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现代种植研究:樱桃在不同果实发育阶段的成分与驱虫潜力

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现代种植研究:樱桃在不同果实发育阶段的成分与驱虫潜力

苏里南樱桃,一种未充分利用的果实植物,属于桃金娘科,原产于热带南美洲,分布在世界各地。

它自然生长为大灌木或小乔木,可达8米。叶卵形至披针形,有光泽,对立排列,无规定。叶子随着成熟而改变颜色:在新鲜冲洗阶段呈青铜色、铜色或铜粉色,成熟为深光泽绿色,并在提前阶段变为红色。

植物开白色花,有四片花瓣,茎细长,中央有一簇明显的40-50个白色雄蕊,花药黄色。果实有7-8个肋骨,宽2-4厘米,成熟时颜色从绿色变为橙色,猩红色,红色和栗色。

引言

苏里南樱桃果实是营养和生物活性化合物的丰富来源,如维生素C(26.3毫克/ 100克)和维生素A(1200-2000 IU),核黄素,烟酸,铁,倍半萜烯,儿茶素,黄酮醇和原花青素。

文献中报道了几种药用特性,例如抗炎,抗微生物,抗高血压,抗糖尿病,抗肿瘤,镇痛,抗癌和抗病毒特性。它还被用作抗腹泻、利尿、抗风湿、抗发热,其对金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌、脂质念珠菌和吉利尔蒙德念珠菌的抗菌活性,并报告了抗锥虫活性。

传统知识和已发表的研究表明,苏里南樱桃的叶子与其他植物相结合会抑制兽医线虫的活性。然而,尚未报道水果的驱虫活性,本研究正在探索。

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蠕虫感染对生活在热带地区的人们造成重大的健康危害,具有吸收不良、腹泻、贫血和健康状况不佳等重大不利影响。

虽然推荐使用许多合成驱虫药,但经济较弱和偏远的居民能够获得和负担得起这些药物是一个更大的挑战。

耐药寄生虫的流行也是卫生部门的额外负担。来自具有良好驱虫潜力的可食用植物来源的自然疗法,可以作为食物而不是药物食用,特别是大多数受感染的儿童,应被视为更好的选择。

寄生虫感染导致释放更多的自由基,这与身体合成抗氧化剂的营养物质的减少有关。植物化学物质是有效的抗氧化剂,可以减少自由基的产生,从而限制蠕虫的发展。

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因此,本研究旨在分析苏里南樱桃果实段(果肉和种子)在两个不同成熟阶段(成熟绿色和成熟红色)的抗氧化和驱虫潜力的变化。此外,我们还研究了水果段中存在的生物活性化合物,并将其与生物活性相关联。

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1. 材料和方法

1.1. 化学品

实验中使用的所有化学品和试剂均为分析级。1,1-二苯基-2-三硝基肼基(DPPH)、2,2′-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)、2,4,6-三酰基-s-三嗪(TPTZ)(三价铁还原抗氧化能力)、6-羟基-2,5,7,8-四甲基苯并吡喃-2-羧酸(Trolox)。

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1.2. 原料和线虫

苏里南樱桃每年结果两次,开花结果大约需要 4-5 周。果实的成熟绿色阶段在大约一周内转化为成熟的红色阶段。这两个水果发育阶段的水果是从印度卡纳塔克邦迈苏鲁的园艺学院采购的。

果实在收获后一小时内小心翼翼地转移到实验室。秀丽隐杆线虫野生菌株N2和大肠杆菌菌株OP50作为礼物收到来自新德里国家免疫学研究所分子老化实验室的Arnab Mukhopadhyay博士。

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1.3. 水果部分的顺序溶剂萃取

将绿色成熟期和红色成熟期的苏里南樱桃果实的果肉和种子在50-55°C的温度下干燥8-10小时,细粉(125-180μm,目数为80-120),并用于顺序溶剂萃取。

将粉状水果段按照溶剂的极性增加浸泡在溶剂中,在锥形烧瓶中以1:10的比例一个接一个,并在摇床中以60rpm连续搅拌24小时。

然后将提取物过滤,滤液在真空下在旋转闪蒸蒸发器中浓缩,得到粗提取物。计算每个提取物的产率百分比,并将提取物储存在4°C以作进一步研究。

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1.4. 提取物中植物成分的定量

苏里南樱桃果实提取物的植物成分的定量是通过分光光度法对总酚类物质,单宁,类黄酮和生物碱进行的。

1.5. 体外抗氧化潜力的评估

体外测定,如DPPH,ABTS自由基清除测定和FRAP测定用于评估Surinam樱桃果实提取物的抗氧化潜力。

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  1. 数据分析

2.1. 苏里南樱桃果实提取物中多酚的UPLC分析

2.1.1. UPLC-MS分析

UPLC-MS系统由混合四极杆-托夫lc/MS/MS质谱仪(Sciex Triple ToF 5600,新加坡)和ekspert 110二元泵、ekspert 110-XL自动进样器、ekspert PDA检测器和ekspert 110柱温箱组成。

Kinetex C18 100A(30 × 2.1 mm,1.7 μm)色谱柱(Phenomenex)以0.4 mL/min的流速进行分离。

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溶液A(0.1%乙酸水溶液)和溶液B(0.1%乙酸乙腈溶液,4份;100%甲醇,1份)用作流动相。通过运行梯度程序分离化合物,其中99%A持续0-1分钟,70%A在8分钟内,50%A在9分钟内,99%A在12.5分钟内,一直保持到程序结束(13.5分钟)。

柱温保持在35 °C,并记录200至800 nm的紫外/可见光谱。通过UPLC-PDA(沃特世ACQUITITY UPLC-H级)对单个酚类化合物进行定量,使用校准曲线和可用的各酚类化合物纯标准品。这些实验一式三份完成。

2.1.2. UPLC-ESI-TOF-MS分析

将苏里南樱桃成熟的绿浆乙醇(MPE)提取物(1mg)溶解在1.0mlHPLC级甲醇中,在0.45μm注射器中过滤并注射到UPLC-ESI-TOF-MS中,用于分离和鉴定提取物中存在的化合物。

MS采集在负离子和正离子模式下运行,使用50.1500 eV的碰撞能量,使用4.0 eV的CID碎裂模式。通过解释提取物中的化合物质谱并比较其在Phenol-Explorer和RIKEN MSn谱数据库等数据库中报告的质量解离模式来鉴定。

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2.2. 统计分析

在所有测定中使用每个样品的三次重复以确定其重现性,并将值报告为平均值±标准偏差。单因素方差分析(ANOVA)和Tukey的测试,用于通过Graph Pad Prism软件测试这些水果提取物在不同成熟阶段的植物化学物质,抗氧化活性和驱虫活性的任何差异。

提取物中酚类物质与生物活性之间的相关性研究是使用Microsoft Excel版本2016完成的。使用XLSTAT软件进行主成分分析(PCA),将所有提取物的酚类化合物与其抗氧化和驱虫活性相关联。使用卡方检验对不同死亡率进行比较。信用证50 使用概率分析分析值,在p < 0.05 时认为值显著。

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3. 结果和讨论

3.1. 苏里南樱桃的植物化学成分

不同成熟度苏里南樱桃果段的溶剂顺序提取表明,成熟绿果的乙醇提(32.95%)和水提物(20.4%)的产量回收率最高,其次是成熟种子水提提(10.7%)和成熟绿籽水提提物(10.45%)。早些时候也报道了单花E. plap乙醇提取物的产量较低(14.55%)。

3.1.1. 总酚含量 (TPC)

TPC在成熟绿浆乙醇(MPE)提取物[41.98 mg没食子酸当量(GAE)/g dw)]中最高,其次是成熟种子己烷(MSH)提取物(40.12 mg GAE/g dw)和成熟果肉水(MPW)提取物(38.88 mg GAE/g dw),并且彼此具有统计学上的相似性。

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与所有其他提取物相比,RSW的TPC值最小(10.07mg GAE/g dw),p <0.001。在以前的研究中也看到了类似的结果,在不同品种的苏里南樱桃中观察到酚含量变化,紫色果肉、红肉和橙肉水果的甲醇提取物分别显示酚含量为 463、210 和 179 mg GAE/100 g fw。

然而,在另一项研究中,紫色果肉(325 毫克儿茶素/100 克 fw)和红色肉(257 毫克儿茶素/100 克 fw)水果的总酚含量略低。

苏里南樱桃果实TPC的成熟相关差异也在较早的文献中报道,因为观察到未成熟绿色甲醇提取物中的TPC最高,红色成熟水果乙醇提取物中最低。

与更高级的发育阶段相比,初始阶段的TPC高出2倍。这些发现和我们的研究表明,成熟会降低苏里南樱桃果实中的TPC。

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3.1.2. 生物碱含量

苏里南樱桃成熟绿果肉的生物碱含量最高(24.56% dw),其次是成熟的红果肉,两者差异显著(p < 0.001)。

成熟绿色期种子的生物碱含量为12.54% dw,而成熟期生物碱含量最低。在早期的研究中,从单花枸杞中分离鉴定出单花楸碱A和单花林B等生物碱,新鲜成熟果肉中定量的生物碱为75.20 mg/g fw,远高于本研究分析的成熟红果肉的生物碱含量。

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3.2. 通过UPLC-MS/MS定量提取物中的酚类化合物

UPLC–MS分析鉴定了苏里南樱桃提取物中不同浓度的16种酚类化合物,单宁酸、没食子酸、白藜芦醇、芦丁、芥子酸和阿魏酸是最常见的酚类化合物。

成熟种子乙酸乙酯(MSEA)和成熟种子乙醇(MSE)提取物中酚类化合物(14 Nos)含量较高;成熟籽乙醇(RSE)中定量酚(TQPC)总量最高(3625.97 mg)。

然而,用于提取的各种溶剂之间没有太大差异,但与纸浆相比,种子样品显示所有溶剂的酚类物质数量更高。

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3.3. 酚类药物与驱虫潜能的相关性分析

MPE提取物与其驱虫活性的相关性研究表明,酚类化合物单宁酸和肉桂酸与EHA和AMA密切相关。

而单宁酸和槲皮素与LMA相关。RPW提取物中的单宁酸和丁香酸以及RPE提取物中的芥子酸与抑制百分比具有较高的相关性,可能是这些提取物对卵孵化抑制活性的主要贡献者。

RPE提取物中的芥子酸和MPW提取物中的单宁酸与幼虫死亡率高度相关。MPW提取物中存在的没食子酸和阿魏酸与成人死亡率的相关性较高。

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结构-活性关系

我们的研究表明,各种苏里南樱桃提取物中存在的单宁酸、没食子酸、生物碱、槲皮素、阿魏酸和山奈酚是其驱虫活性的原因。单宁被证明对新孵化的幼虫的生存产生不利影响,并损害蠕虫的消化组织。

苏里南樱桃提取物中单宁酸的存在(MSE中为1.65%,RPE中为0.65%,RSE中为0.81%,MPW中为0.33%,RPW中为0.70%)可能是幼虫爆发的原因。

生物碱、儿茶素、没食子酸和槲皮素可能与蠕虫肠膜内的蛋白质相互作用有关, 并影响幼虫的运动、迁移、摄食习惯、成虫的出鞘和生存能力。

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山奈酚和芦丁也被报道以增强蠕虫的运动性。据报道,芹菜素可抑制幼虫生长。与我们的结果类似,据报道单宁和多酚和/或类黄酮苷有助于抗寄生虫功效。

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5. 结论

苏里南樱桃果实成熟期的植物化学成分分析显示,UPLC-MS分析显示存在7种酚类化合物。

通过UPLC-ESI-TOF-MS分析鉴定了熟绿果乙醇提取物中的木犀草素3-O-葡糖苷酸、矢车菊素4-葡萄糖基芸香糖苷、3-羟基苯甲酸、高香草酸,在秀丽隐杆线虫和籼稻中均显示出良好的驱虫活性。

在相关性研究,PCA和构效关系研究中获得的结果证实,酚类化合物是苏里南樱桃提取物生物活性的重要贡献者。

研究表明,乙醇溶剂选择性提取可用于从单花榕浆成熟绿色阶段提取具有高驱虫活性的化合物。这些成熟的绿色阶段水果可以提前收获(在变成红色之前),并且可以以更有效的方式用于开发具有驱虫潜力的功能性食品。

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