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海头红乙醇提取物的化学成分分析



全 文 :0 引言
海头红(Plocamium telfairiae Harv.)为红藻门杉藻
目海头红科海头红属海藻,生长在低潮带岩滩上,主要
分布于太平洋西海岸。国内外对海头红属的多种海藻
的化学成分进行了研究,结果表明海头红属的许多海
藻含有多种卤代单萜[1-3]。但关于海头红属中的海头红
种的化学成分研究的报道较少见,仅国内少数学者对
其进行了研究。苑辉卿等对青岛沿海的海头红的成分
进行了分析,鉴定了三十四烷、四十三烷、β-谷甾醇、对
羟基苯甲醛、尿嘧啶等 10个化合物[4-5],张翼等人对海
头红抗肿瘤成分进行了研究,报道了胆甾醇、3-β-乙
酰氧基胆甾-5-烯-7-酮、胆甾醇-十八烷酸酯等6个化合
物[6]。课题组前期对海头红提取物的抗菌活性进行了
研究,发现海头红的乙醇提取物对食用菌生产中的竞
争性杂菌具有较好的抑制活性[7],但是对其具体抗菌
活性的来源还不清楚,而且有关海头红中抗菌化学成
分的研究目前还处于空白的状态。因此,笔者尝试对
海头红乙醇提取物中的抗菌成分进行进一步的追踪分
离,通过分离出其中的主要抗菌成分,继而明确其抗菌
活性的来源,从而为相关抑菌机理的研究和应用提供
基金项目:福建省自然科学基金计划资助项目“海头红提取物对食用菌病害菌抑制作用的研究”(2010J01100)。
第一作者简介:林勇,男,1971年出生,福建平潭人,副研究员,硕士,主要从事食用菌天然产物研究。通信地址:350003福建省福州市五四路247号
福建省农科院创新大楼1215室,Tel:0591-87869480,E-mail:lforesty@163.com。
通讯作者:欧阳桐娇,女,1963年出生,福建福州人,副研究员,本科,主要从事生物技术和天然产物研究。通信地址:350003福建省福州市五四路247
号福建省农科院创新大楼1215室,Tel:0591-57869480,E-mail:lforesty@126.com。
收稿日期:2013-08-09,修回日期:2013-10-09。
海头红乙醇提取物的化学成分分析
林 勇 1,欧阳桐娇 2,张 迪 1,王宏雨 1,毛方华 1
(1福建省农业科学院食用菌研究所,福州 350003;2福建省农业科学院生物技术究所,福州 350003)
摘 要:研究红藻海头红(Plocamium telfairiae Harv.)的化学成分,分析其抗菌活性来源。通过硅胶柱色
谱、Sephadex LH-20凝胶柱色谱和薄层色谱对海头红乙醇提取物的抗菌成分进行活性追踪分离,并通过
质谱和波普数据分析鉴定化合物的结构。在分离过程中得到 4种化合物,通过GC-MS、1H-NMR和
13C-NMR对化合物进行分析鉴定,经鉴定4种化合物分别为十六烷酸、十八烷酸、对羟基苯甲酸、邻苯二
甲酸二辛脂,对羟基苯甲酸为海头红乙醇提取物中的一种抗菌化合物。
关键词:海头红;乙醇提取物;化学成分
中图分类号:R284.2 文献标志码:A 论文编号:2013-0599
Studies on the Chemical Compounds of the Ethanol Extract of Plocamium telfairiae Harv.
Lin Yong1, Ouyang Tongjiao2, Zhang Di1, Wang Hongyu1, Mao Fanghua1
(1Institute of Edible Fungi, Fujian Academy of Agricultural Science, Fuzhou 350003, Fujian China;
2Biotechnology Institute, Fujian Academy of Agricultural Science, Fuzhou 350003, Fujian China)
Abstract: To study the chemical constituents and antimicrobial compounds of Plocamium telfairiae Harv., the
silica gel column, SephadexLH-20 column and thin layer chromatographic techniques were applied to separate
and purify the compounds. structures of compounds were confirmed by the data of mass spectrum and spectral.
Four compounds were isolated from the ethanol extract of Plocamium telfairiae Harv.. Then these compounds
were identified by GC-MS, 1H-NMR and 13C-NMR spectral analysis. Four compounds were identified as
n-hexadecanoic acid, octadecanoic acid, 4-hydroxybenzoic acid, dioctyl phthalate. The 4-hydroxybenzoic acid
was an antimicrobial compounds from ethanol extract of Plocamium telfairiae Harv..
Key words: Plocamium telfairiae Harv.; Ethanol Extract; Chemical Compounds
www.caaj.org
农学学报 2014,4(1):90-93
Journal of Agriculture·· 90
参考。
1 材料与方法
1.1 仪器与材料
1.1.1 提取材料 海头红采集于福建石狮市永宁镇海岸
岩滩,采回后用清水洗去藻体表面杂质,再次用蒸馏水
洗净,然后放置于室内阴干备用。
1.1.2 试剂 Sephadex LH-20(Pharmacia公司);柱层析
用200-300目硅胶(国药试剂集团有限公司);GF254薄
层层析硅胶板(青岛海洋化工厂);其他常规药品、试剂
为国产分析纯。
1.1.3 仪器 安捷伦6890/5973n色谱-质谱联用仪(英国
安捷伦公司);AVANCE III 500核磁共振仪(瑞士
Bruker)。
1.2 试验方法
1.2.1 海头红提取物的制备 将已经阴干的海头红,于
45℃下烘干24 h后用高速万能粉碎机粉碎成粉末。取
海头红藻粉 2.5 kg,用 3倍体积量的 95%乙醇浸提 2
次,每次浸提3天。将提取液过滤、旋转蒸发仪减压浓
缩后析出大量无机盐,过滤取滤液继续浓缩得到黑褐
色浸膏60.25 g,占藻粉总重的2.4%。
1.2.2 海头红提取物的分离 将海头红提取物浸膏以
70%甲醇溶解分散,依次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯萃
取,石油醚萃取完后先用旋转蒸发仪蒸掉甲醇,再用氯
仿和乙酸乙酯进行萃取,每种溶剂萃取 3次。将萃取
收集的各部分溶剂用旋转蒸发仪蒸干获得各萃取部
分,分别得到石油醚萃取部分 25.8 g(1.7%)、氯仿萃取
部分17.5 g(0.7%)、乙酸乙酯萃取部分9.1 g(0.36%)。
石油醚萃取部分通过硅胶柱层析,以石油醚-乙酸
乙酯[(20~1):1]梯度洗脱,最后以乙酸乙酯清柱,获得
PE1-PE11共 11个级分,PE2级份以正己烷:二氯甲烷:
甲醇=3:3:1为洗脱剂在SephadexLH-20凝胶柱上进一
步纯化得到白色鳞状化合物1约200 mg。
氯仿萃取部分部分进行减压硅胶柱层析,200~
300目硅胶,干法上样,氯仿萃取相以石油醚-丙酮[(20:1)~
(1:10)]进行梯度洗脱,以丙酮清柱,获得PeA1~PeA13
共13个级份。PeA1-PeA2级分以正己烷:二氯甲烷:甲
醇=3:3:1为洗脱剂在SephadexLH-20层析柱上进一步
纯化得到白色粉末状化合物2约10 mg;PeA5-PeA7级
分继续通过硅减压胶柱层析以氯仿-甲醇[(15~5):1]梯
度洗脱,获得 PeAL1~PeAL24 共 24 个流份,通过
GF254 硅胶板薄层层析检测合并相同部分,
PeAL3~PeAL4级分得到油状化合物4约80 mg。
乙酸乙酯萃取部分通过硅胶柱层析,以石油醚-乙
酸乙酯(5:1~1:5)进行梯度洗脱,以乙酸乙酯清柱,获得
PeE1~PeE11共11个级分;PeE2~PeE6部分继续通过硅
胶层析以氯仿 -甲醇 [(15~3):1]进行梯度洗脱,得到
PeEC1~PeEC32共 32个级份,PeEC5~PeEC7得到有抗
菌 活 性 的 油 状 部 分 D,PeEC9~PeEC12 级 分 上
Sephadex LH-20层析柱进一步纯化,以氯仿:甲醇=1:1
洗脱得到12个流动分,其中级份3~4通过丙酮反复重
结晶得到针状结晶化合物3约15 mg。
1.2.3 海头红化学成分的仪器分析 GC-MS仪系安捷
伦 6890/5973n色质联用仪,色谱柱 DB-5ms毛细管
柱。气相色谱条件:进样口温度:250℃;分流比 50:1;
升温程序:100℃(5 min)→5℃/min→280℃(5 min)质谱
条件:离子源 EI;电离电压 70 eV;扫描范围:50~
500 amu。核磁共振波普分析采用Bruker的AVANCE
III 500型核磁共振仪,频率500 MHz,位移值(δ)用ppm
表示,以TMS作为内标,偶合常数(J)用Hz表示。
2 分析鉴定
2.1 化合物1
白色细鳞片状粉末,1H-NMR(CDCl3, 500 MHz)δ:
0.88(3H, t, J=6.5 Hz),1.22(24H, m),1.50(2H, m), 2.28
(2H, t, J=7.0 Hz); 13C-NMR(CDCl3, 125 MHz)δ: 180.34,
34.18, 31.82, 29.57, 29.39, 29.34, 29.26, 29.08, 27.35,
24.70, 22.70, 14.05; GC-MS: Tr=9.96 min, Area=100%,
Qual=98 (n-hexadecanoic acid); EI-MS m/z: 256[M] + ,
241, 239, 227。通过质谱数据库检索以及与相关文献
的核磁数据对比[8],该化合物数据与十六烷酸信息一
致,故确定化合物1为十六烷酸。
2.2 化合物2
白色粉末,1H-NMR(CDCl3, 500 MHz)δ: 0.88(3H,
t, J=6.5 Hz), 1.26(28H, m), 1.58(2H, m), 2.30(2H, t, J=
7.5 Hz); 13C-NMR(CDCl3, 125 MHz)δ: 180.21, 34.08,
31.90, 29.75, 29.66, 29.64, 29.59, 29.45, 29.38, 29.26,
24.70, 22.70, 14.08; GC-MS: Tr=12.82 min,Area=98%,
Qual=99 (Octadecanoic acid); EI-MS m/z : 284[M] + ,
256, 241, 213, 199。通过质谱数据库检索以及于相关
文献的核磁数据对比[9],该化合物数据与十八烷酸信
息一致,故确定化合物2为十八烷酸。
2.3 化合物3
白色针状结晶,1H-NMR(CD3COCD3, 500 MHz)
δ: 6.93(2H, d, J=8.5 Hz), 7.93(2H, d, J=8.5 Hz);
13C-NMR(CD3COCD3, 125 MHz)δ: 115.73, 122.49,
132.51, 162.38, 167.16; GC-MS: Tr=4.1 min, Area=
95%, Qual=59 (Benzoic acid, 4-methoxy-) ; EI-MS m/z:
138[M]+, 121, 93。将核磁数据和质谱信息与相关文献
的对比,该化合物数据与对苯羟基苯甲酸的数据基本
·· 91
林 勇等:海头红乙醇提取物的化学成分分析
一 致 [10-11],故 确 定 化 合 物 3 为 对 羟 基 苯 甲 酸
(p-hydroxybenzoic acid)。
2.4 化合物4
淡黄色油状液体,1H-NMR(CDCl3, 500 MHz)δ:
0.93(12H, m), 1.42(16H, m), 1.61(2H, m), 4.12(4H, dd,
J=11.0 Hz, 5.2 Hz), 7.52(2H, dd, J=6.0 Hz, 3.0 Hz), 7.69
(2H, dd, J=6.0 Hz, 3.0 Hz); 13C-NMR(CDCl3,125 MHz)
δ: 167.18, 132.58, 130.9, 128.64, 68.0, 38.67, 30.16,
28.62, 24.04, 22.96, 14.42, 10.65; GC-MS: Tr=19.2 min,
Area=93%, Qual=90 (1,2-Benzenedicarboxylic acid, Bis
(2-ethylhexyl) ester); EI-MS m/z: 279, 251, 167, 149。
通过质谱数据库检索以及于相关文献的核磁数据对
比[12-13],该化合物数据与邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯
信息一致,故确定化合物为邻苯二甲酸二(2-乙基己
基)酯,又名邻苯二甲酸二辛脂。
3 讨论
笔者首次对海头红乙醇提取物中的抗菌成分进
行了追踪分离,并对追踪分离过程中获得的几种化合
物并进行了分析鉴定。在研究过程中,从乙酸乙酯萃
取相中分离到了具有抗菌活性的油状级分D和对羟基
苯甲酸。通过对D级分进行GC-MS分析发现其中的
抗菌成分为对羟基苯甲醛,但由于D级分样品数量有
限,笔者未对D级分进行进一步的分离,苑辉卿等[5]在
对海头红化学成分研究过程中分离也到了对羟基苯甲
醛。另外一个抑菌成分对羟基苯甲酸与对羟基苯甲醛
是类似物,其可由对羟基苯甲醛氧化产生。由此可见,
海头红藻体内这些酚类物质的含量是较高的,其有可
能是海头红乙醇提取物抗菌活性的主要来源。
对羟基苯甲酸的脂类衍生物又称为尼泊金脂,是
一类低毒、高效、用量少、抑菌谱和pH适用范围广的优
良抗菌防腐剂[14],其中的对羟基苯甲酸甲酯及其钠盐
和对羟基苯甲酸乙酯及其钠盐在GB2760中列为可在
直接摄入食品中应用的防腐剂[15]。目前的研究表明,
对羟基苯甲酸脂类的抑菌力和抑菌谱特性可以由其碳
链长度进行调整[14],同时有些对羟基苯甲酸脂类例如
对羟基苯甲酸壳聚糖脂还具有较好的高温稳定性[16],
因而其对食用菌栽培料中杂菌的防治具有一定的应用
前景。目前为止,未见有对羟基苯甲酸脂类在该领域
应用的研究报道,有待进一步开展相关复配抗菌剂的
研究。
笔者在海头红乙醇提取物的抗菌成分的活性追
踪过程中,对一些抗菌级分的抑菌活性进行了检测,相
关内容另文报道。在对天然抗菌成分的分离鉴定研究
中,分离物的活性的检测是必不可少的环节,天然产物
中活性成分的含量一般比较低,而传统检测方法大多
需消耗较多样品,这就导致在追踪分离过程中常常发
生未分到目标化合物样品就已消耗殆尽的情况。笔者
在研究过程中也犯了同样的错误,导致许多活性级分
的丢失,仅少数含量较高的成分能完成纯化鉴定。因
而,为了提高活性成分追踪分离的效率和全面性,有必
要改进活性跟踪的检测方法,采用诸如TLC-生物自显
影技术[17]、酶标仪浊度法[18]等新型的微量检测手段,对
海头红乙醇提取物再进行系统性的分离、分析。
试验过程中还从海头红的乙醇提取物中分离到了
邻苯二甲酸二辛酯,邻苯二甲酸二辛酯目前多用作塑
料增塑剂,在各种医疗用品中广泛使用。因而,其有可
能源自试验操作过程中的容器污染。张翼等[19]对海头
红的脂溶性成分的研究中也发现了邻苯二甲酸二辛脂
和其他邻苯二甲酸脂类,它们的含量在检测样品中达
到了 50.42%,含量之高远超出外源污染合理值,因而
推测邻苯二甲酸脂类亦有可能是海头红本身的次生代
谢产物,有待进一步研究确认。
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(上接第32页)
一定程度的富集,但并不显著;生长年限对灌丛根际有
效磷含量的影响并无明显规律,0~5年小叶锦鸡儿灌
丛根际土的有效磷含量出现了亏缺,10~30年根际土
的有效磷含量有明显的富集作用;速效钾含量会随着
生长年限的增加出现消耗,且根际富集效应明显。
土壤酶是存在于土壤中各酶类的总称,是土壤的
组成成分之一。土壤酶活性包括已积累于土壤中的酶
活性,也包括正在增殖的微生物向土壤释放的酶活
性。它主要来源于土壤中动物、植物根系和微生物的
细胞分泌物以及残体的分解物,与土壤中发生的生物
化学过程关系密切[19]。本研究表明:随着灌丛定植年
限的延长,在 5~30年变化过程中,土壤过氧化氢酶和
碱性磷酸酶活性在 5~10年均处于快速增长期、10~20
年处于缓慢提高期,20~30年处于缓慢降低期。
平茬是利用小叶锦鸡儿萌蘖能力强的特性,利用
人力定期将地面上部枝条剪去,以促进新的枝条萌
生 [20-21]。因此,综合考虑黄土高原植被的可持续性,建
议小叶锦鸡儿灌丛林应在30年时及时平茬利用。
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