动物医学进展,2013,34(10):54—58 Progress in Veterinary Medicine 斜茎黄芪生物碱成分GC—MS分析 温伟利 ,赵宝玉 ,路 浩 ,达能太。,周启武 (1.西北农林科技大学动物医学院,陕西杨凌712100;2.内蒙古阿拉善左旗兽医工作站,内蒙古阿拉善750300) 摘 要:采用生物碱系统提取、薄层色谱和GC_MS分析技术,研究斜茎黄芪生物碱成分。结果表明, 4.5 kg斜茎黄芪得到酸性和碱性氯仿部分生物碱分别为5.4 g和3.6 g,提取率为1.3 和0.8 ;薄层色谱 分析,酸性和碱性氯仿部分生物碱分别在氯仿:甲醇一15:1(V:V)和甲醇:氨水一10:1(V:V)展开体 系展开效果最佳,均呈现5个显色斑点;GC—MS分析,酸性和碱性氯仿部分各鉴定出7种生物碱,酸性氯仿 部分以别隐品碱(34.84 )、原阿片碱(31.36 )和坎那定(21.46 )含量较高,碱性氯仿部分以别隐品碱 (71.74 )、Oxyhydrostinine(7.45 )和坎那定(5.35 )含量较高。斜茎黄芪含有生物碱,且以别隐品碱、 原阿片碱、坎那定碱和Oxyhydrostinine为主。 关键词:斜茎黄芪;生物碱;气相色谱一质谱 中图分类号:¥853.72 文献标识码:A 文章编号:1007—5038(2013)10-0054-05 斜茎黄芪(Astragalus adsurgens Pal1)为豆科 (Leguminosae)黄芪属(Astragalus)多年生草本植 物,别名直立黄芪、沙打旺_】]。生于山坡、草地、灌 芪化学成分研究、毒理学研究及其综合利用提供基 础资料。 1材料与方法 1.1 材料 丛、沟渠边、田边、林缘及低洼盐碱地,我国西北、东 北、华北及河南、四川、云南等省区均有广泛分布。 斜茎黄芪属中旱生植物,有野生型和改良型两种,改 良型因根系发达,抗旱、抗盐、抗寒、抗风沙、耐贫瘠 1.1.1 植物样品 斜茎黄芪地上部分全草,2011 年8月采集于内蒙古阿拉善左旗(N 38。49.813,E 105。42.等特性,是目前干旱地区普遍推广的防风固沙和水 土保持植物。多年来,由于干旱少雨、草原超载、过 度采挖和开垦等自然和人为因素的影响,导致草原 退化,使一些地区的野生型斜茎黄芪大量生长和蔓 延,并形成优势种群,竞争性抑制其他植物的生长。 如内蒙古锡林郭勒盟、乌兰察布盟和伊克昭盟等天 然草原野生型斜茎黄芪覆盖率已高达70 ~8O , 动物采食后引起中毒,严重地影响当地牧民的生产 011),正值盛花期,晾干,粉碎后送西北农林 科技大学置阴凉处保存备用。植物标本由西北农林 科技大学生命科学学院常朝阳教授鉴定。 1.1.2 主要仪器与试剂 GC689O—MS 5973 (NIST2.0标准谱库),美国安捷伦公司产品;RE一 52AA旋转蒸发器,上海亚荣生化仪器厂产品;循环 水式多用真空泵,郑州长城工贸有限公司产品;碘化 铋钾、碘化碘钾、硅钨酸、苦味酸,临用时配制;薄层 层析硅胶GF254,青岛海洋化工有限公司产品;其他 和生活。此外,中国中药典记载,斜茎黄芪种子可入 药,具有益。肾固精、补肝明目功效,主治肝肾不足、腰 膝酸软、头昏目眩、遗尿、尿频等病症。 有机试剂均为国产分析纯。 1.2 方法 生物碱是一类主要存在于植物体的含氮有机化 合物,是植物次生代谢产物,多数具有显著的生理活 性和毒性,大量研究表明,生物碱是许多有毒植物引 起动物中毒的毒性物质_2 ]。截止目前,国内尚未见 斜茎黄芪生物碱成分及其毒性评价方面的研究报 道,本试验通过对斜茎黄芪生物碱成分分析,旨在了 解斜茎黄芪所含生物碱成分的种类,以期为斜茎黄 1.2.1斜茎黄芪生物碱预试验 采用斐月湖主编 的《天然药物化学试验》介绍的方法进行。准确称取 斜茎黄芪粉末5 g,加水100 mL,室温下浸泡过夜并 过滤。滤液加入适量1 mol/L盐酸,调节pH呈酸 性,取适量酸性滤液于4支洁净试管中,分别滴加生 物碱沉淀试剂碘化铋钾、碘化碘钾、硅钨酸、苦味酸 进行生物碱沉淀反应,观察并记录生物碱沉淀反应 收稿日期:2013—03-25 基金项目:国家“十二五”公益性行业(农业)科研专项(201203062) 作者简介:温伟利(1984一),男,河南封丘人,硕士研究生,主要从事动物中毒性与营养代谢性疾病研究。*通讯作者 温伟利等:斜茎黄芪生物碱成分GC-MS分析 55 现象 j。 1.2.2斜茎黄芪生物碱提取称取斜茎黄芪粉末 比1:1,载气为氦气1 mL/min,进样口温度300℃, 传输温度280℃。MS:EI离子源,温度230℃,电子 轰击能量7O eV。质量分析器四级杆,温度150℃, 扫描方式scan,扫描质量范围33 amu~500 ainu。 1.2.4.2样品处理与进样分别取少量斜茎黄芪 酸性氯仿部分和碱性氯仿部分,用分析纯甲醇充分 溶解,经0.22 m滤器过滤,除去不溶性物质,所得 滤液用微量进样器准确吸取1 L进样。 4.5 kg,分批置于500 mL圆底烧瓶中,工业酒精热 回流提取5次,每次4 h,收集提取液并减压浓缩,得 到总浸膏。然后总浸膏用1 mol/L盐酸研溶,静置 过夜,收集酸水液。酸水液先用氯仿萃取数次,合并 萃取液,减压浓缩得到酸性氯仿部分,随后将酸水液 用氢氧化钠调节pH至9~11后,再用氯仿萃取至 无色,合并萃取液,减压浓缩得到碱性氯仿部分。 部分和碱性氯仿部分少许,乙醇或甲醇溶解,用毛细 管点样于自制GF254薄层硅胶板,置薄层展开缸 1.2.4.3 化合物鉴定与相对含量确定 将样品化 1.2.3 薄层色谱分析 分别取斜茎黄芪酸性氯仿 合物的GC—MS图谱数据经NIST2.0标准谱库计算 机检索,依据被检测化合物与标准谱库化合物之间 匹配度的大小进行鉴定,采用峰面积归一化法计算 化合物相对含量。 中,上行法展开,待展开剂扩散到距薄层板上缘0.5 cm处取出,挥干展开剂。先在254 DID.紫外光下观 察有无荧光,然后用改良碘化铋钾显色,记录各斑点 2 结果 2.1 斜茎黄芪生物碱预试验结果 颜色并计算Rf值。 1.2.4 GC-MS分析 结果见表1。由表1可见斜茎黄芪酸水液加入 生物碱沉淀试剂,有明显的沉淀产生,沉淀物颜色分 别为橘红色、砖红色、灰白色和黄色。沉淀反应阳 性,说明斜茎黄芪地上部分含生物碱成分。 1.2.4.1 GC—MS条件 GC:HP一530m×0.25ram ×0.5 m,柱箱程序升温,100℃保温2 min,5 。C/rain升温至290℃,保持20 rain。进样1 L,分流 表1 斜茎黄芪地上部分生物碱沉淀反应结果 Table 1 Results of alkaloid precipitation reaction from aerial part of Astragalus adsurgens 往:“十”表不沉捉反应为阳性。 Note:“+”means positive. 2.2斜茎黄芪生物碱提取结果 5种不同展开体系对斜茎黄芪酸性氯仿部分生物碱 进行展开,254 iRm紫外光下观察发现,荧光颜色较 深,呈条带状,斑点分离程度较差。但经改良碘化铋 4.5 kg斜茎黄芪地上部分干草粉经工业酒精 热回流提取制得总浸膏410 g,出膏率为9.1%。总 浸膏经酸化、碱化处理后用氯仿萃取,得到酸性氯仿 部分生物碱5.4 g,碱性氯仿部分生物碱3.6 g,提取 率分别为1.3 和0.8 。 2.3 斜茎黄芪生物碱薄层分析结果 钾显色后,5种展开体系均能得到部分显色斑点,斑 点分离度较好(表2)。由表2可见,酸性氯仿部分 生物碱在氯仿:甲醇=15:1(V:V)展开体系下 展开效果最佳,显现5个显色斑点。 2.3.1 酸性氯仿部分生物碱薄层分析结果 选用 表2斜茎黄芪酸性氯仿部分生物碱薄层色谱分析结果 Table 2 TLC results of alkaloid fraction from acidity chloroform of Astragalus adsurgens 展开体系 Development system Rf及斑点颜色 Rf value and blotch colouration 氯仿:氨水一30:1(V:V)Chloroform:Ammonia=30:1(V:v) 乙酸乙酯:甲醇(V:V)一1:1 Ethyl acetate:Methanol一1:1(V:V) 氯仿:甲醇=4:1(V:V)Chloroform;Methanol=4:1(V:v) 氯仿:甲醇=15:1(V:V)Chloroform:Methanol=15:1(v:V) 氯仿:甲醇=10:1(V:V)Chloroform:Methanol一10:1(V:v) 注:A.淡红色;B.橙色;C.黄色。 Note:A.Light red;B.Orange;C.Yellow 56 动物医学进展2013年第34卷第1O期(总第244期) 2.3.2碱性氯仿部分生物碱薄层分析结果 选用 4种不同展开体系对斜茎黄芪碱性氯仿部分生物碱 进行展开,254 nm紫外光下观察发现,荧光显色斑 得到显色斑点,斑点分离度和斑点数量多于酸性氯 仿部分生物碱(表3)。由表3可见,甲醇:氨水一 10:1(V:V)展开体系最好,出现5个橙色显色斑 点。 点较酸性氯仿部分生物碱好,斑点分离程度有所提 高。但经改良碘化铋钾显色后,4种展开体系均能 表3斜茎黄芪碱性氯仿部分生物碱薄层色谱分析结果 Table 3 TLC results of alkaloid fraction from alkaline chloroform of Astragalus adsurgens 展开体系 Development system R{及斑点颜色 Rf value and blotch colouration 乙酸乙酯:氨水=40:1(V:V)Ethyl acetate:Ammonia=40:1(V:V) 氯仿:甲醇一8:1(V:V)Chloroform:Methanol一8:1(V:V) 甲醇:氨水一10:1(V:V)Methanol:Ammonia一10:1(V:V) 氯仿:甲醇:氨水:20:40:3(V;V:V) Chloroform:Methanol:Ammonia:20:40:3(V:V:V) 注:A.淡红色;B.橙色;C.黄色。 Note:A.Light red;B.Orange;C.Yellow. 2。4斜茎黄芪GC—MS分析结果 2.4.1 酸性氯仿部分生物碱分析结果 斜茎黄芪 酸性氯仿部分生物碱经GC-MS分析,得到基线平 稳的GC-MS总离子流图,如图1所示。 1.36E9 TICMS 2suanxing 震 袒皇 时 。 ■4,23… 磊采26. 47 39.2 ’ 2班3 .3 3856.工5 57 O 5 10 l5 20 25 3O 35 4O 45 5O 55 60 时间/min Time 图1 斜茎黄芪酸性氯仿部分GC-MS总离子流图 Fig.1 GC—MS total ion chromatogram from acidity chloroform of Astragalus adsurgens 从图l可以看出,斜茎黄芪酸性氯仿部分生物 碱总离子流色谱图中共出峰116个,对其中较大的 36个峰进行检索,并与NIST2.0标准谱库化合物 进行匹配,发现7个生物碱(表4)。由表4可见,别 隐品碱、原阿片碱和坎那定含量较高,分别占总含量 的34.84%、31.36 和21.46%,三者之和占总含量 的87 以上。 表4斜茎黄芪酸性氯仿部分生物碱分析结果 Table 4 Akaloid analysis from acidity chloroform of Astragalus adsurgens 2.4.2碱性氯仿部分生物碱分析结果 斜茎黄芪 稳的GC—MS总离子流图,如图2所示。 碱性氯仿部分生物碱经GC—MS分析,得到基线平 从图2可以看出,斜茎黄芪碱性氯仿部分生物 温伟利等:斜茎黄芪生物碱成分GC-MS分析 57 碱总离子流色谱图中共出峰94个,对其中20个较 大的峰进行检索,并与NIST2.0标准谱库化合物进 行匹配,发现有7个生物碱存在(表5)。由表5可 O.00.41.00 见,别隐品碱、Oxyhydrostinine和坎那定含量较高, 占总含量的71.74 、7.45 和5.35 。 0p星 墨Lq QAl苗_l H ∞如∞ 印如 如加 o 1.43E9 TICMS 2jianxing 骶 褪 3 66 5.0 5 2 O1 1 1.1268 ...n … [25.6l .54 29.9—2 30—7331.5133~.8134.。136.13 39.4 40 0 O 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2O 22 24 时间/min Time 图2斜茎黄芪碱性氯仿部分气相色谱一质谱联用总离子流图 Fig.2 GC-MS total ion chromatogram from alkaline chloroform of Astragalus adsurgens 表5斜茎黄芪碱性氯仿部分生物碱分析结果 Table 5 Akaloid analysis from alkaline chloroform of Astragalus adsurgens 3 讨论 目前,国内学者对斜茎黄芪的研究主要集中在 品种改良、根瘤菌多样性、染色体特性、营养特性和 碱成分的系统分析,证实斜茎黄芪含有别隐品碱、原 阿片碱、坎那定、Oxyhydrostinine等生物碱成分,那 么动物采食斜茎黄芪所引起的毒性作用除了脂肪族 毒性等方面口。 。在毒性研究方面,大多数学者对 斜茎黄芪脂肪族硝基化合物的毒性作用进行了较为 系统研究,王建华 指出,斜茎黄芪的硝基化合物 含量低、毒性小。汪做等_】。 利用气相色谱连续5年 硝基化合物外,这些生物碱的存在是否也是构成斜 茎黄芪的毒性物质之一,还需进一步通过毒理学试 验来评价。 本试验通过对斜茎黄芪酸性氯仿部分与碱性氯 仿部分GC—MS检测发现,该植物含有原阿片碱、别 隐品碱、坎那定、小檗碱、四氢黄连碱等生物碱,总量 检测发现,斜茎黄芪在不同时期及同一生长时期植 株不同部位3一硝基丙酸含量很低,叶中3一硝基丙酸 含量相对较高,但也未超过100 mg/kg。郑尚珍 等口 对斜茎黄芪及不同配比的饲料中的3一硝基丙 酸和3一硝基丙醇进行测定,发现其含量都很低。这 些研究表明,虽然斜茎黄芪中脂肪族硝基化合物含 分别占酸性氯仿部分与碱性氯仿部分总量的80 以上,是斜茎黄芪的主要生物碱成分。大量文献资 料表明,植物体所含的生物碱具有多种生理活性。 Xiao X H等[1 发现原阿片碱可以提高PC 。细胞的 量较低,但脂肪族硝基化合物的存在仍然是制约斜 茎黄芪饲用的毒性物质之一。课题组在我国长期进 行疯草类有毒植物研究时,发现哈密黄芪、茎直黄芪 和变异黄芪所含的生物碱苦马豆素是引起动物中毒 的主要毒性成分_】 ”]。本试验通过对斜茎黄芪生物 生存能力,并能够使过氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧 化物酶、过氧化氢酶的活性增加,降低H 0。损伤细 胞的羟自由基的水平;Chen C H等口。 研究发现原 阿片碱有抗人类依赖性前列腺癌细胞的活性;大鼠 试验证实,别隐品碱有保护肝细胞、改善肝功能和抗 58 动物医学进展2013年第34卷第10期(总第244期) 营养评价[J].动物医学进展,2012,33(7):67—7O. 王建华.沙打旺饲喂畜禽的安全性探讨[J].畜牧兽医杂志, 1989(4):37—40. 肝细胞纤维化等作用 ;小檗碱具有抗菌消炎作 用l_2 。由此可见,斜茎黄芪可能具有潜在的药用价 值,还需人们通过试验来证实,以期为斜茎黄芪植物 资源的综合利用提供新途径。 参考文献: [1] 内蒙古植物志编写组.内蒙古植物志:第三卷[M].内蒙古呼 和浩特:内蒙古人民出版社,1977. 汪儆,雷祖玉,冯学勤.沙打旺中微量3一硝基丙酸的气相色 谱测定[J].中国草地,1992(3):69—72. 郑尚珍,孙丽萍,陈颢.沙打旺中微量毒素的含量分析EJ]. 西北师范大学学报:自然科学版,1992,28(2):34—38. 孙莉莎,路浩,赵宝玉,等.哈密黄芪化学成分预试及生物碱 [2] 肖崇厚.中药化学[M].上海:上海科学技术出版社,1999. 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[¨] 温伟利,路浩,徐创明,等.野生型斜茎黄芪化学成分分析与 GC—MS Analysis of Alkaloid in Astragalus adsurgens WEN Wei~li ,ZHAO Bao—yu ,LU Hao ,DA Neng—tai ,ZH0U Qi—wu (1.College of Veterinary Medicine,NorthwestA&F University,Yangling,Shaanxi,712100,China; 2.Alasan Left Banner Veterinary Station of Inner Mongalia,Bayanhaote,Inner Mongalia,750300,China) Abstract:In the present study,the components of alkaloid extracted from Astragalus adsurgens were inves— tigated through system extraction,thin layer chromatography and GC—MS.The results were as follows, 5.4 g alkaloids of acidic chloroform and 3.6 g alkaloids of alkaline chloroform were extracted from 4.5 kg dry power of Astragalus adsurgens and the extraction ratio were 1.3 and 0.8 ̄/6,respectively.The best developing system of acidic chloroform was chloroform。methano1—1 5:1(V:V)with 5 spots,and the best developing system of alkaline chloroform was methanol:ammonia===10:1(V:V)with 5 spots.The results of GC—MS revealed that both of the two chloroforms contained 7 kinds of alkaloids,the former mainly contained allocryptopine(34.84 ),protopine(31.36 )and canadine(21.46 ),and the latter mainly contained allocryptopine(71.74 ),oxyhydrostinine(7.45 .06)and canadine(5.35 ).Therefore, Astragalus adsurgens contains alkaloids,which are mainly consisted of al1ocryptopine,oxyhydrostinine, canadine and protopine. Key words:Astragalus adsurgens;alkaloid;GC—MS