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水蓼化学成分抑菌和抗氧化活性研究



全 文 :第35卷 第1期               陕西科技大学学报           Vol.35No.1
 2017年2月            Journal of Shaanxi University of Science &Technology        Feb.2017
* 文章编号:1000-5811(2017)01-0120-04
水蓼化学成分抑菌和抗氧化活性研究
马养民,李梦云,郭林新,乔 珂,范 超
(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:为了研究从水蓼中分离得到的11个化合物的抑菌活性及其中部分化合物的抗氧化活
性,采用96孔板二倍稀释法进行抑菌活性测试,以最小抑菌浓度(MIC)考察各化合物的抑菌
能力强弱;通过DPPH法测定自由基清除率,利用origin 70拟合出标准曲线,计算各化合物的
IC50,以此反映其抗氧化能力大小.实验结果显示从水蓼中分离出的11个化合物对各细菌表
现出不同程度的抑制作用,其中黄酮类化合物的抑菌效果较好,槲皮素对金黄色葡萄球菌的抑
制作用最好,最小抑菌浓度为31.3μg·mL
-1;所检测的化合物均表现出良好的抗氧化活性,
其中槲皮素、没食子酸和鞣花酸的抗氧化能力强于 Vc.结果表明从水蓼中分离得到化合物有
良好的抑菌和抗氧化活性,其中黄酮类化合物的活性强弱因其结构的不同而表现出明显的差
异,烯醇式结构较多的化合物表现出较强的抗氧化能力.
关键词:水蓼;化学成分;抑菌活性;抗氧化活性;构效关系
中图分类号:R932    文献标志码:A
Antibacterial and antioxidant activity of the chemical
compositions of Polygonum hydropiper L.
MA Yang-min,LI Meng-yun,GUO Lin-xin,QIAO Ke,FAN Chao
(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,Chi-
na)
Abstract:To study on the antibacterial activity of the 11compounds isolated from Polygo-
num hydropiper L.and some compounds′antioxidant activity was measured by microdilu-
tion method on 96-wel plates.The minimum inhibiting concentration(MIC)was used for e-
valuating the degree of antibacterial ability of each compound.The antioxidant capacity was
measured by the DPPH radical-scavenging rate.The curves were plotted and the IC50of com-
pounds was determined by using origin 70software,with IC50expressing antioxidant capacity
of different compounds.The results showed that the 11compounds from Polygonum hy-
dropiper L.manifested different degree of antibacterial activity,and the flavonoids had good
antibacterial effect,quercetin showed the best activity to restrain the growth of the Staphy-
lococcus aureus with MIC value of 31.3μg·mL
-1.The compounds detected showed good
antioxidant activity,and the antioxidant effect of quercetin,galic acid and elagic acid are
* 收稿日期:2016-11-19
基金项目:国家公益性行业(林业)科研专项项目(200904004)
作者简介:马养民(1963-),男,陕西咸阳人,教授,博士生导师,研究方向:天然产物化学及有机合成
DOI:10.19481/j.cnki.issn1000-5811.2017.01.022
第1期 马养民等:水蓼化学成分抑菌和抗氧化活性研究
better than vitamin C.Results indicate that these compounds isolated from Polygonum hy-
dropiper L.have good antibacterial and antioxidant activity.The different activity of fla-
vonoids is because of their different structures.The more enol structure in the flavonoids,the
stronger antioxidant capacity it has.
Key words:Polygonum hydropiper L.;chemical compounds;antibacterial activity;antioxi-
dant activity;QSAR
0 引言
蓼属(Polygonum)是蓼科(Polygonacea)中的
药用大属[1].全世界约300余种,我国有120多种,
秦岭产8属,52种,6变种.在我国,约有81种蓼属
植物供药用,且广布于全国各地.其大多具有活血
止痛、清热解毒、散结消肿、收敛止泻、顺气解痉、通
经利尿等功效[2].诸多常用的著名中草药如何首乌
(P.multiforum Thunb.)、虎杖(P.cuspidatum
Sieb.Et Zucc.)、红蓼(又名荭草,P.orientale L
.)、拳参(P.bistorta L.)皆出于蓼属[3].另有一部
分为民间习用药材.
水蓼(Polygonum hydropiper L.)是蓼属一
年生草本植物,在我国大部分地区均有分布,来源
相当广泛[4].其味辛,冷,无毒,内用可治疗风湿关
节痛、疥癣、痢疾、腹泻、脚气、肠胃炎、功能性子宫
出血、跌打肿痛,外用可治皮肤湿疹、毒蛇咬伤
等[5].水蓼具有抗微生物、杀虫、抗氧化、抗肿瘤等
多种生物活性[6],在植物源农药[7],兽药,医药及食
品添加剂等方面均有应用.但目前国内外对水蓼的
研究多集中在该植物主要化学成分的基础研究,对
其所含化学成分活性的研究较少.因此本文通过对
从水蓼中分离得到的11种化合物进行体外生物活
性检测,以期为进一步开发利用水蓼的药用植物资
源奠定一定的理论基础.
1 材料与方法
1.1 材料
(1)仪 器 及 试 剂:超 净 工 作 台 (ZHJH-
C11098),上海智城分析仪器制造有限公司;手提
式蒸汽压力灭菌锅(YX-2803),江阴滨江医疗设备
有限公司;恒温培养箱(DH5000B),天津泰斯特仪
器有限公司;酶标分析仪(DNM-9602A),北京普朗
新技术有限公司;costar 96孔酶标板(3590),美国
Corning Costar公司;baygene移液枪(S200),北京
百晶生物技术有限公司;所用试剂均为国产分析
纯.
(2)测试菌:革兰氏阳性菌:金黄色葡萄球菌
(Staphylococcus aureus)和乳链球菌(Streptococ-
cus lactis)以及革兰氏阴性菌:绿脓杆菌(Pseudo-
monas aeruginosa)和大肠杆菌(Esherichia coli).
(3)肉膏蛋白胨培养基:牛肉膏12.0g,琼脂
8.0g,蛋白胨24.0g,氯化钠12.0g,水1 200
mL,pH 7.0~7.2,121℃灭菌20min.
1.2 方法
1.2.1 提取与分离鉴定
干燥水蓼全草13.1Kg粉碎后用95%酒精浸
泡,回流提取4次,合并提取液,减压蒸馏浓缩后得
浸膏1.0Kg.加水使其悬浮,分别用石油醚、乙酸
乙酯、正丁醇萃取,回收萃取溶剂后得到四个部分:
石油醚萃取物92.0g,乙酸乙酯萃取物81.8g,正
丁醇萃取物59.9g,萃取后水溶性部分284.0g.石
油醚、乙酸乙酯及正丁醇萃取物通过硅胶柱色谱洗
脱后,石油醚相得到6个组分(Fr.A1~A6),乙酸
乙酯相得到8个组分(Fr.B1~B8),正丁醇相得到
7个组分(Fr.C1~C7).再经多次硅胶柱层析、凝
胶柱层析、重结晶等手段从Fr.A4和Fr.A5中分
别分离纯化得到化合物1和化合物2;Fr.B1~B5
中分离纯化得化合物3~9;Fr.C3和Fr.C4中分
别分离得到化合物10和化合物11.通过 NMR、
MS等波谱手段对以上化合物进行结构鉴定后,依
次确定为β-谷甾醇(1)、aniba dimer A(2)、琥珀酸
(3)、槲皮素(4)、没食子酸(5)、胡萝卜苷(6)、槲皮
素-3-O-β-D-葡萄糖苷(7)、槲皮素-3-O-β-半乳糖苷
(8)、山柰酚-3-O-β-半乳糖苷(9)、富马酸(10)、鞣
花酸(11),其中化合物2、9、10和11为首次从水蓼
中分离得到.
1.2.2 抑菌活性测试
参照文献[8],用 DMSO分别溶解待测化合
物,依次配成质量浓度为1 000μg·mL
-1的溶液.
将牛肉膏蛋白胨液体培养基加入到96孔板每行的
第1至11孔中,每孔100μL.向第1孔中加入100
μL待测样品溶液,混合均匀后吸取100μL加入到
第2孔中,再从第二孔吸取100μL加入到第3孔
·121·
陕西科技大学学报 第35卷
中混合均匀.如此连续稀释至第10孔,从第10孔
中吸取100μL弃去.第11孔和第12孔分别作为
培养基和DMSO溶剂阴性对照.第1~10孔中化
合物的质量浓度依次为500、250、125、62.5、31.3、
15.6、7.81、3.91、1.95、0.98μg·mL
-1.用牛肉膏
蛋白胨液体培养基配制浓度为106 CFU·mL-1活
性测试菌菌悬液,向96孔板每孔中加入100μL菌
悬液.青霉素钠作为革兰氏阳性菌的阳性对照,硫
酸链霉素作为革兰氏阴性菌的阳性对照,每组样品
设置3个平行组.将96孔板置于37℃培养箱中培
养24h,观察并记录实验结果.
1.2.3 抗氧化活性测试
参照文献[9-11],用甲醇将待测化合物依次
配成质量浓度为2 000μg·mL
-1的溶液,同时配
制200μg·m
-1的DPPH甲醇溶液.首先向96孔
酶标板的第一排和第二排每孔中依次加入100μL
甲醇,其次,在两排的第一孔中各加入100μL待测
样品,每排第1孔混合均匀后吸取100μL加入到
第2孔中,再从第2孔吸取100μL加入到第3孔
混合均匀,按此法操作至第11个孔,吸取100μL
溶液弃去,最后一孔不加样品作为空白对照.最后,
向第一排每孔中加入100μL配制好的DPPH 溶
液,第二排每孔中加入100μL甲醇.将上述96孔
酶标板放置在室温、避光条件下反应30min后将
酶标仪波长设置成517nm测定其吸光度.以 Vc
作为阳性对照.
计算自由基清除率:自由基清除率=[1-(Ai
-Aj)/A0]×100%,其中Ai为DPPH溶液加待测
样品溶液的吸光度;Aj 为甲醇溶液加待测样品溶
液的吸光度;A0 为甲醇溶液加DPPH溶液的吸光
度.因所测定化合物的浓度和其对DPPH 自由基
的清除率呈线性关系,故以自由基清除率为纵坐
标,样品浓度为横坐标可建立量效关系曲线,通过
量效关系曲线可求出自由基清除率为50%时样品
的浓度(IC50).
2 结果与讨论
2.1 抑菌活性测试结果
抑菌活性大小由最小抑菌浓度(MIC)来判断,
最小抑菌浓度越小表示其抑菌活性越好,实验结果
如表1所示.
表1 单体化合物抑菌活性测试结果
化合物
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 125  250  125  125
aniba dimer A  250  250  250  250
琥珀酸 125  125  125  125
槲皮素 31.2  62.5  62.5  62.5
没食子酸 62.5  62.5  125  62.5
胡萝卜苷 125  250  250  250
槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖苷 125  62.5  125  125
槲皮素-3-O-β-半乳糖苷 125  62.5  62.5  125
山柰酚-3-O-β-D-半乳糖苷 125  62.5  125  125
富马酸 62.5  62.5  125  125
鞣花酸 125  125  125  125
青霉素钠 7.8  7.8 - -
硫酸链霉素 - - 7.8  7.8
   实验结果表明,所测定的化合物对金黄色葡
萄球菌、乳链球菌、大肠杆菌以及绿脓杆菌均有一
定的抑制作用.首次分离得到的化合物2、9、10和
11对不同细菌的抑制作用因其结构不同而表现出
一定的差异.不同黄酮类化合物对革兰氏阳性菌的
抑制作用强于革兰氏阴性菌.槲皮素对金黄色葡萄
球菌最小抑菌浓度最小,为31.2μg·m
-1,表明其
抑菌效果最好.当槲皮素上3-OH基团被糖苷取代
后抑菌活性有所下降且对不同的细菌影响效果不
同.相关研究[12,13]表明黄酮类化合物3-OH 基团
对该化合物的抑菌活性有一定的影响,实验结果与
此结论相符.
2.2 抗氧化活性测试结果
以IC50值来衡量样品对自由基的清除能力,
IC50值越小表示其抗氧化能力越强,实验结果如表
2所示.
·221·
第1期 马养民等:水蓼化学成分抑菌和抗氧化活性研究
表2 单体化合物抗氧化活性测试结果
化合物 拟合方程 R2  IC50/(μg/mL)
槲皮素 Y=8.538 5x+1.667 4  0.997 5  5.66
没食子酸 Y=8.156 2x+4.120 8  0.994 2  5.62
槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖苷 Y=1.552 9x+3.662 3  0.988 7  31.23
槲皮素-3-O-β-半乳糖苷 Y=1.760 5x-4.978 9  0.985 1  31.22
山柰酚-3-O-β-D-半乳糖苷 Y=1.211 3x-2.660 5  0.999 3  43.47
富马酸 Y=0.168 9x+3.512 4  0.980 9  275.24
鞣花酸 Y=3.766 5x+29.852 2  0.976 2  5.35
维生素C  Y=3.080 9x+7.060 3  0.998 0  13.94
  实验结果表明,所测定的化合物均有良好的抗
氧化活性,首次从水蓼中分离得到的鞣花酸的抗氧
化能力强于维生素C,山柰酚-3-O-β-D-半乳糖苷的
抗氧化能力也相对较好.此外,槲皮素和没食子酸
的抗氧化活性显著,当槲皮素上3-OH被糖苷取代
后抗氧化能力有所降低,槲皮素苷类化合物失去
3′-OH时,抗氧化能力也有所下降.从化合物结构
上出发(化合物结构如图1所示),分析化合物抗氧
化构效关系如下文所述.
  (a)槲皮素       (b)没食子酸
  (c)槲皮素-3-O-β-    (d)槲皮素-3-O-β-
D-葡萄糖苷 半乳糖苷
 (e)山柰酚-3-O-β-     (f)鞣花酸
D-半乳糖苷
图1 各化合物结构
  槲皮素、没食子酸以及鞣花酸的抗氧化能力相
当,原因可能在于三者结构中所具有的酚羟基的比
例相当.槲皮素苷和山奈酚苷在结构上的差别在于
山柰酚苷比槲皮素苷在C环3′位上少了一个羟
基,从而不难理解两者抗氧化能力上的差异.
抗氧化能力槲皮素>槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖
苷=槲皮素-3-O-β-半乳糖苷>山柰酚-3-O-β-D-半
乳糖苷,可能是由于C环3位上的苷化降低了酚
羟基在化合物中的比例,同时增大了空间位阻,减
弱了其他酚羟基上氢的活性,从而使它对超氧自由
基O2·的清除作用减弱[14,15].
3 结论
对水蓼中分离得到的化合物单体的体外抑菌
和抗氧化活性研究表明,黄酮类化合物有较好的抑
制细菌生长的作用,同时具有非常显著的抗氧化作
用.首次从水蓼中分离得到的化合物也表现出一定
的抑菌活性,且具有良好的抗氧化活性.弥补了秦
岭地区水蓼活性研究方面的不足,为进一步开发和
利用水蓼的药用植物资源奠定了一定的理论基础.
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