荷叶黄酮苷的分离纯化，化学结构表征及其生物活性研究

摘要

日益严重的化学合成物质对环境的污染和毒性问题，使得人们对植物天然产物的需求越来越关注。天然植物中的活性成分已成为人们研究的主要对象之一。荷叶属睡莲科植物莲(Nelumbo nucifera Gaerth)的叶片，是国家卫生部公布的即是食品又是药品的植物，主要分布于印度、中国、日本及埃及，价廉易得。荷叶味苦、气味清香，具有解暑清热，散瘀止血，降脂减肥及抗氧化作用等功效，是临床用于治疗咯血、鼻衄及尿血的特效药。研究表明荷叶的生物活性和生理功能主要与其含有的功能性成分生物碱及黄酮类化合物相关。目前国内外对荷叶的研究主要集中于生物碱，而对于荷叶黄酮类化合物的研究较少，影响了对荷叶活性成分的利用和开发。
　　 本文对荷叶主要功能性成分荷叶黄酮进行了较系统的研究，以期为荷叶功能食品的开发和深加工开辟出一条新途径，为新型药物的研究提供有益的指导，全面提高荷叶的经济利用价值。主要研究内容及所得实验结果如下：
　　 1.采用乙醇溶液提取法，通过正交实验优化提取荷叶黄酮的工艺条件。实验表明用60％的乙醇为溶剂来提取荷叶黄酮的最佳条件为75℃，2.0h，液固比为40:1。荷叶黄酮的含量可达6.63％。
　　 2.通过静态吸附实验研究AB-8和H103两种大孔吸附树脂对荷叶黄酮的吸附特性，筛选出适合对荷叶黄酮进行初步分离纯化的树脂，并对其进行了动态吸附特性研究，结果表明AB-8大孔树脂对荷叶黄酮具有良好的吸附和解吸性能，经AB-8树脂吸附富集后，样品总黄酮含量可达36.73％。
　　 3.采用HPLC对经AB-8大孔树脂初步纯化后的荷叶黄酮进行分离分析，建立了荷叶黄酮高效分离及测定的最佳色谱分析条件：色谱柱为AgilentODSC18反相柱(250mm×4.6mm I.D.，5μm)，流动相A：乙腈，流动相B：超纯水/甲酸(99.9/0.1；v/v)，进样量为10μL，流速为0.8ml/min，柱温为30℃，检测波长为254nm，梯度洗脱条件为：0-20min，10％A；10-20min，10-20％A；20-35min，20-30％A。
　　 4采用高速逆流色谱对荷叶黄酮苷单体进行纯化及制备，并通过IR，MS，1D NMR，2D NMR等现代仪器方法对其进行了结构鉴定。得到的四种荷叶黄酮苷单体为金丝桃苷、异槲皮苷、紫云英苷及首次在荷叶中发现的槲皮素-3-O-桑布二糖苷。实验建立了高速逆流色谱对荷叶黄酮苷单体进行纯化的条件：1)采用正己烷:醋酸乙酯:甲醇:水=1:1:5(v/v)组成的两相溶剂系统，转速为800rpm/min，柱温30℃，流速为1.8m.L/nin及检测波长254nm的色谱条件可从80mg的经AB-8大孔树脂初步纯化后的荷叶黄酮中制备得到纯度经HPLC检测达到97.5％的金丝桃苷9.1mg，95.8％的异槲皮苷4.6mg，98.3％的紫云英苷3.0mg：2)采用醋酸乙酯：正丁醇:水=4:1:5(v/v)组成的两相溶剂系统，转速为800rpm/min，柱温30℃，流速为1.8m.L/min及检测波长254nm的色谱条件可从100mg的经AB-8大孔树脂初步纯化的荷叶黄酮中制备得到纯度经HPLC检测达到98.6％的槲皮素-3-O-桑布二糖苷5.0mg。
　　 5.采用荧光光谱法、紫外光谱法研究在生理条件(pH=7.4)下荷叶黄酮及紫云英苷与牛血清白蛋白的相互作用。结果表明荷叶黄酮及紫云英苷均可与BSA结合并通过静态猝灭作用机制对BSA内源性荧光进行猝灭，在温度为298K时，测得其猝灭速率常数(Kq)分别为5.133×1013L·mol-1·S-1，4.31×1013L·mol-1·S-1；结合常数(Kd)分别12.97×105L·mol-1，2.009×105L·mol-1，结合位点数(n)分别为1.07，0.943；而在温度为308K时荷叶黄酮与紫云英苷对BSA的猝灭常数分别为3.982×1013L·mol-1·S-1，3.72×1013L·mol-1·S-1；结合常数(Kd)分别9.12×105L·mol-1，0.927×105L·mol-1，结合位点数(n)分别为1.06，0.893。荷叶黄酮与BSA间的作用力主要表现为疏水作用及氢键，而紫云英苷与BSA间的作用力主要表现为氢键和范德华力。
　　 6.在pH=7.4的Tris-HCl的缓冲溶液中，采用紫外及荧光光谱法研究荷叶黄酮及紫云英苷与脱氧核糖核酸之间的相互作用。探讨了离子强度和阴离子猝灭剂KI对荷叶黄酮-DNA体系及紫云英苷-DNA体系荧光强度的影响，同时分别考察了荷叶黄酮、紫云英苷及中性红与DNA结合的竞争性。结果表明DNA通过静态猝灭作用机制猝灭荷叶黄酮及紫云英苷的荧光，并测得其在298K时的结合常数(Kd)分别为8.204×104L·mol-1，3.412×104L·mol-1，结合位点数(n)分别为1.013，1.007；测得其在308K时与荷叶黄酮及紫云英苷的结合常数(Kd)为6.855×104L·mol-1，1.762×104L·mol-1，结合位点数(n)分别为1.025，0.962。紫云英苷以嵌插模式与DNA进行结合，而荷叶黄酮与DNA之间的相互作用为沟槽及嵌插。
　　 7.采用DPPH法、碘量法(NaS2O3-I2)测定和评价荷叶黄酮及四种荷叶黄酮苷(HSCCC分离纯化获得)的抗氧化效果。实验结果表明荷叶黄酮及荷叶黄酮苷均具有良好的清除DPPH自由基的能力，并能有效抑制猪油的氧化。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词注释

声明

第一章绪论

1.1黄酮类化合物的研究概况

1.1.1黄酮类化合物的结构类型及在植物界的分布

1.1.2黄酮类化合物的提取

1.1.3黄酮类化合物的分离纯化

1.1.4黄酮类化合物的构效关系

1.2荷叶的研究概况

1.2.1荷叶的生理活性及应用研究

1.2.2荷叶功能性成分的研究

1.3本文研究的主要内容、价值及创新点

1.3.1主要内容

1.3.2研究价值

1.3.3创新点

参考文献

第二章荷叶黄酮的测定方法

2.1引言

2.2材料与仪器

2.2.1实验材料及试剂

2.2.2主要仪器及设备

2.3实验方法

2.3.1荷叶类黄酮的提取

2.3.2荷叶黄酮含量的测定

2.4结果

2.4.1荷叶黄酮测定波长的确定

2.4.2荷叶总黄酮的含量

2.4.3重现性实验

2.4.4加样回收率试验

2.5讨论

2.6小结

参考文献

第三章荷叶黄酮的提取与初步纯化

3.1引言

3.2仪器、试剂及材料

3.2.1仪器

3.2.2试剂及材料

3.3试验方法

3.3.1荷叶黄酮提取工艺的研究

3.3.2大孔树脂对荷叶黄酮类化合物的初步分离纯化

3.4结果

3.4.1乙醇浓度对荷叶黄酮含量的影响

3.4.2液固比对荷叶黄酮含量的影响

3.4.3温度对荷叶黄酮含量的影响

3.4.4时间对荷叶黄酮含量的影响

3.4.5荷叶黄酮提取的正交试验

3.4.6静态试验中不同大孔吸附树脂对荷叶黄酮吸附及解吸效果的影响

3.4.7不同大孔树脂对荷叶黄酮静态吸附的动力学特性

3.4.8荷叶黄酮的动态吸附正交试验

3.4.9荷叶黄酮动态解吸正交试验

3.4.10大孔树脂富集纯化黄酮含量

3.5讨论

3.5.1乙醇浓度与荷叶黄酮含量的关系

3.5.2温度与荷叶黄酮含量的关系

3.5.3两种树脂吸附性能的比较与选择

3.6小结

参考文献

第四章高速逆流色谱分离制备荷叶黄酮苷单体

4.1引言

4.2仪器、试剂及材料

4.2.1仪器

4.2.2试剂及材料

4.3实验方法

4.3.1 HPLC分析条件的建立

4.3.2样品溶液的制备

4.3.3溶剂体系的选择及制备

4.3.4流动相的流速、旋转速度及柱温的选择

4.3.5 HSCCC分离过程

4.4结果

4.4.1 HPLC分析条件的确立

4.4.2溶剂体系的选择

4.4.3流速对固定相保留率及目标化合物纯度的影响

4.4.4转速对固定相保留率及目标化合物纯度的影响

4.4.5温度对固定相保留率及目标化合物纯度的影响

4.4.6 HSCCC对目标化合物的分离效果

4.5讨论

4.5.1 HPLC色谱条件的优化对HSCCC分离制备的影响

4.5.2溶剂体系的选择对HSCCC分离的影响

4.5.3操作条件对HSCCC分离制备的影响

4.6小结

参考文献

第五章荷叶黄酮类化合物的结构鉴定

5.1引言

5.2仪器、试剂及材料

5.2.1仪器

5.2.2试剂及材料

5.3实验方法

5.3.1熔点测定

5.3.2显色反应

5.3.3黄酮水解反应

5.3.4紫外光谱光谱图

5.3.5红外光谱图谱

5.3.6质谱图谱

5.3.7核磁共振光谱

5.4结果

5.4.1单体化合物Peak 1的理化常数及波谱数据

5.4.2单体化合物Peak 2的理化常数及波谱数据

5.4.3单体化合物Peak 3的理化常数及波谱数据

5.4.4单体化合物Peak 4的理化常数及波谱数据

5.5讨论

5.5.1单体化合物Peak 1的结构表征

5.5.2单体化合物Peak 2的结构表征

5.5.3单体化合物Peak 3的结构表征

5.5.4单体化合物Peak 4的结构表征

5.6小结

参考文献

第六章荷叶黄酮功能性质的研究

6.1引言

6.2仪器、试剂及材料

6.2.1仪器

6.2.2试剂及材料

6.3试验方法

6.3.1 DNA与荷叶黄酮及紫云英苷作用的荧光光谱及其紫外吸收光谱的测定

6.3.2离子强度、阴离子猝灭剂与荷叶黄酮-DNA体系及紫云英苷-DNA体系作用的荧光光谱的测定

6.3.3荷叶黄酮、紫云英苷与NR-DNA作用的同步荧光光谱的测定

6.3.4荷叶黄酮及紫云英苷与BSA相互作用的荧光光谱的测定

6.3.5荷叶黄酮清除DPPH自由基能力测定

6.3.6荷叶黄酮抑制猪油氧化能力的测定

6.4结果

6.4.1 DNA对荷叶黄酮及紫云英苷荧光光谱的影响

6.4.2 DNA对荷叶黄酮及紫云英苷的紫外吸收光谱的影响

6.4.3离子强度对荷叶黄酮及紫云英苷荧光光谱的影响

6.4.4阴离子猝灭剂KI对荷叶黄酮及紫云英苷荧光光谱的影响

6.4.5紫云英苷对NR-DNA的同步荧光光谱的影响研究

6.4.6荷叶黄酮及紫云英苷对BSA荧光光谱的影响

6.4.7荷叶黄酮提取物及四种荷叶黄酮苷对DPPH清除率的影响

6.4.8荷叶黄酮及荷叶黄酮苷抑制猪油过氧化的作用

6.5讨论

6.5.1荷叶黄酮及紫云英苷与DNA的作用方式

6.5.2 DNA对荷叶黄酮及紫云英苷的猝灭方式可能主要是静态猝灭

6.5.3荷叶黄酮及紫云英苷与DNA结合常数

6.5.4荷叶黄酮及紫云英苷与BSA间的相互作用机制

6.5.5荷叶黄酮抗氧化作用的机制探讨

6.6小结

参考文献

第七章结论及展望

7.1结论

7.2进一步研究的方向

致谢

附录

攻读学位期间发表的论文