糖尿病已成为第三大严重威胁人类健康的非传染病。常见的降血糖药物一般为人工合成,其效果显著但长期服用副作用也很明显,因此越来越多学者倾向于从天然植物资源中寻找具有降血糖功效的辅助品。金线莲是我国民间的著名中草药,有“药王”之称,民间主要用以治疗糖尿病、肾炎等症,但对金线莲药材的有效成分提取、生理活性评价和化学组成辨识方面的学术研究相对滞后,对它的开发利用还远远不足。本论文主要研究内容包括:(1)采用中华人民共和国国家标准的检测方法,对金线莲的生理活性成分进行分析测定,确定金线莲的药效部位和活性物相对含量,为金线莲的开发利用和资源循环利用提供基础数据。(2)对金线莲提取物的生理活性进行研究,包括对α-葡萄糖苷酶的半抑制率、对α-葡萄糖苷酶的抑制机制,以及通过DPPH·自由基清除实验、羟自由基(·OH)清除实验和超氧阴离子自由基O2-·清除实验等来评价其体外抗氧化能力。(3)采用先进的光谱分析手段对金线莲降血糖活性物的化学成分和物质结构做初步的辨析,尝试探讨金线莲微观化学组成、物质结构与宏观降血糖活性之间的相互关系。(4)以金线莲提取物对α-葡萄糖苷酶的活性抑制率为评价指标,研究金线莲降血糖活性物的最佳提取方法和提取条件,并优化提取工艺。(5)对三种栽培方式下得到的四个品种金线莲样品进行一系列测试,试图建立金线莲药材的品质评价体系,用于金线莲栽培方式和金线莲品种的优选。(6)研究金线莲资源循环利用方案,实现金线莲资源的高价值利用。本论文的主要研究结论:(1)对福建金线莲主要物质成分进行的测定分析结果表明,样品干基中含灰分10.52%、还原糖15.5%、多糖7.18%、蛋白质16.94%、黄酮1.61%、总膳食纤维44.76%、其他3.49%。金线莲全草含大量活性成分,值得深度开发利用。(2)降血糖生理活性和抗氧化生理活性体外实验评价实验测得,金线莲提取物对α-葡萄糖苷酶的半抑制质量IC50值为19.01mg,有一定的降血糖生理活性。通过抑制作用动力学曲线推断金线莲提取物对α-葡萄糖苷酶的抑制机制为混合竞争性抑制,且非竞争性抑制占主要地位。金线莲降血糖活性物对DPPH·自由基、羟自由基(·OH)自由基、超氧阴离子自由基O2-·的半清除质量IC50值分别为5.6mg、7.4mg、4.5mg,具有一定的自由基清除效果。但平行对比实验结果显示,金线莲提取物的降糖生理活性只有常用降糖西药阿卡波糖活性的2.5%,对羟自由基(·OH)、DPPH·自由基活性和O2-·自由基的清除活性分别只有维生素C活性的4%、7%和8%左右。(3)使用超高压液相色谱-质谱(UPLC-MS)联用法对金线莲降血糖活性提取物进行初步的结构分析,结果表明,金线莲水提取物中至少含有15种化学物质,初步辨识出其中两种比例较高的组分是齐墩果酸和槲皮素-3-O-葡萄糖苷。槲皮素-3-O-葡萄糖苷分子结构中含有众多的酚羟基,该类物质属于公认的自由基抑制剂。金线莲水提取物红外光谱图也证实存在多羟基结构。这与金线莲水提取物的抗氧化能力评价实验结果是一致的。(4)以α-葡萄糖苷酶的酶活性抑制能力为评价指标,单因素实验和正交实验结果表明,对金线莲降血糖活性物宜采用超声波辅助提取法,提取溶剂应选择极性比较大的水,提取温度为60℃,提取时间为90min,提取料液比为1:15(g:m L),其中提取温度对提取效果影响最大,提取时间次之,提取料液比再次之。在此工艺条件下得到的金线莲提取物对α-葡萄糖苷酶的酶活性抑制率达32.3%。(5)按照本文建立的金线莲药用植物品质评价体系,使用α-葡萄糖苷酶的抑制率和抗氧化能力评分为指标,对金线莲品种以及栽培方式进行优选,从种植源头上控制药材的质量,实现了GAP规范管理。综合四个品种、三种方式的金线莲栽培实验结果,从提高降血糖活性和抗自由基能力的角度考虑,金线莲的优化栽培方案为:选用福建金线莲品种,经组织培育后,在无菌瓶苗培育室生长6个月,再移植到林下落地种植8个月。在此栽培条件下金线莲样品对α-葡萄糖苷酶的酶活性抑制率达到30%以上,抗氧化综合指标比瓶苗提升约23%。(6)通过数据对比发现α-葡萄糖苷酶的酶活性抑制率数据与多糖含量数据最为吻合,两者呈现正相关关系。而抑制率与黄酮含量对比没有显示出正比例关系。由此可以初步证实金线莲对α-葡萄糖苷酶的酶活性的抑制作用主要是由多糖类物质引起的。但是,金线莲样品对α-葡萄糖苷酶的酶活性与其抗氧化性能不一致。也就是说,对α-葡萄糖苷酶的酶活性高的,其抗氧化性能不一定也好,两种生理活性是相互独立的。(7)本文提出了金线莲资源循环利用设计方案并进行了实验验证,用100g金线莲(干物质)作为原料,可以得到降血糖提取物25.86g、黄酮提取物0.87g和膳食纤维39.65g,活性物总提取收率达到25.86%。所得的金线莲降血糖提取物酶活性抑制率为29.5%。金线莲膳食纤维提取率达到88.6%,持水力为7.68g/g,持油力为4.51g/g,膨胀力为6.12m L/g,各项应用性能指标均成倍优于小麦麸皮,且和大豆膳食纤维相差不远。本论文的创新点在于:(1)从体外生理活性评价的角度切入金线莲药用成分的研究,力图建立结构与性能之间的关系。(2)以金线莲提取物对α-葡萄糖苷酶的活性抑制率为评价指标,优化金线莲降血糖活性物的提取方法和提取条件。(3)建立α-葡萄糖苷酶的酶活性抑制能力和抗氧化能力评分体系,指导金线莲栽培方式和金线莲品种的优选。