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黑藻是对太湖富营养化进行生态修复的一种沉水植物,秋天必须将其收获才能最终实现湖内污染物负荷的减少。长期以来,国内外对于收获后的黑藻的资源化利用主要是根据黑藻中的高蛋白质含量来作为渔业、牧业的饲料,为了进一步开发具有更高经济价值的资源化利用途径,本文首次对收获后黑藻进行了生物活性成分的研究。
本文研究重点主要包括三个部分。第一部分对生态修复植物黑藻全草的乙酸乙酯浸提液、乙醇浸提液、乙醇/水浸提液和水浸提液进行了化学组分的分离和纯化。运用薄层色谱分析和硅胶柱层析分离手段,探索了不同极性的黑藻浸提液的柱层析分离条件;运用薄层色谱、气相色谱和液相色谱等现代分析方法对分离出来的化合物进行了纯度分析。
第二部分是综合利用质谱、气质联用、液质联用、红外光谱、紫外光谱、核磁共振氢谱和碳谱等谱学方法和单晶X—射线衍射、元素分析、显色反应等方法对化合物的结构进行了解析和鉴定。从黑藻全草的各浸提液中共分离得到了22种化合物,包括以下几类化合物:(1)生物碱类化合物:卜(5—羟基—4—羟甲基-1—甲基-1H-吡咯-2—基)—二十一烷-2,12,15—烯-1-酮和胸腺嘧啶脱氧核苷;(2)芳基萘类木脂体类化合物:6,6,9-三甲基—十氢化萘并[1,2-]呋喃-1,4-二酮;(3)单萜类化合物:11,14-二十碳二烯酸(无环单萜化合物)、1,3-薄荷二烯—7-醇(单环单萜化合物)和地芰普内酯(环烯醚萜类单萜化合物);(4)甾体化合物:6-羟基—豆甾—4-烯-3-酮、β-谷甾醇乙酸酯和β-谷甾醇等3种;(5)含呋喃环的金合欢烯类倍半萜化合物:1-(3—呋喃)—8-醚-10烯—十三烷-1-酮;(6)菲类衍生物:1,1,4b,7-四甲基—7-乙烯=1,2,3,4,4a,4b,5,6,7,8,8a,9-十二氢菲;(7)脂肪酸及其酯类化合物:十八酸、12-羟基十二酸、1,18-十八碳二酸、4-乙基-3,4,18-三甲基-12,15,18-三烯—十九烷酸乙酯、棕榈酸乙酯、1,14-十四碳二酸和正十五酸乙酯;(8)烷烃类化合物:十九烷和十四烷; (9)酮类化合物:6,10,14-三甲基-2-十五酮;(10)矿物质:γ-硫。其中,1-(3—呋喃)—8-醚-10-烯—十三烷-1-酮、4-乙基-3,4,18-三甲基-12,15,18-三烯—十九烷酸乙酯和1-(5—羟基—4—羟甲基-1—甲基-1H-吡咯-2—基)—二十一烷-2,12,15—烯-1-酮等3种化合物是新化合物;用X—射线单晶衍射方法研究了地芰普内酯和γ-硫的精细立体结构。第三部分是综合分析文献资料,对于分离出来的化合物进行了生物活性的分析,同时,研究了黑藻浸提液对萝卜种子萌发和幼苗生长的化感作用。研究发现从黑藻中提取分离得到了地芰普内酯、β-谷甾醇、6-羟基—豆甾—4-烯-3-酮、β-谷甾醇乙酸酯、1,3-薄荷二烯—7-醇、1-(3—呋喃)—8-醚-10烯—十三烷-1-酮、11,14-二十碳二烯酸、6,6,9-三甲基—十氢化萘并[1,2-]呋喃-1,4-二酮、12-羟基十二酸、6,10,14-三甲基-2-十五酮、γ-硫、棕榈酸乙酯、1-(5—羟基—4—羟甲基-1—甲基-1H-吡咯-2—基)—二十一烷-2,12,15—烯-1-酮、胸腺嘧啶脱氧核苷、4-乙基-3,4,18-三甲基-12,15,18-三烯一十九烷酸乙酯、正十五酸乙酯、十九烷、十四烷和十八酸等19种具有生物活性或潜在的生物活性的化学物质,具有不同程度的药用价值。通过研究黑藻浸提液对萝卜种子萌发和幼苗生长的的影响,表明黑藻的有机溶剂提取物对萝卜具有一定的胁迫作用,表现为在低浓度下促进萝卜种子的萌发和萝卜幼苗的生长,而在高浓度则抑制萝卜种子的萌发和萝卜幼苗的生长。
本文系统地研究了黑藻的生物活性成分,本文的研究结果为生态修复后的黑藻的开发利用提供了理论依据,为合理利用收获后的黑藻资源,变废为宝,将黑藻开发成医药材料等高附加值产品提供了基础研究资料。