Evaluation of the Utilization Value of Different Germplasm of Lonicera japonica Thunb Branches and Leaves Based on Phenolic Acid Components
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摘要: 以8个品种金银花的枝和叶为研究对象,建立8种酚酸类成分的高效液相色谱检测方法,测定样品中酚酸类成分的含量特征,将含量测定结果经聚类分析、因子综合分析及偏最小二乘判别分析(PLS-DA)等多元统计学方法评价。结果表明,建立的金银花枝和叶中8种酚酸类成分的含量测定方法稳定、可靠、简便。8个品种金银花枝和叶中的酚酸类成分总含量变化范围分别为19.4162~33.6684、40.9900~80.3068 mg·g−1。不同品种间酚酸类成分总含量差异较大,枝和叶中均为‘北花一号’的总含量最高,‘巨花一号’的总含量最低。聚类分析发现,金银花枝中,‘北花一号’单独聚为一类,其各组分含量高于其他品种;因子综合分析表明,‘北花一号’综合得分>1;PLS-DA分析筛选出异绿原酸A、异绿原酸C、阿魏酸和绿原酸可能是引起枝的酚酸含量差异的主要成分。金银花叶中,‘北花一号’和‘九丰一号’聚为一类,且这两个品种因子综合分析得分>1;PLS-DA分析筛选出绿原酸、咖啡酸和阿魏酸可能是引起叶的酚酸含量差异的主要成分。总之,不同品种金银花枝和叶的主要酚酸类成分特征存在差异,就酚酸类成分而言,‘北花一号’和‘九丰一号’的枝和叶更有优势。本研究为金银花枝和叶的利用提供了科学依据。Abstract: The branches and leaves of 8 varieties of Lonicera japonica as materials, a high-performance liquid chromatography detection method for 8 phenolic acid components was established to determine the content characteristics of phenolic acids in the samples. The content determination results were evaluated by multivariate statistical methods such as cluster analysis, factor comprehensive analysis, and partial least squares discriminant analysis (PLS-DA). The results indicated that the established method for determining the content of 8 phenolic acids in the branches and leaves of L. japonica was stable, reliable and simple. The variation range of phenolic acids total content in the branches and leaves of 8 varieties of L. japonica was 19.4162~33.6684 mg·g−1, and 40.9900~80.3068 mg·g−1, respectively. The total content of phenolic acids varied greatly among different varieties, with 'Beihua No.1' had the highest total content in both branches and leaves, and 'Juhua No.1' had the lowest total content. Cluster analysis found that among the branches of 'Beihua No.1' was clustered separately into one group, with higher content of each component than other varieties. Factor comprehensive analysis showed that the comprehensive score of 'Beihua No.1' was >1. PLS-DA analysis identified isochlorogenic acid A, isochlorogenic acid C, ferulic acid and chlorogenic acid as the main components that might cause differences in phenolic acid content in branches. Among leaves, 'Beihua No.1' and 'Jiufeng No.1' were clustered into one category, and their comprehensive factor analysis scores were both greater than 1. PLS-DA analysis identified chlorogenic acid, caffeic acid and ferulic acid as the main components that might cause differences in phenolic acid content in leaves. In summary, there were differences in the main phenolic acid composition characteristics of different varieties. In terms of phenolic acid content, the branches and leaves of 'Beihua No.1' and 'Jiufeng No.1' have more advantages. This study provides a scientific basis for the utilization of L. japonica branches and leaves.
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金银花(Lonicera japonica Thunb)是忍冬科忍冬属植物忍冬的干燥花蕾,主要化学成分有酚酸类、黄酮类、环烯醚萜类、挥发油类等[1−3],具有抗菌、抗炎、抗氧化、抗病毒等多种功效[4−5]。不同历史时期,金银花是以不同部位入药的。宋代以前独用茎叶,明代则茎、叶、花同等入药,此后强调以花为主,其茎被称为忍冬藤,成为另外一种药物[6]。现代研究也表明忍冬茎、叶、花的生物活性成分具有一定的相似性,仅在含量方面有所差异,功效不尽相同[7−8]。金银花功能为清热解毒,而忍冬藤除此外,尚可通经活络[9]。相比金银花的花,其枝和叶的资源更为丰富,且成本更低。金银花叶四季皆可剪裁,其产量约为花的10倍[10−11]。随着对金银花及其茎、叶研究的不断深入,其在医药、食品、保健品、日化、饲料等领域的应用价值也已被逐步挖掘[12−15]。而对不同品种的金银花枝和叶的药用成分评价鲜有报道,金银花茎、叶成分分析、活性功能、资源评价、利用方式等研究还有待加强,这阻碍着金银花茎、叶的高效利用,对不同品种金银花枝、叶化学成分的分析评价为其合理高效利用奠定了基础。
酚酸类成分是金银花中重要的次生代谢产物,因结构中含有多个酚羟基而具有良好的抗氧化活性[16],其主要的成分形式有绿原酸、异绿原酸、咖啡酸等[17]。2020版《中国药典》规定绿原酸含量作为评价金银花品质的标准[18]。因此,本研究首先建立金银花枝和叶中8种酚酸类成分含量的高效液相色谱检测方法,再利用该方法对8个品种金银花枝、叶中的酚酸类成分的含量检测分析,最后利用聚类分析、因子综合分析及偏最小二乘判别分析等多元统计学方法进行分析,以期为推进金银花枝和叶的完全开发和综合利用,也为提升金银花附加值提供广泛的科学参考。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
‘百金一号’‘封花一号’‘北花一号’‘九丰一号’‘巨花一号’‘豫金一号’‘豫金二号’‘羊角花’金银花枝和叶 2022年10月中旬采摘于道地产区封丘县鑫丰农业合作社金银花种植基地,品种经封丘县农业局王广军研究员鉴定,自然阴干后粉碎备用;绿原酸标准品、新绿原酸标准品、咖啡酸标准品、阿魏酸标准品、隐绿原酸标准品、异绿原酸标准品、异绿原酸B标准品、异绿原酸C标准品 纯度≥98%,北京索莱宝公司;甲醇、乙腈、磷酸 色谱纯,Fisher化学试剂公司;纯净水 娃哈哈集团有限公司;0.45 µm有机微孔滤膜 上海安谱科学仪器有限公司;其它试剂均为分析纯 天津市大茂化学试剂厂。
LC-20 A高效液相色谱仪 日本岛津公司;FW-400A高速多功能粉碎机 北京科伟永兴仪器有限公司;KQ-300DE超声波清洗器 浙江昆山超声仪器有限公司;HW202-2AB电热恒温鼓风干燥箱 郑州生元仪器有限公司;HH-4电子恒温不锈钢水浴锅 江苏金坛市环宇科学仪器厂;ME104十万分之一电子分析天平 梅特勒-托利多仪器上海有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 标准品溶液的配制
分别精密称取绿原酸、新绿原酸、隐绿原酸、咖啡酸、阿魏酸、异绿原酸A、异绿原酸B、异绿原酸C各10.0 mg,置于不同的烧杯内用甲醇溶解后,转移到10 mL容量瓶中,以纯净水定容并摇匀。从中吸取5 mL对照品溶液转移至第二个10 mL容量瓶中进行梯度稀释,至对照品浓度为0.25 mg·mL−1。用0.45 μm过滤膜过滤,放置4 ℃冰箱中备用。分别吸取各单一对照品溶液适量(新绿原酸0.5 mL、绿原酸0.5 mL、隐绿原酸0.5 mL、异绿原酸A 0.5 mL、咖啡酸0.3 mL、阿魏酸0.5 mL、异绿原酸B 1.0 mL和异绿原酸C 1.5 mL置于10 mL容量瓶定容),混合均匀即为混合标准品溶液,分级稀释得8个浓度级别的对照品混合液,4 ℃条件保存备用。
1.2.2 供试品溶液的制备和含量检测
精密称取8个品种金银花枝或叶样品1.0 g,置于锥形瓶中,提取工艺参照实验室前期研究结果按料液比1:44加入体积分数为68%的乙醇,水浴60 ℃提取3次,每次60 min,合并3次提取液,过滤,定容至100 mL容量瓶中,即得供试品溶液,4 ℃条件保存备用。取不同批次金银花枝和叶样品进行8种酚酸类物质的含量测定。
1.2.3 高效液相色谱检测方法的建立
高效液相色谱条件:色谱柱为岛津Inertsil ODS-3 C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm);流动相为乙腈(A)和1‰的甲酸(B)配比。梯度洗脱:0~2 min,5% A;2~6 min,5%~10% A;6~10 min,10% A;10~20 min,10%~22% A;20~25 min,22%~5% A;25~30 min,5% A。流速1.0 mL·min−1,柱温35 ℃,检测波长320 nm,进样量为10 μL。依据不同目标成分保留时间定性,将不同浓度的混合对照品按照该方法进样,以外标法计算含量。
1.2.4 方法学考察
1.2.4.1 系统适用性
取“1.2.1”项下混合对照品溶液和“1.2.2”项下供试品溶液适量,按照“1.2.3”项下色谱条件进样测定,并记录色谱图。
1.2.4.2 线性关系考察
对8种对照品的混合溶液根据“1.2.3”项下色谱条件法进行检测。以峰面积为纵坐标(Y)、各成分质量浓度为横坐标(X)进行线性回归。
1.2.4.3 精密度考察
按照色谱条件优化结果(“1.2.3”项下),对适量各单一对照品溶液(“1.2.1”项下)进行6次重复性进样检测。记录峰值,并计算8个酚酸类物质的峰面积的RSD值。
1.2.4.4 稳定性考察
取样品于室温放置0、1、2、3、4、5 h,而后按“1.2.3”项下色谱条件进样测定,计算得峰面积的RSD。
1.2.4.5 重复性考察
准确称量样品6份,并制备供试品溶液。根据“1.2.3”项下色谱条件”进样测定,记录下峰值,并计算8种酚酸类物质的平均含量RSD值。
1.2.4.6 加样回收率试验
精密称取样品8份,每份0.25 g,按照样品中目标成分含量的80%、100%和120%加入各对照品,各比例平行3份;按照“1.2.2”方法制备供试品溶液,并按“1.2.3”项下色谱条件进样测定,根据标准曲线计算含量后计算加样回收率。
1.2.5 不同品种金银花枝和叶的聚类分析
为了更加直观地分析不同品种金银花枝和叶中酚酸类成分含量的相似性及差异性,本研究将各品种金银花枝和叶酚酸类成分含量的测定结果通过GraphPad Prism8软件进行归一化处理,并绘制聚类热图。
1.2.6 不同品种金银花枝和叶的因子综合分析
不同品种金银花枝和叶酚酸类成分相关矩阵的特征值和方差贡献率利用SPSS 20.0进行主成分分析。并以方差贡献率为权重来计算不同品种金银花枝和叶的综合得分,以综合评价它们的可利用价值。
1.2.7 不同品种金银花枝和叶差异成分的筛选
为进一步筛选导致不同品种金银花枝和叶利用价值差异的关键成分,本研究将不同品种金银花枝和叶的8种酚酸类成分含量的原始数据作为变量值输入到SIMCA 14.1软件中,以VIP>1为筛选标准,进行PLS-DA分析,筛选造成不同品种金银花枝和叶的酚酸含量差异的成分。
1.3 数据处理
所有实验设置重复三次,结果用平均值±标准偏差表示。采用SPSS 20.0中的单因素方差分析和t-检验进行统计分析,P<0.05认为具有显著性差异。
2. 结果与分析
2.1 高效液相色谱检测条件的确定
本研究将混合对照品和金银花枝和叶样品按照“1.2.3”项下色谱条件进行检测。结果显示,绿原酸、新绿原酸、隐绿原酸、咖啡酸、阿魏酸、异绿原酸A、异绿原酸B、异绿原酸C这8种酚酸类成分的色谱峰的分离度均较好,无干扰,结果见图1。
目前,关于金银花的质量评价的研究较多,多集中在金银花单一成分或多组分检测(如绿原酸、咖啡酸、总黄酮、木犀草苷等)的含量测定、指纹图谱构建和不同组织(花、花蕾、茎和叶)的代谢差异等方面[19−24],但针对枝、叶中有效成分的检测方法较少,特别是同时检测枝、叶中酚酸类成分的检测方法及评价的研究鲜有报道。因此,本研究建立了金银花枝和叶中绿原酸、新绿原酸、隐绿原酸、咖啡酸、阿魏酸、异绿原酸A、异绿原酸B和异绿原酸C 8种酚酸类成分含量检测方法。
2.2 方法学考察结果
以峰面积为纵坐标(Y)、各成分质量浓度为横坐标(X)进行线性回归结果表明,绿原酸、新绿原酸、隐绿原酸、咖啡酸、阿魏酸、异绿原酸A、异绿原酸B、异绿原酸C 8种酚酸类成分在各自质量浓度范围内均呈现出良好的线性关系,分别以信噪比(S/N)为3和10倍计算对照品检测限(LOD)和定量限(LOQ),结果见表1,LOD介于0.12~1.55 μg·mL−1,LOQ介于0.42~4.77 μg·mL−1。
表 1 8种酚酸类成分的方法学考察结果Table 1. Methodological results of 8 phenolic acid components成分 回归方程 决定系数(R2) 线性范围(μg·mL−1) LOD(μg·mL−1) LOQ(μg·mL−1) 新绿原酸 y=29366838.0x+1109.6 0.9999 0.156~50.000 0.31 1.01 绿原酸 y=39364157.0x−18274.7 0.9996 0.156~50.000 0.40 1.33 隐绿原酸 y=39066568.4x+2781.9 0.9999 0.156~50.000 0.30 0.99 咖啡酸 y=81510311.7x−86931.2 0.9994 0.094~30.000 0.12 0.42 阿魏酸 y=14617584.3x−9140.3 0.9993 0.313~100.000 0.66 1.97 异绿原酸B y=26861703.4x−164887.8 0.9991 0.313~100.000 0.76 2.33 异绿原酸A y=22524518.9x−70329.7 0.9991 0.156~50.000 0.32 1.11 异绿原酸C y=25025157.9x−320753.8 0.9992 0.625~200.000 1.55 4.77 精密度试验结果经软件分析后计算数据可得:峰面积的RSD分别为新绿原酸0.13%、绿原酸0.13%、隐绿原酸0.13%、咖啡酸0.13%、阿魏酸0.13%、异绿原酸B 0.13%、异绿原酸A 0.15%、异绿原酸C 0.13%(n=6),表明仪器精密度良好。
取样品于室温放置0、1、2、3、4、5 h,而后按“1.2.3”项下色谱条件进样测定,计算得峰面积的RSD分别为新绿原酸1.13%、绿原酸1.89%、隐绿原酸2.33%、咖啡酸1.78%、阿魏酸2.11%、异绿原酸B 1.43%、异绿原酸A 1.15%、异绿原酸C 2.77%(n=6),表明供试品溶液在室温放置5 h内其稳定性良好。
重复性考察结果显示:供试品溶液的平均含量RSD值分别为新绿原酸0.06%、绿原酸0.06%、隐绿原酸0.12%、咖啡酸0.15%、阿魏酸0.25%、异绿原酸B 0.26%、异绿原酸A 0.05%、异绿原酸C 0.16%(n=6),表明该方法的重复性良好。加样回收率结果如表2所示,8种酚酸类成分的加样平均回收率介于83.11%~105.28%之间,RSD值介于1.38~3.62之间,表明该方法准确度良好,可以用于对金银花枝、叶中酚酸含量的检测。
表 2 8种酚酸类成分的回收率测定结果Table 2. Recovery rate determination results of 8 phenolic acid components成分 添加量(mg·g−1) 回收率(%) 平均回收率(%) RSD(%) 新绿原酸 0.50 101.89 105.28 3.11 1.00 105.96 1.50 107.99 绿原酸 2.50 100.53 99.04 1.90 5.00 99.70 10.00 96.90 隐绿原酸 0.20 81.40 83.11 1.58 0.40 84.52 0.80 83.40 咖啡酸 0.10 81.80 83.21 1.38 0.20 83.27 0.40 84.56 阿魏酸 0.25 89.27 87.56 2.17 0.50 88.30 1.00 85.12 异绿原酸B 0.50 98.62 96.89 1.66 1.00 96.74 1.50 95.30 异绿原酸A 6.00 106.47 102.52 3.62 12.00 99.37 18.00 101.73 异绿原酸C 2.00 93.03 91.27 1.65 4.00 91.01 6.00 89.76 2.3 不同品种金银花枝和叶中酚酸类成分的含量比较
由表3和表4可知,8个品种金银花叶和枝中的酚酸类成分总量变化范围分别为40.9900~80.3068、19.4162~33.6684 mg·g−1。‘北花一号’的枝和叶的总酚酸含量均为最高,‘巨花一号’的枝和叶的总酚酸含量均最低。从单一成分看,枝中新绿原酸、咖啡酸、异绿原酸B含量最高的品种是‘豫金一号’,绿原酸、隐绿原酸、异绿原酸A、异绿原酸C含量最高的品种是‘北花一号’,阿魏酸含量最高的品种是‘九丰一号’。叶中新绿原酸含量最高为‘九丰一号’,但和‘北花一号’差异不显著(P>0.05);绿原酸含量最高为‘豫金二号’,显著高于其它品种(P<0.05);隐绿原酸、异绿原酸A、异绿原酸B和异绿原酸C含量最高的品种均为‘北花一号’;咖啡酸和阿魏酸含量最高的品种分别是‘豫金一号’和‘九丰一号’。
表 3 不同品种金银花枝中8种酚酸类成分含量测定结果Table 3. Contents of 8 phenolic acid components in different varieties of Lonicera japonica Thunb branches samples品种 不同品种金银花枝中酚酸类成分含量(mg·g−1) 新绿原酸 绿原酸 隐绿原酸 咖啡酸 阿魏酸 异绿原酸B 异绿原酸A 异绿原酸C 总量 北花一号 0.4723±0.0175a 5.6590±0.2109a 0.4700±0.0190a 0.6186±0.0248b 0.3301±0.0397b 1.7521±0.0534a 16.0485±0.3645a 8.3178±0.2157a 33.6684±0.7849a 巨花一号 0.3016±0.0680c 3.7322±0.5920d 0.2638±0.0644c 0.4049±0.0705c 0.1870±0.0498b 1.7375±0.3873a 7.5845±1.7062d 5.2047±0.9496c 19.4162±3.6634f 封花一号 0.4810±0.0242a 4.5492±0.1999c 0.4481±0.1234a 0.6944±0.0812d 0.4502±0.0781a 1.6371±0.0832ab 11.0149±0.9154c 4.9359±0.5561c 24.2108±1.6521cd 九丰一号 0.3270±0.0008c 2.7545±0.0435e 0.3357±0.0016b 0.5052±0.0073ab 0.5292±0.1030a 1.5180±0.0352b 10.4046±1.6437c 5.0220±0.2003c 21.3962±0.9431e 豫金一号 0.5026±0.0189a 5.1783±0.1168b 0.3934±0.0233ab 0.7081±0.0584a 0.4467±0.1546a 1.9267±0.3707a 10.1091±0.2096c 5.6029±0.5248c 24.8678±1.3492cd 豫金二号 0.4520±0.0655a 5.1533±0.0603b 0.3833±0.0123ab 0.5845±0.0312c 0.3551±0.1673ab 1.7824±0.3766a 7.6123±0.3196d 6.8148±0.9015b 23.1377±1.7182d 百金一号 0.2944±0.0199c 3.6034±0.1749d 0.3354±0.0263b 0.5132±0.0264ab 0.4460±0.0815a 1.5014±0.0054b 14.1038±0.4908ab 6.7761±0.3043b 27.5737±1.0842b 羊角花 0.3837±0.0164b 3.3844±0.1839d 0.3863±0.0155ab 0.6339±0.0176c 0.4236±0.0740a 1.6784±0.0396b 12.6302±1.8445bc 6.7780±0.7734b 26.2985±2.7213bc 注:同列不同字母表示不同品种金银花枝的酚酸含量在0.05水平存在显著差异。 表 4 不同品种金银花叶中8种酚酸类成分含量测定结果Table 4. Contents of 8 phenolic acid components in different varieties of Lonicera japonica Thunb leaves samples品种 不同品种金银花叶中酚酸类成分含量(mg·g−1) 新绿原酸 绿原酸 隐绿原酸 咖啡酸 阿魏酸 异绿原酸B 异绿原酸A 异绿原酸C 总量 北花一号 2.7004±0.1085a 16.7951±1.8867c 1.4141±0.0505a 0.2762±0.0699d 0.6073±0.0976ab 3.6101±0.2310a 39.4221±1.6431a 15.4815±0.4893a 80.3068±2.4524a 巨花一号 0.5432±0.1123e 15.8942±1.2226c 0.4039±0.0951e 0.3137±0.0140d 0.2129±0.0887c 1.7486±0.0981d 17.4812±1.4187d 4.3923±0.1340e 40.9900±2.7971f 封花一号 2.0070±0.2551c 18.1096±2.5647c 0.7069±0.0779d 0.4082±0.0716c 0.2862±0.0332c 2.3192±0.1323c 28.4365±3.8918bc 8.2914±1.0162cd 60.5650±7.652d 九丰一号 2.7383±0.0626a 21.8367±0.7676b 1.2499±0.0258b 0.2911±0.0041d 0.6439±0.1193a 3.2680±0.1406a 33.5396±4.2578b 10.7563±0.7605b 74.3238±5.9024b 豫金一号 1.7513±0.1258c 23.7958±0.6422b 1.0309±0.1073c 0.5726±0.0645a 0.3209±0.0541c 2.9149±0.4662b 25.1296±0.4829c 10.3409±1.6430b 65.8569±3.3227c 豫金二号 2.3135±0.1778b 30.9820±1.4892a 0.4509±0.0229e 0.4914±0.0253b 0.2852±0.0278c 2.1716±0.0453c 34.3893±2.2536ab 8.0090±0.6473d 79.0929±3.7903a 百金一号 0.8934±0.1281d 15.5317±0.3151c 0.3882±0.0306e 0.2587±0.0171d 0.5549±0.0354ab 2.3569±0.2899c 26.3470±1.5999c 9.9762±1.3510bc 56.3070±3.6993e 羊角花 2.2018±0.1342b 16.2615±0.8999c 1.1517±0.0318b 0.3059±0.0144d 0.4739±0.1157b 2.6901±0.1141bc 27.7230±5.0813c 8.4839±1.2791cd 59.2918±7.4981d 注:同列不同字母表示不同品种金银花叶的酚酸含量在0.05水平存在显著差异。 金银花枝和叶作为金银花药材的一种副产物,产量较大,但长期以来都作为非药用部分而未得到充分利用。有研究发现,绿原酸和异绿原酸以叶中的含量较高,而枝中咖啡酸含量高,这与本研究结果相一致[25]。本研究结果表明,8个金银花品种的枝和叶中的异绿原酸A含量均高于前人的报道[25−26],这种差异可能与实验所选品种、产地有关,采样时期也可能影响药用成分在体内的分布。在工业生产中,以分离、提取异绿原酸A、异绿原酸B和异绿原酸C为目的的工艺最优取材为‘北花一号’金银花叶,其含量可达39.4221、3.6101、15.4815 mg·g−1,目前这三种成分的标准品市售价格较高,有较大的市场。相较于金银花叶中的酚酸类含量,金银花枝的含量稍显逊色,但‘豫金一号’枝中的咖啡酸含量达0.7081 mg·g−1,优于各个品种的枝和叶,可以得到利用。
2.4 不同品种金银花枝和叶的聚类分析
聚类分析法是将各个样品独立分类,然后计算彼此之间的距离远近,将距离最近的两类合并成新的一类,往复计算、归类,最终形成聚类树状图[27]。邵林等[28]利用聚类分析的方法,对山东地区10个不同栽培品种金银花花蕾的HPLC指纹图谱进行分析,发现金银花花蕾的化学物质群特征,不仅在植物物种之间,也包括在不同栽培品种之间仍然具有较大差异。
为了更加直观地分析不同品种金银花枝和叶中酚酸类成分含量的相似性及差异性,本研究将各品种金银花枝和叶酚酸类含量的测定结果通过GraphPad Prism8软件进行归一化处理,并绘制聚类热图,结果如图2所示,聚类关系接近则说明以酚酸类成分含量表征的金银花枝和叶品质差异越小,反之则越大。结果显示,8个品种金银花枝可聚为4类:‘豫金一号’‘豫金二号’和‘封花一号’聚为一类;‘北花一号’聚为一类;‘巨花一号’聚为一类;‘羊角花’‘百金一号’和‘九丰一号’聚为一类。其中,‘北花一号’特征为8种酚酸类成分含量均较高;而‘巨花一号’各组分含量均较低。8个品种金银花叶可聚为4类:‘北花一号’和‘九丰一号’聚为一类;‘豫金一号’和‘豫金二号’聚为一类;‘羊角花’‘封花一号’和‘百金一号’聚为一类;‘巨花一号’聚为一类。其中‘巨花一号’与其他品种距离均最远,其特征为8种酚酸类成分含量均较低;‘北花一号’和‘九丰一号’聚为一类,其特征是新绿原酸、隐绿原酸和阿魏酸都较高,咖啡酸含量均较低。
2.5 不同品种金银花枝和叶的因子综合分析
主成分分析(PCA)是一种降维技术,其基本思想是用少数几个具有代表性的综合指标(主成分)代替多个原始变量,从而实现降维观察数据特征的多元统计分析方法[29−31]。利用SPSS 20.0主成分分析法获得不同品种金银花枝和叶酚酸类成分相关矩阵的特征值和方差贡献率(表5、表6),碎石图见图3,枝的方差累计贡献率达92.664%,特征值均大于1,提取到3个主成分,其中第1公因子在变量新绿原酸、隐绿原酸、咖啡酸、绿原酸和异绿原酸B有较大的载荷,第2公因子与异绿原酸A和异绿原酸C有较强的相关性,第3公因子则与阿魏酸的相关性较强。叶的方差累计贡献率达84.613%,特征值均大于1,提取到2个主成分,其中第1公因子在变量异绿原酸B、异绿原酸C、异绿原酸A、新绿原酸、隐绿原酸、阿魏酸有较大的载荷,第2公因子与咖啡酸、绿原酸有较强的相关性。
表 5 金银花枝主成分分析特征值与方差贡献率分析结果Table 5. Characteristic values and variance contribution rate of principal component analysis of L. japonica Thunb branches主成分 特征值 贡献率(%) 累计方差贡献率(%) 主要荷载因子 1 3.933 49.164 49.164 新绿原酸、隐绿原酸、咖啡酸、绿原酸、异绿原酸B 2 1.984 24.806 73.97 异绿原酸A、异绿原酸C 3 1.496 18.694 92.664 阿魏酸 按照各公因子对应的方差贡献率为权重来计算不同品种金银花枝和叶的综合得分,以综合评价它们的可利用价值(表7、表8)。结果显示,综合得分大于1的金银花叶的品种有‘北花一号’和‘九丰一号’;而综合得分大于1的金银花枝的品种仅有‘北花一号’(表9)。以上结果说明,8 种不同品种来源的金银花枝和叶的酚酸类成分具有差异,通过主成分分析和综合得分计算可以对不同品种来源的金银花枝和叶做较好的区分,这为实际应用中区别使用不同品种的金银花原料提供了理论依据。
表 6 金银花叶主成分分析特征值与方差贡献率分析结果Table 6. Characteristic values and variance contribution rate of principal component analysis of L. japonica Thunb leaves主成分 特征值 贡献率(%) 累计方差贡献率(%) 主要荷载因子 1 4.675 58.435 58.435 异绿原酸B、异绿原酸C、异绿原酸A、新绿原酸、隐绿原酸、阿魏酸 2 2.094 26.178 84.613 咖啡酸、绿原酸 表 7 金银花枝各公因子和综合得分计算公式Table 7. Calculating formula of common factors and comprehensive scores of L. japonica Thunb branches主成分 计算公式 1 y1=0.5012x1+0.4150x2+0.3983x3+0.4473x4+0.0605x5+0.3656x6+0.0197x7+0.0862x8 2 y2=0.0270x1+0.1789x2+0.3422x3+0.0774x4+0.0014x5−0.1534x6+0.6404x7+0.6290x8 3 y3=0.0139x1−0.3458x2+0.2265x3+0.3205x4+0.7743x5−0.4611x6+0.2567x7−0.2445x8 综合得分 Y=0.49164y1+0.24806y2+0.18694y3 表 8 金银花叶各公因子和综合得分计算公式Table 8. Calculating formula of common factors and comprehensive scores of L. japonica Thunb leaves主成分 计算公式 1 y1=0.4075x1+0.0606x2+0.3968x3−0.0624x4+0.3506x5+0.4408x6+0.4093x7+0.4181x8 2 y2=0.2121x1+0.6406x2−0.0919x3+0.6261x4−0.3649x5−0.0905x6+0.1244x7−0.0981x8 综合得分 Y=0.58435y1+0.26178y2 表 9 不同品种金银花枝和叶综合得分Table 9. Comprehensive score of L. japonica Thunb branches and leaves品种(枝) 综合得分 品种(叶) 综合得分 北花一号 1.78 北花一号 1.75 巨花一号 −1.79 巨花一号 −2.62 封花一号 0.42 封花一号 −0.24 九丰一号 −1.00 九丰一号 1.25 豫金一号 0.47 豫金一号 0.52 豫金二号 0.06 豫金二号 0.35 百金一号 −0.18 百金一号 −1.17 羊角花 0.24 羊角花 0.16 2.6 金银花枝和叶差异成分的筛选
为进一步筛选导致不同品种金银花枝和叶利用价值差异的关键成分,本研究将不同品种金银花枝和叶的8种酚酸类成分含量的原始数据作为变量值输入到SIMCA 14.1软件中,以VIP>1为筛选标准,进行PLS-DA分析。结果显示(表10),在金银花枝中,异绿原酸A、异绿原酸C、阿魏酸和绿原酸的变量重要性投影值均大于1,说明这4种成分可能造成不同品种金银花枝的酚酸含量差异;而在金银花叶中,成分绿原酸、咖啡酸和阿魏酸的变量重要性投影值均大于1,说明这3种成分可能造成不同品种金银花叶的酚酸含量差异。
表 10 金银花枝和叶差异成分筛选结果Table 10. Screening results of differential components in branches and leaves of L. japonica Thunb成分(枝) VIP 成分(叶) VIP 异绿原酸A 1.25033 绿原酸 1.1256 异绿原酸C 1.17625 咖啡酸 1.09542 阿魏酸 1.0876 阿魏酸 1.07797 绿原酸 1.03302 新绿原酸 0.99417 咖啡酸 0.97135 隐绿原酸 0.99064 新绿原酸 0.92971 异绿原酸C 0.982355 隐绿原酸 0.756628 异绿原酸A 0.93786 异绿原酸B 0.650117 异绿原酸B 0.746089 3. 结论
本文建立的金银花枝和叶中8种酚酸类成分的含量测定方法稳定、可靠、简便。8个品种金银花枝和叶中酚酸类成分总含量变化范围分别为19.4162~33.6684、40.9900~80.3068 mg·g−1,不同品种间酚酸类成分总含量差异较大。在品种选择利用时,以总量来看推荐‘北花一号’;以单一成分利用时,按绿原酸含量推荐‘豫金二号’,而按阿魏酸含量推荐‘九丰一号’;不同品种的金银花叶中绿原酸、咖啡酸和阿魏酸为主要差异成分,而枝中异绿原酸A、异绿原酸C、阿魏酸和绿原酸为主要差异成分;所选8个品种金银花叶中,以8种酚酸类成分评估‘北花一号’和‘九丰一号’较好,枝中‘北花一号’较好。总之,本研究建立的检测方法和不同品种金银花枝叶中酚酸类成分的含量特征的分析评价结果,为金银花枝和叶的综合开发利用提供技术和数据支撑,同时为金银花的综合开发利用提供社会意义。
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表 1 8种酚酸类成分的方法学考察结果
Table 1 Methodological results of 8 phenolic acid components
成分 回归方程 决定系数(R2) 线性范围(μg·mL−1) LOD(μg·mL−1) LOQ(μg·mL−1) 新绿原酸 y=29366838.0x+1109.6 0.9999 0.156~50.000 0.31 1.01 绿原酸 y=39364157.0x−18274.7 0.9996 0.156~50.000 0.40 1.33 隐绿原酸 y=39066568.4x+2781.9 0.9999 0.156~50.000 0.30 0.99 咖啡酸 y=81510311.7x−86931.2 0.9994 0.094~30.000 0.12 0.42 阿魏酸 y=14617584.3x−9140.3 0.9993 0.313~100.000 0.66 1.97 异绿原酸B y=26861703.4x−164887.8 0.9991 0.313~100.000 0.76 2.33 异绿原酸A y=22524518.9x−70329.7 0.9991 0.156~50.000 0.32 1.11 异绿原酸C y=25025157.9x−320753.8 0.9992 0.625~200.000 1.55 4.77 表 2 8种酚酸类成分的回收率测定结果
Table 2 Recovery rate determination results of 8 phenolic acid components
成分 添加量(mg·g−1) 回收率(%) 平均回收率(%) RSD(%) 新绿原酸 0.50 101.89 105.28 3.11 1.00 105.96 1.50 107.99 绿原酸 2.50 100.53 99.04 1.90 5.00 99.70 10.00 96.90 隐绿原酸 0.20 81.40 83.11 1.58 0.40 84.52 0.80 83.40 咖啡酸 0.10 81.80 83.21 1.38 0.20 83.27 0.40 84.56 阿魏酸 0.25 89.27 87.56 2.17 0.50 88.30 1.00 85.12 异绿原酸B 0.50 98.62 96.89 1.66 1.00 96.74 1.50 95.30 异绿原酸A 6.00 106.47 102.52 3.62 12.00 99.37 18.00 101.73 异绿原酸C 2.00 93.03 91.27 1.65 4.00 91.01 6.00 89.76 表 3 不同品种金银花枝中8种酚酸类成分含量测定结果
Table 3 Contents of 8 phenolic acid components in different varieties of Lonicera japonica Thunb branches samples
品种 不同品种金银花枝中酚酸类成分含量(mg·g−1) 新绿原酸 绿原酸 隐绿原酸 咖啡酸 阿魏酸 异绿原酸B 异绿原酸A 异绿原酸C 总量 北花一号 0.4723±0.0175a 5.6590±0.2109a 0.4700±0.0190a 0.6186±0.0248b 0.3301±0.0397b 1.7521±0.0534a 16.0485±0.3645a 8.3178±0.2157a 33.6684±0.7849a 巨花一号 0.3016±0.0680c 3.7322±0.5920d 0.2638±0.0644c 0.4049±0.0705c 0.1870±0.0498b 1.7375±0.3873a 7.5845±1.7062d 5.2047±0.9496c 19.4162±3.6634f 封花一号 0.4810±0.0242a 4.5492±0.1999c 0.4481±0.1234a 0.6944±0.0812d 0.4502±0.0781a 1.6371±0.0832ab 11.0149±0.9154c 4.9359±0.5561c 24.2108±1.6521cd 九丰一号 0.3270±0.0008c 2.7545±0.0435e 0.3357±0.0016b 0.5052±0.0073ab 0.5292±0.1030a 1.5180±0.0352b 10.4046±1.6437c 5.0220±0.2003c 21.3962±0.9431e 豫金一号 0.5026±0.0189a 5.1783±0.1168b 0.3934±0.0233ab 0.7081±0.0584a 0.4467±0.1546a 1.9267±0.3707a 10.1091±0.2096c 5.6029±0.5248c 24.8678±1.3492cd 豫金二号 0.4520±0.0655a 5.1533±0.0603b 0.3833±0.0123ab 0.5845±0.0312c 0.3551±0.1673ab 1.7824±0.3766a 7.6123±0.3196d 6.8148±0.9015b 23.1377±1.7182d 百金一号 0.2944±0.0199c 3.6034±0.1749d 0.3354±0.0263b 0.5132±0.0264ab 0.4460±0.0815a 1.5014±0.0054b 14.1038±0.4908ab 6.7761±0.3043b 27.5737±1.0842b 羊角花 0.3837±0.0164b 3.3844±0.1839d 0.3863±0.0155ab 0.6339±0.0176c 0.4236±0.0740a 1.6784±0.0396b 12.6302±1.8445bc 6.7780±0.7734b 26.2985±2.7213bc 注:同列不同字母表示不同品种金银花枝的酚酸含量在0.05水平存在显著差异。 表 4 不同品种金银花叶中8种酚酸类成分含量测定结果
Table 4 Contents of 8 phenolic acid components in different varieties of Lonicera japonica Thunb leaves samples
品种 不同品种金银花叶中酚酸类成分含量(mg·g−1) 新绿原酸 绿原酸 隐绿原酸 咖啡酸 阿魏酸 异绿原酸B 异绿原酸A 异绿原酸C 总量 北花一号 2.7004±0.1085a 16.7951±1.8867c 1.4141±0.0505a 0.2762±0.0699d 0.6073±0.0976ab 3.6101±0.2310a 39.4221±1.6431a 15.4815±0.4893a 80.3068±2.4524a 巨花一号 0.5432±0.1123e 15.8942±1.2226c 0.4039±0.0951e 0.3137±0.0140d 0.2129±0.0887c 1.7486±0.0981d 17.4812±1.4187d 4.3923±0.1340e 40.9900±2.7971f 封花一号 2.0070±0.2551c 18.1096±2.5647c 0.7069±0.0779d 0.4082±0.0716c 0.2862±0.0332c 2.3192±0.1323c 28.4365±3.8918bc 8.2914±1.0162cd 60.5650±7.652d 九丰一号 2.7383±0.0626a 21.8367±0.7676b 1.2499±0.0258b 0.2911±0.0041d 0.6439±0.1193a 3.2680±0.1406a 33.5396±4.2578b 10.7563±0.7605b 74.3238±5.9024b 豫金一号 1.7513±0.1258c 23.7958±0.6422b 1.0309±0.1073c 0.5726±0.0645a 0.3209±0.0541c 2.9149±0.4662b 25.1296±0.4829c 10.3409±1.6430b 65.8569±3.3227c 豫金二号 2.3135±0.1778b 30.9820±1.4892a 0.4509±0.0229e 0.4914±0.0253b 0.2852±0.0278c 2.1716±0.0453c 34.3893±2.2536ab 8.0090±0.6473d 79.0929±3.7903a 百金一号 0.8934±0.1281d 15.5317±0.3151c 0.3882±0.0306e 0.2587±0.0171d 0.5549±0.0354ab 2.3569±0.2899c 26.3470±1.5999c 9.9762±1.3510bc 56.3070±3.6993e 羊角花 2.2018±0.1342b 16.2615±0.8999c 1.1517±0.0318b 0.3059±0.0144d 0.4739±0.1157b 2.6901±0.1141bc 27.7230±5.0813c 8.4839±1.2791cd 59.2918±7.4981d 注:同列不同字母表示不同品种金银花叶的酚酸含量在0.05水平存在显著差异。 表 5 金银花枝主成分分析特征值与方差贡献率分析结果
Table 5 Characteristic values and variance contribution rate of principal component analysis of L. japonica Thunb branches
主成分 特征值 贡献率(%) 累计方差贡献率(%) 主要荷载因子 1 3.933 49.164 49.164 新绿原酸、隐绿原酸、咖啡酸、绿原酸、异绿原酸B 2 1.984 24.806 73.97 异绿原酸A、异绿原酸C 3 1.496 18.694 92.664 阿魏酸 表 6 金银花叶主成分分析特征值与方差贡献率分析结果
Table 6 Characteristic values and variance contribution rate of principal component analysis of L. japonica Thunb leaves
主成分 特征值 贡献率(%) 累计方差贡献率(%) 主要荷载因子 1 4.675 58.435 58.435 异绿原酸B、异绿原酸C、异绿原酸A、新绿原酸、隐绿原酸、阿魏酸 2 2.094 26.178 84.613 咖啡酸、绿原酸 表 7 金银花枝各公因子和综合得分计算公式
Table 7 Calculating formula of common factors and comprehensive scores of L. japonica Thunb branches
主成分 计算公式 1 y1=0.5012x1+0.4150x2+0.3983x3+0.4473x4+0.0605x5+0.3656x6+0.0197x7+0.0862x8 2 y2=0.0270x1+0.1789x2+0.3422x3+0.0774x4+0.0014x5−0.1534x6+0.6404x7+0.6290x8 3 y3=0.0139x1−0.3458x2+0.2265x3+0.3205x4+0.7743x5−0.4611x6+0.2567x7−0.2445x8 综合得分 Y=0.49164y1+0.24806y2+0.18694y3 表 8 金银花叶各公因子和综合得分计算公式
Table 8 Calculating formula of common factors and comprehensive scores of L. japonica Thunb leaves
主成分 计算公式 1 y1=0.4075x1+0.0606x2+0.3968x3−0.0624x4+0.3506x5+0.4408x6+0.4093x7+0.4181x8 2 y2=0.2121x1+0.6406x2−0.0919x3+0.6261x4−0.3649x5−0.0905x6+0.1244x7−0.0981x8 综合得分 Y=0.58435y1+0.26178y2 表 9 不同品种金银花枝和叶综合得分
Table 9 Comprehensive score of L. japonica Thunb branches and leaves
品种(枝) 综合得分 品种(叶) 综合得分 北花一号 1.78 北花一号 1.75 巨花一号 −1.79 巨花一号 −2.62 封花一号 0.42 封花一号 −0.24 九丰一号 −1.00 九丰一号 1.25 豫金一号 0.47 豫金一号 0.52 豫金二号 0.06 豫金二号 0.35 百金一号 −0.18 百金一号 −1.17 羊角花 0.24 羊角花 0.16 表 10 金银花枝和叶差异成分筛选结果
Table 10 Screening results of differential components in branches and leaves of L. japonica Thunb
成分(枝) VIP 成分(叶) VIP 异绿原酸A 1.25033 绿原酸 1.1256 异绿原酸C 1.17625 咖啡酸 1.09542 阿魏酸 1.0876 阿魏酸 1.07797 绿原酸 1.03302 新绿原酸 0.99417 咖啡酸 0.97135 隐绿原酸 0.99064 新绿原酸 0.92971 异绿原酸C 0.982355 隐绿原酸 0.756628 异绿原酸A 0.93786 异绿原酸B 0.650117 异绿原酸B 0.746089 -
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