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突托蜡梅叶化学成分及其抑菌活性



全 文 :42 2013, Vol.34, No.19 食品科学 ※基础研究
突托蜡梅叶化学成分及其抑菌活性
汪 涯1,王凌云2,3,邹峥嵘2,张志斌2,颜日明2,朱 笃1,2,*
(1.江西科技师范大学生命科学学院,江西省生物加工过程重点实验室,江西 南昌 330013;
2.江西师范大学生命科学学院,江西省亚热带植物资源保护与利用重点实验室,江西 南昌 330022;
3. 江西省水土保持科学研究所,江西 南昌 330029)
摘 要:目的:对突托蜡梅(Chimonanthus grammatus M.C.Liu)叶的化学成分进行抑菌活性研究。方法:采用多种
柱色谱技术进行分离,根据其理化性质和波谱数据鉴定化合物结构。结果:鉴定了9个化合物:蜡梅碱(1)、β-谷甾
醇(2)、豆甾醇(3)、胡萝卜苷(4)、4-羟基-3((2E,6E)-3,7,11-三甲基十二烷-2,6,10-三烯)苯甲酸(5)、(E)-4-(4,8-二甲基
壬-3,7-二烯)呋喃-2(5H)-酮(6)、邻苯二甲酸二异丁酯(7)、槲皮素(8)和东莨菪素(9);抑菌实验结果显示化合物5、6、
7和9均对受试菌均有不同程度的抑菌活性。结论:化合物5、6、7和9均是首次在该属植物中分离得到,且均显示较
好的抑菌活性。
关键词:突托蜡梅叶;化学成分;抑菌活性
Chemical Composition and Antimicrobial Activity of Chimonanthus grammatus Leaves
WANG Ya1,WANG Ling-yun2,3,ZOU Zheng-rong2,ZHANG Zhi-bin2,YAN Ri-ming2,ZHU Du1,2,*
(1. Key Laboratory of Bioprocess Engineering of Jiangxi Province, College of Life Sciences, Jiangxi Science and Technology Normal
University, Nanchang 330013, China;2. Key Laboratory of Protection and Utilization of Subtropic Plant Resources of Jiangxi
Province, College of Life Sciences, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China;3. Jiangxi Provincial Research Institute
for Soil and Water Conservation, Nanchang 330029, China)
Abstract:Objective: To study antimicrobial activity and chemical constituents in the leaves of Chimonanthus grammatus
M.C.Liu. Methods: Various chromatographic methods were adopted to isolate and purify the chemical constituents of
C. grammatus leaves and their structures were identified and elucidated according to their physicochemical properties and
spectral data. Results: Nine compounds were isolated and identified as chimonanthine (1), β-sitosterol (2), stigmasterol (3),
daucosterol (4), prenylated 4-hydroxybenzoic acid (5), (E)-4-(4,8-dimethylnona-3,7-dienyl)furan-2(5H)-one (6), diisobutyl
phthalate (7), quercetin (8) and scopoletin (9), respectively. Compounds 5, 6, 7 and 9 showed obvious antibiotic activity
against indicator microorganisms tested. Conclusion: Compounds 5, 6, 7 and 9, having good antimicrobial activity, are
isolated from plants of the genus Chimonanthus grammatus for the first time.
Key words:leaves of Chimonanthus grammatus;chemical composition;antimicrobial activity
中图分类号:R248 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2013)19-0042-04
doi:10.7506/spkx1002-6630-201319010
收稿日期:2012-07-10
基金项目:“十二五”国家科技支撑计划项目(2011BAC13B04);国家自然科学基金项目(31260082);“赣鄱英才555工程”领军人才计划
项目;江西省自然科学基金项目(2009GZN0102;2010GZN0113);江西省教育厅科技项目(GJJ10395;10702)
作者简介:汪涯(1986—),男,助教,硕士,研究方向为微生物与真菌化学。E-mail:jxwangya@126.com
*通信作者:朱笃(1971—),男,教授,博士,研究方向为微生物与真菌化学。E-mail:zhudu12@163.com
突托蜡梅(Chimonanthus grammatus)隶属于蜡梅科
(Calyzanthaceae)蜡梅属(Chimonanthus Lindl.)植物,1984年
被刘茂春[1]鉴定为新种,该植物为江西特有,现仅分布于
江西省安远县蔡坊乡和会昌县清溪乡交界处狭长地带[2]。
近年来的研究表明,蜡梅属植物中蕴含着种类繁多的挥
发油、生物碱类、黄酮类、香豆素类等具药用活性的化
合物,可广泛应用于医药、食品等领域[3]。但迄今,国
内外却鲜有关于突托蜡梅天然活性成分的研究报道,本
课题组曾对其挥发油成分进行了研究[4]。在野外调查中发
现,当地养鱼户常将突托蜡梅叶撒在鱼塘中用以防治鱼
病发生,并取得了很好的效果,这或许预示着突托蜡梅
叶中蕴含具有抑菌活性的化合物。本研究对突托蜡梅叶
中的化学成分及其抑菌活性进行研究,为科学合理的保
护和开发利用珍贵的突托蜡梅资源提供参考。
※基础研究 食品科学 2013, Vol.34, No.19 43
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
供试植物材料采自江西省赣州安远县(N2516.979’;
E11527.435’;海拔:276m),经江西省林业科学院彭九
生研究员鉴定为突托蜡梅,植株标本存放于江西师范大
学江西省亚热带植物资源保护与利用重点实验室。供试
指示菌大肠杆菌(Escherichia coli)、枯草芽孢杆菌(Bacillus
subtilis)也为此实验室保藏提供。
柱色谱硅胶(200~300目、300~400目)、薄层色谱硅
胶板(GF254) 青岛海洋化工厂分厂;Sephadex LH-20
北京索莱宝科技有限公司;其他试剂均为国产分析纯,
购自于天津永大试剂公司。
1.2 仪器与设备
RE-52AA型旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂;
SHZ-DIII型循环水式真空泵 巩义市英峪予华仪器厂;
WD-9403C型紫外分析仪 北京市六一仪器厂;BS223S
型电子天平 北京赛多利斯仪器系统限公司;XT4A型
显微微熔点测定仪 北京市科仪电光仪器厂;Bruker
AV400核磁共振仪(TMS为内标) 德国Bruker公司;
ZQ4000/2695 ESI-MS型质谱仪 美国Waters公司。
1.3 方法
1.3.1 突托蜡梅叶化学成分的提取
将10kg突托蜡梅干燥叶粉碎后,用85%乙醇溶液
浸泡72h并搅拌,过滤将滤渣继续乙醇浸提3次,合并
3次的提取液减压浓缩得浓缩液。用1%盐酸酸化至pH
3~4后,加乙酸乙酯(体积比1:1)萃取3次,收集酸水相
和乙酸乙酯相。酸水相以氯仿萃取除杂后,加10%氨水
碱化至pH9~10,用氯仿(体积比1:1)萃取4次,收集氯
仿相CGⅠ(10g)和碱水萃余相CGⅡ。乙酸乙酯相则加
5g/100mL碳酸钠溶液(体积比1:1)碱化萃取5次,收集乙酸
乙酯相CGⅢ(30g)及碱水相,碱水相加1%盐酸酸化至pH
3~4后用乙酸乙酯(体积比1:1)萃取5次,收集酸水萃余相
CGⅣ和乙酸乙酯相CGⅤ(1.8g)。
1.3.2 突托蜡梅叶化学成分的分离纯化
氯仿相CGⅠ经常压硅胶柱色谱,采用石油醚-乙酸乙
酯(体积比9:1)溶剂系统进行梯度洗脱,分离纯化得到化
合物1(19mg)、2(40mg)、3(35mg)和4(26mg)。
乙酸乙酯相CGⅢ经常压硅胶柱色谱,采用石油醚-
乙酸乙酯(体积比10:0~0:10)溶剂系统进行梯度洗脱,
通过更换溶剂系统和凝胶色谱继续分离;其中石油醚-
乙酸乙酯(体积比9.8:0.2)洗脱组分分离纯化得到化合物
7(150mg),石油醚-乙酸乙酯(体积比8.5:1.5)洗脱组分经葡
聚糖凝胶色谱氯仿-甲醇(体积比1:1)溶剂系统洗脱分离纯
化得到化合物5(48mg)和6(53mg)。
乙酸乙酯相CGⅤ经常压硅胶柱色谱,采用石油醚-
乙酸乙酯(体积比2:8)溶剂系统进行梯度洗脱,再经制
备薄层石油醚-乙酸乙酯(体积比0.5:9.5)分离得到化合物
8(16mg)和9(13mg)。
1.3.3 突托蜡梅叶化学成分的结构鉴定
采用常规的浓硫酸香草醛反应、L iebermann-
Burehard反应进行甾类化合物的检测;黄酮类化合物检测
采用通用的三氯化铝反应、盐酸镁粉反应;香豆素类化
合物检测采用紫外及氯化铁反应;生物碱类化合物的检
测采用改良碘化铋钾试剂进行[5],采用TMS内标法进行化
合物核磁共振分析。
1.3.4 抑菌活性测定
参考文献[4]的方法,对首次分离自突托蜡梅叶中
的化合物5、6、7和9进行抗菌活性测定。分别选取大肠
杆菌和枯草芽孢杆菌为革兰氏阴性菌和革兰氏阳性指示
菌,将不同质量浓度化合物的甲醇溶液添加入营养肉汤
培养基中作为实验组,空白组则以甲醇替代该化合物。
再将活化后的指示菌配成106CFU/mL的菌液悬液并接种
入培养试管,37℃培养24h。若培养管中出现浑浊,则确
定为微生物生长,将无菌生长的样品最低质量浓度确定
为最小抑制质量浓度(MIC)。取未见供试菌生长的实验组
中培养物分别移种到牛肉膏蛋白胨培养基平板上培养过
夜,若平板上仍无菌生长的样品最低质量浓度即为最小
杀菌质量浓度(MBC)。
2 结果与分析
2.1 化合物结构解析
化合物1:白色粉末,mp:184~187℃。改良碘化
铋钾试剂检测呈阳性,提示该化合物可能为生物碱类成
分。将其与蜡梅属植物常见的化合物蜡梅碱[6]标准品共薄
层发现,不同的展开体系中Rf值及显色行为均一致,且
二者的混合熔点不下降,故将该化合物鉴定为蜡梅碱,
其结构式如图1所示。
H
NN
Me
H
N
H
N
Me
H
图 1 化合物1的化学结构式
Fig.1 Chemical structure of compound 1
化合物2:白色粉末,mp:137~140℃,易溶于甲
醇、乙醇、氯仿等溶剂。2%浓硫酸香草醛反应,105℃
条件下加热显紫红色。Liebermann-Burehard反应呈阳
性,提示其可能为甾体类化合物,将其与β-谷甾醇[7]标
准品共薄层发现,不同的展开体系中Rf值及显色行为均
44 2013, Vol.34, No.19 食品科学 ※基础研究
一致,且二者的混合熔点不下降,故将该化合物鉴定为
β-谷甾醇,其结构式如图2所示。
HO
H H
HCH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
图 2 化合物2的化学结构式
Fig.2 Chemical structure of compound 2
化合物3:白色粉末,mp:161~163℃,易溶于氯
仿等溶剂。2%浓硫酸香草醛反应,105℃ 条件下加热显
紫红色。Liebermann-Burehard反应呈阳性,提示其可能
为甾体类化合物,将其与豆甾醇[8]标准品进行共薄层对比
检测,在不同的展开体系中Rf值及显色行为均一致,且
二者的混合熔点不下降,故将该化合物鉴定为豆甾醇,
其结构式如图3所示。
HO
图 3 化合物3的化学结构式
Fig.3 Chemical structure of compound 3
化合物4:白色粉末(氯仿),mp:292~293℃,
2%浓硫酸香草醛反应,105℃ 条件下加热显紫红色。
Liebermann-Burehard反应阳性。将其与胡萝卜苷[9]标准
品共薄层发现,不同的展开体系中Rf值及显色行为均一
致,且二者的混合熔点不下降,故将该化合物鉴定为胡
萝卜苷,其结构式如图4所示。
O
OH
OH
CH2OH
OH
O
H
H H
C2H5
图 4 化合物4的化学结构式
Fig.4 Chemical structure of compound 4
化合物5:无色油状液体,易溶于氯仿等溶剂。
1H-NMR(400MHz,CDCl3) δ:7.74(2H, brs, H-2)、
7.73(1H, d, J6,5=4.8 Hz, H-6)、5.85(1H, t, J2’,1’=7, H-2’)、
2.06(8H, m, H-4’, 5’, 8’, 9’)、5.11(2H, m, H-6’,10’)、
1.69(3H, brs, H-12’)、1.75(3H, brs, H-13’)、1.60(3H, brs,
H-14’)、1.62(3H, brs, H-15’)。13C-NMR(100MHz, CDCl3)
δ:20.9(C-1)、131.4(C-2)、127.9(C-3)、29.9(C-4)、
26.7(C-5)、114.7(C-6)、130.7(C-7)、29.9(C-8)、
38.6(C-9)、120.9(C-10)、129.9(C-11)、25.5(C-12)、
122.9(C-13)、166.7(C-14)、136.6(C-15)、166.7(C-16)、
16.7(C-17)、15.1(C-18)、18.2(C-19)、173.1(C=O)。以上
波谱数据与参考文献[10]报道基本一致,故将该化合物鉴
定为4-羟基-3((2E,6E)-3,7,11-三甲基十二烷-2,6,10-三烯)
苯甲酸,其结构式如图5所示。
OH
OH
O
图 5 化合物5的化学结构式
Fig.5 Chemical structure of compound 5
化合物6:淡黄色油状液体,易溶与氯仿等溶剂。
1H-NMR(400MHz, CDCl3) δ:5.85(1H, m, H-4)、5.09(2H,
m, H-6)、4.74(2H, brs, H-7)、1.68(3H, brs, H-16)、1.62(3H, s,
H-14)、1.60(3H, s, H-15)。13C-NMR(100MHz, CDCl3)
δ:73.2(C-1)、174.1(C-3)、170.2(C-4)、115.7(C-5)、
26.5(C-6)、28.8(C-7)、121.9(C-8)、137.6(C-9)、
25.7(C-10)、39.6(C-11)、123.9(C-12)、131.7(C-13)、
16.2(C-14)、17.7(C-16)。以上波谱数据与参考文献[11]
报道基本一致,故将该化合物鉴定为(E)-4-(4,8-二甲基
壬-3,7-二烯)呋喃-2(5H)-酮,其结构式如图6所示。
O
O
图 6 化合物6的化学结构式
Fig.6 Chemical structure of compound 6
化合物7:浅黄色液体,mp:-37℃。易溶于甲醇
等溶剂。1H-NMR(CDCl3, 400MHz) δ:7.74(2H, H-4, 5)、
4.10(4H, d, J=6.5Hz, H-2, 2’, 8, 8’)、2.06(2H, m, H-9, 9’)、
1.00(12H, d, J = 6.5 Hz, H-10, 10’, 11, 11’)。13C-NMR (100MHz,
CDCl3 ) δ:128.8(C-3, 6)、132.3(C-4, 5)、167.7 (C-7, 7’)、
71.8(C-8, 8’)、27.7(C-9, 9’)、19.1(C-10, 10’, 11, 11’)。以上波
谱数据与参考文献[12-13]报道基本一致,故将该化合物鉴
定为邻苯二甲酸二异丁酯,其结构式如图7所示。
化合物8:黄色粉末,mp:>300℃。三氯化铝反应呈
阳性,盐酸镁粉反应呈紫红色,提示化合物可能为黄酮类
化合物。在将其与槲皮素[14]标准品共薄层发现,不同的展
开体系中Rf值及显色行为均一致,且二者的混合熔点不下
降,故将该化合物鉴定为槲皮素,其结构式如图8所示。
※基础研究 食品科学 2013, Vol.34, No.19 45
O
O
O
O
图 7 化合物7的化学结构式
Fig.7 Chemical structure of compound 7
O
OH
HO
OH
O
OH
OH
2H2O
图 8 化合物8的化学结构式
Fig.8 Chemical structure of compound 8
化合物9:浅黄色针晶,mp:207~208℃,易溶于
氯仿和热乙醇等溶剂。紫外长波下显强烈蓝色荧光,氯
化铁反应呈阳性,提示该化合物为香豆素类化合物。
1H-NMR(CDCl3,400MHz) δ:6.27(1H, d, J = 9.4 Hz, H-3)、
7.62(1H, d, J = 9.4Hz, H-4)、6.93(1H, s, H-5)、6.86(1H, s,
H-8)、3.96(3H, s, -OCH3)。 13C-NMR (100MHz, CDCl3)
δ:161.5(C-2)、113.4(C-3)、150.2(C-7)、103.2(C-8)、
149.6(C-9)、111.5(C-10)、56.4(OCH3)。以上波谱数据与
参考文献[15]报道基本一致,且与标准品共薄层发现,不
同的展开体系中Rf值及显色行为均一致,且二者的混合
熔点不下降,故将该化合物鉴定为东莨菪素,其结构式
如图9所示。
O
HO O O
图 9 化合物9的化学结构式
Fig.9 Chemical structure of compound 9
2.2 单体化合物抑菌活性
对分离自突托蜡梅叶中的化合物5、6、7和9进行抗
菌活性测定,结果表明,化合物5、6和7对大肠杆菌、枯
草芽孢杆菌均表现出较明显的抗菌活性。对大肠杆菌的
MIC值分别为2、1.5、2.5mg/mL,MBC值则分别为16、
6、0mg/mL;而对枯草芽孢杆菌的MIC值分别为1、3、
10mg/mL,MBC值则分别为8、12、20mg/mL。化合物5
对枯草芽孢杆菌的MIC值和MBC值均小于对大肠杆菌的
MIC值和MBC值,即对枯草芽孢杆菌的抑制效果强于对
大肠杆菌的抑制效果。而化合物6和7对两种实验菌的抑
制效果强弱则刚好相反,MIC值和MBC值相差较大。
此外,研究还发现,化合物9仅对枯草芽孢杆菌具
有较强的抑制活性,MIC值和MBC值分别为0.8mg/mL和
3mg/mL,而对革兰氏阴性菌大肠杆菌无显著抑制活性。
这与此前吴石磊等[16]报道的分离自桑树中的东莨菪素具
有较好的抑制绿脓杆菌和枯草芽孢杆菌,而对大肠杆菌
和金黄色葡萄球菌没有明显的抑制作用的结论相似。
3 结 论
从江西省特有珍贵蜡梅科蜡梅属植物突托蜡
梅叶中分离鉴定了9个化合物,其中化合物:4 -羟
基-3((2E,6E)-3,7,11-三甲基十二烷-2,6,10-三烯)苯甲酸
(5)、(E)-4-(4,8-二甲基壬-3,7-二烯)呋喃-2(5H)-酮(6)、邻
苯二甲酸二异丁酯(7)和东莨菪素(9)为首次从蜡梅属中分
离得到。此外,据文献[3]报道,蜡梅碱(2)、槲皮素(8)和
东莨菪素(9)等来源于蜡梅属植物生物碱类、黄酮类和香
豆素类化合物在医药、食品等领域也有着广泛应用。
抑菌活性检测结果显示,分离自乙酸乙酯相CGⅢ和
CGⅤ中的4个化合物4-羟基-3((2E,6E)-3,7,11-三甲基十二
烷-2,6,10-三烯)苯甲酸(5)、(E)-4-(4,8-二甲基壬-3,7-二烯)呋
喃-2(5H)-酮(6)、邻苯二甲酸二异丁酯(7)和东莨菪素(9)具
有较好的抑菌活性。其中化合物(E)-4-(4,8-二甲基壬-3,7-二
烯)呋喃-2(5H)-酮(6)对大肠杆菌的MIC值和MBC值最小,
分别为1.5mg/mL和6mg/mL;而东莨菪素(9)对枯草芽孢杆
菌的MIC值和MBC值最小,分别为0.8mg/mL和3mg/mL。
突托蜡梅叶中具有抑菌活性化合物的分离和发现,不仅在
一定程度上解释了为何当地养鱼户可通过常撒突托蜡梅叶
来防治鱼病的发生,还为进一步保护江西省特有珍贵植物
托蜡梅以及深入开发利用其生物活性资源提供了参考。
参考文献:
[1] 刘茂春. 蜡梅属的研究[J]. 南京林学院学报, 1984(2): 78-82.
[2] 彭九生, 肖忠优, 刘光正, 等. 突托蜡梅生物学特性与种群分布初步
研究[J]. 江西林业科技, 2002(1): 1-4.
[3] 熊义权, 肖纯, 龙秀娟. 蜡梅属植物叶、花化学成分及药理性质研
究进展[J]. 中国野生植物资源, 2008, 27(1): 8-15.
[4] 刘易鑫, 颜日明, 鲁顺保, 等. 突托蜡梅叶中挥发油成分及其抑菌活
性研究[J]. 中国中药杂志, 2012, 36(22): 3149-3154.
[5] 康文艺, 余正文, 杨小生, 等. 生物碱成分常用显色剂及一种检测内
酰胺的特效方法[J]. 天然产物研究与开发, 2002, 14(3): 39-44.
[6] 肖炳坤, 黄荣清, 骆传环. 山蜡梅叶中蜡梅碱和山蜡梅碱的分析与
鉴定[J]. 质谱学报, 2004, 25(10): 59-60.
[7] 孙丽仁, 何明珍, 冯育林, 等. 山蜡梅叶的化学成分研究[J]. 中草药,
2009(8): 1214-1216.
[8] 贾陆, 郭明明, 李东, 等. 黄秋葵石油醚部位化学成分的研究Ⅱ[J].
中国中药杂志, 2011, 36(7): 891-895.
[9] 赵利琴, 张小平, 张朝凤. 木藤蓼化学成分的分离鉴定[J]. 食品科学,
2012, 33(7): 1-5.
[10] MAXWELL A, RAMPERSAD D. Prenylated 4-hydroxybenzoic acid
derivatives from Piper marginatum[J]. Journal of Natural Products,
1988, 51(2): 370-373.
[11] TORI M, AOKI M, NAKASHIMA K, et al. Terpenoids from the
liverworts Symphyogyna brasiliensis and unidentified Frullania
species[J]. Phytochemistry, 1995, 39(1): 99-103.
[12] HAYASHI S, ASAKAWA Y, ISHIDA T, et al. Phthalate esters of
Cryptotaenia canadensis DC. var. japonica Makino(Umbelliferae)[J].
Tetrahedron Letters, 1967, 50(8): 5061-5063.
[13] 史大永, 韩丽君, 孙杰, 等. 海藻基根硬毛藻的化学成分研究[J]. 中
国中药杂志, 2005, 30(5): 347-350.
[14] 于德全, 杨峻山. 分析化学手册: 第七分册[M]. 2版. 北京: 化学工业
出版社, 1999.
[15] 国家医药管理局中草药情报中心站. 植物药有效成分手册[M]. 北
京: 人民卫生出版社, 1986: 164.
[16] 吴石磊. 桑叶中东蓖若素提取分离、含量分析及体外抗菌活性的
研究[D]. 重庆: 西南大学, 2009.