波斯尼亚采集的小地榆亚种Sanguisorba minor Scop. ssp. muricata的植物化学表征与体外生物学评价

《Compounds》：Phytochemical Characterization and In Vitro Biological Evaluation of Sanguisorba minor Scop. ssp. muricata

　　

本研究旨在对采集自波斯尼亚和黑塞哥维那的小地榆亚种Sanguisorba minor Scop. ssp. muricata的精油（essential oil）、水溶胶（hydrolate）及提取物进行植物化学成分表征与生物学特性评价。研究人员采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）测定了精油与水溶胶的化学成分，并通过分光光度法和原子吸收光谱法评估了总酚含量（TPhC）、总黄酮含量（TFC）及矿物元素组成。抗氧化活性通过DPPH自由基清除实验和铁离子还原抗氧化能力（FRAP）实验进行评估，而抗糖尿病潜力则通过α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制实验进行研究。精油以高水平的水杨醛和薰衣草醇为特征，而水溶胶则以薰衣草醇、水杨醛、芳樟醇和水杨酸甲酯为主。所有测试样品均表现出显著的α-淀粉酶抑制活性和突出的α-葡萄糖苷酶抑制作用。提取物还展现出显著的抗氧化活性，并含有可观水平的生物元素，包括钙（Ca）、钾（K）、镁（Mg）、钠（Na）、铁（Fe）和锌（Zn）。这些发现凸显了该植物作为挥发性与非挥发性生物活性成分及生物元素潜在来源的价值，为其营养保健和植物药学潜力的进一步研究提供了基础。

研究背景与目的

小地榆属Sanguisorba（蔷薇科Rosaceae）植物，俗称地榆，是一类分布于东亚和南欧的多年生草本植物。其属名源自拉丁语“sanguis”（血）和“sorbeo”（吸收），反映了其在历史上用于治疗出血和伤口愈合的传统用途。其中，地榆Sanguisorba officinalis L.作为亚洲传统医学中的重要药用植物受到了广泛科学关注。相比之下，小地榆Sanguisorba minor Scop.尽管研究较少，但近年来已成为具有潜在健康促进作用的生物活性化合物的有前景来源。

小地榆广泛分布于欧洲温带地区和地中海盆地，也见于埃及西奈半岛。其嫩叶和嫩芽常被新鲜食用，因具有宜人的黄瓜样香气而被用于调味奶酪、沙拉、黄油、醋、冰镇饮料和果汁。在传统医学中，小地榆已被用于治疗结膜炎、发热、腹泻、内出血和牙龈出血等多种疾病。在传统波斯和埃及医学中，其提取物被用于降血糖。意大利传统医学中，小地榆浸剂和酊剂以其利尿、助消化和开胃特性而闻名。其地上部分还与抗溃疡、神经保护、抗阿尔茨海默病、抗氧化和抗病毒活性有关。

植物化学研究表明，小地榆含有多种次生代谢产物，包括酚酸、黄酮类、水解鞣质、三萜类、萜烯和脂肪酸。研究人员还鉴定出游离糖、蛋白质、有机酸、生育酚、脂肪酸及矿物质等营养成分。在这些成分中，多酚因其丰富性和广泛的生物活性而受到特别关注。近年来的研究尤其关注富含酚类的植物提取物在代谢紊乱管理中的潜在作用，多酚可能通过抑制碳水化合物水解酶如α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶以及减轻与糖尿病相关的氧化应激等多种机制参与血糖控制。

然而，尽管对小地榆的科学兴趣日益增加，但其挥发性成分的研究仍不充分。迄今为止，仅有两项研究描述了小地榆精油的化学成分，仅有一项研究探讨了其挥发性成分的生物活性。此外，目前尚无关于小地榆水溶胶化学成分的数据。该物种的元素组成信息也十分有限，将植物化学表征与抗氧化和抗糖尿病评价相结合的研究仍然稀缺。因此，本研究旨在对采集自波斯尼亚和黑塞哥维那的小地榆亚种Sanguisorba minor spp. muricata进行全面植物化学和生物学表征。

关键技术方法

研究人员从波斯尼亚和黑塞哥维那西北部采集了小地榆亚种的地上部分，并通过水蒸气蒸馏法使用改良Clevenger型装置分离精油和水溶胶。水溶胶中的挥发性化合物采用顶空固相微萃取（HS-SPME）进行分离。精油和水溶胶的化学成分通过气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）进行测定。同时制备了热水提取物（HWE）、乙醇提取物（EE）和甲醇提取物（ME）。总酚含量（TPhC）采用Folin-Ciocalteu比色法测定，总黄酮含量（TFC）采用氯化铝比色法测定。矿物元素含量采用火焰原子吸收光谱法（FAAS）测定。抗氧化活性通过DPPH自由基清除实验和铁离子还原抗氧化能力（FRAP）实验评估。抗糖尿病潜力通过α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制实验进行研究。

研究结果

3.1 精油与水溶胶的GC-MS分析

GC-MS分析在小地榆亚种精油中共鉴定出30种挥发性成分，占总组成的91.9%，精油产率为0.1%（w/w）。非萜类化合物（44.5%）和萜类化合物（38.3%）是主要类别。精油的主要成分为非萜醛水杨醛（27.2%）和单萜醇薰衣草醇（23.3%），其他相对丰富的成分包括水杨酸甲酯（6.4%）、芳樟醇（6.2%）、丁香酚（4.3%）、（E）-β-紫罗兰酮（4.1%）和植醇（3.7%）。在水溶胶中鉴定出20种挥发性成分，占总组成的90.3%。水溶胶主要由萜类化合物（45.4%）和非萜类化合物（35.5%）组成，薰衣草醇是最丰富的成分（25.5%），其次是水杨醛（15.8%）、芳樟醇（12.3%）和水杨酸甲酯（11.7%）。

3.2 总酚和黄酮含量的测定

热水提取物获得最高提取率（13.18 ± 1.38%），而乙醇提取物和甲醇提取物的提取率较低。乙醇提取物显示出最高的总酚含量（64.17 mg GAE/g）和总黄酮含量（41.26 mg QE/g），甲醇提取物的总酚含量略低（58.40 mg GAE/g），热水提取物的总酚含量最低（49.29 mg GAE/g）。这表明在所应用的提取条件下，乙醇比水和甲醇更有效地从小地榆亚种中提取酚类和黄酮类化合物。

3.3 矿物元素含量

在所有分析的提取物中，钴（Co）、镍（Ni）、镉（Cd）和铅（Pb）均未检测到。在检测到的元素中，钙（Ca）、钠（Na）、镁（Mg）、钾（K）、铁（Fe）和锌（Zn）在三种提取物中均被检出。钙在所有三种提取物中浓度最高，热水提取物中的含量（3957 μg/g）远高于甲醇提取物（627 μg/g）和乙醇提取物（922 μg/g）。热水提取物中钠、镁、钾、铁、锌、铜和锰的浓度也最高。这表明热水提取比乙醇或甲醇提取能产生更高浓度的生物元素。

3.4 抗氧化和抗糖尿病活性

在FRAP实验中，乙醇提取物显示出最高的还原能力（0.647 mmol Fe²⁺/g），其次是甲醇提取物（0.403 mmol Fe²⁺/g）和热水提取物（0.362 mmol Fe²⁺/g）。精油和水溶胶的还原能力明显较低。在DPPH实验中，乙醇提取物表现出最高的自由基清除活性（24.20%），甲醇提取物和热水提取物活性较低。精油显示出19.06%的抑制率，水溶胶显示出44.81%的抑制率。

在α-淀粉酶抑制实验中，精油显示出最强的抑制活性（75.29%），超过甲醇提取物（48.81%）、乙醇提取物（57.40%）和热水提取物（30.38%）。参比抑制剂阿卡波糖在0.5 mg/mL浓度下显示52.63%抑制率。所有提取物均表现出显著的α-葡萄糖苷酶抑制活性，精油为78.68%，热水提取物、甲醇提取物和乙醇提取物的抑制率分别为87.29%、91.64%和97.19%。阿卡波糖在0.5 g/L浓度下显示24.15%抑制率。

讨论与结论

本研究首次全面表征了采集自波斯尼亚和黑塞哥维那的小地榆亚种的精油、水溶胶和不同溶剂提取物。结果表明，所观察到的生物学活性与其化学成分相关。精油和水溶胶以高比例的水杨醛和薰衣草醇为特征，而乙醇提取物含有最高水平的酚类化合物和黄酮类化合物，并表现出最强的抗氧化和α-葡萄糖苷酶抑制活性。相比之下，热水提取物显示出最高浓度的必需生物元素。在所应用的提取条件下，乙醇是回收与抗氧化和抗糖尿病活性相关的生物活性化合物的最适溶剂，而水对于提取营养重要的宏量和微量元素更为有效。本研究中观察到的抗氧化和酶抑制活性均为体外评价，因此需要进一步的细胞和动物体内研究来确定这些活性是否能转化为体内相关的生物学效应。总体而言，小地榆亚种代表了天然抗氧化剂、酶抑制剂和必需生物元素的有前景来源，支持其在功能性食品、营养保健品和植物药应用开发中的进一步研究潜力。