一种快速测定植物多糖及糖甙的化学发光分析法
【专利摘要】本发明涉及一种快速测定植物多糖及糖甙的化学发光分析法，该方法利用苯酚-硫酸法中Molish试剂的苯酚可与H2O2和多糖或糖甙水解产生的单糖与浓硫酸缩合成的糠醛发生氧化还原反应，采用Luminol-H2O2-Co(II)化学发光体系间接测定了菊科植物鹿草和甜叶菊及豆科植物鹰嘴豆中多糖及糖甙的含量。根据测得的葡萄糖液标准曲线的回归方程：A＝86.37·C+6.43(A为发光强度，C为标准液浓度，回归系数γ＝.9651)将浓度换算成相当于植物原料的多糖或糖甙重量百分含量：结果为：鹿草多糖，根4.23％，花4.03％，茎1.86％，叶0.62％；甜叶菊总糖甙：守田3号11.28％，杂交姜沪1号8.87％；新疆鹰嘴豆多糖：7.12％。该方法可快速测定、线性好、误差小、稳定可控。
【专利说明】一种快速测定植物多糖及糖甙的化学发光分析法
【技术领域】
[0001]本发明涉及分析化学领域，具体涉及一种快速测定菊科植物鹿草和甜叶菊及豆科植物鹰嘴豆中多糖及糖甙的化学发光分析法。
【背景技术】
[0002]化学发光分析法是在一些特殊的化学反应中，反应中间体或反应产物所释放出的化学能处于激发态(excited state),然后由激发态回到基态(ground state)时所产生的一种光辐射，根据化学发光反应在某一时刻的发光强度来确定试样中待测组分含量的方法。该方法已用于分析测定许多化学物质，但尚没有应用于植物多糖及糖甙的测定。
[0003]鹿草{Rhaponticumcarthamoides (Willd.) Ii jin.}独产于我国新疆阿勒泰地区，为菊科管状花亚科漏芦属植物，具有抗粥样动脉硬化、滋补强壮等多种功效，被誉为“新疆人参”，在新疆民间长期入药，具补气健脑功效，主治神经衰弱、食欲不振[新疆生物土壤研究所，《新疆中草药》，新疆人民出版社，乌鲁木齐，251，1975]。我们测定发现其含丰富的人体必须氨基酸、多糖、微量元素等物质，进一步研究表明鹿草多糖具有提高机体免疫功能、提高性机能、增加耐力和抗贫血等强壮和适应原样作用[李迪明等，中药药理与临床，2000,16(1):17-181。目前文献中报道的多糖测定方法主要是苯酚-硫酸法，鹿草多糖的测定尚未见有报道。
[0004]甜叶菊是菊科多年生草本植物，原产于南美的巴拉圭和巴西，近年来在新疆广为引种。甜叶菊叶子含甜菊式(Sievioside)、甜菊双糖式(Steviolbioside)和甜菊三糖式或四糖式(Rebaudisides A、B、C,、D,、E, F及杜尔可式)等丰富的甜叶菊糖式,提纯的甜叶菊糖甙甜度是白糖的300-400倍，而热量只有白糖1/300，是高甜度、低热值的天然健康甜味齐U，现已在食品、医药、保健等行业中广泛应用，为糖尿病及高血压患者带来福因。甜叶菊糖甙常见的测定方法有质量法、碱容量法及蒽酮比色法，这些方法有的干扰多、误差大，有的操作繁杂、耗时长[孙传范等，食品科学2010，31 (9):338-340]。
[0005]鹰嘴豆(CicerarietiumL)为豆科草本植物，起源于西亚和近东地区。在我国新疆有大面积栽培，其在维吾尔医药中的应用已有2500年的历史，具有广泛的药用价值，可做利尿剂、摧奶剂、可治疗失眠，预防皮肤病和防治胆病等，也是中西亚及南亚地区人们喜爱的营养食品[古丽克孜等，光谱实验室，2000，17 (4):411-413]。我们研究发现鹰嘴豆多糖具有降血糖作用，测定其含量是鹰嘴豆糖尿病治疗剂质量控制的重要依据。
[0006]本发明为完善植物多糖及糖甙的测定方法，采用快速化学发光分析法尝试上述三种植物中多糖及糖甙的含量测定，结果表明该方法可靠准确，可用于从上述在新疆有独特植物资源的鹿草、甜叶菊和鹰嘴豆中开发天然药物的标准化研究，促进其产业化发展。
【发明内容】
[0007]发明目的:提供一种快速测定植物多糖及糖甙的化学发光分析法，用于菊科植物鹿草和甜叶菊及豆科植物鹰嘴豆中多糖及糖甙的含量分析。[0008]文献中报道植物多糖及糖甙的方法主要是苯酚-硫酸法——Molish反应，其中Molish试剂中的酚类物质，可以与双氧水(H2O2)发生氧化还原反应，本发明根据该原理，利用Luminol-H2O2-C0(II)化学发光体系间接测定了鹿草和鹰嘴豆中的多糖含量以及甜叶菊糖甙的含量，测定结果与苯酚-硫酸法作对照表明该方法具有快速、线性好、误差小、稳定可控。
[0009]本发明采用的Luminol-H2O2-C0 (II)化学发光体系间接测定，其工作原理是:根据Molish反应，多糖或糖甙中的葡萄糖在浓硫酸的催化作用下脱去三分子水后生成的糠醛和所加苯酚发生Molish作用缩合脱去一分子水后出现紫红色，由此通过比色法来测定多糖的含量。
[0010]在上述反应中，苯酚可与H2O2发生氧化还原作用，而H2O2在所用的Luminol-H2O2-Co(II)发光体系中也是氧化剂，在碱性溶液中在Co (II)催化下可氧化Luminol并产生化学发光，H2O2的量将影响发光强度的大小。因此，本发明设计在Molish反应中剩余的苯酚可先与过量H2O2反应，剩余的H2O2再和发光剂Luminol作用发光，由其强度来间接确定多糖的含量。附图所示的反应过程可清楚地反映整个测定过程。
[0011]技术措施:
[0012]一种快速测定植物多糖及糖甙的化学发光分析法，其特征在于采用Luminol-H2O2-Co(II)化学发光体系进行间接测定，其方法如下:
[0013]用溶剂法定量提取植物粗粉中的多糖及糖甙，提取多糖时用溶剂法等除去蛋白质等干扰物质，提取糖甙时用溶剂法热提冷析法反复处理除单糖等水溶性干扰物质；提取物用活性碳脱色重结晶法纯化过滤后，滤液定容后作为试液。取小量试液分别加入一定量的本酌.及浓硫fe，水浴加热水解完全后冷却至室温，稀释后加入一定量的NaOH试液和H2O2试液，稀释、定容。在发光分析仪的试样管中，分别通入Luminol试液和CoCl2试液，注射管内通入试液，打开活塞，把试液通入反应池，记录反应的化学发光信号。根据实验所测葡萄糖液标准曲线得到的回归方程为:A = 86.37.C+6.43 (式中A为发光强度，C为标准溶液浓度，回归系数Y = 0.9651)，计算试液浓度再换算成相当于植物粗粉的多糖及糖甙的重量百分含量。
[0014]上述方法不限于不限于菊科植物鹿草和甜叶菊及豆科植物鹰嘴豆，尚可用于其他富含多糖或糖甙的药用或药食同源的植物，如黄精、黄芪、红景天、香菇、锁阳、肉苁蓉、淫羊藿、人参、虫草、银杏、灵芝、冬凌草、紫菀、橐吾、茵陈、黄芩、红花、葛根、橙皮、槐花米、黑加仑、甘蓝、蓝莓、菊苣、万寿菊、洋甘菊、金银花、绿茶等。
[0015]在上述方法中，多糖及糖甙的提取溶剂与植物原料的物料比在25:1到50:1范围内，提取采用热浸提或煮提，提取3-6次，每次2-3小时，浸提温度为50°C -1OO0C，浸提3-6次；或采用超生提取等其它现有技术进行提取。提取多糖的溶剂可选择50°C以上的热水或沸水，其纯化方法可选择溶剂萃取法或Sevag透析法或热提法、活性碳吸附法或凝胶过滤法，其中溶剂萃取法中的溶剂可以是80-90% (V/V)乙醇或甲醇、三氟三氯乙烷、氯仿-戊醇或丁醇(4: I)混合溶剂；活性炭粉用量与提取液比0.1-3: 100(V/V)，凝胶过滤法选用葡聚糖凝胶SephendexG-75至G-200的葡聚糖凝胶。提取糖式的溶剂可选择水、5-95% (醇/水V/V)乙醇或甲醇、异丙醇、正丁醇、戊醇、丙酮等种的一种、两种或三种，其纯化方法可用可用上述溶剂反复热溶冷析1-3次，再热溶解定容，其中优选的纯化溶剂是水及80-95% (醇/水V/V)乙醇或甲醇。
[0016]在上述方法中，多糖及糖甙提取液的水解，苯酚及浓硫酸的用量占提取供试液的体积百分比(V/V)分别是:苯酚:30-60% (V/V)，优选25-30%，浓硫酸:5-30 %，优选10-20% ;提取液加入浓硫酸后应室温放置不少于10分钟；加热水解的温度40-80°C ;水解时间10-60分钟；水解后需加入与水解所用的浓硫酸等量的NaOH试液。
[0017]在上述方法中，多糖及糖甙的提取液可配成0.1-0.5mg/ml的供试液进行测定，相应的Luminol-H2O2-Co (II)化学发光体系中所用的Luminol分析液浓度为0.8_5x 10_3mol/L,其制备方法是:取0.8-5X10_2mol/L的Luminol-NaOH储备液用pH大于9的碱性缓冲溶液稀释，配成pH 9-10的l-5X10_3mol/L的Luminol分析液，此溶液避光保存的时间不超过7天；该体系使用的 Co (II)可选择 CoS04 或赤矾(CoS04.7Η20)、Co (N03)或 Co (N03) 2.6Η20、CoCO3或CoCl2及其水合物中的一种配成浓度为4-20mg/ml、pH值为1_5的酸性溶液，其中以测定中稳定可控、干扰少及发光强度最大化为目标，优选的是用CoCl2制备及其水合物制备成PH值1-5的CoCl2试液；该体系中的H2O2加入量与提取植物原料的体积重量比应为3:1-1: 0.5(ml/g)，优选的用量比是:1: I。
[0018]在上述方法中，标准曲线测定采用的单糖标准品可选择葡萄糖、鼠李糖、半乳糖及甘露糖等中的一种，鉴于植物多糖及糖甙的结构中常见的单糖为葡萄糖，所优选的是葡萄糖。
[0019]在上述方法中，为保证测定的重现性，发光分析仪中反应池的反应时间应控制在1-10秒，优选的最佳时间是2秒；平行测定次数3-5次，每次测定间隔时间(1-10秒)保持一致；每次进样速度及反应池温度(20°C -30°C )也应保持一致。
[0020]用上述方法最终测得相当于植物原料的多糖或糖甙重量百分含量为:鹿草多糖，根部:4.23%，花:4.03%，茎:1.86%, Bf:0.62% ;甜叶菊总糖甙，守田3号:11.28%，杂交姜沪I号:8.87% ;新疆鹰嘴豆多糖:7.12%。
[0021]本发明的优点:
[0022]本发明所用的上述方法测定时间短、线性好、稳定性强和重现性好，测得回收率在100-105%范围内。表明该方法可靠准确，可用于工业化生产中鹿草和甜叶菊的质量控制及制定行业标准，也可用于其他植物多糖及糖甙的含量测定。
【具体实施方式】
[0023]以下通过具体实施例来进一步说明本发明，但本发明并不局限于此实施例。
[0024]实施例1?5所用的快速测定植物糖甙及多糖的化学发光分析法，方法如下:
[0025]①仪器和试剂准备
[0026]仪器:流动注射化学发光分析仪；pHs-25型酸度计；甘汞电极(21型)，玻璃电极(213型)。
[0027]试剂:Luminol储备液(10_2mol/L):准确称取 0.8860g 95% Luminol 水溶后加入2g氢氧化钠,定溶于500ml容量瓶中，放置三天后备用。
[0028]Luminol 分析液(lCT3mol/L):取 lCT2mol/L Luminol-NaOH 储备液 50ml 加入
0.lmol/1碳酸钠/碳酸氢钠缓冲液稀释10倍，即成pH 9.8的10_3mol/l的Luminol分析液，此溶液贮于棕色容量瓶内避光保存，浓度在一周内保持不变。[0029]CoCl2试液:准确称取0.4036g CoCl2.6H20溶于水，用0.lmol/L盐酸调至pH =3，移于IL容量瓶内，用pH 3水溶液稀释到刻度。
[0030]②提取供试液制备:
[0031]精确鹿草干燥粉末各1.9988g，加80ml的80%乙醇回流1.5小时，真空抽滤，残渣用80%乙醇洗涤3~4次，滤液弃去，加水100ml煮提，再分别用80、70、60、50ml水反复煮提，50ml水煮提后，吸取0.5ml作Molish检测，如为阴性，即可；阳性再用50ml水煮三次，加1%活性碳(约3g)脱色，真空抽滤，冷却至室温，然后移入IL容量瓶中，滤液瓶反复洗3~4次，余液均到入容量瓶内，加水定容、摇匀备用。
[0032]③标准曲线测定
[0033]分别移取lml、2ml、3ml、......、10ml 5.046 X 10_3mol/l 葡萄糖标准液于编号 3、4、
5、……、12的容量瓶内，然后再分别移取2ml苯酚于上述容量瓶内，稍加稀释后，再在每个容量瓶中准确移入Iml浓H2SO4，放置10分钟后，在70°C水浴中加热15分钟，冷却至室温，稀释到50ml，摇匀后分别移取5ml各种浓度的溶液并加入另外10个与上述编号相同的容量瓶，然后移入lml NaOH和2ml 10? 1/1 H2O2试液，稀释至刻度待测。
[0034]④回收率测定
[0035]在编号为13~17的五个50ml容量瓶内分别加入3ml葡萄糖和3ml供试液，然后分别移取2ml苯酚于上述容量瓶中，稍加稀释后，再准确移入lml &H2S04，放置10分钟后，在70°C水浴中加热15分钟，冷却至室温，稀释到50ml，再分别移取各溶液5ml加入与上述编号相同的容量瓶内，然后移入ImlNaOH试液和2ml H2O2试液，稀释至刻度待测。
[0036]⑤样品测定
[0037]在50ml容量瓶内加入3ml供试液，然后移取2ml苯酚于容量瓶中，稍加稀释后，再准确移入Iml浓H2SO4，放置10分钟后，在70°C水浴中加热15分钟，冷却至室温，稀释到50ml，再分别移取各溶液5ml加入与上述编号相同的容量瓶内，然后再移入ImlNaOH试液和2ml H2O2试液，稀释至刻度待测。
[0038]⑥化学发光测定
[0039]在发光分析仪的试样管1#中，分别通入10_3mol/l的Luminol试液和CoCl2试液，注射管内通入试样，打开活塞，把试液通入反应池，记录反应的化学发光信号，每个样品平行测定3次。
[0040]实施例6~7:实施例1中⑤项样品的测定，供试液取1.5ml。
[0041]实施例8~11:实施例1中CoCl2试液，用0.lmol/L盐酸调pH分别是:1、2、4及5。
[0042]实施例12-15:实施例1中发光分析仪中反应池的反应时间1、3、5及10秒。
[0043]实施例16-17:实施例1中样品测定，苯酚分别取Iml及3ml，双氧水加入量分别减至Iml及增至3ml。
[0044]实施例18~21:实施例6中CoCl2试液，用0.lmol/L盐酸调pH分别是:1、2、4及5。
[0045]实施例22~25:实施例6中发光分析仪中反应池的反应时间1、3、5及10秒。
[0046]实施例26-27:实施例6中样品测定，苯酚分别取Iml及3ml，双氧水加入量分别减至Iml及增至3ml。[0047]实施例1~7与苯酚-硫酸比色法(7530分光光度计测定)的对照试验结果见表
I和表2:
[0048]表1化学发光测定法试验结果(相当于植物原料的重量百分含量)
[0049]
【权利要求】
1.一种快速测定植物多糖及糖甙的化学发光分析法，其特征在于采用Luminol-H2O2-Co(II)化学发光体系进行间接测定的方法主要有以下步骤: ①用溶剂法定量提取植物粗粉中的多糖及糖甙，提取多糖时用溶剂法等除去蛋白质等干扰物质，提取糖甙时用溶剂法热提冷析法反复处理除去单糖等水溶性干扰物质；提取物用活性碳脱色重结晶法纯化过滤后，滤液定容后作为试液。 ②取小量试液分别加入一定量的苯酚及浓硫酸，水浴加热水解完全后冷却至室温，稀释后加入一定量的NaOH试液和H2O2试液，稀释、定容。 ③在发光分析仪的试样管中，分别通入Luminol试液和CoCl2试液，注射管内通入试液，打开活塞，把试液通入反应池，记录反应的化学发光信号。 ④根据实验所测葡萄糖液标准曲线得到的回归方程为:A= 86.37 -C+6.43 (式中A为发光强度，C为标准溶液浓度，回归系数Y = 0.9651)，计算试液浓度再换算成相当于植物粗粉的多糖及糖甙的重量百分含量。
2.如权利要求书I所述的方法，其特征在于:多糖及糖甙的提取溶剂与植物原料的物料比在25: I到50: I范围内，提取采用热浸提或煮提，提取3-6次，每次2-3小时，浸提温度为50°C -100°C，浸提3-6次；或采用超生提取等其它现有技术进行提取。
3.如权利要求书I所述的方法，其特征在于:提取多糖的溶剂可选择50°C以上的热水或沸水，其纯化方法可选择溶剂萃取法或Sevag透析法或热提法、活性碳吸附法或凝胶过滤法，其中溶剂萃取法中的溶剂可以是80-90% (V/V)乙醇或甲醇、三氟三氯乙烷、氯仿-戊醇或丁醇(4: I)混合溶剂；活性炭粉用量与提取液比0.1-3: 100(V/V);凝胶过滤法选用葡聚糖凝胶Sephendex G_75至G-200的葡聚糖凝胶。
4.如权利要求书I所述的·方法，其特征在于:提取糖甙的溶剂可选择水、5-95%(醇/水V/V)乙醇或甲醇、异丙醇、正丁醇、戊醇、丙酮等种的一种、两种或三种，其纯化方法可用上述溶剂反复热溶冷析1-3次，再热溶解定容，其中优选的纯化溶剂是水及80-95% (醇/水V/V)乙醇或甲醇。
5.如权利要求书I所述的方法，其特征在于:多糖及糖甙提取液的水解，苯酚及浓硫酸的用量占提取供试液的体积百分比(V/V)分别是:苯酚:30-60% (V/V)，优选25-30%，浓硫酸:5-30%，优选10-20% ;提取液加入浓硫酸后应室温放置不少于10分钟；加热水解的温度40°C -80°C ;水解时间10-60分钟；水解后需加入与水解所用的浓硫酸等量的NaOH试液。
6.如权利要求书I所述的方法，其特征在于:多糖及糖甙的提取液可配成0.1-0.5mg/ml的供试液进行测定,相应的Luminol-H2O2-Co(II)化学发光体系中所用的Luminol分析液浓度为0.8_5xlCT3mol/L,其制备方法是:取0.8_5xlCT2mol/L的Luminol-NaOH储备液用pH大于9的碱性缓冲溶液稀释，配成pH 9-10的l-5X10_3mol/L的Luminol分析液，此溶液避光保存的时间不超过7天；该体系使用的Co(II)可选择CoS04或赤矾(CoS04.7H20)、Co (N03)或Co (N03) 2 *6H20,CoCO3或CoCl2及其水合物中的一种配成浓度为4_20mg/ml、pH值为1-5的酸性溶液，其中优选的是用CoCl2制备及其水合物制备成pH值1-5的CoCl2试液；该体系中的H2O2加入量与提取植物原料的体积重量比应为3: 1-1: 0.5(ml/g)，优选的用量比是:I: I。
7.如权利要求书I所述的方法，其特征在于:标准曲线测定采用的单糖标准品可选择葡萄糖、鼠李糖、半乳糖及甘露糖等中的一种，优选的是葡萄糖。
8.如权利要求书I所述的方法，其特征在于:发光分析仪中反应池的反应时间控制在1-10秒，优选的是2秒；平行测定次数3-5次，每次测定间隔时间保持一致，可控制在1-10秒；每次进样速度及反应池温度(20°C -30°C )也应保持一致。
9.如权利要求书I所述的方法，其特征在于:用该方法测得相当于植物原料的多糖或糖甙重量百分含量为:鹿草多糖，根部:4.23%，花:4.03%，茎:1.86%，叶:0.62% ;甜叶菊总糖甙，守田3号:11.28%，杂交姜沪I号:8.87% ;新疆鹰嘴豆多糖:7.12%。
10.如权利要求书I所述的方法，其特征在于:该方法不限于菊科植物鹿草和甜叶菊及豆科植物鹰嘴豆，尚可 用于其他富含多糖或糖甙的药用或药食同源的植物。
【文档编号】G01N1/34GK103543144SQ201210245583
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年7月16日 优先权日:2012年7月16日
【发明者】符波, 唐卿, 唐凯, 李新圃 申请人:符波, 唐卿, 上海复博实验室装备有限公司