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猫儿屎内生真菌DS58次生代谢产物化学成分的分离鉴定及活性研究



全 文 :第34卷 第4期               陕西科技大学学报           Vol.34No.4
 2016年8月            Journal of Shaanxi University of Science &Technology       Aug.2016
* 文章编号:1000-5811(2016)04-0145-05
猫儿屎内生真菌DS58次生代谢产物
化学成分的分离鉴定及活性研究
杨秀芳,张影珍,马养民*
(陕西科技大学 化学与化工学院 教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西 西安 710021)
摘 要:从猫儿屎内生真菌黑曲霉DS58的发酵物中分离出6个化合物,通过化合物的理化性
质、波谱数据鉴定出这6个化合物分别为4-甲氧基-6-(3-甲基-丁酰基)-吡喃-2-酮、campyrone
A、3-羟基-3甲氧基羰基戊二酸、4-乙酰氨基丁酸、malformin A1 和asperpyrones A,其中4-甲
氧基-6-(3-甲基-丁酰基)-吡喃-2-酮是首次被发现的新化合物,3-羟基-3甲氧基羰基戊二酸是
首次从真菌发酵物中分离得到.并对分离获得的化合物的抑菌活性、抗氧化活性进行测试,结
果表明:2,5-二羟基苯乙酸及其衍生物具有广普的抑菌作用和良好的抗氧化活性,3-羟基-3甲
氧基羰基戊二酸对番茄灰病菌和白菜黑斑病菌的 MIC为31.5μg/mL.
关键词:猫儿屎;内生真菌;代谢产物;化学成分;生物活性
中图分类号:TQ041+.7    文献标志码:A
Antimicrobial activity and isolation and identifition of the secondary
metabolites from endophytic fungi DS58of Decaisnea fargesi
YANG Xiu-fang,ZHANG Ying-zhen,MA Yang-min*
(Colege of Chemistry and Chemical Engineering,Key Laboratory of Auxiliary Chemistry & Technology for
Chemical Industry,Ministry of Education,Shaanxi University of Science &Technology,Xi′an 710021,China)
Abstract:Six known compounds had been isolated from the Aspergillus.niger DS58of De-
caisneafargesii.Their structures were identified by physicochemical properties and spectra a-
nalysis.Six compounds were obtained and identified as 4-methoxy-6-(3-methyl-butyryl)-
pran-2-one,campyrone A,3-hydroxy-3-(methoxycarbonyl)pentanedioic acid,4-acetamidobu-
tanoic acid,malformin A1and asperpyrones A.4-methoxy-6-(3-methyl-butyryl)-pran-2-one is
a new one which was isolated from the natural.3-hydroxy-3-(methoxycarbonyl)pentanedio-
ic acid was isolated from the culture of the fungi for the first time.Compounds′antibacterial
activity and antioxidant activity test showed that the 2,5-dihydroxy benzeneacetic acid and its
derivatives are widely bacteriostasis and good antioxidant activity,3-hydroxy-3-(methoxycar-
bonyl)pentanedioic acid has an effectively inhibit in plant pathogenic fungi.The MIC of Bot-
rytis cinerea and Alternaria brassicae(Berk.)is 31.5μg/mL.
Key words:Decaisnea fargesii;endophytic fungi;metabolites;chemical constituents;bioac-
tivities
* 收稿日期:2016-02-11
基金项目:陕西省科技厅自然科学基础研究计划项目(2014JZ003)
作者简介:杨秀芳(1963-),女,陕西铜川人,教授,研究方向:天然产物的提取及开发
通讯作者:马养民(1963-),男,陕西乾县人,教授,博士生导师,研究方向:天然产物,mayangmin@sust.edu.cn
陕西科技大学学报 第34卷
0 引言
猫儿 屎 (Decaisnea fargesii),系 木 通 科
(Lardiya balaeeae),属落叶灌木[1].猫儿屎的浆果
形如缩小的香蕉,故又称野香蕉,成熟后颜色由
绿变成蓝色或蓝紫色,是亟待开发的野生植物资源
之一,主要分布于甘肃、安徽、湖北、湖南、浙江、江
西及西南等省区,陕西秦巴山区猫儿屎野生资源也
极其丰富[2].其味辛、甘、性平,根及果实甘、凉[3],
据记载有解毒、杀菌、利尿、催生、镇痛等功效,主治
肺结核、咳嗽、风湿性关节痛、阴痒和疝气等症[4].
目前对猫儿屎的研究仅限于该植物的化学成
分,孔杰[5]从猫儿屎植物的茎中分离并鉴定了10
个皂苷化合物.对猫儿屎内生真菌的研究仅在本课
题组开展,王鹏飞等[6]从秦岭太白山猫儿屎的根、
茎、叶中分离到内生真菌91株,通过形态学鉴定这
91株内生真菌分属于6目7科15属,其中曲霉属
为优势种属,通过活性测试,得到4株(DS37、
DS58、DL06和DL14)强活性菌株.本研究以DS58
为目标菌株,对DS58菌株进行ITS序列测定,最
终将 DS58菌株鉴定为黑曲霉(Aspergillus.ni-
ger),Genbank登录号为KJ623700[7].本文在前报
道[7]的基础上,对猫儿屎内生真菌DS58次生代谢
产物的化学成分进行了再研究,又分出6个化合
物,并对其结构进行了鉴定.另外,对猫儿屎内生真
菌DS58分离获得的14个化合物的活性进行了分
析测试.其研究结果将为猫儿屎内生真菌资源的综
合开发利用提供理论依据.
1 材料与方法
1.1 菌株
菌株DS58分离自秦岭太白山猫儿屎植物的
茎部,经纯化培养后以PDA斜面培养基4℃保存;
4株活性测试细菌绿脓杆菌、乳链球菌、金黄色葡
萄球菌、大肠杆菌;4株植物病原真菌番茄灰霉病
菌、白菜黑斑病菌、烟草霜霉病菌、苹果树腐烂病
菌.以上菌株均保存于课题组实验室.
1.2 仪器、培养基和试剂
Bruker avance III-400MHz超导核磁共振仪
(瑞士布鲁克公司);EV311型旋转薄膜蒸发仪(北
京莱伯特科仪器有限公司);柱层析硅胶(200~
300目)和薄层层析硅胶G(青岛海洋化工有限公
司);XT5型显微熔点测定仪(北京市科仪电光仪
器厂);YX-2803型手提式蒸汽压力灭菌锅(江阴
滨江医疗设备有限公司);ZHJH-C11098型超净工
作台(上海智城分析仪器制造有限公司);HF2000
型酶标仪(北京华安麦科生物技术有限公司);
costar96孔酶标板(3590)(美国Corning Costar公
司).真菌培养基(马玲薯浸出液200g,琼脂20g,
葡萄糖20g,蒸馏水1 000mL,pH 7.0);细菌培养
基(牛肉膏0.5g,琼脂2.0g,蛋白胨1.0g,NaCl
0.5g,水100mL,pH 7.0~7.2,121℃灭菌20
min).试剂均为国产分析纯.
1.3 代谢产物的提取分离、鉴定
将风干的固体发酵物用乙酸乙酯萃取6次,减
压浓缩得230.24g.采用硅胶柱色谱分离,以石油
醚∶乙酸乙酯梯度洗脱,得到6个组分(Fr.1-Fr.
6),其中从Fr.1、Fr.2中依次得到化合物1~8,从
Fr.3中得到化合物9、10,从Fr.4中得到化合物
11,从Fr.5中得到化合物12,从Fr.6中得到化合
物13和14.所有化合物经1 H-NMR、13 C-NMR和
ESI-MS分析确定结构.
1.4 抑菌活性测定
分别选取绿脓杆菌、乳链球菌、金黄色葡萄球
菌、大肠杆菌、苹果腐烂病菌(C.m)、烟草赤星病菌
(P.a)、番茄灰霉病菌(B.c)、白菜黑斑病菌(A.b)
作为测试菌,采用最小抑菌浓度法对猫儿屎内生真
菌DS58次生代谢产物分离得到的化合物的抑菌
活性进行测试,具体操作方法见参考文献[8].
1.5 抗氧化活性测定
参照文献[9],采用96孔板,以Vc为对照品,
对分离得到的具有酚羟基结构的化合物进行清除
DPPH的抗氧化测试.重复实验3次,计算样品对
DPPH自由基清除率.
2 结果与分析
2.1 菌株DS58代谢产物
从菌株DS58固体发酵物中共分离得到14个
化合物,其中化合物1至8的结构解析已作报道,
见参考文献[7],下面就另6个化合物结构解析如
下.
化合物9:白色针状晶体,易溶于氯仿.mp.
101.8℃~102.4℃,分子式C11H14O4,HRESI-
MS m/z,233.079 2[M + Na]+ (计 算 值 为
233.079 0).1 H-NMR (400 MHz, CDCl3 )δ
(ppm):6.78(1H,d,J=2.3Hz,H-5),5.73(1H,
d,J=2.1Hz,H-3),3.87(3H,s,4-OCH3),2.80
·641·
第4期 杨秀芳等:猫儿屎内生真菌DS58次生代谢产物化学成分的分离鉴定及活性研究
(2H,d,J=6.8Hz,H-8),2.22~2.28(1H,m,H-
9),0.91(6H,d,J=6.64Hz,H-10,11);1C-NMR
(100MHz,CDCl3)δ(ppm):193.47(C-7),169.90
(C-4),162.42(C-2),154.89(C-6),103.72(C-5),
93.51(C-3),56.39(4-OCH3),46.80(C-8),24.27
(C-9),22.52(C-10,C-11).对比相关文献[10],结
合HMBC、DEPT-135确定化合物9为4-甲氧基-
6-(3-甲基-丁酰基)-吡喃-2-酮,结构式如图1所示.
图1 化合物9的结构
化合物10:白色晶体(甲醇),mp.147℃~148
℃.1 H-NMR(400 MHz,CDCl3),δ(ppm):8.32
(1H,d,J=8.6Hz,-NH),6.10(1H,d,J=1.8
Hz,H-5),5.58(1H,d,J=1.8Hz,H-3),4.39
(1H,t,J=8.4Hz,H-7),1.79(1H,m,H-8),
3.80(3H,s,CH3O-4),1.44~1.22(2H,m,H-
9),1.87(3H,s,H-2),0.83(3H,t,J=7.2Hz,
H-10),0.78(3H,d,J=6.4Hz,H-11);13 C-NMR
(100MHz,CDCl3)δ(ppm):170.69(C-4),169.19
(C-1′),163.82(C-2),163.24(C-6),99.99(C-5),
87.82(C-3),56.37(4-OCH3),54.91(C-7),25.94
(C-8),24.53(C-9),22.35(C-2′),15.41(C-11),
10.78(C-10),与文献[11]对比,结合DEPT-135确
定化合物10为campyrone A,结构式如图2所示.
图2 化合物10的结构
化合物11:白色针状结晶(甲醇),mp.163℃
~165 ℃.1 H-NMR (400 MHz,DMSO-d6)δ
(ppm):12.29(2H,s,-COOH),5.48(1H,s,-
OH),3.63(3H,s,-OCH3),2.64~2.82(4H,
AB峰,J=15.3 Hz,-CH2);13 C-8NMR(100
MHz,DMSO-d6)δ(ppm):73.37(-COOCH3),
171.05(-COOH),72.87(C-3),51.94(-
OCH3),42.92(-CH2).以上数据与文献[12]所
报道的基本一致,确定化合物11为3-羟基-3甲氧
基羰基戊二酸,结构式如图3所示.
图3 化合物11的结构
化合物12:无色晶体(甲醇),mp:121 ℃~
123℃.1 H-NMR(400MHz,DMSO-d6)δ(ppm):
12.05(1H,s,-COOH),7.82(1H,s,-NH),
3.00~3.05(2H,m,H-4),2.19~2.23(2H,t,J
=7.2Hz,H-2),1.57~1.64(2H,m,H-3),1.79
(3H,s,H-6);13 C-NMR(100MHz,DMSO-d6)δ
(ppm):174.19(-COOH),169.08(C-5),37.85
(C-4),31.02(C-2),24.55(C-3),22.54(C-6).与
文献[13]的数据基本一致,结合DEPT-135,确定
化合物12为4-乙酰氨基丁酸,结构式如图4所示.
图4 化合物12的结构
化合物13:白色絮状物,难溶于甲醇.HRESI-
MSm/z,552.228 6 [M + Na]+ (计 算 值 为
552.229 0).1 H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ
(ppm):8.89(1H,d,J=3.84Hz,NH-18),8.63
(1H,d,J=6.76Hz,NH-12),8.01(1H,d,J=
8.76Hz,NH-1),7.39(1H,d,J=9.12Hz,NH-
6),7.12(1H,d,J=11.0Hz,NH-21),4.72(1H,
ddd,J=15.28,10.92,4.56Hz,H-21),4.47(1H,
ddd,J=15.2,9.2,6.4Hz,H-6),3.93(1H,s,H-
1),3.88(1H,dd,J=10.52,6.36Hz,H-12),
3.19(2H,m,19-a),3.52(1H,19-b),3.19(2H,m,
22-a),3.25(1H,22-b),2.05(1H,m,H-2),1.56
(1H,m,H-8),1.32(1H,m,7-a),1.42(1H,m,7-
b),1.14(1H,m,14-a),1.53(1H,m,14-b),0.89
(3H,d,J=6.6Hz,CH3-9),0.87(3H,d,J=6.6
Hz,CH3-10),0.82~0.84(9H,叠加的d,J=6.84
Hz,CH3-3,CH3-4,CH3-15),0.79(3H,d,J=
6.84Hz,CH3-16);13 C-NMR(100MHz,DMSO-
d6)δ(ppm):173.96(20-CONH-),172.99(11-
CONH-),172.75(17-CONH-),170.52(5-
·741·
陕西科技大学学报 第34卷
CONH-),169.68(23-CONH-),58.76(C-1),
57.97(C-12),52.84(C-21),52.32(C-18),50.27
(C-6),46.15(C-19),45.15(C-22),40.82(C-7),
33.93(C-13),26.76(C-2),24.69(C-14),24.43
(C-8),22.67(C-9),21.71(C-10),19.65(C-3),
18.66(C-4),14.88(C-16),9.94(C-15).与文献
[14]的数据基本一致,结合 DEPT-135和 HSQC
确定化合物13为 malformin A1,结构式如图5所
示.
图5 化合物13的结构
化合物 14:黄绿色粉末状,mp.223 ℃ ~
224℃.1 H-NMR(400MHz,DMSO-d6)δ(ppm):
15.12(1H,s,5′-OH),12.92(1H,s,5-OH),
10.19(1H,s,8-OH),6.15(1H,d,J=2.13Hz,9′-
H),6.57(1H,d,J=2.26Hz,7′-H),7.09(1H,s,
7-H),6.99(1H,s,6-H),6.53(1H,s,3-H),6.22
(1H,s,3′),3.93(3H,s,6′-OCH3),3.59(3H,s,
8′-OCH3),3.41(3H,s,10-OCH3),2.48(3H,s,
2-CH3),2.15(3H,s,2′-CH3).13 C-NMR(100
MHz,DMSO-d6)δ(ppm):183.95(4′-CO-),
182.35(4-CO-),168.48(C-2′),167.96(C-2),
162.06 (C-5′),161.14(C-8′),160.83 (C-6′),
158.45(C-8),156.88(C-10),155.55(C-5),154.74
(C-10b),150.27(C-10a′),140.15(C-6a),140.07
(C-9a′),116.22(C-9),110.02(C-3),108.10(C-
4a),107.60(C-5a′),106.57(C-10a,C-3′),105.24
(C-7),105.18(C-10′),104.44(C-6),103.33(C-
4a′),96.89(C-9′),96.41(C-7′),60.99(10-
OCH3),56.09(6′-OCH3),55.06(8′-OCH3),
20.15(2′-CH3),19.88(2-CH3),查阅相关文献
[15,16],确定化合物14为asperpyrones A,结构
式如图6所示.
图6 化合物14的结构
2.2 化合物抑菌活性
从菌株DS58发酵物中分离得到的14个化合
物抑菌活性测试结果见表1、表2所示.
表1 化合物对细菌抑菌活性测试结果
化合物
最小抑菌浓度 MIC/(μg/mL)
革兰氏阳性菌
金黄色葡萄球菌 乳链球菌
革兰氏阴性菌
大肠杆菌 绿脓杆菌
β-谷甾醇*(1) 250 >500  250 >500
5α,8α-环二氧麦角甾-6,22-二烯-3β-醇*(2) >500 >500 >500 >500
5-羟基-2(3H)-苯并呋喃酮*(3) 62.5  125  62.5  62.5
2,5-二羟基苯乙酸乙酯*(4) 62.5  125  62.5  31.2
2,5-二羟基苯乙酸甲酯*(5) 15.6  62.5  31.2  31.2
琥珀酸*(6) >500 >500 >500 >500
2,5-二羟基苯乙酸*(7) 62.5  62.5  125  125
cannabifolactone A*(8) 125  125  62.5  62.5
4-甲氧基-6-(3-甲基-丁酰基)-吡喃-2-酮(9) 125  125  62.5  62.5
campyrone A(10) >500 >500  250  250
3-羟基-3甲氧基羰基戊二酸(11) 125  250  62.5  125
4-乙酰氨基丁酸(12) 125  250  125  62.5
malformin A(13) 62.5  125  62.5  62.5
asperpyrones A(14) 31.2  125  62.5  125
硫酸链霉素 7.8  7.8 - -
青霉素钠 - - 1.95  1.95
  注:“-”为未设置实验 “*”为原来分离出的化合物,具体见参考文献[7].
·841·
第4期 杨秀芳等:猫儿屎内生真菌DS58次生代谢产物化学成分的分离鉴定及活性研究
表2 化合物对植物病原菌的抑菌活性测试结果
化合物
最小抑菌浓度 MIC/(μg/mL)
B.c  A.b  P.a  C.m
β-谷甾醇*(1) >500 >500 >500 >500
5α,8α-环二氧麦角甾-6,22-二烯-3β-醇*(2) >500 >500 >500 >500
5-羟基-2(3H)-苯并呋喃酮*(3) 62.5  62.5  62.5  31.2
2,5-二羟基苯乙酸乙酯*(4) 62.5  31.2  62.5  31.2
2,5-二羟基苯乙酸甲酯*(5) 62.5  31.2  31.2  31.2
琥珀酸*(6) >500 >500 >500 >500
2,5-二羟基苯乙酸*(7) 62.5  31.2  62.5  125
cannabifolactone A*(8) 125  62.5  62.5  125
4-甲氧基-6-(3-甲基-丁酰基)-吡喃-2-酮(9) 125  62.5  62.5  62.5
campyrone A(10) >500 >500 >500 >500
3-羟基-3甲氧基羰基戊二酸(11) 31.2  31.2  62.5  62.5
4-乙酰氨基丁酸(12) >500 >500 >500 >500
malformin A(13) 62.5  125  125  125
asperpyrones A(14) 125  125  250  250
酮康唑 7.81  7.81  15.6  31.2
  由表2可知,化合物3、4、5、7、8、9、11、13、14
对4株细菌和4株真菌表现出不同的抑制作用,其
中化合物3、4、7、9对细菌和真菌有良好的抑制作
用,化合物5的抑菌效果最强,对金黄色葡萄球菌
的 MIC为15.6μg/mL,化合物11表现出良好的
抗真菌能力,对番茄灰霉病菌、白菜黑斑病菌 MIC
为31.2μg/mL.
2.3 化合物抗氧化活性
对分离得到的具有酚羟基化合物3、4、5、7、8、
14进行抗氧化活性测试,结果如表3所示.其中化
合物3的抗氧化活性最好(IC50=4.124μg/mL),
且它的同系物抗氧化能力均与Vc相当.
表3 自由基清除率测试结果
样 品 拟合方程 IC50/(μg/mL)
5-羟基-2(3H)-苯并呋喃酮(3) y=3.947x+33.72  4.124
2,5-二羟基苯乙酸乙酯(4) y=0.295x+48.33  5.661
2,5-二羟基苯乙酸甲酯(5) y=0.512x+47.21  5.449
2,5-二羟基苯乙酸(7) y=4.755x+22.47  5.790
cannabifolactone A(8) y=0.529x+46.65  5.789
asperpyrones A(14) y=0.044x+33.92  365.48
Vitamin C  y=7.248x+5.289  6.169
3 结论
(1)从猫儿屎内生真菌黑曲霉DS58的固体发
酵物中又分离得到了6个化合物,其中4-甲氧基-
6-(3-甲基-丁酰基)-吡喃-2-酮是新化合物,3-羟基-
3甲氧基羰基戊二酸是首次从真菌代谢物中得到.
结合文献[7]可知,株菌DS58可产生2,5-二羟基
苯乙酸及其衍生物.
(2)化合物的生物活性(抑菌活性和抗氧化活
性)显示菌株DS58产生的2,5-二羟基苯乙酸及其
衍生物具有广普的抑菌效果和良好的抗氧化活性.
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