CN104840508A - 黑荆树叶提取物及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及由黑荆树叶中提取加工天然活性物质的方法及其用途,得到的黑荆树叶提取物具有显著的抗氧化、清除自由基以及抗炎症等功效。制备步骤为:由黑荆树叶提取得到含有黄酮类、黄酮苷及原花色素的提取液;制备浓缩液;萃取;将浓缩液或萃取液干燥收集,得到黑荆树叶粗提物;上样到层析柱,洗脱得到黑荆树叶提取物的有效组分。本发明有效利用通常被废弃的黑荆树叶,提高黑荆树叶的附加值,拓展黄酮类、黄酮苷化合物及原花色素的原料来源,得到的黑荆树叶提取物具有较高的生物活性,可被用于制备抗氧化剂或自由基清除剂,作为具有抗衰老、抗炎症、抗肿瘤或医治糖尿病的保健食品饮料、化妆品或者药物的原料。

Description

黑荆树叶提取物及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及由一种新型的林源植物黑荆树树叶中提取加工天然活性物质的方法及其用途,得到的黑荆树叶提取物具有显著的抗氧化、清除自由基以及抗炎症等功效。
背景技术
黑荆树是豆科金合欢属植物,原产于澳大利亚热带、亚热带地区。可用于粘合剂和皮革制造,也可以被用来提供纸浆、薪柴和木材的生产等。由于其多种用途以及在经济发展中的重要性,黑荆树已被引进到中国的多个地区。在福建、江西、浙江、广西、云南等省份营建的黑荆树林建设基地已具备一定规模。黑荆树为速生、优质鞣质树种,产率较高,其含有大量的鞣质(多为多酚)。
黄酮类及黄酮苷化合物通常具有较高的药用价值,具有多种药用活性。如心血管系统活性,其能降低血管的脆性,及改善血管的通透性、降低血脂和胆固醇,用于防治老年高血压和脑溢血;抗肿瘤活性;抗氧化及清除自由基活性等等。由银杏叶制成的舒血宁片含有黄酮和双黄酮类,用于冠心病、心绞痛的治疗。许多黄酮类成分具有止咳、祛痰、平喘、抗菌的活性。护肝,解肝毒、抗真菌、治疗急、慢性肝炎,肝硬化。
原花色素是自然界中广泛存在的一大类天然多酚类化合物。原花色素的物理、化学以及生物活性与其结构有关,尤其是聚合度。原花色素是优良的抗氧化剂,是目前国际上公认的清除人体内自由基最有效的天然抗氧化剂,其抗氧化和清除自由基的能力极强。研究表明,原花色素还具有抗菌、抗病毒、抗癌、抗炎、血管舒张等生理活性。经过多年的临床试验,世界各国研制出不少以原花色素为主要活性成分的医药产品,具有延缓衰老、抗皱、抗过敏、抗辐射、防治心脑血管疾病等作用。目前国际市场上的原花色素功能食品主要是从葡萄籽或松树皮中提取的原花色素低聚物胶囊。
黑荆树叶是单宁栲胶行业以及木材加工业生产的剩余物,大量的黑荆树叶废弃物不仅会对于生态环境造成负担,更会造成严重的资源浪费。利用黑荆树树叶这一丰富的可再生资源提取分离出高附加值的黄酮类、黄酮苷化合物以及原花色素等天然活性物质,对于提高木本植物资源利用价值乃至对于保护环境都具有非常重要的意义。
发明内容
本发明目的在于充分利用黑荆树资源、实现木本植物黑荆树的高效和高值化利用,以其加工剩余物黑荆树树叶为原料,提取分离得到具有保健和药用价值的天然活性物质。既可提高黑荆树叶的利用附加值,又可拓展黄酮类、黄酮苷化合以及原花色素的新原料来源。
本发明提供的技术方案是:一种黑荆树叶提取物的制备方法,其制备步骤为:
(1)采用溶剂提取法或超声波辅助溶剂提取法,由黑荆树叶提取得到含有黄酮类、黄酮苷及原花色素的提取液;
(2)离心分离提取液,旋转蒸发上清液,得到浓缩液;
(3)将步骤(2)中浓缩液经乙酸乙酯萃取。
(4)直接将步骤(2)中浓缩液或步骤(3)中的萃取液干燥收集,得到黑荆树叶粗提物;
(5)将步骤(4)中的黑荆树叶粗提物溶解上样到层析柱,进行洗脱,收集并根据液相分析合并洗脱液,分别得到黑荆树叶提取物的几个组分。
其中,步骤(1)中的黑荆树叶在提取前经预处理,预处理为粉碎过筛留30~80目;步骤(1)中使用的提取溶剂为水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸、乙酸乙酯中的一种或任几种的混合溶液。其中,步骤(2)中离心条件为4000rpm离心分离15-25分钟;旋转蒸发的压力0.1MPa,温度40℃。其中,步骤(3)中用浓缩液三倍体积的乙酸乙酯萃取3次。其中,在步骤(4)中干燥收集的条件为冷冻干燥或50℃真空干燥或者喷雾干燥。其中,步骤(5)中的洗脱液为水、体积百分浓度为10%~95%的乙醇水溶液、体积百分浓度为10%~95%的甲醇水溶液或10%~95%的丙酮水溶液。其中,步骤(5)中所述的层析柱为大孔吸附树脂或者羟丙基葡聚糖凝胶柱。优选的,采用的层析柱为羟丙基葡聚糖凝胶LH-20或大孔吸附树脂为AB-8,D101,BS-30。
本发明还提供上述制备方法所得到的黑荆树叶提取物,所述的黑荆树叶提取物为包含以下组分的组合物:槲皮素芸香糖苷半乳糖苷、槲皮素双半乳甙、槲皮素槲皮素芸香糖苷鼠李糖苷、异槲皮素、芦丁、杨梅树皮素-3-半乳糖甙、杨梅树皮甙、槲皮素、槲皮苷、堪非醇、原花色素二聚体、原花色素三聚体、原花色素四聚体。其中原花色素低聚体中带有儿茶素、表儿茶素或非瑟酮醇结构。
本发明得到的黑荆树叶提取物可用于抗氧化剂或自由基清除剂,抗糖尿病、抗炎及抗癌等药物的制备,也可用于制备具有抗衰老、美容护肤、抗肿瘤或抗疲劳作用的保健食品饮料、化妆品等。
本发明的黑荆树叶提取物广泛适用于抗氧化剂、清除自由基制剂、抗肿瘤药剂、α-葡萄糖抑制活性抑制剂、抗炎症制剂,以及症状通过抗氧化、清除自由基的作用而被预防或改善的状态或疾病的预防剂或治疗剂,症状通过抑制α-葡萄糖而预防或改善的状态或疾病的预防剂或改善剂,症状通过抗炎症而预防或改善的状态或疾病的预防剂或改善剂,饮食品组合物、化妆品组合物、保健品组合物或药物组合物。
本发明所述的组合物可以用适合的载体制备成配方,适合的载体如淀粉、蔗糖或乳糖、溶液、糖浆和乳剂。作为药物的活性成分,能够配制成临床上使用的各种不同剂型,如片剂、胶囊剂、微囊剂、散剂、丸剂等等。
有益效果:
本发明有效利用了通常被废弃的黑荆树叶,提高黑荆树叶的利用价值,拓展黄酮类、黄酮苷化合物及原花色素的原料来源。所得提取液具有较高的生物活性,可被用于制备抗氧化剂或自由基清除剂,制备具有抗衰老、抗炎症、抗肿瘤等效果的保健饮料或具有防晒美容等功效的化妆品。
附图说明
图1为黑荆树叶提取物组分1的液相色谱图。
图2为黑荆树叶提取物组分2的液相色谱图。
图3为黑荆树叶提取物组分3的液相色谱图。
图4为黑荆树叶提取物组分4的液相色谱图。
图5为黑荆树叶提取物清除DPPH自由基活性的清除率-浓度曲线。
图6为黑荆树叶提取物清除DPPH自由基的动力学曲线。
图7为黑荆树叶提取物还原能力。
图8黑荆树叶提取物清除羟基自由基能力。
图9为黑荆树叶提取物与DNA作用的紫外光谱图。
图10为黑荆树叶提取物与EB-DNA体系荧光强度的影响。
图11为加入黑荆树叶提取物各组分后α-葡萄糖苷酶剩余率。
图12为黑荆树叶提取物各组分的NO抑制作用图。
图13为黑荆树叶提取物各组分的ROS抑制作用图。
图14为黑荆树叶提取物各组分的COX2抑制作用图。
图15为黑荆树叶提取物各组分的1L-6抑制作用图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明进行更详细的叙述,但并不限制本发明的范围。
实施例1:黑荆树叶提取物的制备与分离
称取置50℃下烘干、粉碎并经过筛后的30~80目黑荆树叶30g,加入500mL80%甲醇酸化水溶液(1%三氟乙酸)搅拌浸泡2分钟,超声波辅助提取10分钟后,离心分离,取出上清液,余下的物料重复提取一次后溶剂换成70%丙酮溶液重复提取一次,最后合并三次的提取液,旋转蒸发浓缩,冷冻干燥后得到黑荆树叶粗提物。称取5g黑荆树叶粗提物加水溶解,上样到Sephadex LH-20色谱柱。分别用水、60%甲醇、70%丙酮洗脱,得到水洗脱组分1(1.7176g),甲醇洗脱组分2(0.2858g)、3(0.3519g),丙酮洗脱组分4(1.8048g)。下表分别为黑荆树叶粗提物及四个洗脱组分的总酚含量、总黄酮含量以及原花色素含量。
样品 总酚含量% 总黄酮含量% 原花色素含量%
粗提物 43.49 2.54 12.676
组分1 16.39 1.03 1.242
组分2 55.34 4.09 7.16
组分3 63.07 5.03 26.37
组分4 64.66 3.89 21.09
实施例2:黑荆树叶提取物各组分中化合物的确定
利用LCMS-IT-TOF测定获得分析试样的液相谱图以及质谱图,确定分子量,分析出具体成分。使用装置:配有HPLC装置的电喷雾离子阱质谱(SIL-20AHTautosampler,LC-20AD pump system,SDP-M20Adiode array detector)。
流动相:99.9%水and 0.1%甲酸(A)and 100%甲醇(B);
柱子Develosil Diolcolumn(250mm x 4.6mm x 5μm);
样品:实施例1中黑荆树液提取液各洗脱组分1-4;
注入量:3μL;柱温度:流动相流量:0.35mL/min;
梯度条件:5-10%B(0-5min),
10-15%B(5-15min),
15-30%B(15-25min),
30-60%B(25-35min),
60%B(35-40min),
60-5%B(40-43min)。
下表为统计的LCMS-IT-TOF鉴定结果:
实施例3:黑荆树叶提取物清除DPPH自由基活性试验
以黑荆树叶提取物清除自由基能力来评价其抗氧化性能。将实施例1中得到的黑荆树叶提取物溶解配制成浓度为5μg/mL、10μg/mL、15μg/mL、20μg/mL、25μg/mL原花色素溶液(50%乙醇为溶剂)。同时配制等浓度梯度的葡萄籽原花色素作为对照组。采用动力学监测法,测定溶液随时间变化的吸光度A,每30s取值1次,待吸光度基本不变时,样品与自由基反应完全,记录最终吸光度。清除自由基百分率使用的计算公式为IP=[1–(Ai–Aj)/Ac]×100%,式中:Ai为0.5mL原花色素溶液加入3mL 40μg/mL的DPPH溶液的最终吸收值,Aj为0.5mL原花色素溶液加入3mL 50%的乙醇溶液的最终吸收值,Ac为0.5mL 50%的乙醇溶液加入3mL 40μg/mL的DPPH溶液的最终吸收值,IP为清除自由基百分率。
如图5所示,黑荆树叶提取物具有很强的清除DPPH自由基活性,且活性随浓度增加而增大。图6表明,不同浓度黑荆树叶提取物均在开始300s内清除速率最大,500s后数值基本不变。
为了进一步表示抗氧化的能力,需要计算IC50值。IC50值代表清除自由基率达50%时与所需抗氧化物的量之比。IC50值值越高,表明其抗氧化能力越强。其计算公式为:IC50=50%×WDPPH/WS×100%。式中:WDPPH为溶液中DPPH·的质量;WS为清除率为50%时,溶液中抗氧化剂的质量。所得黑荆树叶提取物IC50为6.08,而同样条件下葡萄籽原花色素提取物IC50为0.795。可见,黑荆树叶提取物的抗氧化活性明显优于葡萄籽原花色素。
实施例4:黑荆树叶提取物还原性试验
还原力与抗氧化活性存在极大的相关性,还原力越强,表明被测样品的抗氧化活性越好。本实验参照马蹄蕨黄酮的纯化及抗氧化活性研究所用方法,在2.5ml磷酸盐缓冲液(pH 6.6)中加入不同浓度的黑荆树叶粗提物样品(1μg/mL-100μg/mL)1.0ml、1%铁氰化钾2.5ml,混匀后50℃恒温20min,再加2.5ml 10%三氯乙酸,离心分离。取上层清液加蒸馏水2.5ml和0.1%FeCl30.5ml,测定反应产物在710nm处吸光值。
从图7可见,随着黑荆树叶提取物浓度的增加,其还原能力也增强,说明黑荆树叶提取物具有还原能力且其还原能力随浓度增加而增大。而且在用量40μg/mL后呈直线上升。
实施例5:黑荆树叶提取物清除羟基自由基性能试验
本实验参照马蹄蕨黄酮的纯化及抗氧化活性研究所用方法。将实施例1中得到的黑荆树叶提取物用双蒸水配制成不同浓度梯度溶液,各取2.0ml上述浓度的黑荆树叶提取物溶液,依次加入2.0ml 6mmol/L硫酸亚铁、2.0ml 6mmol/L的双氧水,混匀后静置10min,再加入2.0ml 6mmol/L水杨酸,混匀后静置30min,在510nm处测其吸光值记为Ai,当用双蒸水代替水杨酸时测得的吸光值记为Aj。空白对照以双蒸水代替黑荆树叶提取物溶液,吸光值记为Ao。计算式为:E(·OH)=[1-(Ai-Aj)/Ao]×100%式中,E为羟自由基的清除率,%;Ao为空白吸光值;Ai为黑荆树叶粗提物溶液反应的吸光值;Aj为无水杨酸参加反应时黑荆树叶粗提物溶液的吸光度值。
从图8黑荆树叶提取物清除羟基自由基的结果可见,黑荆树叶提取物具有显著抑制·OH的能力,随着浓度增加,黑荆树叶提取物清除·OH的效果亦随之增加。
实施例6:黑荆树叶提取物与DNA的相互作用
紫外吸收光谱:
方法根据参考文献,在参比池和样品池中分别加入3mL Tris-HCl缓冲溶液(5mmol/LTris-HCI,50mmol/L NaCl pH=7.2)和案例1中黑荆树叶提取物溶液(0.1mg/mL),在200-400nm范围内测定化合物的紫外吸收光谱。然后分别依次向参比池和样品池中滴加不同浓度的l0μL的ctDNA溶液,混匀,室温反应8分钟后测定化合物的紫外吸收光谱。
荧光光谱:
方法根据参考文献,在EB-DNA溶液中([EB]=0.25mg/mL,[DNA]=0.9mg/mL),分别加入不同浓度的黑荆树叶提取物溶液,分别在25℃和37℃下反应30min后,以激发波长525nm,狭缝Ex=Em=10nm,在545-720nm范围内扫描体系的荧光光谱,观察添加测试物后EB-DNA体系荧光光谱的变化。
抗癌新药的一个理念是通过与脱氧核糖核酸(DNA)结合来改变DNA的复制,从而抑制肿瘤细胞的生长,许多药物据此设计。从图9中可以看出,随着ctDNA的加入,样品在280nm处发生较弱的减色,黑荆树叶原花色素可能与DNA较弱的插入键合。
以Rf(Rf=F/Fo,Fo为未添加受试物时EB-DNA体系的荧光强度,F为添加受试物时EB-DNA体系的荧光强度)分别在25℃和37℃条件下对受试物浓度与DNA浓度的比值Rc作图。从图10黑荆树叶原花色素与EB-DNA体系荧光强度的影响可知,黑荆树叶提取物能使EB-DNA体系荧光强度明显降低,温度对其有一定影响。当其使EB-DNA体系荧光强度降低50%时,25℃和37℃条件下的Rc值分别约为7.7,6.3。据文献报道,当EB-DNA体系荧光强度降低大于50%时Rc小于100,那么受试物可能存在较强的抗癌活性。据此可以初步推断,黑荆树叶提取物能有效地阻止致癌物对DNA的插入作用,具有一定的抗癌活性。
实施例7:黑荆树叶粗提物及各洗脱组分的总抗氧化能力(ABTS法)
将实施例1中得到的黑荆树叶粗提物及各组分用ABTS法在96孔微板中测定其抗氧化能力。在每一个孔中加入200μL的ABTS溶液即7mM 2,2.-联氮-双-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)和2.45mM的过硫酸钾并用水稀释在到734nm下检测的吸光值为0.7(±0.02),再加入10μL的样品,标准品为不同浓度(0,100,200,300,400,500μM)的trolox 6-羟基-2,5,7,8-四甲基苯并二氢,吡喃-2-羧酸)。结果用每g样品干重的相当的抗氧化能力所需要的trolox的量表示(mol/g),同时计算出各样品的抑制ABTS·能力,计算公式为%ABTS·剩余率=(A样/A空)×100,并以空白样为对照为100%。其中A空为只有ABTS不添加抗氧化物的吸收值,A样为ABTS中加入浓度为83.3μg/mL样品后的吸收值。下表统计的结果。
样品 mol/g ABTS·%
对照 - 100%
粗提物 2.30 79.09%
组分1 2.92 76.83%
组分2 4.91 61.54%
组分3 6.98 42.60%
组分4 6.23 48.62%
如表所示,每g粗提物中含有的抗氧化物质的量相当于2.3mol的对照物trolox,经过洗脱后组分3和组分4中每g所含有的抗氧化物质的量明显提高,而且仅用83.3μg/mL的浓度,清除ABTS·率就达一半以上。说明含有低聚原花色素及部分黄酮类物质的组分3和组分4的抗氧化能力最强。
实施例8:黑荆树叶粗提物及各洗脱组分的α-葡萄糖苷酶抑制活性
在96孔微板中,每孔加入20μL空白溶液或样品溶液(实施例1中各样品配制2mg/mL或4mg/mL)和100μL对硝基苯基-α-D-吡喃葡糖苷培养液(1mM溶于100mM PH为7的磷酸盐缓冲液中),混合充分,在30℃培育5分钟。然后加入100μL由磷酸盐缓冲液配制的0.005mg/mL的α-葡萄糖苷酶溶液。在各试样的空白试验中,将对硝基苯基-α-D-吡喃葡糖苷培养液和各试样同样地进行混合,将磷酸盐缓冲液替代α-葡萄糖苷酶溶液,其余步骤一样。计算公式α-葡萄糖苷酶剩余率%=(A–A)/A×100%,其中,A为没有添加抑制物的酶吸光度,A为加入样品的酶吸光度,A为样品空白吸光度。
由图11可见两种浓度的黑荆树叶提取液均能有效清除α-葡萄糖苷酶,特别是经过分离的第四组分清除效果最好,4mg/mL的组分4几乎能达到完全清除的效果。有图还得知浓度较大的组分清除效果较好。
实施例9:黑荆树叶粗提物及各洗脱组分抗炎症活性
对巨噬细胞中LPS(脂多糖)诱导的NO(一氧化氮)的抑制作用:
将巨噬细胞(未加工的264.7细胞)培养在含血清10%的培养基中,处于5%CO2培养箱中。在96孔板中将细胞培养成4×105个细胞的浓度,分别用DEX(公认的抗炎药)及样品(实施例2中的各样品)处理,同时预留空白样做对照。4小时后用LPS(1μg/mL)处理,将处理后的细胞在37℃培养箱中培养1小时。使用Griess反应方法进行NO产生的测量,结果以未加入抗炎药物及LPS的原始细胞产生的值为1换算,抗炎的效果对比1来评估。
对巨噬细胞中LPS诱导的ROS(活性氧族)的抑制作用:
将培养好的巨噬细胞在96孔板中,用100μL 50μM的2’,7’-二氯荧光黄双乙酸盐处理。30分钟后换掉荧光培养样分别用DEX及样品(实施例2中的各样品)处理,4小时后用LPS(1μg/mL)处理,将处理后的细胞在37℃培养箱中培养24小时。读取数值,激发波长为485nm,发射波长为515nm。
从图12图13的结果可以看出,实施例2的黑荆树叶提取物能够有效的抑制作为炎症因子的NO及ROS的产生。
抑制由LPS诱导的环氧合酶-2(COX-2)及白细胞介素(1L-6)生物合成的作用:
将培养好的巨噬细胞在24孔板中,分别用DEX及样品(实施例1中的各样品)处理及用LPS处理后,进行RNA的提取,纯化,以及cDNA的合成,经过PCR分析检测各样品由LPS诱导的环氧合酶-2(COX-2)及白细胞介素(1L-6)生物合成。结果与LPS的值为1进行对比。
由图14、图15可见,黑荆树叶提取物能有效降低由炎症LPS诱导的环氧合酶及白细胞介素生物合成,且经分离后的组分3和组分4效果尤佳,明显具有抑制炎症反应的作用。

Claims (9)

1.一种黑荆树叶提取物的制备方法,其特征在于:以黑荆树叶为原料,按照如下步骤制备:
(1)采用溶剂提取法或超声波辅助溶剂提取法,由黑荆树叶提取得到含有黄酮类、黄酮苷及原花色素的提取液;
(2)离心分离提取液,旋转蒸发上清液,得到浓缩液;
(3)将步骤(2)中浓缩液经乙酸乙酯萃取;
(4)直接将步骤(2)中浓缩液或步骤(3)中的萃取液干燥收集,得到黑荆树叶粗提物;
(5)将步骤(4)中的黑荆树叶粗提物溶解上样到层析柱,进行洗脱,收集并根据液相分析合并洗脱液,分别得到黑荆树叶提取物的几个组分。
2.根据权利要求1所述的黑荆树叶提取物的制备方法,其特征在于:步骤(1)中的黑荆树叶在提取前经预处理,预处理为粉碎过筛留30~80目;步骤(1)中使用的提取溶剂为水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸、乙酸乙酯中的一种或任几种的混合溶液。
3.根据权利要求1所述的黑荆树叶提取物的制备方法,其特征在于:步骤(2)中离心条件为4000rpm离心分离15-25分钟;旋转蒸发的压力0.1MPa,温度40℃。
4.根据权利要求1所述的黑荆树叶提取物的制备方法,其特征在于:步骤(3)中用浓缩液三倍体积的乙酸乙酯萃取3次。
5.根据权利要求1所述的黑荆树叶提取物的制备方法,其特征在于:在步骤(4)中干燥收集的条件为冷冻干燥或50℃真空干燥或者喷雾干燥。
6.根据权利要求1所述的黑荆树叶提取物的制备方法,其特征在于:步骤(5)中的洗脱液为水、体积百分浓度为10%~95%的乙醇水溶液、体积百分浓度为10%~95%的甲醇水溶液或10%~95%的丙酮水溶液。
7.根据权利要求1所述的黑荆树叶提取物的制备方法,其特征在于:步骤(5)中采用的层析柱为羟丙基葡聚糖凝胶LH-20或大孔吸附树脂为AB-8,D101,或BS-30。
8.权利要求1-7任一项制备方法所得到的黑荆树叶提取物,其特征在于:所述的黑荆树叶提取物为包含以下组分的组合物:槲皮素芸香糖苷半乳糖苷、槲皮素双半乳甙、槲皮素槲皮素芸香糖苷鼠李糖苷、异槲皮素、芦丁、杨梅树皮素-3-半乳糖甙、杨梅树皮甙、槲皮素、槲皮苷、堪非醇、原花色素二聚体、原花色素三聚体、原花色素四聚体。
9.权利要求8所述的黑荆树叶提取物在制备抗氧化剂或自由基清除剂、抗糖尿病、抗炎或抗癌药物中的应用,在制备具有抗衰老、美容护肤、抗肿瘤或抗疲劳作用的保健食品饮料或化妆品中的应用。
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