、可溶性糖、可溶性蛋白、肉桂醛等5种成分作为可利用资源，大叶清化桂的潜在价值高于肉桂，其中仍以皮部分的价值最高。

关键词：肉桂;大叶清化桂;成分测定;潜在价值

Abstract：Objective： To measure the contents of seven components of volatile oil， total flavonoids， proanthocyanidins， soluble sugars， soluble protein， and cinnamaldehyde in the leaves， branches， and bark of C. cassia and C. cassia Presl var. macrophyllum Chu， and the indicator of moisture，to evaluate the quality of these two kinds of cinnamon. Method： The contents of volatile oil， total flavonoids， proanthocyanidins， soluble sugar， soluble protein and cinnamaldehyde in Cinnamomum cassia seeds were determined by Chinese Pharmacopoeia， NaNO2-Al（NO）3-NaOH colorimetry， iron catalyzed method， anthrone method， coomassie brilliant blue method and high performance liquid chromatography. Results： The contents of total- flavonoids， proanthocyanidins， soluble sugars （including fresh and dried products）， and soluble proteins in cinnamon leaves were nearly twice as high as that of C. cassia; the contents of various components in cinnamon branches were C. cassia Presl var. macrophyllum Chu. The content of various components in cinnamon sticks is similar to C. cassia， but the former is slightly higher than the latter; However， the volatile oil， cinnamaldehyde， proanthocyanidins and total flavonoids in the bark of C. cassia Presl var. macrophyllum Chu were significantly higher than those in C. cassia. Conclusion： Volatile oil is still the most important indicator to measure the value of cinnamon， and taking the five components of cinnamon total flavonoids， proanthocyanidins， soluble sugars， soluble proteins， cinnamaldehyde as available resources， the potential value of C. cassia Presl var. macrophyllum Chu will be higher than that of C. cassia， and the value of the skin part is still the highest.Key words：Cinnamomum cassia Presl; C. cassia Presl var. macrophyllum Chu; Composition determination; Potential value

中圖分类号：R284

肉桂（Cinnamomum cassia Presl），樟科（Lauraceae）植物樟属（Cinnamomum）中的一种大型乔木，在有些地方又称西江桂。曾正渝等[1]通过调查发现，肉桂的产区主要有中国、斯里兰卡、印尼、马达加斯加、越南等地，其中产量在10 t以上的有中国、印尼、斯里兰卡等，这些国家生产的肉桂占世界总产量的92.8%。中国不仅是肉桂的主要产地之一，生产总量占世界的38.1%，同时也是肉桂的主要出口国，由此可见肉桂在国际间的需求量很大，是经济价值很高的自然资源。肉桂为我国广东和广西二省的重要经济作物，其作为香料、饮片、挥发油及其他相关制品已逐步产业化，成为当地重要的经济支柱。

根据《中华人民共和国药典》2015版（简称《中国药典》，下同）记载，肉桂具有很高的开发利用价值。其与由越南引进的大叶清化桂（C. cassia Presl var. macrophyllum Chu）在外观上差异型并不是很大。目前，对于肉桂和大叶清化桂之间的差异性研究，主要是集中在肉桂油及其成分、叶表型性状、木材纤维结构和皮显微结构，而关于肉桂叶、枝、皮3个部位多种化学成分及价值探究的报道较少[2-4]。在不同部位上，如其叶部，能温中补虚、燥湿祛寒，治疗风寒感冒、咳嗽、头痛、胸闷、腹部疼痛、呕吐、冻疮等病症;肉桂的枝部，具有温经通脉、助阳化气等功效，常用于外感风寒、经脉不通导致的疼痛、心慌、多痰、小便不利等;而肉桂的皮部，即中药学中的肉桂（Cinnamomumi cassia Presl），能祛寒止痛、舒筋活血，常用于胸闷、呛咳、腹寒、呕吐、风湿关节痛、跌打瘀肿等[5-6]。在众多的中医古籍记载里，肉桂的枝部与皮部常被用于治疗痹证。陈若冰等[7]认为，肉桂除了被列入《中国药典》的药效外，还能活血化瘀、安肝息风、解毒生肌、祛风止痉、止痒等，而止血的药理作用则有待进一步证实。

肉桂的一些化学成分也具有许多已开发或潜在的药理作用及生物活性：①挥发油。挥发油是目前肉桂开发程度最大的活性成分，其药理作用主要有抗菌、抗病毒、抗氧化自由基、扩张血管以及抗血栓等[8]。蔡定建等[9]通过GC-MS分析，鉴定出了苯甲醛、邻羟基苯甲酸、桂皮醛、（1-乙基-1，3丁二烯）苯、环己醇苯甲醛这5个含量较高的化合物，其中又以桂皮醛含量最高。②总黄酮。黄酮类化合物普遍存在于天然植物中，其存在形态主要有游离态黄酮、黄酮苷以及与鞣酸形成脂3种，能保护心脑血管系统和肝脏、提高免疫系统和消化系统活性，从而具有抗肿瘤、抗病毒、抗疲劳、镇痛、清除自由基等功效[10-11]。库咏峰等[12]通过总黄酮的生理生化试验，得知肉桂总黄酮对氧离子自由基的清除率能够达到23.46%，具有较好的抗氧化活性。③萜类。张笮晦等[13]通过测试肉桂叶挥发油中微量萜类的种类以及其相对百分含量，总共检测出13种不同的萜类，且储藏时间越久，萜类成分逐渐减少，80 d以上的肉桂叶中基本不含萜类成分。④原花青素。由儿茶素或者表儿茶素聚合而成的多酚类化合物。它的药理作用与成分总黄酮相似且抗氧化能力较强。另外还能抑制细菌、保护心脏循环系统、降低血脂等[14-15]。黎超等[14]研究发现，肉桂原花青素可以很好地减少体外糖基化，是防治糖尿病的潜在物质之一。⑤肉桂醛。肉桂醛存在于众多肉桂植物中，是检测肉桂挥发油的质量标准之一。宋宗辉等[16]调研发现，肉桂醛能够抑制糖尿病、抑菌和抗肥胖等，对循环系统也有保护作用。⑥其他。李莉等[17]通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）法鉴定出肉桂多糖水解后的产物，发现肉桂多糖由六种单糖组成，其中以D-呋喃葡萄糖所占比例最大，为38.64%。

为了更好地开发肉桂与大叶清化桂的利用价值，本文通过翻阅相关文献资料，然后测定和比较肉桂和大叶清化桂干燥前后叶、枝、皮3个部位的挥发油、总黄酮、可溶性糖、可溶性蛋白、原花青素、肉桂醛等成分的含量，并对其中如总黄酮、原花青素、多糖等多种成分进行方法学考察，来对这两种肉桂进行质量评价与生理生化分析，为今后對肉桂的研究提供一个系统的工艺基础。

1 材料与方法

1.1 植物材料

选取树龄为7年的肉桂和大叶清化桂，样品采集于广东省茂名市（北纬22°27′44″，东经111°08′17″）。肉桂和大叶清化桂各取3株，采集其新鲜的皮、枝和叶，迅速用液氮快速降温冷冻后，在-80 ℃保存，用于后续的实验。以广东省茂名市种植的肉桂和大叶清化桂为试验材料，于2019年6月采集树龄为7年的肉桂和大叶清化桂，各取3株采集样品。

1.2 实验方法

1.2.1 挥发油含量测定

按《中国药典》2015版四部通则2204项下的乙法，直接测量肉桂挥发油成分的含量。肉桂挥发油相对密度大于1.0，属于重油，直接读数误差较大，加入二甲苯后使挥发油比重小于1.0，读数更准确。读数时需减去所加二甲苯的量。本实验采用挥发油测定法测量肉桂与大叶清化桂干燥后叶、枝、皮3个部位的挥发油含量。

1.2.2 总黄酮含量测定

紫外光区260 nm和360 nm左右是黄酮类化合物产生的两个最大吸收峰分布区，不过由于黄酮粗提液的成分复杂，多糖、单宁酸、酚类等可能会干扰其紫外线吸收，从而使吸收峰移动或被掩盖。采用紫外可见分光光度法能准确地测定总黄酮含量的前提是使用NaNO2-Al（NO）3-NaOH作为显色剂。

肉桂植物的叶、枝和皮中总黄酮含量的测定，以芦丁标准品作参照，在pH值适宜的情况下加入Al3+，使黄酮化合物化合成为铝盐络合物，溶液吸光度在最大吸收波长508 nm处测定。

1.2.3 原花青素含量测定

通过表儿茶素和儿茶素聚合形成的类黄酮化合物是原花青素，它是无色无味的，深红色的花青素离子需要经过加热酸处理才会生成。获得最大吸收峰的前提是将原花青素转化为花青素，这个过程需要催化剂硫酸铁铵以及稀盐酸的水解。样品溶液中原花青素的含量的计算需将原花青素作为对照吸光值。

1.2.4 可溶性糖和可溶性蛋白含量测定

用蒽酮比色法测定可溶性糖含量，可溶性蛋白质含量通过考马斯亮蓝染色法测定。

1.2.5 肉桂醛含量测定

按照高效液相色谱法（通则0512）测定。在具塞锥形瓶中加入0.5 g肉桂粉末和95%乙醇25 mL，在超声波下提取30 min后，冷却至室温，95%乙醇用来补足其损失了的重量，摇匀，过滤，离心10 min后取上清液。在10 mL量瓶中加入0.1 mL用甲醇溶解并定容的肉桂醛对照品，取出其中的1 mL定容至50 mL量瓶中，则可配制成0.214 2 mg含桂皮醛溶液1 mL。在10 mL量瓶中各加2 mL对照品母液，从而可以制成混合对照品。分别精密吸取对照品溶液与供试品溶液各10 μl，注入液相色谱仪，测定，即可。

1.3 数据分析

所有数据均使用GraphPad Prism 7.00处理并作图，通过SPSS 21.0进行显著性差异分析。

2 结果与分析

2.1 肉桂和大叶清化桂水分含量，可溶性蛋白和可溶性糖含量比较

肉桂和大叶清化桂枝部和叶部的水分含量均在50%左右。皮部的水分含量比枝叶都低，其中肉桂的皮部水分含量在25%左右，大叶清化桂的在40%左右（如图1A）。据图1B知，对于鲜品的可溶性蛋白，肉桂与大叶清化桂的叶部含量最少，均在1 mg·g-1左右;枝部较多，两者均接近4 mg·g-1;皮部最多，都是5 mg·g-1左右。对于干品，肉桂的枝部、皮部与大叶清化桂的叶部、枝部、皮部的可溶性蛋白含量均接近于1.50 mg·g-1，而肉桂的叶部可溶性蛋白含量则相对最少，为0.89 mg·g-1（图1C）。

鲜品中肉桂的叶部与皮部可溶性糖含量较低，分别是30.6 mg·g-1、35.8 mg·g-1，枝部的含量是50.1 mg·g-1，相对与其他部位较高。而大叶清化桂恰恰相反，枝部的可溶性糖含量相对较低，其余两个部位的较高。其中大叶清化桂叶部的可溶性糖含量最高，是53.8 mg·g-1，枝部的最低，是27.0 mg·g-1（图1D）。据图1E知，干品中，肉桂的可溶性糖含量皆低于大叶清化桂，其中大叶清化桂叶部和皮部的可溶性糖含量较高（均高于40 mg·g-1），枝部较少（低于40 mg·g-1），而肉桂的可溶性糖含量，叶部、枝部、皮部在20～40 mg·g-1之间依次增加。

2.2 肉桂和大叶清化桂挥发油和肉桂醛含量比较

皮部挥发油含量最高，肉桂皮部的为1.88 mL/100 g，大叶清化桂皮部的为3.63 mL/100 g，后者挥发油的含量接近于前者的两倍。叶部和枝部挥发油的含量与皮部相比则低很多，其中大叶清化桂的叶部最低，只有0.533 mL/100 g，还不足肉桂叶部的一半（见图2）。

肉桂与大叶清化桂的肉桂醛含量从叶部到枝部再到皮部均依次增高，其中肉桂的枝部和皮部含量较为接近，且其叶部和枝部的肉桂醛含量均比大叶清化桂的高。大叶清化桂叶部肉桂醛含量相对最低，为12.36 mg·g-1，其皮部的肉桂醛含量则相对最高，为33.59 mg·g-1（图2）。

2.3 肉桂和大叶清化桂原花青素和总黄酮含量比较

由图3可知，肉桂和大叶清化桂的原花青素含量均是皮部最多，枝部次之，叶部最少，并且大叶清化桂的原花青素含量均高于肉桂。

肉桂叶部的总黄酮含量最低，为3.83 mg·g-1，不足大叶清化桂的一半，肉桂枝、肉桂皮的总黄酮含量也均低于大叶清化桂。而大叶清化桂叶、枝、皮三个部位的总黄酮含量较为接近，分别是12.05、12.43、12.69 mg·g-1（图3）。

3 讨论

蒽酮法分别测定了鲜品和干品肉桂不同部位的可溶性糖。大叶清化桂的叶在干品、鲜品的测定中都比肉桂的可溶性糖含量更高，说明大叶清化桂的叶子中可溶性糖含量高于肉桂。在枝皮中，鲜品肉桂的可溶性糖含量高于大叶清化桂，干品中，数据相反。可能是因为水分不同导致的，大叶清化桂的枝皮水分含量高于肉桂，因此鲜品的可溶性糖含量低于肉桂。干品的大葉清化桂除去水分，所以可溶性糖含量高于干品肉桂。这与试验的干湿重实验结果相一致。

考马斯亮蓝法[18]分别测定了鲜品和干品肉桂不同部位的可溶性蛋白，发现新鲜肉桂的蛋白质含量明显高于干品肉桂的蛋白质含量。肉桂的枝、皮中，鲜品的蛋白质含量是干品的两倍以上，因为蛋白质干燥后容易降解，所以干品肉桂的蛋白质含量降低。且干品鲜品在不同部位的含量的蛋白质含量，两种植物的蛋白质含量的比例趋势都是一致的。

肉桂和大叶清化桂枝和叶的水分含量在50%左右。皮的水分含量比枝叶都低，肉桂皮在25%左右，大叶清化桂在40%左右，可能与大叶清化桂的树皮更厚有关。在本实验中，测量的有鲜品和干品，而测量出来的结果不同，可能是水分含量不同导致的，水分含量越少，说明干物质含量越多，品质更好。

与其他部位相比肉桂的皮部中的挥发油含量最高，并且要高得多。王世伟等[19]对两者进行药材形态组织、挥发油成分的比较分析，结果表明，大叶清化桂无论挥发油的含量或油中肉桂醛的含量均高于肉桂，这与本文的结果一致。故本文所运用的肉桂挥发油提取与测定方法，可以为探索其抑菌抗毒、抗血栓等药用价值奠定基础。

在本文对总黄酮的提取中，得到的结果是大叶清化桂的总黄酮含量较高，在12.0 ～13.0 mg·g-1。库咏峰等[12]利用溶剂浸提法和超声波辅助法对肉桂总黄酮进行提取和分析研究，其中溶剂浸提法包括乙醇浸提法和水浸提法，发现超声波辅助法提取总黄酮效率相对溶剂浸提法要高。其肉桂原料由南宁市景昌中药饮片有限公司提供，总黄酮的提取率是3.56%，远高于相同提取条件下的提取率，可能是本文实验时所用剂量较小，损耗较大所导致的结果，或是因为原料来源的不同。故而今后定性定量分析肉桂总黄酮时，实验操作中可适当采用较大的剂量。

铁盐催化法具有较好的标准曲线，测量肉桂原花青素时，标准品和供试品的最大吸收波长接近，良好的重现性精密度、稳定性和精密度，较高的回收率，可靠性和准确度，所以该方法适合测定肉桂非挥发性成分原花青素的含量。本文结果与钟益宁等[20]采用同样方法测定由防城港市那梭香料厂提供的肉桂枝叶原花青素含量结果接近，此外钟益宁等[20]未提及的肉桂皮，在本文中原花青素含量最高。今后可在开发利用肉桂原花青素的抗病毒、抗氧化等方面可选择该法作定量分析，其中原料可选择以肉桂皮为主。

4 结论

肉桂叶中总黄酮、原花青素、可溶性糖（包括鲜品和干品）、可溶性蛋白的含量，大叶清化桂均接近于肉桂的2倍;肉桂枝中各种成分含量大叶清化桂与肉桂相近，总体上前者略高于后者;但大叶清化桂的皮中挥发油、肉桂醛、原花青素和总黄酮均显著高于肉桂。将肉桂的总黄酮、原花青素、可溶性糖、可溶性蛋白、肉桂醛等5种成分作为可利用资源，大叶清化桂的潜在价值会高于肉桂，其中仍以皮部分的价值最高。

目前，主要集中在叶表型性状、油成分和皮显微结构等方面研究对大叶清化桂和肉桂的差异，为了更好地开发与利用大叶清化桂和肉桂的价值，将肉桂的原花青素、总黄酮、可溶性糖、可溶性蛋白、肉桂醛等5种成分作为潜在的可利用资源，建立一个系统的提取工艺研究方法具有不可或缺的意义。

肉桂挥发油是现今肉桂最主要的经济价值所在，包含肉桂醛、肉桂酸等活性成分，肉桂具有许多药理作用和生物学活性，起作用的不单单只有挥发油成分。如非挥发成分的总黄酮及类黄酮原花青素，在抗肿瘤、抗病毒、消炎、镇痛和抑菌上存在着一定的作用，肉桂的可溶性糖和可溶性蛋白，在生理上具有降血糖等作用，这些都需要以一个科学的，切实有效的、利于投入到研究的工艺为基础去深入探索。

本文利用超声波辅助法提取肉桂总黄酮，铁盐催化法测量肉桂原花青素，蒽酮法测量肉桂的可溶性糖，考马斯亮蓝法测量肉桂的可溶性蛋白，以及高效液相色谱法测量肉桂醛含量，均取得一定程度的效果，证明这些方法对探索肉桂潜在价值和综合利用与开发具备现实的理论依据。

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