云南香格里拉西南鸢尾地上部分化学成分分析

和云凤， 和贵文， 刘黎煊， 王 飞， 和嘉华， 陈学礼， 都 吉， 郭爱伟,1b,①

(1. 西南林业大学： a. 生命科学学院, b. 云南省高校林木生物技术重点实验室， 云南 昆明 650224;2. 云南省迪庆藏族自治州高原生物研究所, 云南 香格里拉 674499)

全世界鸢尾属(IrisLinn.)植物约有300种，中国有60种、13变种和5变型，且主要分布于西南、西北和东北等地[1]134。该属植物在许多国家被作为传统民间药材使用，可治疗多种疾病[2]，例如：鸢尾(I.tectorumMaxim.)可治疗咽喉肿痛、肝炎、肝肿大、膀胱炎、风湿痛和跌打肿痛等[3]，全草可治疗皮肤瘙痒，叶泡酒可治疗风湿[4]。目前，应用现代化学分析和分离技术已经从鸢尾属21种植物中分离鉴定出65种三萜类化合物、21种苯醌类化合物和9种二苯乙烯类化合物，这些天然活性成分在治疗癌症、炎症、细菌和病毒感染等疾病中具有广阔的应用前景[2]。

西南鸢尾(I.bulleyanaDykes)为鸢尾属多年生草本植物，花天蓝色，花期为6月至7月，果期为8月至10月，主要分布在中国的四川、云南和西藏地区[1]146-147。西南鸢尾是中国西南地区的特有种，主要生长在海拔2 300～3 500 m的山坡草地上或溪流旁草甸上，广泛分布在云南香格里拉亚高山草甸中，且群落覆盖度大，是亚高山草甸的主要群落类型[1]147,[5]。相关研究结果[6-8]表明：在云南香格里拉亚高山草甸上生活的中甸牦牛(BosgrunniensLinn.)不采食营养生长期的西南鸢尾可能与该时期的西南鸢尾地上部分含有的化合物有关。然而，目前人们尚不清楚西南鸢尾地上部分的化合物组成。为此，本研究采用广泛靶向代谢组学方法对8月份云南省香格里拉市中甸阿布吉牧场内西南鸢尾地上部分的化合物进行了检测和分析，以期全面了解西南鸢尾的化学成分组成，为探讨该地区中甸牦牛拒食西南鸢尾的潜在原因及西南鸢尾的开发和利用提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 材料

于2018年8月在云南省香格里拉市中甸阿布吉牧场(东经99°50′、北纬27°37′)内海拔3 384.57 m处采集5 kg西南鸢尾地上部分。采集样品由香格里拉高山植物园方烨老师鉴定。将样品在室内阴干后装入密封袋中，置于4 ℃条件下保存、备用。

1.2 主要仪器和试剂

实验使用的主要仪器有MM 400研磨仪(德国Retsch公司)、Shim-pack UFLC SHIMADZU CBM30A超高效液相色谱仪(日本Shimadzu公司)和Applied Biosystems 4500 QTRAP串联质谱仪(美国Applied Biosystems公司)，使用的主要试剂有甲醇(色谱纯，德国Merck公司)、乙腈(色谱纯，德国Merck公司)和乙醇(色谱纯，德国Merck公司)。

1.3 方法

1.3.1 样品采集及制备 将干燥的西南鸢尾地上部分样品研磨成粉末，过40目筛；称取100 mg样品粉末，加入1 mL体积分数70%甲醇；置于4 ℃冰箱中保存12 h(期间涡旋6次，每次3 min)，于室温条件下10 000g离心10 min；取上清液，用微孔滤膜(孔径0.22 μm)过滤，滤液移入进样瓶中，置于-20 ℃条件下保存。提取的样品溶液交武汉迈特维尔生物科技有限公司完成后续分析。

1.3.2 液相色谱条件 色谱柱为Waters ACQUITY UPLC HSS T3 C18(1.8 μm，2.1 mm×100 mm)；流动相A为超纯水(含体积分数0.04%乙酸)，流动相B为乙腈(含体积分数0.04%乙酸)。具体洗脱流程：0.00～10.00 min，流动相B的体积分数由5%提高到95%，并保持1 min；11.00～11.10 min，流动相B的体积分数由95%降回5%，并保持14 min。流速0.35 mL·min-1，柱温40 ℃，进样量4 μL。

1.3.3 质谱条件 电喷雾离子源(ESI)温度550 ℃，质谱电压5 500 V，帘气(CUR)207 kPa，碰撞诱导电离(CAD)参数设置为高，在三重四级杆中，每个离子对根据优化的去簇电压(DP)和碰撞能(CE)进行扫描检测[9]。

1.4 数据分析

2 结果和分析

2.1 云南香格里拉西南鸢尾地上部分化合物类型分析

统计和分析结果(表1)表明：在云南香格里拉西南鸢尾地上部分共检测到11大类431种化合物，其中，黄酮类化合物最多(116种)，占检测化合物总数的26.9%；脂质类、氨基酸及其衍生物、酚酸类、有机酸类、核苷酸及其衍生物、生物碱类以及木脂素和香豆素类化合物分别有58、52、40、36、34、24和20种，各占检测化合物总数的13.4%、12.1%、9.3%、8.4%、7.9%、5.6%和4.6%；鞣质类和萜类化合物较少，分别只有6和2种，各占检测化合物总数的1.4%和0.5%。此外，还有43种其他化合物，占检测化合物总数的10.0%。

表1 云南香格里拉西南鸢尾地上部分化合物类型分析

2.2 云南香格里拉西南鸢尾地上部分各类型化合物组成分析

2.2.1 黄酮类化合物组成分析 对云南香格里拉西南鸢尾地上部分黄酮类化合物的分析结果(表2)表明：在检测到的116种黄酮类化合物中，有81种化合物在正离子模式下被检出(其中，矢车菊素3-O-葡萄糖苷、飞燕草色素、氯化花青素苷和氯化矢车菊素在[M]+模式下被检出，其余化合物均在[M+H]+模式下被检出)，剩余35种化合物在负离子模式下被检出。根据各化合物的色谱峰相对面积判断化合物的相对含量水平，结果显示：牡荆素-2-O-鼠李糖苷的相对含量最高(色谱峰相对面积4.57×107)，金圣草黄素、芹菜素-6,8-二-C-葡萄糖苷、棕矢车菊素、芹菜素-6-C-2-葡萄糖醛酸基木糖苷和金圣草黄素-C-葡萄糖苷等19种黄酮类化合物的相对含量较高(色谱峰相对面积均在1.00×107以上)。西南鸢尾地上部分的黄酮类化合物多以黄酮糖苷形式存在，如牡荆素-2-O-鼠李糖苷、芹菜素-6,8-二-C-葡萄糖苷、芹菜素-6-C-2-葡萄糖醛酸基木糖苷、木犀草素-6,8-二-C-葡萄糖苷、木犀草素-7,3′-二-O-β-D-葡萄糖苷和牡荆素-2-O-D-吡喃葡萄糖苷等。

表2 云南香格里拉西南鸢尾地上部分的黄酮类化合物分析

2.2.2 脂质类化合物组成分析 对云南香格里拉西南鸢尾地上部分脂质类化合物的分析结果(表3)表明：在检测到的58种脂质类化合物中，有31种化合物在正离子模式下被检出〔其中，磷脂酰胆碱(18∶2)和磷脂酰胆碱(18∶2)异构体在[M]+模式下被检出，其余化合物均在[M+H]+模式下被检出〕，剩余27种化合物在负离子模式下被检出。根据各化合物的色谱峰相对面积判断化合物的相对含量水平，结果显示：硬脂酸的相对含量最高(色谱峰相对面积1.35×108)，γ-亚麻酸、反油酸、11-十八碳烯酸、磷脂酰胆碱(18∶2)和溶血磷脂酰胆碱(18∶2)等14种脂质类化合物的相对含量较高(色谱峰相对面积在1.0×107以上)。

表3 云南香格里拉西南鸢尾地上部分的脂质类化合物分析

2.2.3 氨基酸及其衍生物组成分析 对云南香格里拉西南鸢尾地上部分氨基酸及其衍生物的分析结果(表4)表明：在检测到的52种氨基酸及其衍生物中，有36种化合物在正离子模式下被检出，剩余16种化合物在负离子模式下被检出。根据各化合物的色谱峰相对面积判断化合物的相对含量水平，结果显示：L-亮氨酸的相对含量最高(色谱峰相对面积9.27×107)，L-脯氨酸、L-异亮氨酸、L-缬氨酸、L-色氨酸和L-酪氨酸的相对含量较高(色谱峰相对面积在2.0×107以上)，L-谷氨酸、L-赖氨酸、L-苏氨酸、L-甲硫氨酸和L-精氨酸等氨基酸的相对含量也较高(色谱峰相对面积在1.00×105以上)，并且大部分氨基酸是动物的必需氨基酸。此外，5-羟基色氨酸、2-氨基异丁酸、N，N-二甲基甘氨酸等氨基酸衍生物的相对含量也较高。

表4 云南香格里拉西南鸢尾地上部分的氨基酸及其衍生物分析

2.2.4 酚酸类化合物组成分析 对云南香格里拉西南鸢尾地上部分酚酸类化合物的分析结果(表5)表明：在检测到的40种酚酸类化合物中，有6种化合物在正离子模式下被检出，剩余34种化合物在负离子模式下被检出。根据各化合物的色谱峰相对面积判断化合物的相对含量水平，结果显示：龙胆酸、对羟基苯甲酸和咖啡酸的相对含量明显高于其他酚酸类化合物，色谱峰相对面积分别为2.45×107、1.21×107和1.00×107；反式-阿魏酸、阿魏酸、山梨酸、香草酸、三羟基肉桂酰奎尼酸、4-羟基苯甲醛、芥子酸、芥子醛和邻苯二甲酸酐的相对含量也较高，色谱峰相对面积均在1.00×106以上。

表5 云南香格里拉西南鸢尾地上部分的酚酸类化合物分析

2.2.5 有机酸类化合物组成分析 对云南香格里拉西南鸢尾地上部分有机酸类化合物的分析结果(表6)表明：在检测到的36种有机酸类化合物中，有8种化合物在正离子模式下被检出，剩余28种化合物在负离子模式在被检出(其中，丙戊酸钠在[M-Na]-模式下被检出，其余化合物均在[M-H]-模式下被检出)。根据各化合物的色谱峰相对面积判断化合物的相对含量水平，结果显示：6-氨基己酸、犬尿酸、4-乙酰氨基丁酸、4-胍基丁酸、原儿茶酸、2,3-二羟基苯甲酸、丙戊酸钠、(-)-莽草酸、奎尼酸、木糖酸、甲基丙二酸、没食子酸、柠檬酸、2-甲基丁二酸、(S)-(-)-2-羟基异己酸、延胡索酸、苹果酸、壬二酸、2-甲基戊二酸、己二酸和辛二酸的相对含量较高，色谱峰相对面积均在1.00×106以上。

表6 云南香格里拉西南鸢尾地上部分的有机酸类化合物分析

2.2.6 核苷酸及其衍生物组成分析 对云南香格里拉西南鸢尾地上部分核苷酸及其衍生物的分析结果(表7)表明：在检测到的34种核苷酸及其衍生物中，有23种化合物在正离子模式下被检出，剩余11种化合物在负离子模式下被检出。根据各化合物的色谱峰相对面积判断化合物的相对含量水平，结果显示：鸟苷、腺苷、2-脱氧腺苷、N6-琥珀酰腺苷、2′-脱氧鸟苷、腺嘌呤、胞苷、9-(β-D-呋喃阿糖)次黄嘌呤和黄苷的相对含量均较高，色谱峰相对面积均在1.00×106以上。

表7 云南香格里拉西南鸢尾地上部分的核苷酸及其衍生物分析

2.2.7 生物碱类化合物组成分析 对云南香格里拉西南鸢尾地上部分生物碱类化合物的分析结果(表8)表明：在检测到的24种生物碱类化合物中，除了吲哚-3-甲酸、吲哚-5-羧酸和5-羟基吲哚-3-乙酸在负离子模式下被检出外，剩余21种化合物均在正离子模式下被检出(其中，芥子碱和阿魏酰胆碱在[M]+模式下被检出，其余化合物均在[M+H]+模式下被检出)。根据各化合物的色谱峰相对面积判断化合物的相对含量水平，结果显示：精胺、6-脱氧荞麦碱、胆碱、N-苯亚甲基异甲胺、葫芦巴碱、甜菜碱、N-乙酰-5-羟基色胺、吲哚-3-甲醛、2-氨基己二酸和吲哚-3-甲酸的相对含量较高，色谱峰相对面积均在1.00×106以上。

表8 云南香格里拉西南鸢尾地上部分的生物碱类化合物分析

2.2.8 木脂素和香豆素类化合物组成分析 对云南香格里拉西南鸢尾地上部分木脂素和香豆素类化合物的分析结果(表9)表明：在检测到的20种木脂素和香豆素类化合物中，仅秦皮素、香豆素和异秦皮定3种化合物在正离子模式下被检出，剩余17种化合物均在负离子模式下检出。根据各化合物的色谱峰相对面积判断化合物的相对含量水平，结果显示：丁香树脂酚-己糖、松脂醇单葡萄糖苷、松脂醇-己糖和松脂醇的相对含量较高(色谱峰相对面积均在1.00×106以上)。

表9 云南香格里拉西南鸢尾地上部分的木脂素和香豆素类化合物分析

2.2.9 鞣质类和萜类化合物组成分析 对云南香格里拉西南鸢尾地上部分鞣质类和萜类化合物的分析结果(表10)表明：检测到的鞣质类和萜类化合物均在负离子模式下被检出，鞣质类化合物包括原花青素B3、原花青素B2、原花青素B1、儿茶素三聚体、原花青素C2和原花青素C1，其中，3种原花青素的相对含量较高(色谱峰相对面积均在1.00×106以上)；而萜类化合物只有熊果酸和蔷薇酸，且相对含量较低。

表10 云南香格里拉西南鸢尾地上部分的鞣质类和萜类化合物分析

2.2.10 其他化合物组成分析 对云南香格里拉西南鸢尾地上部分其他化合物的分析结果(表11)表明：43种其他化合物包含维生素和糖等，其中，18种化合物在正离子模式下被检出，剩余25种化合物在负离子模式下被检出。根据各化合物的色谱峰相对面积判断化合物的相对含量水平，结果显示：烟酰胺、泛酸、吡哆素、2-苯乙胺、N-乙酰-D-半乳糖胺、油酰乙醇胺、肌醇半乳糖苷、蔗糖、葡萄糖、苏糖酸和肌醇的相对含量较高(色谱峰相对面积均在1.00×106以上)。

表11 云南香格里拉西南鸢尾地上部分的其他化合物分析

3 讨论和结论

迄今为止，研究者已经从鸢尾属植物中分离得到黄酮类、三萜类、苯醌类和二苯乙烯类等天然成分[2]。本研究利用广泛靶向代谢组学方法从云南香格里拉西南鸢尾地上部分中分离鉴定出11大类431种化合物，这是目前关于西南鸢尾最新、最全的化学成分分析报道。

相关药理和临床实验[10]证实，黄酮类化合物是药用植物的主要活性成分之一。杨阳等[2]发现，鸢尾属植物的部分黄酮类化合物具有抗癌、抗突变、抗炎、抗过敏和抗神经变性的作用，并对肝脏和心血管损伤具有一定的保护作用。在众多黄酮类化合物中，杜鹃素和芹菜素具有抗炎、抗氧化和抗癌活性[11,12]；合欢素和芹菜素具有抗癌和抗氧化活性[13,14]；矢车菊黄素具有很强的免疫调节作用，可抑制黑色素从生黑素细胞向角质形成细胞转移，并具有舒张血管的作用[14,15]；而金圣草黄素和木犀草素则具有抗炎和抗感染的作用[16,17]。本研究结果显示：云南香格里拉西南鸢尾地上部分的黄酮类化合物种类最多，占检测化合物总数的26.9%，据此认为，黄酮类化合物是西南鸢尾地上部分的主要化学成分，可作为今后该种类研究和开发的重要化合物。

酚酸类化合物也具有重要的生物学功能和药用价值。例如：对香豆酸在动物体内具有清除自由基、抑制脂质过氧化和DNA氧化损伤的作用[18,19]，并具有抗炎、调节免疫、抑制肿瘤细胞增殖和迁移及减轻动脉粥样硬化等功效[19,20]，具有降低药物毒性、预防和改善糖尿病以及保护神经等作用，还具有一定的抑菌作用和延缓皮肤老化等功效[19]。相关研究结果表明：酚酸类化合物咖啡酸是蒲公英(TaraxacummongolicumHand.-Mazz.)、刺儿菜(Cirsiumarvensevar.integrifoliumC. Wimm. et Grabowski)和升麻(CimicifugafoetidaLinn.)等种类的主要活性成分[21]，而阿魏酸是当归〔Angelicasinensis(Oliv.) Diels〕、川芎(Ligusticumsinense‘Chuanxiong’)和升麻等种类的主要活性成分[22]。本研究在云南香格里拉西南鸢尾地上部分检测到40种酚酸类化合物，包括龙胆酸、对羟基苯甲酸、咖啡酸、反式-阿魏酸、阿魏酸、山梨酸、香草酸、三羟基肉桂酰奎尼酸和4-羟基苯甲醛等，可为今后利用西南鸢尾开发预防氧化应激损伤相关的临床药物提供参考价值。

木脂素类化合物主要存在于植物的木质部和树脂中，多数呈游离状态，少数与糖结合成苷[23]111。研究表明：木脂素具有抗肿瘤、保肝、抗氧化和抗艾滋病病毒(HIV)等功效[23]124-125。香豆素类化合物是中药的主要活性成分之一，具有抗病毒、抗肿瘤、抗骨质疏松、抗凝血和保护心血管系统等作用[23]109。本研究在云南香格里拉西南鸢尾地上部分检测到20种木脂素和香豆素类化合物，其中，木脂素类化合物中丁香树脂酚-己糖、松脂醇单葡萄糖苷、松脂醇-己糖和松脂醇的相对含量较高，香豆素类化合物中秦皮素、香豆素、3，4-二氢香豆素和秦皮甲素等的相对含量较高。研究表明：秦皮甲素能够改善糖尿病小鼠的血脂异常、炎症反应和肾损伤反应，其作用机制可能与该化合物能抑制肾皮质糖基化终产物的形成有关[24]；而香豆素单体则对大肠杆菌〔Escherichiacoli(Migula) Castellani et Chalmers〕、金黄色葡萄球菌(StaphyloccocusaureusRosenbach)和绿脓杆菌〔Pseudomonasaeruginosa(Schroeter) Migula〕等细菌具有明显的抑制作用和杀灭作用[25]。因此，后续可对西南鸢尾地上部分的个别木脂素和香豆素类化合物开展进一步研究。

鞣质不仅是一种抗氧化剂，而且能调节哺乳动物关键生物途径，在营养和健康保健等领域越来越受到人们的青睐。研究发现，鞣质具有清除自由基、抗氧化、抗癌及预防心血管疾病的作用，并具有减轻水肿、降低毛细血管通透性、保护肝脏和抗病毒等功效，对治疗外周静脉功能不全、眼科疾病及淋巴水肿等疾病均有很好的效果[26]。本研究结果表明：云南香格里拉西南鸢尾地上部分的鞣质类化合物主要是原花青素类化合物，而原花青素类化合物属于缩合单宁，广泛分布于植物体内，并存在于茶和红酒中，与人类的生活和健康密切相关[26]。

本研究在云南香格里拉西南鸢尾地上部分仅检测到熊果酸和蔷薇酸2个萜类化合物，且这2个化合物均属于三萜类化合物。研究表明：熊果酸和蔷薇酸等三萜类化合物具有抗炎、抗菌、抗癌、抗氧化、增强免疫功能、降血脂、维护肠道健康和缓解肠道疾病等生物学功能，有望开发成防癌药[27-30]。因此，应加强西南鸢尾地上部分三萜类化合物的开发与利用研究。

有机酸的种类和含量会影响植物类食品的风味和口感。此外，有机酸还能稳定细胞液的pH值，参与植物的光合作用和呼吸作用，并参与酚类、氨基酸、酯类和芳香物质的合成[31]。云南香格里拉西南鸢尾地上部分的有机酸类成分中，6-氨基己酸的相对含量较高，而6-氨基己酸是蛛网膜下腔出血(SAH)时最常用的止血药成分[32]，故西南鸢尾还具有一定的止血效应。

根据检测结果，总体来看，云南香格里拉西南鸢尾地上部分含有丰富的氨基酸、黄酮类、萜类和有机酸等具有营养和生物活性的化合物，很适合作为食草动物的食物。然而，事实并非如此。作为香格里拉亚高山草甸的优势植物，西南鸢尾在营养生长期并不是该区域中甸牦牛的采食植物，仅在冬季地上部分枯黄后成为牦牛的主要食物之一。本研究检测到云南香格里拉西南鸢尾地上部分含有较多的葫芦巴碱、6-脱氧荞麦碱和色胺等生物碱类化合物。已有研究发现当牛羊食用含有色胺、葫芦巴碱的植物后会出现昏眩症状，甚至突然死亡，当家畜大量采食含有葫芦巴碱的新鲜茎叶后会出现中毒症状[33]，这可能是中甸牦牛拒食营养生长期西南鸢尾的主要原因。而在冬季牦牛会采食西南鸢尾，可能与枯黄期西南鸢尾体内的有毒和有害成分大幅减少有关，具体原因有待后续深入研究。

综上所述，西南鸢尾地上部分化合物种类丰富，包括黄酮类、脂质类、氨基酸及其衍生物、酚酸类、核苷酸及其衍生物、有机酸类、生物碱类、木脂素和香豆素类、鞣质类、萜类等，很多化合物具有重要的药用价值，开发利用前景广阔。

致谢：香格里拉高山植物园方烨老师在西南鸢尾鉴定上给予了很大的帮助，在此表示感谢！