不同產(chǎn)區(qū)皺皮木瓜有機(jī)酸組成及主要活性成分分離純化研究.pdf

1、皺皮木瓜(Chaenomeles speciosa(Sweet) Nakai)是薔薇科(Rosaceae)蘋(píng)果亞科(Maloideae)木瓜屬(Chaenomeles)多年生落葉小喬木，原產(chǎn)于亞洲東部，世界各地均有分布，是我國(guó)南北各地廣范栽培的重要果樹(shù)資源。皺皮木瓜果實(shí)營(yíng)養(yǎng)豐富、氣味芳香，富含超氧化物歧化酶、齊墩果酸、熊果酸、黃酮類(lèi)、皂甙類(lèi)、有機(jī)酸類(lèi)等多種活性成分，是一種藥食兼用的水果類(lèi)型。然而皺皮木瓜果肉維管系統(tǒng)發(fā)達(dá)、石細(xì)胞豐富、有機(jī)

2、酸含量極高，質(zhì)地堅(jiān)硬、口感酸澀，除藥用外，難以作為鮮食水果供人們食用，由此造成大量的野生皺皮木瓜資源浪費(fèi)。隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)外植物提取物市場(chǎng)需求量的激增，以皺皮木瓜果實(shí)為原料進(jìn)行活性成分的規(guī)?；a(chǎn)已成為我國(guó)皺皮木瓜果樹(shù)資源產(chǎn)品深度開(kāi)發(fā)的新方向；同時(shí)作為薔薇科典型高酸果樹(shù)品種，對(duì)皺皮木瓜果實(shí)高酸積累機(jī)理的探索研究，可以為蘋(píng)果亞科近緣果樹(shù)果實(shí)有機(jī)酸代謝及調(diào)控研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但國(guó)內(nèi)外對(duì)皺皮木瓜果實(shí)活性成分的提取、分離純化工藝研究及果實(shí)有機(jī)酸代

3、謝均在不同程度上受到研究方法陳舊和技術(shù)手段落后等瓶頸問(wèn)題制約，尚處于起步階段。
　　 代謝組學(xué)(Metabonomics/Metabolomics)研究技術(shù)是對(duì)某一生物或細(xì)胞在特定生理時(shí)期內(nèi)所有低分子量代謝產(chǎn)物同時(shí)進(jìn)行定性和定量分析的一門(mén)新學(xué)科，它是以組群指標(biāo)分析為基礎(chǔ)，以高通量檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理為手段，以信息建模與系統(tǒng)整合為目標(biāo)的系統(tǒng)生物學(xué)分支，適用于生物體復(fù)雜組分代謝機(jī)理的研究。低溫超聲萃取技術(shù)(Low-temprature U

4、ltrasound Extracting Technology)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型分離技術(shù)，它是在低溫條件下通過(guò)空化效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)萃取的強(qiáng)化作用，在超聲場(chǎng)中空化效應(yīng)產(chǎn)生的微小氣泡瞬間被激活，一系列動(dòng)力學(xué)過(guò)程伴隨超聲空化產(chǎn)生的微射流、沖擊波等機(jī)械效應(yīng)，加快兩相間的傳質(zhì)速度，從而促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)有效成分的溶出。離心分配色譜(Centrifugal Partition Chromatography，CPC)屬于現(xiàn)代液液逆流分配色譜的一種，高效離

5、心分配色譜技術(shù)(High Performance Centrifugal Partition Chromatography，HPCPC)是由離心分配色譜發(fā)展來(lái)的液相色譜新技術(shù)，具有很強(qiáng)的分離純化性能，已被廣泛應(yīng)用于天然產(chǎn)物和中藥有效成分的分離純化。但以上技術(shù)迄今均鮮見(jiàn)于皺皮木瓜果實(shí)開(kāi)發(fā)方面的研究報(bào)道。
　　 本論文以我國(guó)特色果樹(shù)資源皺皮木瓜為試材，利用基于RP-HPLC-PDA檢測(cè)平臺(tái)與GC-MS檢測(cè)平臺(tái)的植物代謝組學(xué)研究技術(shù)對(duì)

6、皺皮木瓜果實(shí)中的水溶性和脂溶性有機(jī)酸的組成、含量波動(dòng)范圍以及果實(shí)全發(fā)育期主要有機(jī)酸代謝規(guī)律進(jìn)行探索研究，獲得了代表樣品有機(jī)酸組分定性定量檢測(cè)數(shù)據(jù)、全國(guó)十個(gè)道地產(chǎn)區(qū)12批樣品有機(jī)酸組成和含量差異數(shù)據(jù)及重慶皺皮木瓜全發(fā)育期果實(shí)有機(jī)酸代謝規(guī)律數(shù)據(jù)，分析了皺皮木瓜果實(shí)高酸積累機(jī)制；同時(shí)利用現(xiàn)代低溫超聲萃取技術(shù)、高效離心分配色譜分離技術(shù)、高效液相色譜以及氣相.質(zhì)譜聯(lián)用檢測(cè)技術(shù)，對(duì)其果實(shí)超氧化物歧化酶、齊墩果酸熊果酸、揮發(fā)油等3大類(lèi)活性成分進(jìn)行了提

7、取、分離純化和鑒定研究，并進(jìn)行皺皮木瓜果實(shí)SOD酶學(xué)性質(zhì)檢測(cè)、齊墩果酸熊果酸提取工藝優(yōu)化和純度鑒定以及揮發(fā)油組成和含量檢測(cè)，完善相關(guān)工藝并獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)。有關(guān)研究結(jié)果如下：
　　 1.不同產(chǎn)區(qū)皺皮木瓜有機(jī)酸組成檢測(cè)及全發(fā)育期果實(shí)有機(jī)酸代謝規(guī)律
　　 采用HPLC-PDA法共檢出皺皮木瓜水溶性有機(jī)酸13種，采用GC-MS共檢出其脂溶性有機(jī)酸43種，方法穩(wěn)定可靠。國(guó)內(nèi)十個(gè)道地產(chǎn)區(qū)12批樣品水溶性有機(jī)酸總含量范圍為：119.84

8、1～276.046mg·g-1，四川儀隴最高而重慶綦江三角最低；樣品脂溶性有機(jī)酸總含量以山東沂州最高而陜西白河最低；聚類(lèi)分析篩選出水溶性有機(jī)酸和脂溶性有機(jī)酸高、中、低酸典型品種各一組，且其組成各不相同。采用代謝組學(xué)方法研究重慶皺皮木瓜果實(shí)不同生長(zhǎng)期水溶性與脂溶性有機(jī)酸的動(dòng)態(tài)變化，結(jié)果表明：在果實(shí)發(fā)育前期兩類(lèi)有機(jī)酸的種類(lèi)和數(shù)量隨時(shí)間的增高而提高，7月中下旬達(dá)高最高水平，果實(shí)成熟期時(shí)隨生長(zhǎng)時(shí)間迅速減少；全發(fā)育期蘋(píng)果酸、富馬酸與水溶性總有機(jī)酸

9、積累過(guò)程呈顯著正相關(guān)，而α-酮戊二酸與之呈負(fù)相關(guān)；蘋(píng)果酸、檸檬酸、奎尼酸等9種與果實(shí)脂溶性有機(jī)酸積累過(guò)程呈顯著正相關(guān)，而戊酸與之呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明蘋(píng)果酸是皺皮木瓜果實(shí)高酸積累的關(guān)鍵因子。本節(jié)建立了皺皮果實(shí)有機(jī)酸代謝組學(xué)基本研究方法，揭示了重慶皺皮木瓜全發(fā)育期果實(shí)有機(jī)酸代謝規(guī)律。
　　 2.皺皮木瓜超氧化物歧化酶提取工藝優(yōu)化與酶學(xué)性質(zhì)檢測(cè)
　　 皺皮木瓜果實(shí)超氧化物歧化酶最佳提取工藝為：以pH=9.32的0.05mol·L-1

10、磷酸氫二鈉溶液作為提取溶劑，料液比1:3，以聚乙烯聚吡咯烷酮作為果實(shí)酚類(lèi)物質(zhì)吸附劑，采用低溫(0℃)超聲(800W)萃取處理20min，目標(biāo)酶蛋白提取率達(dá)到最大值。皺皮木瓜果實(shí)超氧化物歧化酶蛋白分子量約為38.5kD，在347nm波長(zhǎng)處具有特征性紫外吸收峰，且雙氧水和氯仿-乙醇(3：5)對(duì)目標(biāo)酶蛋白活性具有明顯抑制作用而氰化物作用不明顯，因此初步皺皮木瓜超氧化物歧化酶為鐵型SOD；同時(shí)酶液在60℃恒溫水浴中酶活保持時(shí)間約為10-15mi

11、n，在pH=6.0-9.0酸度范圍內(nèi)目標(biāo)酶蛋白活性較穩(wěn)定。本研究有效消除了多酚與高酸對(duì)皺皮木瓜超氧化物歧化酶溶出率的抑制，明確了皺皮木瓜超氧化物歧化酶的酶學(xué)性質(zhì)。
　　 3.皺皮木瓜齊墩果酸和熊果酸提取純化與高效離心分配色譜分離
　　 皺皮木瓜齊墩果酸和熊果酸最佳提取工藝為：以95％乙醇作提取溶劑，料液比1:30，250W60℃超聲處理20min，目標(biāo)化合物提取率達(dá)到最大；總浸提物經(jīng)過(guò)堿溶酸沉與氯仿萃取處理可使目標(biāo)提取物

12、得到進(jìn)一步純化；以正己烷-乙酸乙酯-甲醇-水(7:3:5:1，V/V)作為兩相系統(tǒng)，下相作為固定相，上相作為流動(dòng)相，采用上行模式洗脫，在流動(dòng)相流速1.5mL·min-1、轉(zhuǎn)速1000rpm條件下，齊墩果酸和熊果酸混合物在180min內(nèi)得到有效分離，餾份重結(jié)晶后高效液相色譜儀純度鑒定結(jié)果分別為96.9％與94.3％。本研究解決了皺皮木瓜三萜類(lèi)成分同分異構(gòu)體分離的難題。
　　 4.皺皮木瓜揮發(fā)油提取與分離鑒定
　　 采用水蒸

13、汽蒸餾法提取皺皮木瓜鮮果揮發(fā)油，提取率約為0.016％；氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀分離鑒定出樣品揮發(fā)油組分106種，其中酯類(lèi)物質(zhì)(52種)占80.95％、醇類(lèi)物質(zhì)(18種)占6.16％、羧酸類(lèi)(12種)占4.80％、烷烴和烯烴類(lèi)(14種)占4.29％、酮類(lèi)(3種)占1.62％，及少量萘類(lèi)、吡喃類(lèi)、醛類(lèi)成分。皺皮木瓜果實(shí)揮發(fā)油提取率低于光皮木瓜(0.022％)，皺皮木瓜果實(shí)極性揮發(fā)油組成與光皮木瓜相似但含量低于光皮木瓜，弱極性揮發(fā)油組分?jǐn)?shù)量高于光皮