箬竹属竹叶化学成分研究

【摘要】箬叶为禾本科(Gramineae)竹亚科(BambusodeaeNees)箬竹属(IndocalamusNakai)竹叶的总称,多分布在长江流域以南地区。该属竹叶叶片宽大,常用作园林观赏和简单食品加工；然而绝大部分竹叶未能得到充分利用,造成竹叶资源的浪费。为了揭示箬竹属竹叶化学成分组成,探讨其化学成分与环境因子之间的关系以及改善生态环境和减少资源浪费；本研究以阔叶箬竹(Indocalamuslatifolius)为研究对象,对其竹叶化学成分进行分离鉴定,并对化合物1-10进行抑菌活性研究；研究了箬竹属竹叶多糖含量、单糖组成及其抗氧化活性,并利用红外光谱、核磁共振波谱和热重分析探讨了竹叶精多糖的结构表征和热稳定性；对箬竹属10种竹叶黄酮、香豆素、香气成分、矿质元素等化学成分进行了比较研究。以期为箬竹属竹叶资源的综合开发利用提供理论基础和科学依据。主要研究结果如下：1.采集阔叶箬竹竹叶4.8kg,在80℃下用95%乙醇进行提取；提取物经AB-8大孔树脂柱层析,分别用水、10%乙醇、15%乙醇、30%乙醇、70%7,醇和100%乙醇洗脱；将洗脱组分浓缩冻干,再利用SephadexLH-20柱层析、制备HPLC系统,以水、甲醇的配比溶液为洗脱溶剂,进行分离纯化,以UV、IR、NMR、MS等分析手段,通过理化性质和各种谱学数据以及与标准品比对,鉴定了30个化合物；包括黄酮类、木脂素类、萜类、酚酸类等。分别为4,4’,9’-三羟基-3,3’,5,5’-四甲氧基-7,7’-单环氧木脂素-9-O-葡萄糖苷(1)、芹菜素-8C-木糖-6C-葡萄糖苷(2)、4,4’,9-三羟基-3,3’-二甲氧基-7,7’-单环氧木脂素-9-O-葡萄糖苷(3)、竹叶苯烯醇糖苷Ⅰ(4)、竹叶木脂素-7-O-葡萄糖苷Ⅰ(5)、竹叶木脂素-7-O-葡萄糖苷Ⅱ(6)、竹叶苯烯醇糖苷Ⅱ(7)、竹叶降倍半萜(8)、苯丙氨酸(9)、3,5-二甲氧基-4-苯丙烯酯-苯丙醇-7-O葡萄糖苷(10)、芹菜素-2’-O-鼠李糖-6C-葡萄糖苷(11)、3”-甲氧基-4-羟基-苯丙醇-3,8”,7”,2”-环-苜蓿素-7-O-葡萄糖苷(12)、木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4’-O-葡萄糖苷(13)、芹菜素-6-C-木糖-8-O-葡萄糖苷(14)、3,3’,5,5’-四甲氧基-4-羟基-8-O-苯丙烯醛-苯丙醇-7-O葡萄糖苷(15)、3,3’,5,5’-四甲氧基-4-羟基-8-0-苯丙烯醇-苯丙醇-7-O葡萄糖苷(16)、3,5-二甲氧基-4,4’-二羟基-9-O-苯丙烯酸酯-苯丙醇-7-O葡萄糖苷(17)、苜蓿素-4’-O-(3-guaiacylglyceryl-醚-7-O-葡萄糖苷(18)、4,4’,9,9’-四羟基-3,3’,5,5’-四甲氧基-7,7’-单环氧木脂素(19)、黑麦草内酯(20)、芹菜素-7-O-葡萄糖-“-O-木糖苷(21)、对羟基苯甲醛(22)、苜蓿素(23)、牡荆苷(24)、异牡荆苷(25)。通过HPLC与标准品比对确定的5种化合物分别为荭草苷(26)、苜蓿素-7-O-葡萄糖苷(27)、苜蓿素-4’-O-葡萄糖苷(28)、芹菜素-7-O-葡萄糖苷(29)和芹菜素-6-C-波伊文糖-7-0-葡萄糖苷(30)。2.以上所有化合物均为首次从阔叶箬竹竹叶叶中分离得到,其中化合物4、7、8、12和17为首次发现的新化合物。此外,研究了化合物1-10对金黄色葡萄球菌、苏云金杆菌、番茄青枯病菌和大肠杆菌的抑制活性。结果表明化合物2和4在20mg/mL,24h下对四种菌的抑菌圈大小约为7mm,而化合物1、3和5对四种细菌的抑菌圈大小均在6.3mm以下。化合物6和8在7mg/mL,24h对金黄色葡萄球菌的抑菌圈大小分别是6.73mm和6.57mm。3.采用水蒸汽蒸馏法(HD)提取箬竹属10种竹叶挥发油,利用GC-MS联用技术对其挥发性成分及含量进行测定,根据化工网确定香气成分。结果表明阔叶箬竹竹叶挥发油中含有香气成分数量27种,其相对含量为47.69%：其他9种箬竹属竹叶挥发油中共有香气成分数量范围是22～34种,其相对含量在42.38%～61.42%之间。10种箬竹属竹叶挥发油中共有香气成分有12种,分别是(E)-2-己烯醛、苯甲醛、庚二烯醛、水杨酸甲酯、藏红花醛、大马士酮、β-紫罗兰酮、桃醛、六氢法呢基丙酮、法尼基丙酮、异植物醇和植物醇。10种竹叶挥发油的香气均以醛、酮和醇类为主,其他类化合物较少。4.采用苯酚-硫酸法测定了箬竹属10个竹种竹叶的多糖含量,箬竹属10种竹叶的多糖含量在0.362～0.505%之间,其中阔叶箬竹竹叶的多糖含量最多,为0.505%；而含量最低的是天目箬竹,仅有0.362%。利用高效离子色谱法(HPIC)分析了箬竹属10种竹叶多糖中单糖的组成及比例,10种竹叶多糖均由5种单糖组成,分别是阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖和甘露糖；其中阿拉伯糖占18.341%～41.919%,半乳糖占20.335%～38.275%,葡萄糖占10.660%～46.515%,木糖占5.383%～12.115%,甘露糖占3.244%～6.426%。阔叶箬竹和长节箬竹竹叶中葡萄糖的含量分别高达46.515%和40.652%;而髯毛箬竹竹叶中阿拉伯糖和半乳糖含量较高,分别为41.919%和38.275%。利用DPPH法和FRAP法评价了竹叶多糖的抗氧化活性,在浓度为1mg/mL下,10种竹叶多糖均具有抗氧化活性；小箬竹竹叶多糖对DPPH清除率能达到50%以上；粽粑箬竹和阔叶箬竹均在35%左右。以长节箬竹竹叶多糖为研究对象,利用凝胶色谱法(GPC)、FT-IR、NMR,对其结构及热稳定性进行了分析,纯化后的精多糖重均分子量Mw为43980Da,数均分子量Mn为28310Da；红外光谱与核磁波谱分析分析均表明长节箬竹竹叶精多糖具有多糖特有的吸收峰；长节箬竹竹叶粗多糖和精多糖的热解过程均可分为四个阶段,多糖降解速度较快发生在第二阶段220～300℃,此阶段其质量损失大约为50%；在400℃以后,多糖损失缓慢,随着温度的继续升高,最终会变成碳化结构。5.箬竹属10种竹叶中四种黄酮及香豆素类化合物的含量分析(1)异荭草苷、荭草苷、牡荆苷和异牡荆苷在不同竹种竹叶中含量存在显著差异；阔叶箬竹竹叶中含有异荭草苷、荭草苷和牡荆苷三种黄酮,其含量分别为38.47mg·kg-1、15.56mg·kg-1和2.68mg·kg-1。其他9种竹叶中,除了矮箬竹和小箬竹外,异荭草苷和荭草苷是共有成分,牡荆苷和异牡荆苷在箬竹属竹叶中含量较少,但异牡荆苷在米箬竹竹叶中的含量高达130.4mg·kg-1。从总含量来看,箬竹属10种竹叶中四种碳酐黄酮总量范围是15.0～200.63mg·kg-1。最高的是米箬竹,200.63mg·kg-1：最低的是小箬竹,15.0mg·kg-1。(2)在10种竹叶中共检测出东莨菪内酯、6,7-二甲氧基香豆素和香豆素等3种香豆素类化合物,其含量范围为7.64～89.34mg·kg-1。东莨菪内酯在10种箬竹属竹叶中均有检出,含量在21.99～89.34mg·kg-1之间；6,7-二甲氧基香豆素仅在天目箬竹中有检出,含量是7.64mg·kg-1；而香豆素在小箬竹、阔叶箬竹、光叶箬竹、髯毛箬竹和天目箬竹等5种竹叶中有检出,含量在7.98～11.35mg-kg-1之间。6.箬竹属10种竹叶蛋白质和叶绿素的含量分析(1)10种竹叶蛋白质含量在11.70%～15.94%之间,阔叶箬竹竹叶蛋白质含量为13.83%；其它9种竹叶中,矮箬竹竹叶含量最高,15.94%；最低是长节箬竹竹叶,11.70%。(2)10种竹叶叶绿素a、b和总量的结果是,叶绿素a的含量在1.200～2.814mg·g-1之间,叶绿素b的含量在0.602～1.250mg·g-1之间,叶绿素总含量在1.797-3.972mg·g-1之间,其中阔叶箬竹竹叶叶绿素a、b和总量分别是1.283mg·g-1、0.729mg·g-1和2.012mg.g-1；在其他9种竹叶中,叶绿素a、b和总含量最小的是粽粑箬竹,分别是1.200mg·g-1、0.602mg·g-1和1.797mg·g-1；含量最大的是矮箬竹,分别为2.814mg·g-1、158mg·g-1和3.972mg·g-1。7.利用ICP-MS测定了箬竹属10种竹叶的17种矿质元素含量,其大量元素总体趋势为：K>Ca>Mg>Mn>Fe>Al>Na>Zn>Cu;其余元素含量相对较少。其中K、Ca、Mg和Mn的平均含量分别为11124mg·kg-1、5549.8mg·kg-1、1241.4mg·kg-1和989.84mg·kg-1,而Fe的平均含量为217.4mg-kg-1。对人体有害的重金属元素,如Cr、As、Hg、Pb等均有检出,但含量很低。从元素均值含量来看,阔叶箬竹竹叶相对较低,而粽粑箬竹竹叶中矿质元素最丰富。从矿质元素之间相关性和聚类分析的结果得知,K和Ca、Na,Ca和Mg呈显著负相关；Fe、Al除了与Hg呈负相关外,与其他元素均为显著正相关。Mo除了与Ca呈负相关外,与其他元素均呈正相关。当距离在5-15时10种竹叶样品被分为3类,即阔叶箬竹、长节箬竹和粽粑箬竹为一类,髯毛箬竹、米箬竹和小箬竹为一类,光叶箬竹、美丽箬竹、天目箬竹和矮箬竹则是一类。当距离大于20时,从矿质元素角度来讲箬竹属竹叶样品不存在明显差异。
【作者】喻谨；
【导师】岳永德；
【作者基本信息】中国林业科学研究院，生态学，2014，博士
【关键词】箬竹属；阔叶箬竹；竹叶；化学成分；分析；

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