新疆胀果甘草总黄酮的提取、精制与鉴定研究

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  【中图分类号】R284.1【文献标识码】A【文章编号】1550-1868(2014)11
  【摘要】目的:对胀果甘草进行总黄酮的提取,并对总黄酮提取物进行鉴定分析。方法:用乙醇提取-超声辅助等法制备胀果甘草提取物;用硅胶柱层析法对总黄酮进行精制;用制备薄层色谱法和重结晶法对单体成分进行分离纯化;用理化鉴别法、薄层色谱法和光谱分析法对甘草黄酮类提取物及单体进行分析。结果:制备四种总黄酮粗提物和一种精制总黄酮;分离纯化一种单体成分;对总黄酮类提取物的薄层特点和理化性质进行详细的描述;对单体成分进行结构鉴定。结论: (1)利用碱溶酸沉法提取的总黄酮出膏率低于其他提取法,但总黄酮质量较高; (2)硅胶柱层析法可明显提高甘草总黄酮组分的纯度;(3)所分离纯化的单体成分鉴定为甘草查尔酮A。上述的研究结果为中药材甘草的质量控制提供一定的参考依据
  【关键词】胀果甘草;总黄酮;提取制备;分离纯化;鉴定分析
  传统医学认为甘草有益气补中、清热解毒、祛痰止咳、缓急止痛、调和诸药等功效,有“十方九草”之说。 据《中国药典》2010 年版一部记载其原植物有 3 种,即乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch), 胀果甘草(G.inflate Bat).和光果甘草(G.glabra L) [1]。国内外已从甘草中分离出l00多种黄酮类化合物、60多种三菇类化合物以及香豆素类、18种氨基酸、多种生物碱、雌性激素和多种有机酸等[2]。甘草黄酮类成分具有明显的抗氧化作用,可预防肿瘤发生,治疗胃溃疡、肝损害,在抗炎和抗变态反应等方面也有明显的药理作用[3]。最新研究还发现,甘草黄酮类物质对艾滋病(HIV) 的治疗有明显的疗效,它对HIV 病毒的抑制作用是甘草甜素的25倍[4],为甘草黄酮类化合物的进一步研究提供了一定的研究基础。本研究以超声辅助的有机溶剂提取法及氢氧化钙溶解/盐酸沉淀的提取方法与传统的有机溶剂提取法等4种不同方法制备甘草总黄酮提取物,并以出膏率和质量为指标对提取效果进行考察;利用硅胶柱层析法对总黄酮提取物进行精制纯化;利用制备薄层法对单体成分进行分离纯化;利用薄层色谱法和理化鉴定法对各提取物进行鉴定分析。为中药材胀果甘草的品种鉴定、资源考察及产品的质量控制提供一定的参考依据。
  1 材料与方法
  1.1 药材
  新疆胀果甘草:由新疆医科大学天然药物化学教研室提供,新疆医科大学生药教研室帕丽达教授鉴定;新疆光果甘草:由新疆医科大学天然药物化学教研室提供,新疆医科大学生药教研室帕丽达教授鉴定。
  1.2 仪器与试剂
  (1)仪器:Unity-Inova 600超导核磁共振谱仪(美国Varian公司);IR Prestige-21红外光谱仪(SHIMADZU);AB104-N电子天平(Mettler-Toledo Group);DT200型电子分析天平(常熟市衡器厂);SHB-111A型循环水式多用真空泵(郑州长城科共贸有限公司);SK2510HP型数控超声清洗仪(上海科导超声仪有限公司);N-1001型旋转蒸发仪(上海爱朗仪器有限公司);ZF-20C暗箱式紫外分析仪(上海宝山顾村电光仪器厂);WRS-1A型数字式熔点测定仪(上海精密科学仪器有限公司),HH-S恒温水浴锅,粉碎机,薄层层析硅胶GF254(德国Merck),普通玻璃仪器。
  (2)药品和试剂:无水乙醇,氢氧化钙(AR),甲醇(AR),乙酸乙酯(AR),石油醚(AR),三氯甲烷(AR),1,2-二氯甲烷(AR),甲酸(AR), 蒸馏水,正己烷(AR),羧甲基纤维素钠,柱层析硅胶,查尔酮A标准品(美国Sigma公司)。
  2方法与结果
  2.1胀果甘草总黄酮的制备
  2.1.1总黄酮粗提物的制备(提取物A,T-A)将干燥胀果甘草根粉碎,过20目筛,精密称取粉末50g,置烧杯中,加75%乙醇400ml,室温浸泡8小时,分别利以下四种方法进行提取,制备粗提物,并根据出膏率和粗品质量评价提取效果:
  (1)乙醇-超声辅助提取并用Ca(OH)2溶解/盐酸沉淀法:将浸泡八小时的甘草乙醇液放入水浴锅中,先60℃加温提取两小时,然后以超声辅助提取25分钟,过滤取滤液,药渣用75%乙醇同法处理1次,体积为200ml,合并滤液;将半体积的饱和Ca(OH)2溶液与滤液混合并搅拌溶解,静置分层,取下层液用浓盐酸滴定至pH2.5,洗出沉淀,静置1h后抽滤。所得固体为粗制胀果甘草总黄酮,经真空干燥得干燥浸膏,出膏率为12.5%。
  (2)乙醇提取- Ca(OH)2溶解/盐酸沉淀法:取50g的甘草粉末,其余条件同2.2.1.1(1)项下,经冷冻干燥得干燥浸膏,出膏率为12.5%。
  (3)乙醇-超声辅助提取法(免去Ca(OH)2溶解/盐酸沉淀操作):将浸泡八小时的甘草粉末乙醇液放入水浴锅中,用超声辅助提取25分钟,过滤,药渣按同法处理一次,合并浸出液,用旋转蒸发仪减压浓缩至膏状后,经冷冻干燥干燥浸膏,出膏率为17.6%。
  (4)简单的乙醇提取法:将浸泡八小时的甘草粉末乙醇液放入水浴锅中,在60℃加温度下提取两小时,过滤,药渣按同法处理一次并过滤,合并滤液,减压浓缩至膏状,经冷冻干燥干燥浸膏,出膏率为14.8%。
  2.1.2 胀果甘草总黄酮的精制(提取物B, T-B)
  据文献报道,总黄酮精制方法有聚酰胺柱层析法、大孔树脂法和硅胶柱层析法等三种。本研究中,根据预实验结果和以获得胀果甘草种属特异性成分甘草查尔酮A的制备和鉴定为主要目标,利用硅胶柱层析法和制备薄层法对总黄酮进行精制纯化。
  (1)利用硅胶柱层析法精制:称取60g柱层析用硅胶,加入足量1,2-二氯乙烷,浸泡1h,按濕法装柱。称取2g胀果甘草总黄酮粗提物,溶于2ml甲醇中,加少量硅胶拌匀成膏状,放入柱层析硅胶上端,覆盖一层滤纸,滤纸上放6粒玻璃珠压住,并用1,2-二氯乙烷/甲醇/乙酸乙酯(3:0.5:1)的洗脱液洗脱,收集具有甘草查尔酮A特征的黄色色带洗脱液;洗脱液用旋转蒸发仪减压浓缩至干,得到黄色精制总黄酮提取物(提取物B)0.12g。用乙酸乙酯-石油醚进行重结晶,析出亮黄色结晶 0.013g。   (2)利用制备薄层法精制:用自制的制备薄层板(20×20 cm,0.3mm),将粗制总黄酮提取物A用少量甲醇溶解并点样,以1,2-二氯乙烷/甲醇/乙酸乙酯(3:0.5:1)为展开系统,在紫外光下显色,将具有甘草查尔酮A特征的色带划线标记,并用刀片刮取,用甲醇提取;将6次展开得到的色带的甲醇提取物合并,减压浓缩至干,黄色提取物固体用乙酸乙酯-石油醚重结晶,得少量亮黄色针状结晶。经按光谱分析法(以下2.3.5)对 成分进行结构鉴定。
  2.1.3 光果甘草总黄酮粗提物的制备(提取物C,T-C)为了对照两种甘草的薄层色谱特征,以新疆光果甘草根为原料,按2.2.1.1(4)法制备粗制总黄酮C(T-C),得率14.2%,提取物备用。
  2.2 胀果甘草总黄酮的鉴定方法所得到的四种总黄酮粗提物(提取物A1,A2, A3, A4)、精制总黄酮(提取物B)和黄色结晶(单体物)等样品经TLC鉴定法、理化鉴定法、光谱鉴定法等鉴定方法进行鉴定。鉴定方法如下:
  2.2.1 TLC鉴定法:用进口铝板硅胶GF254板,以醋酸乙酯/甲酸/水(8∶3∶1)为展开剂进行薄层特征的鉴定,观察斑点数量、颜色,计算比移值(Rf)。
  2.2.2 物理鉴定法:对各提取物进行形状、颜色和溶解性能的鉴定;对结晶性单体物还进行熔点测定。
  2.2.3 化学鉴定法:样品用盐酸-镁粉试液、三氯化铝试液、紫外灯365的荧光特征、氢氧化钠水溶液等黄酮的化学鉴别试剂进行显色特征的鉴定。
  2.2.4 单体的光谱鉴定法:单体结晶性物质用核磁共振法和红外光谱法进行结构鉴定。
  2.3 胀果甘草总黄酮粗提物的出膏率及提取效果
  用四种方法制备的胀果甘草总黄酮提取物的出膏率如表1所示。
  2.4 胀果甘草总黄酮提取物的物理鉴定结果
  (1)四种总黄酮粗提物(TA1~4):棕色粉末,均易溶于乙醇和甲醇中,溶于乙酸乙酯和氯仿,略溶于乙醚和水。
  (2)精制总黄酮(TB):黄色粉末,易溶于乙醇和甲醇,溶于乙酸乙酯、氯仿和乙醚,略溶于石油醚和水。
  (3)单体(Monomer, M):亮黄色针状结晶,熔点(mp)155.7~157.6℃;易溶于乙醇和甲醇,溶于乙酸乙酯、氯仿和乙醚,略溶于石油醚,不溶于水。
  2.5 胀果甘草总黄酮提取物的化学鉴定结果:样品乙醇溶液用盐酸镁粉鉴别后呈红色;遇三氯化铝,在紫外灯365下有荧光;遇氢氧化钠水溶液呈亮红色,显示黄酮类化合物的一般显色特征。
  2.6 胀果甘草总黄酮提取物的TLC鉴定结果:对胀果甘草的四种总黄酮粗提物(T-A 1-4)、精制总黄酮(T-A)、胀果甘草和光果甘草总黄酮粗提物(T-A和T-C)的TLC进行鉴定,结果如下。
  (1)四种总黄酮粗提物(T-A 1-4):TLC特征如图2所示。从图2可见,粗提物TA-1至TA-4的薄层斑点上,至少有10个斑点,其中7-8个斑点有紫外荧光特征;这些提取物都具有与对照品甘草查尔酮A(LicoA)相适应的亮黄色荧光斑点(Rf=0.89),即适合胀果甘草的特征。
  图2.粗提物 TA1~4的薄层特点
  (硅胶GF254板,展开剂二氯乙烷/甲醇/乙酸乙酯(3:0.5:1)
  此外,提取物TA-1和TA-2的薄层板点上,处于下方的极性大的斑点很弱,说明乙醇-提取并用Ca(OH)2溶解/盐酸沉淀法制备总黄酮提取物时,总黄酮的纯度略高,可以分离大部分极性大的物质,因此出膏率小于其他提取方法。
  (2)精制总黄酮(TB)与粗制总黄酮提取物(TA):薄层特征的对照如图3所示。从图3可见,精制总黄酮显示6个斑点,与粗品对照,下方极性大的2-3个半点消失,几乎均为带荧光的黄至蓝色斑点,有明显的甘草查尔酮A的斑点出现。结果表明,经硅胶柱层析法纯化之后,可最大限度的富集总黄酮组分,可提高纯化的效果。(硅胶GF254板,展开剂二氯乙烷/甲醇/乙酸乙酯(3:0.5:1)。
  图3.精制总黄酮(TB)和粗提物(TA)薄层特点特征
  2.7 单体成分的光谱鉴定结果:胀果甘草中单体化合物结构鉴定结果如下:金黄色的针状结晶(乙酸乙酯-石油醚),紫外燈下呈亮黄色荧光,m.p.:155.7~157.6℃,易溶于氯仿、乙酸乙酯,溶于甲醇、乙醇、丙酮,微溶于石油醚,不溶于水。
  盐酸-镁粉反应呈微红色,与FeCl3溶液反应呈黄色沉淀,遇碱性显色试剂呈橙色,遇到硫酸呈桔红色。IR(红外光谱,KBr 压片)υcm-1:3217,2964,1650,1604,1587,1556,1510,1446,1346,1290,1261,1215,1166,1078,1039,1006,904,837。1H-NMR(核磁共振谱,Varian 600, CDCl3) δppm:8.03(1H,d,J=16Hz,H-β),7.98(2H,d,J=8.5Hz,H-2’,6’),7.58(1H,d,J=16Hz,H-α),7.47(1H,s,H-6),6.96(2H,d,J=8.5Hz,H-3’,5’),6.45(1H,s,H-3),6.20(1H,dd,J=18,10Hz,H-2’’),5.35(1H,dd,J=18.1Hz,H-3’’),5.32(1H,dd,J=10.1Hz,H-3’’),3.87(3H,s,OCH3),2.19(2H,s,OH-4,4’),1.45(6H,s,CH3-4’’,5’’)。理化鉴定结果与文献[5]报道一致。因此,将此单体成分鉴定为甘草查尔酮A(如图5)。
  图5.单体甘草查尔酮A的学结构
  3讨论
  本实验中,以新疆胀果甘草为研究对象,首先通过四种提取方法制备总黄酮粗提物;然后通过柱层析富集分离法制备其精制总黄酮类组分;利用物理化学方法和定性薄层色谱法对总黄酮提取物进行鉴定,其理化性质和色谱特征进行描述;利用制备薄层层析法和重结晶法对单体成分甘草查尔酮A进行分离纯化;利用物理化学法、红外光谱法和核磁共振法对单体成分的化学结构进行鉴定。从而为胀果甘草总黄酮的提取制备、分离纯化、理化鉴别、色谱和光谱鉴定等方面获得了较好的实验结果。此外,通过利用简单的薄层色谱法,对甘草黄酮类提取物的不同制备方法的效果进行初步的评价;同时利用薄层色谱法、以甘草查尔酮A为对照品,对胀果甘草进行有效的鉴定,从而建立了用薄层色谱法对胀果甘草药材品种的快速鉴定方法,从而为甘草药材的快速生药学鉴定提供了简便快速的鉴定方法。
  参考文献
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