全 文 :
第23卷 第1期
2014年3月
淮海工学院学报(自然科学版)
Journal of Huaihai Institute of Technology(Natural Science Edition)
Vol.23 No.1
Mar.2014
DOI:10.3969/j.issn.1672-6685.2014.01.020
浒苔和江蓠中抑藻活性物质提取初步研究
*
孙颖颖1,沈 桥1,黄晓斌1,董晓柯1,李光成1,王长海2
(1.淮海工学院 海洋学院,江苏 连云港 222005;2.南京农业大学 资源与环境科学学院,江苏 南京 210095)
摘 要:以浒苔和江蓠干粉末为原料,采用乙醚浸泡和液液萃取分离,制备到8种组分,即浒苔分离
组分A、组分B、组分C和组分 D以及江蓠分离组分 A、组分B、组分C和组分 D,得率依次为
18.4%,42.6%,27.0%,2.60%以及8.28%,15.2%,46.2%,4.98%。经化合物鉴定试验,发现浒
苔分离组分A含有酚酸,组分B含有内酯、香豆素,组分C含有生物碱;江蓠分离组分A和B含有
内酯、香豆素,组分C含有生物碱、酚酸和内酯、香豆素。2种海藻分离组分D均未检测出生物碱、
酚酸和内酯、香豆素。抑藻活性检测结果表明,浒苔分离组分A、组分C和组分D以及江蓠分离组
分B、组分C和组分D对中肋骨条藻表现出明显的抑制作用。第8d,对中肋骨条藻的生长抑制率
超过50%。然而,浒苔分离组分B明显促进了中肋骨条藻的生长。更进一步,采用硅胶GF254薄层
层析,对浒苔分离组分A、组分B和组分C以及江蓠分离组分B和组分C进行初步分离,确定了适
宜展开剂,为后续进行分离纯化奠定了良好的实验基础。
关键词:中肋骨条藻;浒苔;江蓠;提取;抑制作用
中图分类号:X55 文献标识码:A 文章编号:1672-6685(2014)01-0076-05
Extraction of Antialgal Substances from Microalgae
Enteromorpha prolifera and Gracilaria lemaneiformis
SUN Ying-ying1,SHEN Qiao1,HUANG Xiao-bin1,
DONG Xiao-ke1,LI Guang-cheng1,WANG Chang-hai 2
(1.School of Marine Science,Huaihai Institute of Technology,Lianyungang 222005,China;
2.School of Resources and Environment Science,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China)
Abstract:Two kinds of extracts were extracted with ether to study the antialgal substances in
Enteromorpha prolifera and Gracilaria lemaneiformis on the growth of the red tide microalgae
Skeletonema costatum.The four kinds of fractions(A,B,C and D)were obtained from the dry
powders of Enteromorpha prolifera (or Gracilaria lemaneiformis)by liquid-liquid extraction.
Their yield was 18.4%,42.6%,27.0%and 2.60% (8.28%,15.2%,46.2%and 4.98%)re-
spectively.The eight fractions were analyzed by compound identification test,and they were i-
dentified to contain phenolic acid in fraction A of E.prolifera,lactone and coumarins in fraction
B of E.prolifera,and alkaloid in fraction C of E.prolifera.Also,lactone and coumarins were
contained in fraction A and B of G.lemaneiformis,and alkaloid,lactone,coumarins and phenolic
* 收稿日期:2014-01-27;修订日期:2014-02-27
基金项目:江苏省高校自然科学研究项目(13KJB170001);连云港市科技计划工业攻关项目(CG1310);淮海工学院江苏省海洋生物技术
重点实验室开放课题(2013HS010);淮海工学院大学生实践创新项目(Z201311641105005)
作者简介:孙颖颖(1978-),女,黑龙江桦南人,淮海工学院海洋学院副教授,博士,主要从事海洋生化工程方面的研究,(E-mail)syy-
999@163.com。
通讯作者:王长海(1962-),男,山东烟台人,南京农业大学资源与环境科学学院教授,博士,主要从事海洋生化工程方面的研究,(E-
mail)chwang2001@sina.com。
acid in fraction C of G.lemaneiformis respectively.However,no alkaloid,lactone,coumarins or
phenolic acid were detected in fraction D of E.prolifera(or G.lemaneiformis).Based on the
measurement of algal density,the results showed that the three fractions(A,C and D)of E.
proliferaand the three fractions(B,C and D)of G.lemaneiformis had the strongest action.
The inhibitory effect of S.costatumby those six fractions was beyond 50%in day 8.Besides,
fraction B of E.proliferasignificantly increased the growth of S.costatum,and these five frac-
tions(fraction A,B and C of E.prolifera,and fraction B and C of G.lemaneiformis)were ana-
lyzed by silica gel GF254thin-layer chromatography and the appropriate developing agent for sub-
sequent separation and purification was determined.This study can provide solid experiment
foundation for further studies.
Key words:Skeletonema costatum;Enteromorpha prolifera;Gracilaria lemaneiformis;extract;
growth inhibition
0 引言
研究表明,海藻体内的某些次生代谢物是抑制
微藻生长的主要原因[1-2],已经鉴定出某些海藻体内
的抑藻物质,例如墨角藻中的聚酚[3]、海头红体内的
单萜[4]、川蔓体内的二萜[5]、小珊瑚藻中的溴仿[6]和
孔石莼体内的不饱和脂肪酸[7]等,能显著抑制微藻
的生长。海藻通过渗滤、挥发和分泌等多种方式将
生物碱、酚酸、脂肪酸、硫化物、糖苷、萜类、内酯、鞣
酸、有机酸和糖类等物质释放到环境中[3-7]。
前期研究表明,浒苔(Enteromorpha prolifera)
和江蓠(Gracilaria lemaneiformis)中含有能明显
抑制米氏凯伦藻和中肋骨条藻等赤潮微藻生长的物
质[8-9],并采用甲醇浸泡制备到具有明显抑藻活性的
提取物[10-11]。然而,由于采用甲醇和丙酮浸泡制备
的海藻提取物含有较高含量的色素,在祛除色素过
程中致使活性组分损失较多。因此,本文采用乙醚
浸泡浒苔和江蓠粉末,经过滤、浓缩和液液萃取分
离,制备到海藻分离组分。在此基础上,利用化合物
鉴定试验(主要是生物碱、酚酸和内酯、香豆素检测)
对这些海藻组分进行定性,并采用抑藻活性检测方
法,确定活性组分。更进一步,采用硅胶GF254薄层
层析检测,确定上述活性组分的适宜展开剂,为后续
分离纯化2种海藻的抑藻活性物质奠定实验基础。
1 材料和方法
1.1 实验材料
中肋骨条藻无菌株由中国海洋大学提供,经进
一步分离纯化后由淮海工学院江苏省海洋生物技术
重点实验室保存,在f/2培养基[14]中培养,培养温
度(20±0.1)℃,光照强度40μmol/(m
2·s1),光暗
比12∶12。
浒苔采集于青岛太平角,江蓠来自福建沿海,由
苏州大学沈颂东教授提供。经适当处理后,2种海
藻于40℃下烘干,粉碎至0.3mm备用。
天然海水经过脱脂棉和300目筛绢过滤,煮沸、
冷却,pH 和盐度分别调节至8.5和30备用(实验
所用海水均作如上处理)。
1.2 2种海藻提取物的制备及其液液萃取分离
500g海藻干粉末,置于锥形瓶内,加入1 000
mL乙醚,室温下浸泡提取24h。采用虹吸法,将乙
醚浸提液取出,剩余部分经2 500g下离心10min,
滤纸过滤。上述干粉末再次加入乙醚,反复浸泡提
取,直至干粉末变为白色。合并上述所有浸提液,40
℃下减压蒸干,制备到海藻提取物。提取物加入乙
醚溶解后,用0.5mol/L NaHCO3 溶液萃取3次。
下层减压蒸干,制备到组分 A。上层加入0.1mol/
L NaOH溶液萃取3次,下层减压蒸干,制备到组分
B。上层待乙醚挥发完毕后,加入0.1mol/L NaOH
溶液,充分振荡后,加入乙醚进行萃取,所获乙醚层
减压蒸干,制备到组分 C。下层加入0.1mol/L
HCl溶液中和pH至中性后,加入乙醚萃取,乙醚层
减压蒸干,制备到组分D。称量质量后,上述4种提
取物用无水乙醇定容,4℃下保存备用。
1.3 化合物定性检测
1.3.1 酚酸鉴定试验 1mL提取物乙醇溶液加入
到质量分数为1%~5%的三氯化铁溶液中,观察颜
色,呈现蓝、暗绿或蓝紫色为酚酸类物质的阳性反应。
77 第1期 孙颖颖等:浒苔和江蓠中抑藻活性物质提取初步研究
提取物乙醇溶液点样于硅胶 G板上,氯仿∶丙
酮∶甲酸为展开剂,三氯化铁溶液为显色剂,出现墨
绿色斑点,表明存在酚酸类物质。
1.3.2 香豆素、内酯鉴定试验 加入质量分数为
1%的氢氧化钠溶液1mL到1mL提取物乙醇溶液
中,沸水浴3~4min,溶液比未加热时澄清。加入质
量分数为2%的盐酸溶液1mL酸化,静置,溶液变
浑浊,表明存在香豆素、内酯类物质。
提取物乙醇溶液点样于硅胶 G板上,石油醚∶
乙酸乙酯为展开剂,254nm下呈现蓝色荧光,表明
存在香豆素、内酯类物质。
1.3.3 生物碱鉴定试验 1mL提取物乙醇溶液加
入到碘化汞钾试剂中,充分混匀后,静置,出现白色
或浅黄色沉淀为阳性反应。
提取物乙醇溶液点样于硅胶 G板上,氯仿∶甲
醇为展开剂,碘化铋钾为显色剂,出现橘红色斑点,
表明含有生物碱类物质。
1.3.4 黄酮鉴定试验 加入适量浓氨水到1mL
提取物乙醇溶液中,出现亮黄或橙色颜色反应为阳
性反应。
提取物乙醇溶液点样于硅胶G板上,254nm下
呈现亮黄或黄绿色荧光,表明存在黄酮类物质。
1.4 抑藻活性检测
在f/2培养基中,添加实验“1.2”制备的8种组
分。随后,接种中肋骨条藻,接种细胞数量均为25
×104 mL-1,8种组分终质量浓度为1.40g/L,同时
设定添加相同体积无水甲醇的对照组,每个处理3
个重复。所有培养瓶置于GXZ-260B智能型光照培
养箱中培养10d,温度(26±1)℃,光照强度40μmol
·(m2·s)-1,光暗比为12∶12。每天定时摇动培养
瓶3次,以防止微藻附壁生长。每隔1d从培养瓶
中取1mL培养液,用Lugol’s试剂固定后,计数藻
细胞数量的变化。取样后向培养瓶中加入1mL浓
缩f/2培养液,以维持培养液体积恒定。
1.5 硅胶GF254薄层层析检测
点样粗提物的乙醇溶液于硅胶 GF254上,以氯
仿∶甲醇(16∶1)、氯仿∶甲醇(8∶1)、氯仿∶丙酮∶甲酸
(15∶3∶2)和石油醚∶乙酸乙酯(1∶1)为展开剂,254
nm下观察各分离组分的展开情况,以确定上述组
分后续分离纯化的适宜展开剂。
1.6 数据处理
实验数据采用SPSS11.5软件包进行独立样本
检验统计分析,p<0.05为显著性差异,p<0.01为
极显著性差异。
微藻生长抑制率I=(1-N/N0)×100%,
式中,N 为处理组藻细胞数量(104 mL-1);N0 为对
照组藻细胞数量(104 mL-1)。
2 结果和分析
2.1 2种海藻提取物的制备及其液液萃取分离
分别以500g浒苔干粉末和500g江蓠干粉末
为原料,制备到2.753g墨绿色浒苔提取物和5.628
g暗棕色江蓠提取物。上述2种提取物经液液萃取
分离后,分别制备到4种分离组分,质量和得率(质
量分数)如表1所示。
表1 2种海藻提取物的液液萃取分离
Table 1 Liquid-liquid extraction of two kinds of
extracts from two macroalgae
组分
浒苔 江蓠
质量/g 得率/% 质量/g 得率/%
A 0.23 8.28 1.04 18.4
B 0.42 15.2 2.40 42.6
C 1.27 46.2 1.52 27.0
D 0.14 4.98 0.15 2.60
2.2 2种海藻分离组分的化合物鉴定试验
上述8种组分用无水甲醇定容,使其终质量浓
度均为40g/L。取适量溶液进行生物碱、酚酸和内
酯、香豆素检测,结果如表2所示。
表2 2种海藻分离组分的化合物鉴定试验结果
Table 2 Compound identification test of fractions of
two kinds of extracts from two macroalgae
by liquid-liquid extraction
海藻 组分
化合物鉴定
生物碱 酚酸 内酯、香豆素
浒苔
A — —
B — —
C — —
D — — —
江蓠
A — —
B — —
C
D — — —
注:“—”表示未检测出。
由表2可以看出,浒苔分离组分 A含有酚酸,
组分B含有内酯、香豆素,组分C含有生物碱,组分
87 淮海工学院学报(自然科学版) 2014年3月
D并未检测出生物碱、酚酸和内酯、香豆素等物质;
江蓠分离组分A和组分B含有内酯、香豆素,组分
C含有生物碱、酚酸和内酯、香豆素,组分D同样未
检测出生物碱、酚酸和内酯、香豆素等物质。
2.3 2种海藻分离组分的抑藻活性
图1表明,浒苔4种分离组分中,组分A、组分
C和组分D对中肋骨条藻表现出明显的(p<0.05)
抑制作用。第8d,对中肋骨条藻的生长抑制率超过
58%。其中,组分A致使中肋骨条藻细胞接近死亡
(第6d)。组分B则明显(p<0.05)促进了中肋骨
条藻的生长。从第4d开始,使得添加组分B的实
验组藻细胞数量为对照组藻细胞数量的2.0倍,并
且,这种促进生长现象一直持续到实验结束。
江蓠4种分离组分中,组分B、组分C和组分D
对中肋骨条藻表现出明显的(p<0.05)抑制作用。
第6d,对中肋骨条藻的生长抑制率在71%以上。
在实验设定的质量浓度下,组分A未对中肋骨条藻
的生长产生明显(p>0.05)影响(图1)。
对照组
组分 A
组分 B
组分 C
组分 D
对照组
组分 A
组分 B
组分 C
组分 D
300
240
180
120
60
0
160
120
80
40
0
0 2 4 6 8 10
培养时间/d
0 2 4 6 8 10
培养时间/d
细
胞
数
量
/(1
04
m
L-
1 )
浒苔 江蓠
细
胞
数
量
/(1
04
m
L-
1 )
图1 2种海藻分离组分对中肋骨条藻生长的影响
Fig.1 Effect of fractions of two kinds of extracts from two macroalgae by liquid-liquid extraction
on the growth of Skeletonema costatum
2.4 2种海藻分离组分的硅胶GF254薄层层析分离
在上述实验基础上,选定浒苔分离组分A、组分
B和组分C以及江蓠分离组分B和组分C,采用硅
胶GF254薄层层析进行检测,以确定后续分离纯化
的适宜展开剂。表3列出了2种海藻分离组分的硅
胶GF254薄层层析分离结果。
表3 2种海藻分离组分的硅胶GF254薄层层析分离
Table 3 Silica gel GF254thin-layer chromatography of fractions of two kinds of extracts
from two macroalgae by liquid-liquid extraction
海藻 组分
化合物鉴定
生物碱 酚酸 内酯、香豆素
A 氯仿∶丙酮∶甲酸(16∶2∶2)
浒苔 B 石油醚∶乙酸乙酯(1∶1)
C 氯仿∶甲醇(8∶1)
江蓠
B 石油醚∶乙酸乙酯(1∶8)
C 氯仿∶甲醇(16∶1) 氯仿∶丙酮∶甲酸(16∶2∶2) 石油醚∶乙酸乙酯(1∶2)
在表3中,浒苔分离组分 A展开剂为氯仿∶丙
酮∶甲酸(16∶2∶2),出现5个比较明显的斑点。浒苔
分离组分B和江蓠分离组分B展开剂为石油醚∶乙
酸乙酯(1∶1)和石油醚∶乙酸乙酯(1∶8),依次出现4
个斑点和5个斑点。浒苔分离组分C以氯仿∶甲醇
(8∶1)为展开剂,出现6个斑点。江蓠分离组分C
在氯仿∶甲醇(16∶1)展开,出现6个斑点;在氯仿∶丙
酮∶甲酸(16∶2∶2)展开下,出现4个斑点;以石油醚∶
乙酸乙酯(1∶2)为展开剂时,出现3个斑点。上述5
种组分经选定的展开剂展开后,在254nm下检测,
发现所出现斑点比较分散,展开效果较好,利于后续
的分离纯化。本文中,由于2种海藻的分离组分D
的化合物定性检测结果未知,因此,目前尚未进行硅
胶GF254薄层层析检测。
97 第1期 孙颖颖等:浒苔和江蓠中抑藻活性物质提取初步研究
3 讨论
目前,已经证实海藻分泌的萜类[4-5]、不饱和脂
肪酸类[7]和酚酸类[12-16]物质具有明显的抑藻活性。
本文通过调节不同的酸碱性改变物质的解离状态,
进而实现浒苔和江蓠乙醚提取物的初步分离,依次
使浸提液弱碱化、强碱化、再酸化,制备到含有不同
物质的组分(表1和表2)。同时,抑藻活性检测表
明,浒苔分离组分A、组分C、组分D和江蓠分离组
分B、组分C、组分D均显著抑制了中肋骨条藻的生
长(图1)。表2中,浒苔分离组分 A和江蓠分离组
分C均含有酚酸类物质。这表明此2种海藻中的
酚酸类物质很可能是具有抑藻活性的物质。浒苔分
离组分C中存在生物碱类物质,江蓠分离组分B中
含有内酯、香豆素类物质,而此2种组分同样明显抑
制了中肋骨条藻的生长,表明生物碱和内酯、香豆素
很可能也具有抑藻活性。浒苔分离组分D和江蓠
分离组分D中均未检测出酚酸、生物碱和内酯、香
豆素等物质,因此,其抑藻成分还有待进一步研究。
此外,值得注意的是,浒苔分离组分B明显促
进了中肋骨条藻的生长(图1),而检测发现组分B
中含有内酯、香豆素(表2)。结果表明,此组分中很
可能具有促进生长的物质,或抑藻活性物质浓度较
低,在低浓度时对中肋骨条藻的生长表现出了促进
作用,具体原因还需要进一步研究。更进一步,采用
硅胶GF254薄层层析对浒苔分离组分 A、组分B和
组分C以及江蓠分离组分B和组分C进行检测,确
定了此5种组分后续分离纯化的适宜展开剂,为后
续研究浒苔和江蓠抑藻活性物质的分离纯化奠定了
良好的实验基础。
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(责任编辑:褚金红)
08 淮海工学院学报(自然科学版) 2014年3月