全 文 :广 西 植 物 Guihaia Jan.2013,33(1):107-111 http://journal.gxzw.gxib.cn
DOI:10.3969/j.issn.1000-3142.2013.01.019
李育川,郭巧生,房海灵,等.小桐子果壳杀虫活性部位的分离及其 HPLC-MS分析[J].广西植物,2013,33(1):107-111
Li YC,Guo QS,Fang HL,et al.Isolation and HPLC-MS analysis insecticidal activity franctions fromJapropha curcas fruit shel[J].Guihaia,
2013,33(1):107-111
小桐子果壳杀虫活性部位的分离
及其HPLC-MS分析
李育川1,2,郭巧生2*,房海灵2,3,李维莉1,耿开友1,李绍萍1,王崇亮1
(1.昆明学院,昆明650214;2.南京农业大学 中药材研究所,南京210095;3.江西省林科院,南昌330032)
摘 要:为寻找小桐子果壳的杀虫活性物质,以小桐子果壳乙醇粗提物的正丁醇萃取相为实验材料,对其采
用硅胶柱反复柱层析,同时对各阶段分离产物进行活性追踪,筛选出具有杀虫作用的活性部位 WD1,最后采
用 HPLC-MS分析,初步鉴定出活性部位主体成分。结果表明,WD1活性组分在浓度为8g·L-1时,对桃蚜
(Myzus persicae)和菜青虫(Pieris rapae)的24h(72h)校正死亡率均大于70%,显示出极高的毒杀活性。通
过对 WD1进行 HPLC-MS分析,鉴定了含量较高的7个化合物,为总量的80.72%,初步鉴定为2a,3a,24-三
羟基-12-20(30)-二烯-28-乌索酸、环辛肽B、牡荆素、松香烷二萜、麻疯树酚酮A、Curcusone A或Curcusone B。
关键词:小桐子果壳;杀虫活性物质;分离鉴定;HPLC-MS
中图分类号:Q946 文献标识码:A 文章编号:1000-3142(2013)01-0107-05
*Isolation and HPLC-MS analysis insecticidal activity
franctions fromJapropha curcas fruit shel
LI Yu-Chuan1,2,GUO Qiao-Sheng2*,FANG Hai-Ling2,3,
LI Wei-Li 1,GENG Kai-You1,LI Shao-Ping1,WANG Chong-Liang1
(1.Kunming University,Kunming 650214,China;2.Institute of Chinese Medicinal Materials,Nanjing Agricultural
University,Najing 210095,China;3.Jiangxi Academy of Forest,Nanchang 330032,China)
Abstract:To seek insecticidal activity components fromJatropha curcas fruit shel,using alcohol crude extract of bu-
tanol partitioned extract in J.curcas fruit shels as an experimental material in our investigation,and then silica gel
chromatography,at same time,separated products of the each stage were carried out by tracking activity,analyzed by
HPLC-MS,and the main components of active part were initialy identified.The results showed that the concentra-
tion of colony WD1reached 8g·L-1,Myzus persicae and Pieris rapae corrected mortality exceeded 70%in 24h(72
h),which showed that toxic activity was very high.Through the analysis of WD1by HPLC-MS,seven compounds
with maximum contents were identified,with total amount up to 80.72%.They were 2α,3a,23-Trihydroxyurs-12,20
(30)-dien-28-oi,Cyclgrossine B,Vitexin,Diterpene,Jatrophlone A,Curcusone A or Curcusone B.
Key words:Jatropha curcas;fruit shel;insecticidal activity components;isolation and identification;HPLC-MS
* 收稿日期:2012-06-13 修回日期:2012-08-11
基金项目:云南省自然科学基金(2011FB086)
作者简介:李育川(1972-),男(彝族),云南永仁人,博士,高级讲师,主要从事药用植物资源利用与评价,(E-mail)lychuan72@163.com。
*通讯作者:郭巧生,教授,博士生导师,主要从事药用植物资源品质评价与利用研究,(E-mail)gqs@njau.edu.cn。
小桐子(Jatropha curcas)因其种仁含油量高,
在我国热带地区作为一种极为适宜的生物柴油原料
植物被大面积栽培。目前,国内外对小桐子杀虫活
性已有少量研究,李静等(2005)利用种子毒蛋白、种
子油、种子乙醇提取物和种子石油醚提取物对桃蚜
(Myzus persicae)、菜青虫(Pieris rapae)、米象
(Rice weevil)和萝卜蚜(Lipaphis erysimi)进行毒
杀作用研究;Fagbenro et al.(1998)利用茎枝石油
醚粗提物对柠檬凤蝶(Pappilio dem oleus)3龄幼
虫进行杀虫活性研究;李育川等(2009)利用小桐子
枝叶提取物对蚜虫进行了毒杀活性测定,结果小桐
子枝叶乙醇提取物的石油醚萃取物具有很强的毒杀
活性。除此之外,尚未见其它报道。笔者对小桐子
果壳杀虫活性物质进行分离和初步鉴定,以期为利
用小桐子果壳开发植物源杀虫剂提供科学依据。
1 材料和方法
1.1材料与仪器
小桐子果壳于2007年10月采自云南永仁县,
经南京农业大学中药材研究所郭巧生教授鉴定为麻
疯树 (Jatropha curcas)的干燥果壳,凭证标本
(2007109)存放于南京农业大学中药材研究所标本
室。新鲜成熟果实剥下种子后,将果壳晒干保存粉
碎后备用。
实验用的桃蚜(Myzus persicae)和菜青虫(Pieris
rapae)均采自南京农业大学下马坊附近农田,经南京
农业大学植保学院孟铃教授鉴定。美国 Thermo
Finnigan生产的 LC-MS(LC pumper survegor、auto
sampler survegor、LCQ DECA XP plus)。乙醇、乙酸
乙酯和甲醇均为国产分析纯。必喜3号(70%吡虫啉
水分散粒剂),由浙江海正股份有限公司生产。吐温-
80,上海化学试剂公司生产。乙腈为色谱纯(Fisher
公司),实验用水为娃哈哈纯净水。
1.2试验方法
1.2.1待分离样品的制备 按照李育川等(2009)的
方法对小桐子果壳先用95%乙醇冷浸提取,减压浓
缩后再将浸膏用水溶解,滤后不溶解丢弃,依次用石
油醚、三氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇对小桐子果壳乙醇
粗提取物的水溶液进行分离萃取,将正丁醇萃取相减
压浓缩,获得具有杀虫活性的待分离样品(A3-4)。
1.2.2硅胶柱层析分离 第一步,大柱粗分:以硅胶
柱H(100~200目)(400g)柱径8cm,常规湿法装柱,
硅胶装柱高度约80cm,取正丁醇萃取物(A3-4)样品
20g上样,以乙酸乙酯∶甲醇(10∶1、5∶1、1∶2)为
流动相进行梯度洗脱,连接 HD-5电脑紫外检测仪
(检测波长275nm)在线检测,合并同一吸收峰值收
集液,将各流份减压浓缩称重,结合活性测定。第二
步,中柱细分:以硅胶柱H(200~300目)(250g)柱径
5cm,常规湿法装柱,硅胶柱高度约45cm,取活性较
强的A3-4-4样品3g;以乙酸乙酯∶甲醇(1∶1、1∶
1.5)为流动相进行梯度洗脱,将各馏分减压浓缩称
重,结合活性测定。
具体分离流程如图1所示:①以乙酸乙酯∶甲
醇(10∶1)混合溶液。②以乙酸乙酯∶甲醇(5∶1)
混合溶液。③以乙酸乙酯∶甲醇(1∶2)混合溶液。
④以乙酸乙酯∶甲醇(1∶1)混合溶液。⑤以乙酸乙
酯∶甲醇(1∶1.5)混合溶液。
1.2.3杀虫活性测定 根据李育川(2011)利用小桐
子果壳提取物对蚜虫和菜青虫活性测试发现,小桐
子果壳乙醇提取物对豌豆长管蚜的LC50的95%置
信限为3.20~4.29g·L-1的结果,本研究确定将各
流份处理液浓度为8g·L-1处理液。分别准确称取
各样品0.8g,分别用加0.8mL吐温-80,拌匀,使其
充分乳化,再用蒸馏水溶解,定容至100mL,制成8
g·L-1处理液。对照液用0.8mL吐温-80加蒸馏水
定容至100mL制成。分别采用喷雾法(张宗炳,
1988)对桃蚜和菜青虫进行处理。桃蚜每组100头,
菜青虫每组30头,每处理设3个重复,分别于处理
24h后和72h后调查残虫数,计算死亡率。
校正死亡率(%)=[(处理组死亡率-对照组死
亡率)/(1-对照组死亡率)]×100
1.2.4HPLC-MS分析 HPLC条件:仪器为Ther-
mo Electon corrporation,色谱柱Zorbax SB-C18(250
mm×2.1mm,5μm),流动相为溶剂A(乙腈)︰溶剂
B(水)=15︰85,等定洗脱;流速为0.2mL·min-1,
自动进样0.2μL。质谱条件:LCQ DECA XP plus(电
喷雾离子阱质谱仪),离子源为ESI,质量分析器为离
子阱分析器,正、负离子检测模式,毛细管温度为275
℃,源电压为5kV,源毛细管电压为15kV,质量数范
围100~2 000m/z,干燥气为氮气,进样量为20μL。
质谱数据采集模式:自动质谱/质谱。高效液相和质
谱数据采集和分析采用化学工作站进行(美国,Ther-
mo Finnigan)。
1.3数据处理与分析
数据采用SPSS 16.0进行方差分析。
801 广 西 植 物 33卷
图1 小桐子果壳杀虫活性组分分离流程图
Fig.1 Isolating method of pesticidal components in Jatropha curcas seedcase
2 结果与分析
2.1A3-4样品柱层析流份的杀虫活性分析
2.1.1大柱初分样品各流份的杀虫活性测定 (1)
大柱初分样品各流份对桃蚜的毒力活性测定:将小
桐子果壳乙醇粗提物的正丁醇萃取物样品,如图1
所示进行大柱初分,梯度洗脱,共收集到6个流份;
将各流份的收集液减压浓缩,利用桃蚜分别对6种
流份进行杀虫活性测定,测定结果见表1。杀虫活
性测定结果表明,编号A3-4-4、A3-4-1和A3-4-5流
份对桃蚜都具有毒杀活性,3种流份对桃蚜毒杀活
性极显著高于其它流份,其24h校正死亡率分别是
80.35%、48.07%和7.89%,其三者对桃蚜毒杀活
性差异极显著;具有毒杀活性的3个流份中,编号
A3-4-4流份的活性最强,虽然其对桃蚜的毒杀活性
极显著低于吡虫啉,但因其相对数量最多,值得对其
进一步分离研究。
(2)大柱初分样品各流份对菜青虫的毒力活性
测定:利用菜青虫再分别对6种流份进行杀虫活性
测定,测定结果见表2。测定结果表明:编号A3-4-4
流份和A3-4-1流份对菜青虫都具有毒杀活性,2种
流份对菜青虫毒杀活性极显著高于其它流份,其
72h校正死亡率分别是85.86%和54.83%,其二者
对菜青虫的毒杀活性差异极显著;具有毒杀活性的
2个流份中,编号 A3-4-4流份的活性最强,但其对
菜青虫的毒杀活性极显著低于吡虫啉,但仍然在
80%以上。
通过利用桃蚜和菜青虫对以上6种流份进行活
性追踪发现,小桐子果壳中的杀虫活性物质主要存
在于编号A3-4-4流份和编号 A3-4-1流份中,且其
相对含量都较高,值得进一步对其进行分离研究。
表1 8mg·mL-1小桐子果壳乙醇粗提物的正丁醇
萃取物柱层析各流份对桃蚜的生物活性测定
Table 1 Biological activity of 8mg·mL-1 various
fractions from butanol bartitioned extract in Jatropha
curcas seedcase of ethanol extract after column
chromatography to M.persicae sulzer
流份Franctions
24h死亡率
24hMortality
(%)
24h校正死亡率
24hAdjusted
mortality(%)
A3-4-1 50.67 48.07Cc
A3-4-2 5.33 0.35Ee
A3-4-3 4.67 0Ee
A3-4-4 81.33 80.35Bb
A3-4-5 12.50 7.89Dd
A3-4-6 4.46 0Ee
70%吡虫啉
70%Imidacloprid
94.00 93.68Aa
CK(水)CK(Water) 5.00 0Ee
注:表中数据为3次重复的平均值;同列中不同的小写字母表示
在5%水平上差异显著,同列中大写字母表示在1%水平上差异显
著。下同。
Note:The datums in this table are the average value of the three
replications;different smal letters in the same column indicate the
significant difference at 5%level,different capital letters in the same
column indicate the significant difference at 5%level.The same be-
low.
9011期 李育川等:小桐子果壳杀虫活性部位的分离及其 HPLC-MS分析
2.1.2A3-4-4样品中柱细分各流份的杀虫活性测定
(1)A3-4-4样品中柱细分各流份对桃蚜的毒杀活
性测定 经过对小桐子果壳乙醇粗提物的正丁醇萃
取物进行大柱初分,并对各流份进行活性追踪,发现
编号A3-4-4的流份活性最强,相对含量也最高。因
此选择编号A3-4-4流份膏,如图1所示,继续进行
中柱细分,共收集到3个流份;将各流份的收集液减
压浓缩,利用桃蚜分别对3种流份进行杀虫活性测
定,测定结果见表3。活性测定结果表明,编号为
WD1流份、WE1流份和 WF1流份均对桃蚜具有一
定的 毒 杀 活 性,其 24h 校 正 死 亡 率 分 别 为 了
85.66%、23.66%、和25.81%,3种流份对桃蚜的毒
杀活性极显著高于空白对照,显示出一定的毒杀活
性;三种流份中,WD1流份对桃蚜的毒杀活性最高,
其极显著高于 WE1和 WF1,但低于70%吡虫啉;
WE1和 WF1对桃蚜的毒杀活性无显著差异。
表2 8mg·mL-1小桐子果壳乙醇粗提物的正丁醇
萃取物柱层析各流份对菜青虫的生物活性测定
Table 2 Biological activity of 8mg·mL-1 various
fractions from butanol bartitioned extract in
Jatropha curcas seedcase of ethanol extract after
column chromatography to Pieris rapae
流份Franctions
72h死亡率
72hMortality
(%)
72h校正死亡率
72hAdjusted
mortality(%)
A3-4-1 56.33 54.83Cc
A3-4-2 4.00 0.69Dd
A3-4-3 3.67 0.35Dd
A3-4-4 86.33 85.86Bb
A3-4-5 4.33 1.04Dd
A3-4-6 2.67 0Dd
70%吡虫啉
70%Imidacloprid
97.67 97.59Aa
CK(水)CK(Water) 3.33 0Dd
表3 8mg·mL-1 A3-4-4样品柱层析
各流份对桃蚜的生物活性测定
Table 3 Biological activity of 8mg·mL-1 various
fractions from A3-4-4franction after column
chromatography to M.persicae Sulzer
流份Franctions
24h死亡率
24hMortality
(%)
24h校正死亡率
24hAdjusted
mortality(%)
WD1 86.67 85.66Bb
WE1 29.00 23.66Cc
WF1 31.00 25.81Cc
70%吡虫啉
70%Imidacloprid
96.38 96.06Aa
CK(水)CK(Water) 7.00 0Dd
(2)A3-4-4样品中柱细分各流份对菜青虫的毒
杀活性测定:利用菜青虫分别对A3-4-4样品中柱细
分3种馏分进行杀虫活性测定,测定结果见表4。
活性测定结果表明,所得的流份 WD1、WE1和 WF1
均对菜青虫具有一定的毒杀活性,其72h校正死亡
率分别为了89.51%、31.47%和33.56%,3种流份
对菜青虫的毒杀活性极显著高于空白对照,显示出
一定的毒杀活性;三种流份中,WD1对菜青虫的毒
杀活性最高,其极显著高于 WE1和 WF1,但低于
70%吡虫啉;WE1和 WF1对菜青虫的毒杀活性无
显著差异。
表4 8mg·mL-1 A3-4-4样品柱层析各流份
对菜青虫的生物活性测定
Table 4 Biological activity of 8mg·mL-1 various
fractions from A3-4-4franction after column
chromatography to Pieris rapae
流份Franctions
72h死亡率
72hMortality
(%)
72h校正死亡率
72hAdjusted
mortality(%)
WD1 90.00 89.51Bb
WE1 34.67 31.47Cc
WF1 36.67 33.56Cc
70%吡虫啉
70%Imidacloprid
97.67 97.55Aa
CK(水)CK(Water) 4.67 0Dd
由以上结果看出,三种流份都具有一定的杀虫
活性,其杀虫活性可能表现为多种物质的协同作用;
流份 WD1活性极显著高于其它2种流份,且其相
对含量也最高,可以作为指标性成分对其进行进一
步的分离纯化、鉴定等研究。
2.2样品 WD1的化学组成及其相对含量分析:
通过对 WD1样品进行 HPLC-MS分析,在正、
负离子模式下检出,各化合物在负离子模式下都有
比较好的响应。结合文献资料,对图谱进行解析,解
析了含量较高的7个化合物,为总量的80.72%,分
别为2α,3β,24-三羟基-12-20(30)-二烯-28-乌索酸
[2α,3a,23-trihydroxyurs-12,20(30)dien-28-oi]、环
辛肽B(Cyclgrossine B)、牡荆素(Vitexin)、松香烷
二萜(Diterpene)、麻疯树酚酮A(Jatrophlone A)和
Curcusone A或Curcusone B。主要属于二萜类化
合物、三萜类、黄酮类、肽及蛋白类化合物,其中二萜
最多为5个。具体如下:
化合物1 RT:32.82;相对质量分数5.24%。
EI-MS[M]+m/z:485.7、486.7,主要质谱数据与
Kojima et al.(1991)报道的2α,3a,24-三羟基-12-20
011 广 西 植 物 33卷
(30)二烯-28-乌索酸相似,鉴定为2α,3a,24-三羟基-
12-20 (30) 二 烯-28-乌 索 酸 [2α,3a,23-
trihydroxyurs-12,20(30)-dien-28-oi],为三萜酸。
化合物2 RT:34.19;相对质量分数20.97%。
EI-MS[M]+m/z:781,主要质谱数据与 Catherin
Auvinquette et al.(1997)报道的化合物环辛肽B基
本一致,鉴定为环辛肽B(Cyclgrossine B)。
化合物3 RT:34.27;相对质量分数17.19%。
EI-MS[M]+m/z:431.9,与陈泉等(1996)报道的化
合物牡荆素(Vitexin)基本一致,鉴定为牡荆素(Vi-
texin),为黄酮类。
化合物4 RT:36.74;相对质量分数6.29%。
EI-MS[M]+m/z:227.1、304.7、327.2、328.3、
363.1,质谱数据与丛浦珠等(2003)报道的《化合物
4781》基本一致,为松香烷二萜化合物。
化合物5 RT:37.33;相对质量分数6.71%。
EI-MS[M]+m/z:295.4,质谱数据与Parthasarathy
et al.(1984)报道的化合物香豆素-木脂素,又名麻
疯树酚酮A(Jatrophlone A)一致,为二萜化合物。
化合物6 RT:38.07;相对质量分数16.35%。
EI-MS[M]+m/z:296,质谱数据与Naengchomneng
et al.(1986)报道的化合物Curcusone A或B基本
一致,鉴定为二萜化合物。
化合物7 RT:39.60;相对质量分数7.97%。
EI-MS[M]+m/z:296,质谱数据与Naengchomneng
(1986)报道的化合物Curcusone A或B基本一致,
为二萜化合物。
3 结论与讨论
将小桐子果壳经乙醇提取,依次利用石油醚、三
氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇对乙醇提取物的水溶液进
行萃取;选择活性最强的正丁醇萃取相上硅胶柱进
行大柱初分,以乙酸乙酯∶甲醇(10∶1、5∶1、1∶2)
为流动相进行梯度洗脱,共获得6个流份,结合利用
桃蚜和菜青虫进行活性追踪筛选,筛选出活性强、含
量最高A3-4-4流份;将 A3-4-4流份浓缩后再上硅
胶柱进行中柱细分,以乙酸乙酯∶甲醇(1∶1、1∶
1.5)对流动相进行梯度洗脱,获得3个流份,同时结
合活性追踪筛选,获得含量最高、活性最强的 WD1
流份;最后将 WD1进行 HPLC-MS分析,鉴定了含
量较高的7个化合物,为总量的80.72%,初步鉴定
为2a,3a,24-三羟基-12-20(30)-二烯-28-乌索酸、环
辛肽B、牡荆素、松香烷二萜、麻疯树酚酮A、Curcu-
sone A或Curcusone B。
笔者2011年研究发现,小桐子果壳和枝叶的乙
醇提取物对多种试虫具有多种作用方式的毒杀活
性,小桐子果壳的乙醇提取物会导致试虫出现明显
的拒食、腹泄、麻痹、趋避、触杀(虫体发黑软烂)、肿
胀等中毒症状,这可能是小桐子果壳含有多种杀虫
活性成分综合作用的结果。本研究发现小桐子果壳
含有丰富的杀虫活性物质,其杀虫活性物质可能是
2a,3a,24-三羟基-12-20(30)-二烯-28-乌索酸、环辛
肽B、牡荆素、松香烷二萜、麻疯树酚酮A、Curcuso-
ne A或Curcusone B中的一种或者多种,具体杀虫
活性成分种类的确定还有待于对其继续进行分离和
鉴定研究。
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