蓝翠雀花挥发油的提取及生物活性研究 Extraction and Biological Activity of Volatile Oil from Delphinium caeruleum

doi:10.12677/jocr.2024.122016

Journal of Organic Chemistry Research
Vol. 12 No. 02 ( 2024 ), Article ID: 86132 , 7 pages
10.12677/jocr.2024.122016

蓝翠雀花挥发油的提取及生物活性研究

梁雨晨

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兰州交通大学化学与化工学院，甘肃兰州

收稿日期：2024年3月20日；录用日期：2024年4月29日；发布日期：2024年5月6日

摘要

蓝翠雀花(Delphinium caeruleum Jacquem. ex Cambess.)是毛茛科(Ranunculaceae Juss.)翠雀属(Delphinium L.)多年生草本植物。用气相色谱–质谱联用技术(GC-MS)对蓝翠雀花的化学成分进行分析。从蓝翠雀花挥发油中鉴定出了35个化合物，并对其进行抗菌活性检测，抑菌实验结果显示其对枯草芽孢杆菌和大肠杆菌有抑菌活性。

关键词

蓝翠雀花，挥发油，抑菌活性

Extraction and Biological Activity of Volatile Oil from Delphinium caeruleum

Yuchen Liang

School of Chemistry and Chemical Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou Gansu

Received: Mar. 20^th, 2024; accepted: Apr. 29^th, 2024; published: May 6^th, 2024

ABSTRACT

Delphinium caeruleum is a perennial herb of Delphinium in the Ranunculaceae Juss family. The chemical composition of the flowers was analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Thirty-five compounds were identified from the volatile oil of Delphinium caeruleum and their antibacterial activities were tested. The results of antibacterial experiments showed that they had antibacterial activities against Bacillus subtilis and Escherichia coli.

Keywords:Delphinium caeruleum, Volatile Components, Antibacterial Activity

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http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

1. 引言

蓝翠雀花(Delphinium caeruleum Jacquem. ex Cambess.)是毛茛科(Ranunculaceae Juss.)翠雀属(Delphinium L.)多年生草本植物 [1] 。主要分布于中国西藏、四川西部、青海、甘肃等地，生长于海拔2100~4000米山地草坡或多石砾山坡，在尼泊尔、印度、不丹也有分布 [2] [3] 。目前关于蓝翠雀花的化学成分研究鲜有报道，结合其他翠雀属植物的化学成分分析成果，初步判断其主要含有二萜生物碱、黄酮、甾醇、脂肪酸等类型的化合物 [4] [5] 。

挥发油是香料植物的花、叶、果实、种子等部位提取到的挥发性芳香物质的总称，其大多数都含有香味，极易挥发。其主要的提取方法主要为水蒸气蒸馏法、冷压榨法、溶剂萃取法和脂吸法 [6] 。中药挥发油主要来源于芳香类中药，而我国的中草药种类丰富多样，并有着悠久的应用历史。在现代科学高速发展的背景下，可以看出中药挥发油在抗病毒和抗菌领域具备巨大的发展潜力 [7] [8] 。在对该植物进行提取过程中发现其香气很浓，猜测该植物含有丰富的挥发油成分，但关于蓝翠雀花中化学成分的报道文献不是很多，其中关于挥发油及其活性方面的研究还未见文献报道。

故本文以蓝翠雀花为原料，用水蒸气蒸馏法提取挥发油成分，再用气相色谱–质谱联用技术(GC-MS)对其进行化学成分分析，采用滤纸片法对挥发油的抑菌活性进行研究。

2. 实验部分

2.1. 植物来源

本课题使用的植物为蓝翠雀花，于2021年9月采自于青海省青藏高原，经青海师范大学确生教授鉴定为毛茛科翠雀属植物蓝翠雀花，植物标本存放于兰州交通大学博学楼(六号实验楼) 517。

2.2. 实验仪器与材料

(1) 主要仪器

本实验中所用到的主要仪器及生产厂家见表1。

Table 1. Main experimental instruments

表1. 主要实验仪器

(2) 主要试剂

本实验中所用到的所用试剂均为分析纯、色谱纯，具体试剂材料及生产厂家见表2。

Table 2. Main experimental reagents

表2. 主要实验试剂

培养基的配制：

① LB液体培养基：牛肉膏蛋白胨液体培养基：氯化钠10 g，蛋白胨10 g，酵母提取物5 g，蒸馏水1000 mL，调节pH至7.4，高压灭菌锅121℃灭菌30 min，4℃冰箱保存待用；

② LB固体培养基：向配置好的液体培养基中，再添加20 g琼脂，121℃灭菌30 min，即得到固体培养基；

③ PDA培养基：去皮马铃薯200 g，加热煮沸30 min，用八层纱布过滤除去不溶物，加入20 g葡萄糖，20 g琼脂，即得到PDA培养基。

(3) 实验菌株

本实验所使用的供试病原菌菌株均由兰州交通大学天然药物研究所提供，具体实验菌株见表3 。

Table 3. Main experimental strains

表3. 主要实验菌株

菌悬液的制备：

用接种环将待测菌种接种到液体培养基中，在摇床上培养至对数期，将细菌配制成菌液浓度为10⁶~10⁷ CFU/mL，真菌配制成10⁶~10⁷ CFU/mL的孢子悬浮液。

2.3. 挥发油的提取、鉴定

(1) 提取方法

水蒸气蒸馏法是提取植物性天然香料最经典的一种方法，本实验采用水蒸气蒸馏法对蓝翠雀花的挥发油进行提取 [9] 。称取蓝翠雀花全草粉末100 g，装入1000 ml的圆底烧瓶，加入400 ml蒸馏水浸泡12 h。参照2010年版《中华人民共和国药典》，水蒸气蒸馏法提取8 h，然后冷却至室温，用乙醚萃取馏出液的水相3次，分别处理馏出液油状物与萃取液，用无水硫酸钠干燥，过滤，环己烷清洗，旋转蒸发仪将其减压浓缩后，转移至西林瓶中避光保存，做好标记，重复以上实验三次。蓝翠雀花挥发油是具有特殊气味的淡黄色油状液体。

(2) 气相色谱–质谱分析条件

气相色谱–质谱联用技术(GC-MS)同时具有气相色谱的强分离能力和质谱对未知化合物的高鉴定能力，是医药卫生、食品、环境等各领域中分离和检测复杂挥发性成分的重要工具 [7] [8] 。

气相色谱条件：GC-MS接口温度为230℃，柱温程序为60℃保持1分钟，并以2.5℃/min的速率升高至210℃，保持5分钟，然后以10℃/min速率升至280℃并保持1分钟。以氦气作为载气的流速为1.2 mL/min，进样量0.2 μL。

质谱条件：EI离子源，离子源温度为230℃，电离电压是70 eV。

(3) 挥发油GC-MS成分分析结果

采取水蒸气蒸馏法提取蓝翠雀花的挥发油，得到具有特殊气味的淡黄色液0.462 g，出油率是0.154%。经GC-MS分析，共得到了35个化合物。将GC-MS分析后的质谱图通过NIST谱图库并核对相关文献确定其化学组成，绘制成表4。

Table 4. Chemical components of the volatile oil of Delphinium caeruleum

表4. 蓝翠雀花挥发油的化学成分

2.4. 挥发油的抗菌活性研究

挥发油的抗菌实验通常采用琼脂扩散法–滤纸片法及MTT法。滤纸片法是通过抑菌圈的直径大小来直接衡量挥发油的抗菌活性，此法操作简便、结果直观。MTT法是间接的反映药物对细胞的抑制作用，再根据颜色深浅通过酶标仪测定吸光度值，即二甲亚砜(DMSO)溶解活细胞中由琥珀酸脱氢酶将淡黄色的MTT还原成水不溶性的蓝紫色结晶甲臜。MTT法还经常被用于微生物的抑菌率测定。本实验采用了易于观察、便于操作的滤纸片法来测定蓝翠雀花挥发油的抑菌活性。

(1) 实验方法

从灭菌锅中取出PDA固体培养基的锥形瓶，降温至50℃左右，在超净台中倒入直径为9 cm的培养皿，每个培养皿约20 ml，待凝固后，用移液枪取200 mL稀释后的菌液，用涂布棒涂布均匀。将活化好的植物病原真菌菌株用打孔器制成直径为6 mm的菌饼，并用无菌接种针倒扣放置在PDA平板的中心。用无菌镊子夹取已灭菌的直径6 mm的无菌滤纸片，每块平板上对称放置2张滤纸片，使用移液枪吸取20 μL的蓝翠雀花挥发油(1 mg/ml)滴加至滤纸片上，另一个滤纸片加20 μL的二甲基亚砜做空白对照，每个样品设置3个平行实验。将培养皿置于37℃培养箱中培养18~24 h，根据抑菌圈的大小评估抑菌活性的强弱。每个样品设置3个平行实验。

(2) 实验结果

在药物浓度为1 mg/ml时，蓝翠雀花挥发油对枯草芽孢杆菌和大肠杆菌有抑菌作用，对于其他植物病原真菌，均无明显抑菌活性。

3. 结果与讨论

采用水蒸气蒸馏法提取了蓝翠雀花的挥发油，运用气相色谱–质谱(GC-MS)联用技术分析其挥发油成分。从中共鉴定出35个化合物。对蓝翠雀花挥发油成分运用滤纸片法进行抗菌活性测定，如图1所示，在培养皿中均匀涂满枯草芽孢杆菌和大肠杆菌的菌液，蓝雀翠花挥发油呈现出较强的抑菌活性，在培养皿右侧含有蓝雀翠花挥发油的无菌滤纸片周围出现抑菌圈，其对枯草芽孢杆菌和大肠杆菌有抑菌活性，但对于金黄色葡萄球菌没有出现抑菌活性。并进行平行实验测量抑菌圈的直径见表5。

Figure 1. Antibacterial activity of Bacillus subtilis (left) and E. coli (right)

图1. 枯草芽孢杆菌(左)以及大肠杆菌(右)的抑菌活性

Table 5. Inhibition results of volatile oils against three plant pathogenic fungi

表5. 挥发油对三种植物病原真菌的抑制结果

4. 总结

本实验的目的是对蓝翠雀花的挥发油成分及其生物活性进行全面研究。通过分析蓝翠雀花中的挥发油成分，我们可以更加深入地了解其化学组成和特征，为进一步探索其潜在药用价值或为其他应用领域提供基础数据。首先，通过鉴定主要化合物对蓝翠雀花中挥发油成分进行详细分析。此外，在评估这些挥发油的生物活性方面，我们可以初步判断蓝翠雀花挥发油在医药领域或其他应用领域中是否具有潜在价值。总之，本次实验旨在全面了解蓝翠雀花挥发油成分及其生物活性，并为进一步开展相关应用和深入探究提供科学依据。希望通过这项工作能够为该植物资源有效利用和新产品开发提供参考，并促进相关领域的科学交流与合作。

文章引用

梁雨晨. 蓝翠雀花挥发油的提取及生物活性研究
Extraction and Biological Activity of Volatile Oil from Delphinium caeruleum[J]. 有机化学研究, 2024, 12(02): 195-201. https://doi.org/10.12677/jocr.2024.122016

参考文献

1. 潘远江, 王锐, 陈绍农, 等. 藏药蓝翠雀花中的新二萜生物碱[J]. 高等学校化学学报, 1992, 13(11): 2.

2. Chen, S., Meng, L., El-Demerdash, F.M., et al. (2020) Review of Compounds and Pharmacological Effects of Delphinium. Journal of Chemistry, 2020, Article ID: 9375619. https://doi.org/10.1155/2020/9375619

3. 刘世军, 廖志新, 唐志书, 等. 蓝翠雀花的化学成分研究[J]. 中药材, 2016(2): 4.

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5. He, Y.Q., Ma, Z.Y., Wei, X.M., et al. (2010) Chemical Constituents from Delphinium chrysotrichum and Their Biological Activity. Fitoterapia, 81, 929-931. https://doi.org/10.1016/j.fitote.2010.06.008

6. Yin, T., Cai, L. and Ding, Z.J.R.A. (2020) An Overview of the Chemical Constituents from the Genus Delphinium Reported in the Last Four Decades. RSC Advances, 10, 13669-13686. https://doi.org/10.1039/D0RA00813C

7. Díaz, J.G., Marapara, J.L., Valdés, F., et al. (2005) Dianthramide Glucosides from Tissue Cell Cultures of Delphinium staphisagria L. Phytochemistry, 66, 733-739. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2004.10.021

8. Wang, F.P. and Yan, L.P. (2007) Campylopin from Delphinium campylocentrum, the First Hetidane C₂₀-Diterpene, Suggests a New Alkaloid Biogenetic Pathway. Tetrahedron, 63, 1417-1420. https://doi.org/10.1016/j.tet.2006.11.078

9. Yan, Y., Jiang, H., Yang, X., et al. (2022) Grandiflolines A-F, New Anti-Inflammatory Diterpenoid Alkaloids Isolated from Delphinium grandiflorum. Frontiers in Chemistry, 10. https://doi.org/10.3389/fchem.2022.1012874

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