秦岭地区黄精属两种植物化学成分及其生物活性研究

论文摘要

本文以植物化学和现代化学分离理论为基础,采用常规技术和新技术相结合的方法,以玉竹和卷叶黄精根茎为试材,对秦岭地区黄精属植物的化学成分及其生物活性进行了研究,从中共分离出30个化合物,运用理化性质和各种波谱技术鉴定了25个化合物结构,其中有4个新化合物,分别为碳甲基化高异黄烷酮、25S构型的甾体皂苷和酰胺类化合物。同时,还对部分化合物进行了生物活性测试,初步探讨了其构效关系。此外,以多糖得率、多糖含量、蛋白质脱除率和脱色率为考察指标,对玉竹和卷叶黄精多糖的提取分离工艺进行了研究,确定了最佳提取分离条件。主要结果及创新之处如下:1.首次研究了玉竹根茎的抗菌、化感活性。就供试菌种而言,玉竹根茎的不同溶剂萃取物中,乙酸乙酯萃取物对黄瓜炭疽病原菌、苹果果腐病原菌和棉黄萎病原菌抑制作用较强,EC50分别为151.77μg·mL-1、114.24μg·mL-1和284.12μg·mL-1;正丁醇萃取物对玉米大斑病原菌抑制作用较强,EC50为137.05μg·mL-1。石油醚萃取物对4种植物病原菌表现出一定的抑制活性,抑菌率达35%以上。对化感作用的受体植物来说,除了根茎的石油醚萃取物对受体作物的根生长呈现出“高抑低促”作用外,其它各萃取物在不同浓度下均对种子萌发和幼苗苗高生长表现为抑制作用,其抑制作用都随浓度的增大而增强。各萃取物对所有受体的平均化感效应为:乙酸乙酯萃取物>水相浓缩物>正丁醇萃取物>石油醚萃取物,其中乙酸乙酯萃取物对种子萌发、幼苗苗高和根长生长的化感效应均最强。不同受体植物中,小麦对各萃取物化感作用最敏感,其次是黄瓜和萝卜。2.首次研究了分布于秦岭地区的玉竹根茎化学成分。分离得到19个化合物,鉴定了16个化合物的结构。其中有3个新化合物,分别为:玉竹黄烷酮A（6-甲基-5,7-二羟基-4’,8-二甲氧基高异黄烷酮,Ⅰ-2）、（25S）-螺甾-5-烯-3β,12β-二醇-3-O-{β-D-吡喃葡萄糖基-（1→2）-[β-D-吡喃木糖基-（1→3）]-β-D-吡喃葡萄糖基-（1→4）}-β-D-吡喃半乳糖苷（Ⅰ-8）和（25S）-螺甾-5,14-二烯-3β-醇-3-O-{β-D-吡喃葡萄糖基-（1→2）-[β-D-吡喃木糖基-（1→3）]-β-D-吡喃葡萄糖基-（1→4）}-β-D-吡喃半乳糖苷（Ⅰ-9）,且化合物Ⅰ-8和Ⅰ-9的皂苷元为新苷元;8个首次从该属植物中分离得到的化合物,分别为:（24R/S）-9,19-环阿尔廷-25-烯-3β,24-二醇（Ⅰ-1）、甲基麦冬黄烷酮B（Ⅰ-3）、6-甲基-4’,5,7-三羟基-8-甲氧基高异黄烷酮（Ⅰ-5）、6-甲基-4’,5,7-三羟基高异黄烷酮（Ⅰ-6）、α-软脂酸甘油酯（Ⅰ-10）、（Z）-6-十九碳烯酸（Ⅰ-14）、棕榈酸甲酯（Ⅰ-15）和二十八碳酸（Ⅰ-16）;另外,还首次从该植物中分离得到1个25S构型的甾体皂苷类化合物和1个碳甲基化的高异黄烷酮类化合物,分别为（25S）-螺甾-5-烯-3β,14α-二醇-3-O-{β-D-吡喃葡萄糖基-（1→2）-[β-D-吡喃木糖基-（1→3）]-β-D-吡喃葡萄糖基-（1→4）}-β-D-吡喃半乳糖苷（Ⅰ-7）和6,8-二甲基-4’,5,7-三羟基高异黄烷酮（Ⅰ-4）。此外,还得到了β-谷甾醇（Ⅰ-11）、胡萝卜苷（Ⅰ-12）和水杨酸（Ⅰ-13）等3个化合物。同时,还对化合物Ⅰ-3、Ⅰ-5补充了2D-NMR数据。3.首次对玉竹中分离到的部分化合物进行了抗菌和化感活性测试。就供试菌种而言,环阿尔廷醇三萜类化合物（Ⅰ-1）对黄瓜炭疽有专属的抑制效果,抑制率达到100%,对灵杆菌的抑制能力与红霉素相当。3个甾体皂苷类化合物Ⅰ-7Ⅰ-9均对玉米大斑病原菌表现出较强的抑制效果,化合物Ⅰ-7仅对供试细菌中的大肠杆菌具有抑制作用,而化合物Ⅰ-8和Ⅰ-9则对蜡状芽孢杆菌和马铃薯棒状杆菌具有较强的抗菌活性。4个6-甲基取代的高异黄烷酮类化合物中,有甲氧基取代的化合物Ⅰ-2和Ⅰ-5对多数菌种都有较强的抑制效果,其活性次序为Ⅰ-2（4’,8-二甲氧基）>Ⅰ-5（4’-羟基-8-甲氧基）>Ⅰ-4（8-甲基-4’-羟基）>Ⅰ-6（4’-羟基）。对化感作用的受体植物来说,6-甲基取代的高异黄烷酮类化合物的化感活性规律与抗菌活性类似。4.首次研究了卷叶黄精根茎的抗菌、化感活性。就供试菌种而言,卷叶黄精根茎的不同溶剂萃取物中,正丁醇萃取物对苹果褐腐、玉米大斑、棉黄萎病原菌抑制作用较强,EC50分别为261.26μg·mL-1、376.03μg·mL-1和430.05μg·mL-1;乙酸乙酯萃取物对苹果腐烂、番茄黑霉病原菌抑制作用较强,EC50分别为386.00μg·mL-1和865.75μg·mL-1,各样品对植物病原菌的毒力随着浓度的增高而增强。对化感作用的受体植物来说,各萃取物对所有受体的平均化感效应为:乙酸乙酯萃取物>正丁醇萃取物>水相浓缩物>石油醚萃取物,其中乙酸乙酯萃取物对幼苗苗高和根长生长抑制作用最强,正丁醇萃取物对种子萌发的抑制作用最强。不同受体植物中,黄瓜对各萃取物化感作用最敏感,其次是萝卜和小麦。5.首次研究了卷叶黄精根茎的化学成分。分离得到11个化合物,鉴定了9个化合物的结构。其中有1个新的酰胺类化合物:黄精酰胺A [N,N-二（2,5-二羟基苯甲酰基）-2,5-二羟基苯甲酰胺,Ⅱ-1];8个首次从该植物中分离得到的化合物,分别为:薯蓣皂素（Ⅱ-2）、（25R/S）-螺甾-5-烯-3β-醇-3-O-α-L-鼠李糖（1→2）-[α-L-鼠李糖（1→4）]-β-D-葡萄糖苷（Ⅱ-3）、（25R）-螺甾-5-烯-3β-醇-3-O-α-L-鼠李糖（1→4）-β-D-葡萄糖苷（Ⅱ-4）、正丁基-β-D-吡喃果糖苷（Ⅱ-5）、β-谷甾醇（Ⅱ-6）、胡萝卜苷（Ⅱ-7）、（Z）-6-十九碳烯酸（Ⅱ-8）和（Z）-6-十八碳烯酸（Ⅱ-9）。此外,还对化合物Ⅱ-3首次补充了25S构型的波谱数据。6.首次对卷叶黄精中分离到的部分化合物进行了抗菌活性测试。就供试的细菌而言,化合物Ⅱ-3和化合物Ⅱ-4对枯草芽孢杆菌、普通变形杆菌有一定的抑制活性,而化合物Ⅱ-2对普通变形杆菌、蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌抑制作用较强;对供试的植物病原菌来说,化合物Ⅱ-3对玉米大斑病原菌、杨树溃疡病病原菌的抑制作用较强,EC50分别为46.77、57.54μg·mL-1,化合物Ⅱ-4对玉米大斑、杨树溃疡病的EC50分别为60.50、57.65μg·mL-1;化合物Ⅱ-2仅对油松猝倒A病原菌的抑制效果明显,EC50为288.40μg·mL-1。7.首次研究了玉竹和卷叶黄精多糖的醇沉分离、脱蛋白和脱色素工艺。确定了玉竹多糖的最佳精制工艺为:乙醇醇沉浓度为95%,醇沉时间为5h,溶液的pH值为7,醇沉次数在考虑后续多步处理的基础上,选择1次;采用酶法与TCA法相结合脱蛋白,即酶的用量为多糖样液体积的0.8%（W/V）与TCA的用量为样液体积的4%（V/V）相结合脱蛋白;采用LSI296大孔阴离子交换树脂脱色,其脱色率、多糖含量、多糖损失率分别达89.26%、94.24%、15.14%。卷叶黄精多糖的最佳提取工艺为:在温度80℃下,用水提取23次,每次2h,料液比为1∶25。醇沉分离工艺为:醇沉时乙醇体积分数为80%,药液浓缩至1mL·g-1（药液·原料）,pH值为6。最佳脱蛋白工艺为:酶的用量为多糖样液体积的0.8%（W/V）,TCA的用量为样液体积的4%（V/V）和1/5糖液体积的Sevag试剂（氯仿∶正丁醇为4∶1,V/V）相结合脱蛋白。卷叶黄精多糖的脱色宜采用LSD208大孔阴离子交换树脂,其脱色率、多糖含量、多糖得率分别达88.19%、92.32%、64.16%。对玉竹和卷叶黄精的化学成分和生物活性的上述研究,阐明了其化学成分的结构,初步筛选出了新型抗菌成分,为先导化合物的发现奠定了一定的基础,并为玉竹和卷叶黄精的科学开发和利用提供了依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 黄精属植物的化学成分研究进展
• 1.1.1 皂苷
• 1.1.2 黄酮类化合物
• 1.1.3 生物碱
• 1.1.4 木脂素类化合物
• 1.1.5 醌类化合物
• 1.1.6 糖苷及黄精多糖
• 1.1.7 氨基酸和微量元素
• 1.1.8 其它成分
• 1.2 黄精的药理作用研究进展
• 1.2.1 增强免疫功能
• 1.2.2 降血糖、降血脂作用
• 1.2.3 抗衰老作用
• 1.2.3.1 延长寿命
• 1.2.3.2 抗氧化作用
• 1.2.3.3 影响老化相关酶的活性
• 1.2.4 对心血管系统的作用
• 1.2.4.1 强心作用
• 1.2.4.2 扩张冠脉
• 1.2.4.3 抗动脉粥样硬化作用
• 1.2.5 提高学习和改善记忆的作用
• 1.2.6 抗肿瘤作用
• 1.2.7 抗菌、抗炎、抗病毒作用
• 1.2.7.1 抗菌作用
• 1.2.7.2 抗真菌
• 1.2.7.3 抗病毒作用
• 1.2.7.4 抗炎作用
• 1.2.8 抗辐射、毒性作用
• 1.3 碳甲基化高异黄烷酮化合物研究进展
• 1.4 论文设计思想
• 1.4.1 选题背景
• 1.4.2 研究目的和意义
• 1.4.3 研究内容和方法
• 第二章 玉竹化学成分及其生物活性研究
• 2.1 玉竹根茎不同溶剂萃取物的抗菌活性研究
• 2.1.1 材料与仪器
• 2.1.1.1 植物材料
• 2.1.1.2 供试菌种
• 2.1.1.3 培养基
• 2.1.1.4 仪器和试剂
• 2.1.2 试验方法
• 2.1.2.1 供试样品的制备
• 2.1.2.2 抑菌活性测定方法
• 2.1.2.3 抑菌活性初筛试验
• 50)的测定'>2.1.2.4 半抑菌浓度(EC₅₀)的测定
• 2.1.3 结果与分析
• 2.1.3.1 玉竹根茎不同溶剂萃取物对细菌的抑菌效果
• 2.1.3.2 玉竹根茎不同溶剂萃取物对植物病原菌的抑菌活性初筛试验
• 2.1.3.3 玉竹根茎不同溶剂萃取物对植物病原菌的毒力测定
• 2.1.4 小结
• 2.1.5 讨论
• 2.2 玉竹根茎不同溶剂萃取物的化感作用研究
• 2.2.1 材料与仪器
• 2.2.1.1 试验材料
• 2.2.1.2 仪器和试剂
• 2.2.1.3 供试材料的制备
• 2.2.2 试验方法
• 2.2.2.1 种子萌发率、根生长及幼苗生长的测定
• 2.2.2.2 数据处理
• 2.2.3 结果与分析
• 2.2.3.1 玉竹根茎不同溶剂萃取物对小麦、黄瓜、萝卜种子萌发率的影响
• 2.2.3.2 玉竹根茎不同溶剂萃取物对小麦、黄瓜、萝卜幼苗根长生长的影响
• 2.2.3.3 玉竹根茎不同溶剂萃取物对小麦、黄瓜、萝卜幼苗苗高生长的影响
• 2.2.4 小结
• 2.2.5 讨论
• 2.3 玉竹根茎的化学成分研究
• 2.3.1 材料与仪器
• 2.3.2 提取与分离
• 2.3.3 化合物结构解析
• 2.3.3.1 新化合物结构解析
• 2.3.3.2 高异黄烷酮类化合物结构解析
• 2.3.3.3 甾体皂苷类化合物结构解析
• 2.3.3.4 环阿尔廷醇三萜类化合物结构解析
• 2.3.3.5 化合物Ⅰ-10 结构解析
• 2.3.3.6 化合物Ⅰ-15 结构解析
• 2.3.4 化合物的理化、波谱数据及其它化合物的结构
• 2.3.5 单体化合物的生物活性测定
• 2.3.5.1 部分单体化合物的抑菌活性测定
• 2.3.5.2 部分单体化合物的化感作用测定
• 2.3.6 小结
• 2.3.7 讨论
• 第三章 卷叶黄精化学成分及其生物活性研究
• 3.1 卷叶黄精根茎不同溶剂萃取物对植物病原菌的抗菌活性研究
• 3.1.1 材料与仪器
• 3.1.1.1 植物材料
• 3.1.1.2 供试菌种
• 3.1.1.3 培养基
• 3.1.1.4 仪器和试剂
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.2.1 供试样品的制备
• 3.1.2.2 抑菌活性测定方法
• 3.1.2.3 抑菌活性初筛试验
• 50)的测定'>3.1.2.4 半抑菌浓度(EC₅₀)的测定
• 3.1.2.5 抑菌效果试验
• 3.1.3 结果与分析
• 3.1.3.1 卷叶黄精根茎不同溶剂萃取物对植物病原菌的抑菌活性初筛试验
• 3.1.3.2 卷叶黄精根茎不同溶剂萃取物对植物病原菌的毒力测定
• 3.1.3.3 卷叶黄精根茎不同溶剂萃取物对植物病原菌的抑菌效果
• 3.1.4 小结
• 3.1.5 讨论
• 3.2 卷叶黄精根茎不同溶剂萃取物的化感作用研究
• 3.2.1 材料与仪器
• 3.2.1.1 试验材料
• 3.2.1.2 仪器和试剂
• 3.2.1.3 供试材料的制备
• 3.2.2 试验方法
• 3.2.2.1 种子萌发率、根生长及幼苗生长的测定
• 3.2.2.2 根围土壤种子萌发率、根生长及幼苗生长的测定
• 3.2.2.3 数据处理
• 3.2.3 结果与分析
• 3.2.3.1 卷叶黄精根茎不同溶剂萃取物对小麦、黄瓜、萝卜种子萌发率的影响
• 3.2.3.2 卷叶黄精根茎不同溶剂萃取物对小麦、黄瓜、萝卜幼苗根长生长的影响
• 3.2.3.3 卷叶黄精根茎不同溶剂萃取物对小麦、黄瓜、萝卜幼苗苗高生长的影响
• 3.2.3.4 卷叶黄精根系周围土壤对小麦、黄瓜、萝卜种子萌发、根生长和幼苗苗高生长的影响
• 3.2.4 小结
• 3.3 卷叶黄精根茎的化学成分研究
• 3.3.1 材料与仪器
• 3.3.1.1 试验材料
• 3.3.1.2 仪器
• 3.3.1.3 试剂
• 3.3.2 提取与分离
• 3.3.3 化合物结构解析
• 3.3.3.1 新化合物结构解析
• 3.3.3.2 甾体类化合物结构解析
• 3.3.3.3 化合物Ⅱ-5 结构解析
• 3.3.4 化合物的理化和波谱数据及其它化合物结构解析
• 3.3.5 单体化合物的生物活性测定
• 3.3.5.1 材料与方法
• 3.3.5.2 部分单体化合物对细菌的抑制效果
• 3.3.5.3 部分单体化合物对植物病原菌的抑制效果
• 3.3.5.4 部分单体化合物对植物病原菌菌丝生长的毒力测定结果
• 3.3.6 小结
• 3.3.7 讨论
• 第四章 玉竹多糖的精制工艺研究
• 4.1 材料与仪器
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 仪器
• 4.1.3 试剂
• 4.2 试验方法
• 4.2.1 多糖含量的测定
• 4.2.1.1 苯酚溶液的配制
• 4.2.1.2 葡萄糖储备液的制备
• 4.2.1.3 葡萄糖标准曲线的制作
• 4.2.1.4 多糖含量测定
• 4.2.2 蛋白质含量的测定
• 4.2.2.1 蛋白质标准溶液的制备
• 4.2.2.2 考马斯亮蓝G-250 溶液的制备
• 4.2.2.3 蛋白质标准曲线的制作
• 4.2.2.4 蛋白质含量测定
• 4.2.3 醇沉条件对玉竹多糖得率的影响
• 4.2.3.1 不同乙醇浓度对多糖得率的影响
• 4.2.3.2 醇沉时间对多糖得率的影响
• 4.2.3.3 溶液pH 值对多糖得率的影响
• 4.2.3.4 醇沉次数对多糖得率的影响
• 4.2.4 玉竹多糖脱蛋白方法比较
• 4.2.4.1 Sevag 法
• 4.2.4.2 酶法
• 4.2.4.3 TCA 法
• 4.2.4.4 酶法+Sevag 法
• 4.2.4.5 酶法+TCA 法
• 4.2.5 玉竹多糖脱色树脂选择
• 4.2.5.1 脱色率的计算方法
• 4.2.5.2 树脂的预处理
• 4.2.5.3 静态初筛脱色树脂
• 4.2.5.4 动态吸附筛选树脂
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 醇沉条件对玉竹多糖提取的影响
• 4.3.1.1 不同乙醇浓度对玉竹多糖提取的影响
• 4.3.1.2 醇沉时间对玉竹多糖提取的影响
• 4.3.1.3 溶液pH 值对玉竹多糖提取的影响
• 4.3.1.4 醇沉次数对多糖得率的影响
• 4.3.2 脱蛋白方法对玉竹多糖提取的影响
• 4.3.2.1 酶法脱蛋白对玉竹多糖提取的影响
• 4.3.2.2 TCA 法脱蛋白对玉竹多糖提取的影响
• 4.3.2.3 Sevag 法、酶与Sevag 结合法、酶与TCA 结合法对玉竹多糖得率的影响
• 4.3.3 玉竹多糖脱色树脂选择
• 4.3.3.1 静态吸附初筛脱色树脂
• 4.3.3.2 动态吸附优选脱色树脂
• 4.4 小结
• 4.5 讨论
• 第五章 卷叶黄精多糖提取分离工艺研究
• 5.1 材料与仪器
• 5.1.1 试验材料
• 5.1.2 仪器
• 5.1.3 试剂
• 5.2 试验方法
• 5.2.1 含量测定
• 5.2.1.1 多糖含量测定
• 5.2.1.2 蛋白质含量测定
• 5.2.2 多糖提取工艺优选
• 5.2.2.1 提取溶剂的确定
• 5.2.2.2 正交试验
• 5.2.3 醇沉分离工艺
• 5.2.4 脱蛋白工艺
• 5.2.5 脱色树脂选择
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 卷叶黄精多糖提取工艺优选
• 5.3.1.1 不同提取溶剂对黄精多糖提取效果的影响
• 5.3.1.2 提取条件的优化
• 5.3.2 卷叶黄精多糖醇沉工艺优选
• 5.3.2.1 醇沉浓度的确定
• 5.3.2.2 醇沉工艺优选
• 5.3.3 卷叶黄精多糖脱蛋白工艺优选
• 5.3.4 黄精多糖脱色树脂选择
• 5.3.4.1 静态吸附初筛脱色树脂
• 5.3.4.2 动态吸附优选脱色树脂
• 5.4 小结
• 5.5 讨论
• 第六章 结论与创新
• 6.1 结论
• 6.2 论文的创新之处
• 参考文献
• 附图
• 致谢
• 作者简介