張煥仕,趙 飛,劉 暢,朱昌玲,張鶴云,欽 佩 *
(1.南京野生植物綜合利用研究所,江蘇南京211111;2.南京大學鹽生植物實驗室,江蘇南京210093)
互花米草(Spartina alternifloraLoisel.)原產于北美洲大西洋沿岸和墨西哥海灣,是禾本科米草屬多年生C4草本植物,其主要生長于濱海鹽沼中潮帶上部至高潮帶。1979 年互花米草由美國引入我國,在抗風消浪、保灘護岸、促淤造陸、濕地修復等方面起到了重要作用。最新研究發(fā)現,中國沿海地區(qū)互花米草分布總面積達到55 468 hm2,江蘇灘涂互花米草面積最大,發(fā)展為 21 843 hm2[1]。
許多學者對互花米草的基本生物學特性、生理生態(tài)學和生物化學等方面進行了廣泛的研究:如互花米草的生產力[2-3],互花米草體內重金屬元素的積累和轉移[4],互花米草入侵對生態(tài)系統(tǒng)和碳循環(huán)的影響[5-7]等等。其體內還含有豐富的黃酮、多糖、皂苷等生物活性物質和必需微量元素,具有很好的保健作用[8]。張怡評等采用硅膠柱色譜與Sephadex LH-20葡聚糖凝膠柱色譜聯用首次從互花米草體內分離并鑒定出15 個化學成分[9]。徐年軍等對米草多糖的提取、純化及其單糖組成研究表明,米草多糖的單糖主要為鼠李糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖。根據各峰面積比計算,其相對百分含量分別為4.13%、3.02%、11.94%、8.89%、6.82%、27.18%、38.00%[10]。韓順風等以總黃酮含量為參考標準,采用響應曲面法對互花米草(地上部位)的提取工藝進行優(yōu)化,對互花米草進行了化學成分的提取、分離、純化和鑒定的初步研究,確定了其中含有的對羥基肉桂醛、麥角甾醇以及麥黃酮等15個化合物的結構[11]。
本研究擬在秋冬季刈割互花米草地上部分,通過ODS 反相層析、高效液相層析、核磁共振H 譜、核磁共振C 譜等技術分離、純化和鑒定了其體內的生物活性成分,為其生物活性成分中單體化合物進行系統(tǒng)性功能評價和開發(fā)利用提供了技術參考。
2018 年11 月12 日采集于江蘇省鹽城市大豐區(qū)草廟鎮(zhèn)沿海灘涂的互花米草,經鑒定為禾本科米草屬植物互花米草。
取互花米草地上部分100 kg 曬干、切割成2~3 cm 長,加20 倍熱水浸提,濃縮提取液為深棕色液體(10 kg 左右)。將提取液用等體積乙酸乙酯萃取和等體積正丁醇萃取3遍,并分別減壓旋蒸濃縮,得到乙酸乙酯相粗膏113.8 g,正丁醇相粗膏159.6 g。
接著進行硅膠柱層析粗分,分別以石油醚/乙酸乙酯(v/v 100:0、50:1、20:1、10:1、5:1、2:1、1:1,各2 500 ml)和 CH2Cl2/MeOH(v/v 100:0、100:1、100:2、100:4、100:8、100:16、100:32 和 1:1,各 2 500 ml)作為流動相梯度洗脫,根據TLC 薄層層析結果合并相似組分,合并得到乙酸乙酯相的9 個組分和正丁醇相的10 個組分,再將各個組分經過硅膠柱層析、ODS反相層析、凝膠柱層析進一步分離,再經過高效液相層析技術進行分離純化,最終得到18個單體化合物。
將上述18個單體化合物經過高分辨質譜、核磁共振H譜、核磁共振C譜的鑒定,得到各化合物的名稱、性狀、分子量、分子式和結構式。
化合物1:異戊基奎尼酸黃色片狀,質量為29.0 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為544,分子式為C27H28O12,計算可知其不飽和度為14,結構如圖1。
圖1 異戊基奎尼酸結構式Fig.1 Isoamylquinic acid structure
化合物2:4-氫-1-苯并吡喃-4-酮 棕色塊狀,質量為19.4 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為526,分子式為C27H26O11,計算可知其不飽和度為15,結構如圖2。
圖2 4-氫-1-苯并吡喃-4-酮結構式Fig.2 4-hydrogen-1-benzopyran-4-one structure
化合物3:苜蓿素黃色塊狀,質量為24.3 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為330,分子式為C17H14O7,計算可知其不飽和度為11,結構如圖3。
圖3 苜蓿素結構式Fig.3 Alfalfa structure
化合物4:1-甲氧基-4 苯甲醛棕色塊狀,質量為11.7 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為298,分子式為C17H14O5,計算可知其不飽和度為11,結構如圖4。
圖4 1-甲氧基-4苯甲醛結構式Fig.4 1-methoxy-4-benzaldehyde structure
化合物5:3,7-二羥基-2-戊二烯酸甲酯-色烯棕色油狀,質量為13.5 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為290,分子式為C15H14O6,計算可知其不飽和度為9,結構如圖5。
圖5 3,7-二羥基-2-戊二烯酸甲酯-色烯結構式Fig.5 3,7-dihydroxy-2-Methyl pentadienoate-chromene structure
化合物 6:3-羥基-8-甲氧基-6,9-二甲基-5-異丙基-1-酮黃色油狀,質量為7.9 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為262,分子式為C16H22O3,計算可知其不飽和度為6,結構如圖6。
圖 6 3-羥基-8-甲氧基-6,9-二甲基-5-異丙基-1-酮結構式Fig.6 3-hydroxy-8-methoxy-6,9-dimethyl-5-isopropyl-1-one structure
化合物 7:3-羥基-8-甲氧基-6,9-二甲基-5-丙基-1-酮黑色油狀,質量為6.6 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為262,分子式為C16H22O3,計算可知其不飽和度為6,結構如圖7。
圖7 3-羥基-8-甲氧基-6,9-二甲基-5-丙基-1-酮結構式Fig.7 3-hydroxy-8-methoxy-6,9-Dimethyl-5-Propyl-1-one structure
化合物8:4,4′-醛基二苯酮黃色針狀,質量為46.3 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為238,分子式為C15H10O3,計算可知其不飽和度為11,結構如圖8。
圖8 4,4′-醛基二苯酮結構式Fig.8 4,4′-aldehyde benzophenone structure
化合物9:氨基脲淡黃色塊狀,質量為29.6 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為204,分子式為C9H8N4O2,計算可知其不飽和度為8,結構如圖9。
圖9 氨基脲結構式Fig.9 Semicarbazide structure
化合物10:1-氫吲哚-苯并呋喃黑色油狀,質量為12.4 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為180,分子式為C13H8O,計算可知其不飽和度為10,結構如圖10。
圖10 1-氫吲哚-苯并呋喃結構式Fig.10 1-indoline-benzofuran structure
化合物11:1,5-萘二甲醛 黃色固體,質量為15.4 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為216,分子式為C12H8O4,計算可知其不飽和度為9,結構如圖11。
圖11 1,5-萘二甲醛結構式Fig.11 1,5-naphthalaldehyde structure
化合物12:對香豆酸棕色塊狀,質量為41.0 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為164,分子式為C9H8O3,計算可知其不飽和度為6,結構如圖12。
圖12 對香豆酸結構式Fig.12 P-coumaric acid structure
化合物13:3 氫-2-苯并吡喃-3-酮 黃色片狀,質量為25.0 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為146,分子式為C9H6O2,計算可知其不飽和度為7,結構如圖13。
圖13 3氫-2-苯并吡喃-3-酮結構式Fig.13 3-hydro-2-benzopyran-3-one structure
化合物14:苯甲酸淡黃色塊狀,質量為27.8 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為122,分子式為C7H6O2,計算可知其不飽和度為5,結構如圖14。
圖14 苯甲酸結構式Fig.14 Benzoic acid structure
化合物15:2-甲氧基-5-乙?;椒狱S色針狀,質量為17.7 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為166,分子式為C9H10O3,計算可知其不飽和度為5,結構如圖15。
圖15 2-甲氧基-5-乙酰基苯酚結構式Fig.15 2-methoxy-5-acetylphenol structure
化合物16:對羥基苯甲酸黃色塊狀,質量為14.6 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為136,分子式為C8H8O2,計算可知其不飽和度為5,結構如圖16。
圖16 對羥基苯甲酸結構式Fig.16 P-hydroxybenzoic acid structure
化合物17:1,2-苯二酚黑色油狀,質量為21.7 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為110,分子式為C6H6O2,計算可知其不飽和度為4,結構如圖17。
圖17 1,2-苯二酚結構式Fig.17 1,2-benzenediol structure
化合物18:3-羥基-2H-吡喃-2-酮 棕色塊狀,質量為22.3 mg,根據高分辨質譜推測其分子量為112,分子式為C5H4O3,計算可知其不飽和度為4,結構如圖18。
圖18 3-羥基-2H-吡喃-2-酮結構式Fig.18 3-hydroxy-2H-pyran-2-one structure
互花米草的引進為我國沿海地區(qū)保灘護岸、促淤造陸做出了巨大貢獻。但隨著互花米草的生長蔓延和過度擴張,其負面作用逐步顯現,影響了部分沿海地區(qū)的生物多樣性,特別是灘涂水產養(yǎng)殖。為探索互花米草提取物的生物功效,實現互花米草的資源化利用,興利除弊,本研究對互花米草提取物進行了分離、純化和鑒定,共獲得18 個單體化合物?;セ撞萏崛∥锏倪@18種化合物中,異戊基奎尼酸、對香豆酸和苜蓿素都是典型的抗菌消炎、保肝利膽、降血酯、抗氧化、抗痛風、消除自由基等功效很強的功能成分。本研究不僅初步揭示了互花米草發(fā)揮生物功能的化學基礎,同時也為進一步深入開發(fā)生物醫(yī)藥提供了依據和參考。