不同产地林下三叶青多糖指纹图谱研究

訾豪然，许海顺，吴盛楠，张单柠，徐 娟，白 岩，王红珍，吴学谦

（1浙江农林大学，杭州311300；2浙江省特色中药资源保护与创新利用重点实验室，杭州311300）

0 引言

三叶青，葡萄科崖爬藤属植物三叶崖爬藤(Tetrastigma hemsleyanumDiels et Gilg)的地下块根部分，又名三对半，三叶扁藤、石老鼠等；主要分布于中国长江以南的大部分省份和地区，是民间的常用中草药[1-2]。据《本草纲目》记载，三叶青性凉、无毒、味甘微苦，具有清热解毒，消肿止痛，化痰散结的功效[3]；现代多用于各种炎症、病毒感染和癌症的治疗[4]。2018年被浙江省政府列入新“浙八味”重点培育品种之一[5]。由于三叶青的良好功效，近年来被人们广泛认可并接受，因此，导致市场需求量急速增长，其野生资源被消耗殆尽，而人工种植的三叶青品质却参差不齐，甚至有他药冒充三叶青出售的，功效千差万别，严重影响了三叶青产业的良性发展。因此，必须加强对三叶青品质的控制及其影响因素的研究。三叶青中除了含有黄酮类、酚酸类等多种次生代谢产物外，还含有结构复杂的多糖化合物[6]。三叶青多糖作为其中主要的活性成分之一，也具备降血糖、降血脂和抗氧化等多种生物活性功效[7-8]，因此，多糖也是三叶青质量控制的重要指标。而关于三叶青多糖的研究主要集中在多糖的提取、分离纯化以及多糖组分等方面。郭南生等[9]采用水浴提取法提取三叶青根多糖，确定了三叶青根多糖提取的最佳工艺为：提取温度96℃、液料比34:1(mL/g)、提取时间2 h，并得到在此工艺条件下三叶青多糖得率为21.23%。黄有强[10]使用微波辅助法提取多糖，对三叶青多糖的提取工艺进行了优化并最终使多糖的提取所得率达到14.36%。饶君凤等[11]采用IC-PAD法测定出了三叶青块根中含有岩藻糖、鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖等6种单糖。吕兰等[12]对优化工艺提取后分离得到多糖进行三氟乙酸水解，结果表明，除了饶君凤等测得的岩藻糖、鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖等6种单糖外还有半乳糖醛酸、葡萄糖醛酸、氨基葡萄糖、氨基半乳糖这4种单糖。以上研究对于三叶青多糖的研究不够深入，而关于三叶青多糖质量控制的相关研究较少，目前仍采用传统的苯酚—硫酸法测定总多糖[13]，现有的评价指标缺乏专属性特征。指纹图谱是实现对中药质量全面控制的有效技术，通过建立多糖指纹图谱并测定其组成单糖的含量，可以对不同批次药材质量的优劣进行评价。因此，本研究建立了基于酸水解的三叶青多糖指纹图谱评价体系，并测定了其中的单糖组成及其含量，为鉴别不同来源的三叶青及其质量控制提供了参考方法和依据。

1 材料与方法

1.1 仪器

FD-1A-50冷冻干燥机；BioTek-Epoch 2型酶标仪；Waters 2695 Alliance系统；Waters 2424型蒸发光散射检测器；CF15RN台式离心机（天美科学仪器有限公司）；RV10旋转蒸发仪（德国IKA公司）

1.2 试剂与对照品

三氟乙酸、1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(PMP)、乙醇、甲醇等均为国产分析化学试剂；乙腈（色谱纯，美国TEDIA公司）；对照品鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、氨基葡萄糖均购自上海源叶生物科技有限公司。10批三叶青样品分别采自不同产地，经浙江农林大学中药生物工程实验室吴学谦教授鉴定，为葡萄科植物三叶青T.hemsleyanum的新鲜块根，样品信息见表1。

表1 药材样品来源

1.3 三叶青多糖含量测定

1.3.1 供试品溶液制备 精密称取5.00 g三叶青粉于平底烧瓶中，加100 mL水，沸水水浴2 h，冷却后离心取上清，重复此步骤3次，合并滤液浓缩至20 mL，加入无水乙醇80 mL，4℃下静置过夜，离心后沉淀用20 mL超纯水复溶，多糖上清液加入α-淀粉酶，酶解24 h，完全酶解物离心超滤除去小分子化合物，收集上清液，按5:1加入Sevage试剂除蛋白后得到多糖溶液，冷冻干燥后备用[14]。

1.3.2 对照品溶液制备 精密称取D-无水葡萄糖对照品2.00 mg于10 mL容量瓶中，经溶解并定容后配制成0.20 mg/mL的葡萄糖对照品溶液，备用。

1.3.3 标准曲线绘制 精密称取葡萄糖标准品溶液0，0.04，0.08，0.12，0.16，0.20 mL置于2 mL离心管，加水将各试管中液体体积补至0.20 mL，加入0.10 mL苯酚溶液，加入1 mL浓硫酸溶液，混匀离心，使溶液沉至底部沸水浴2 min，冷却至室温，在485 nm波长下测定吸光度并绘制标准曲线[15]。

1.3.4 样品测定 精密移取2.1.1项下供试品溶液200 μL，按2.1.3项下显色测定。

1.4 三叶青多糖指纹图谱建立及单糖分析

1.4.1 混合单糖标样制备 精密称取葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、氨基葡萄糖，将其配成1.05，2.75，2.80，1.20，2.15，2.20，2.25，2.03 mg/mL的单一储备液，各吸取等量体积混匀，得混合对照品溶液。

1.4.2 三叶青多糖部分酸水解 取2.1.1中提取得到的三叶青多糖溶液400 μL若干份，加入4.00 mol/L三氟乙酸120 μL，混匀。随后将混合液置于80℃反应2 h。反应结束后，采用真空干燥法干燥酸水解产物，用于后续衍生化处理。

1.4.3 混合单糖标样及多糖酸水解物PMP衍生化 取200 μL的混合单糖标样与等体积0.30 mol/L NaOH溶液混合均匀，加入200 μL 0.50 mol/L的PMP甲醇溶液，漩涡混匀；70℃下反应60 min后，取出冷却。将溶液配至中性，再加水补至1 mL，然后加入等体积的氯仿，剧烈振摇，待静置分层后，弃去下层有机相，如此萃取3次[16]，取上层水相过滤，备用，进样。

取2.2.2中得到的多糖加200 μL水复溶后，按上述方法进行衍生化后上样分析。

1.4.4 色谱条件 色谱柱WondaSil-C18(4.6 mm×250 mm，5 μm)。流动相为[17]：乙腈(A)-0.1 mol/L pH=6.7磷酸盐缓冲液(B)，流速1.0 mL/min，柱温23℃，进样量10 μL，梯度洗脱;检测波长245 nm。梯度洗脱程序见表2。

表2 梯度洗脱程序

2 结果与分析

2.1 三叶青总多糖含量测定

按1.1项下方法测定三叶青中总多糖含量，以葡萄糖标品质量(mg)为纵坐标，吸光度值(A)为横坐标，通过光度测量后绘制得到标准曲线y=0.0387x+0.0003(R2=0.9991)。按同样方法分别测定了10批三叶青药材中多糖的含量，结果如表3所示。由下表可知，不同产地的三叶青总多糖含量差异较大，其中遂昌的总多糖含量最高，为35.586 mg/g，其次是温州，含量为32.926 mg/g。不同产地三叶青多糖纯度为73.83%～ 87.36%，RSD值为0.076%～ 1.105%，表明所得到的多糖纯度较高，可用于多糖组成分析。

表3 三叶青多糖含量的测定结果(n=3)

2.2 三叶青单糖指纹图谱建立与分析

2.2.1 方法学考察 精密度试验：取遂昌样品的供试液，每次进样10 μL，连续进样6次，对共有峰的相对保留时间及峰面积比值进行分析，计算得到RSD在0.82%～ 1.53%，说明本实验所用仪器精密度良好。稳定性试验：取遂昌三叶青衍生化后多糖溶液，在6个时间点(0 h、2 h、4 h、8 h、12 h、24 h)分别进样，分析8个单糖共有峰的相对保留时间及峰面积比值，其RSD在1.82%～ 2.52%，表示样品稳定。重复性试验：取遂昌三叶青样品6份，按供试品制备方法平行制备并检测，考察共有色谱峰保留时间和峰面积的一致性，RSD值在0.60%～ 2.42%，表明方法重复性良好。

2.2.2 指纹图谱共有峰标定 将10个不同产地三叶青多糖按照上述实验方法进行水解和衍生化后上样分析，得到不同产地水解后多糖的指纹图谱，将色谱图导入“中药色谱指纹图谱相似度评价系统”，对图谱中的色谱峰标定后进行多点校正，生成对照纹图谱[18]，结果得到10个产地的单糖图谱，并鉴定了8个色谱峰。结果如图1和图2所示。

图1 混合单糖对照品图谱

图2 三叶青多糖完全水解产物中单糖的HPLC指纹图谱

2.2.3 相似度计算 将不同产地三叶青图谱中的共有峰面积和相对保留时间导入“中药色谱指纹图谱相似度评价系统”，得到不同产地三叶青的多糖水解产物的相似度。结果发现，不同产地的三叶青多糖水解后产物相似度均较高，其相似度值均在0.934～ 0.997之间，这表明10批药材样品间差异较小，不同产地三叶青多糖的单糖组成成分稳定。10批样品多糖水解后其之间的相似度见图3。

图3 不同产地三叶青多糖水解样品相似度热图

2.2.4 聚类分析 以10批多糖样品共有峰的相对峰面积为原始数据，对其进行系统聚类分析，采用组间联接法，以平方Euclidean距离作为样品的测度[19]。聚类分析表明，当分类距离为15时，10批三叶青多糖样品被分为3大类，其中遂昌单独聚为一类，临安和桂林为一类，其余的一类。分析结果见图4。

图4 10批三叶青多糖聚类分析树状图

2.2.5 主成分分析 用IBM SPSS 19.0软件对10个不同产地三叶青药材UV图谱中的8个变量进行标准化处理，以主成分的方差贡献率及特征值为依据，进行主成分分析，计算特征值及方差贡献率[20]，从其中得到2个主成分因子，其分析结果见表4。由表4可得知6个主成分因子的特征值分别为3.476、2.893，累积方差贡献率为79.618%，表明在HPLC图谱中这2个主成分可代表样品79%以上的信息，可用于进行主成分分析。

表4 2个主成分因子的特征值和方差贡献率

将因子分析得到的成分矩阵进行正交旋转，得到8个指标的得分矩阵，结果如表5所示。经分析可知，主成分1主要受到来自氨基葡萄糖、鼠李糖、半乳糖醛酸、葡萄糖和阿拉伯糖等因子的影响；主成分2主要受到来自甘露糖、葡萄糖醛酸和半乳糖的影响。

表5 主成份得分矩阵

以上述HPLC图谱中的2个主成分因子对10个不同产地三叶青多糖进行综合评分（综合得分越高表示药材样品整体质量越好[21]，得到10批样品主成分因子得分及排序，结果见表6。根据得分排序可知，在主成分1中以遂昌得分最高，在主成分2中以温州得分最高；说明遂昌和温州单糖含量最高。根据综合得分可知，遂昌的综合得分最高，温州次之，表明遂昌的多糖质量最好，温州的次之，该结果与总多糖含量测定一致。

表6 样品主成分得分、综合得分及其排序

2.3 三叶青单糖含量测定

将三叶青多糖的水解产物PMP衍生化后，按照2.2.4项下条件注入到HPLC中进行测定，得到单糖组分和各单糖峰面积，并据此计算了各单糖组分的含量、摩尔比和物质的量比，结果分别见表7，表8和表9。

由表7和表8可知，8种单糖含量具有较大差异，其中甘露糖、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖4种多糖含量较高，其含量为13.618、15.397、83.151、15.131 mg/g，分别占所有单糖组成比例的9.094%，11.451%，56.695%，和11.030%。由结果可知三叶青多糖均含有甘露糖、氨基葡萄糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖等8种单糖，但各组分在含量和组成比例上有明显差异，说明产地和生长环境不同对于三叶青多糖的组成有较大影响。由表9可知三叶青中8中单糖平均物质的量比为甘露糖:氨基葡萄糖:鼠李糖:葡萄糖醛酸:半乳糖醛酸:葡萄糖:半乳糖:阿拉伯糖 =1.000:0.209:0.545:0.431:0.258:1.374:6.221:1.464，其中半乳糖所占的比例最高，表明三叶青多糖结构组成特征是以半乳糖为主。以上结果为三叶青药材及其多糖的鉴别提供了依据。

表7 不同产地三叶青多糖的单糖组成及含量 mg/g

表8 不同产地三叶青多糖中单糖的摩尔质量百分数 %

表9 不同产地三叶青多糖中单糖的物质的量比

3 讨论

多糖是植物中的初生代谢产物，是一类高分子聚合物，其在植物中具有多种重要功能，是许多中草药发挥药效作用的主要物质之一[22]。多糖也是三叶青中重要的活性物质，已有研究表明，三叶青多糖具有多种药理活性，如抗肿瘤、抗炎症以及降血糖等[23-24]。多糖的生物活性与其组分紧密相关，不同组份组成的多糖，其药理活性相差较大[25-26]，因此，控制多糖质量至关重要，其中多糖中单糖组分测定是多糖质量控制的主要指标[11]。吕兰等对优化工艺提取后分离得到多糖进行三氟乙酸水解，经PMP柱前衍生化后液相色谱分析，测得的岩藻糖、鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、半乳糖醛酸、葡萄糖醛酸、氨基葡萄糖、氨基半乳糖等10种单糖[12]。虽然该研究测定出了三叶青多糖中更为完整的单糖组成，但对多糖结构组成的研究不够深入，并未对单糖含量差异进一步测定和分析，而单糖含量彼此间的差异能反映出多糖的主要特征及其专属性，有助于对多糖进行质量控制[27-28]。因此，本研究通过建立单糖指纹图谱并分析主要单糖组成与含量，从而实现对不同批次药材质量的优劣进行鉴别研究。

续表7

本研究仍采用水提醇沉法提取多糖，通过测定三叶青中总多糖含量发现不同产地的三叶青总多糖含量差异较大，多糖纯度为73.83%～ 87.36%，表明所得到的多糖纯度较高，可用于多糖组成分析，测得所有三叶青多糖均包含葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、氨基葡萄糖等8种单糖（图2），但根据已有研究表明三叶青含有10种单糖[12]，分析原因是由于本实验所采用的多糖为经α-淀粉酶除去三叶青中淀粉而得到的功能型多糖。对多糖进行酸水解和PMP衍生化后建立了三叶青多糖的HPLC指纹图谱并进行化学计量学分析，根据分析可知产地不同对多糖中单糖组成成分影响较小（图3），并且根据综合得分可知，遂昌的样品质量最好，温州的次之。测定三叶青单糖含量发现，虽然不同产地的单糖组分并无区别，但其含量却有较大差异。三叶青多糖包含的8种单糖中甘露糖、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖4种单糖含量较高，并且半乳糖的含量最高，这表明三叶青多糖是以半乳糖为主的组成特征，是其中的主要组成成分。不同产地多糖含量差异主要体现在葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖三种单糖含量差异较大，表明不同产地的多糖结构上可能存在差异。

本文建立了基于酸水解的三叶青多糖指纹图谱并测定出其中单糖组成及其含量，虽然对于三叶青多糖结构研究有一定参考意义，但关于多糖结构的研究不够深入，今后的研究可以采用甲基化分析多糖的糖苷键等结构信息，以及将多糖酶解后建立起PACE糖谱来对三叶青多糖结构进行进一步的研究。

4 结论

研究结果表明，10个不同产地三叶青中以遂昌的质量最佳，并且得到半乳糖在所有多糖组成中占比为56.695%，三叶青多糖结构组成是以半乳糖为主。因此，本研究为三叶青多糖的鉴定及质量控制提供参考依据，这对完善三叶青产地的划分及品种鉴别具有参考价值。