互花米草生物活性成分的分离纯化和鉴定研究

张焕仕，赵 飞，刘 畅，朱昌玲，张鹤云，钦 佩 *

（1.南京野生植物综合利用研究所，江苏南京211111；2.南京大学盐生植物实验室，江苏南京210093）

互花米草（Spartina alternifloraLoisel.）原产于北美洲大西洋沿岸和墨西哥海湾，是禾本科米草属多年生C4草本植物，其主要生长于滨海盐沼中潮带上部至高潮带。1979 年互花米草由美国引入我国，在抗风消浪、保滩护岸、促淤造陆、湿地修复等方面起到了重要作用。最新研究发现，中国沿海地区互花米草分布总面积达到55 468 hm2，江苏滩涂互花米草面积最大，发展为 21 843 hm2［1］。

许多学者对互花米草的基本生物学特性、生理生态学和生物化学等方面进行了广泛的研究：如互花米草的生产力［2-3］，互花米草体内重金属元素的积累和转移［4］，互花米草入侵对生态系统和碳循环的影响［5-7］等等。其体内还含有丰富的黄酮、多糖、皂苷等生物活性物质和必需微量元素，具有很好的保健作用［8］。张怡评等采用硅胶柱色谱与Sephadex LH-20葡聚糖凝胶柱色谱联用首次从互花米草体内分离并鉴定出15 个化学成分［9］。徐年军等对米草多糖的提取、纯化及其单糖组成研究表明，米草多糖的单糖主要为鼠李糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖。根据各峰面积比计算，其相对百分含量分别为4.13%、3.02%、11.94%、8.89%、6.82%、27.18%、38.00%［10］。韩顺风等以总黄酮含量为参考标准，采用响应曲面法对互花米草（地上部位）的提取工艺进行优化，对互花米草进行了化学成分的提取、分离、纯化和鉴定的初步研究，确定了其中含有的对羟基肉桂醛、麦角甾醇以及麦黄酮等15个化合物的结构［11］。

本研究拟在秋冬季刈割互花米草地上部分，通过ODS 反相层析、高效液相层析、核磁共振H 谱、核磁共振C 谱等技术分离、纯化和鉴定了其体内的生物活性成分，为其生物活性成分中单体化合物进行系统性功能评价和开发利用提供了技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料

2018 年11 月12 日采集于江苏省盐城市大丰区草庙镇沿海滩涂的互花米草，经鉴定为禾本科米草属植物互花米草。

1.2 分离与提取

取互花米草地上部分100 kg 晒干、切割成2～3 cm 长，加20 倍热水浸提，浓缩提取液为深棕色液体（10 kg 左右）。将提取液用等体积乙酸乙酯萃取和等体积正丁醇萃取3遍，并分别减压旋蒸浓缩，得到乙酸乙酯相粗膏113.8 g，正丁醇相粗膏159.6 g。

接着进行硅胶柱层析粗分，分别以石油醚/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）作为流动相梯度洗脱，根据TLC 薄层层析结果合并相似组分，合并得到乙酸乙酯相的9 个组分和正丁醇相的10 个组分，再将各个组分经过硅胶柱层析、ODS反相层析、凝胶柱层析进一步分离，再经过高效液相层析技术进行分离纯化，最终得到18个单体化合物。

1.3 结构鉴定

将上述18个单体化合物经过高分辨质谱、核磁共振H谱、核磁共振C谱的鉴定，得到各化合物的名称、性状、分子量、分子式和结构式。

2 结果

化合物1：异戊基奎尼酸黄色片状，质量为29.0 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为544，分子式为C27H28O12，计算可知其不饱和度为14，结构如图1。

图1 异戊基奎尼酸结构式Fig.1 Isoamylquinic acid structure

化合物2：4-氢-1-苯并吡喃-4-酮 棕色块状，质量为19.4 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为526，分子式为C27H26O11，计算可知其不饱和度为15，结构如图2。

图2 4-氢-1-苯并吡喃-4-酮结构式Fig.2 4-hydrogen-1-benzopyran-4-one structure

化合物3：苜蓿素黄色块状，质量为24.3 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为330，分子式为C17H14O7，计算可知其不饱和度为11，结构如图3。

图3 苜蓿素结构式Fig.3 Alfalfa structure

化合物4：1-甲氧基-4 苯甲醛棕色块状，质量为11.7 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为298，分子式为C17H14O5，计算可知其不饱和度为11，结构如图4。

图4 1-甲氧基-4苯甲醛结构式Fig.4 1-methoxy-4-benzaldehyde structure

化合物5：3，7-二羟基-2-戊二烯酸甲酯-色烯棕色油状，质量为13.5 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为290，分子式为C15H14O6，计算可知其不饱和度为9，结构如图5。

图5 3，7-二羟基-2-戊二烯酸甲酯-色烯结构式Fig.5 3，7-dihydroxy-2-Methyl pentadienoate-chromene structure

化合物 6：3-羟基-8-甲氧基-6，9-二甲基-5-异丙基-1-酮黄色油状，质量为7.9 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为262，分子式为C16H22O3，计算可知其不饱和度为6，结构如图6。

图 6 3-羟基-8-甲氧基-6，9-二甲基-5-异丙基-1-酮结构式Fig.6 3-hydroxy-8-methoxy-6，9-dimethyl-5-isopropyl-1-one structure

化合物 7：3-羟基-8-甲氧基-6，9-二甲基-5-丙基-1-酮黑色油状，质量为6.6 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为262，分子式为C16H22O3，计算可知其不饱和度为6，结构如图7。

图7 3-羟基-8-甲氧基-6，9-二甲基-5-丙基-1-酮结构式Fig.7 3-hydroxy-8-methoxy-6，9-Dimethyl-5-Propyl-1-one structure

化合物8：4，4′-醛基二苯酮黄色针状，质量为46.3 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为238，分子式为C15H10O3，计算可知其不饱和度为11，结构如图8。

图8 4，4′-醛基二苯酮结构式Fig.8 4，4′-aldehyde benzophenone structure

化合物9：氨基脲淡黄色块状，质量为29.6 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为204，分子式为C9H8N4O2，计算可知其不饱和度为8，结构如图9。

图9 氨基脲结构式Fig.9 Semicarbazide structure

化合物10：1-氢吲哚-苯并呋喃黑色油状，质量为12.4 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为180，分子式为C13H8O，计算可知其不饱和度为10，结构如图10。

图10 1-氢吲哚-苯并呋喃结构式Fig.10 1-indoline-benzofuran structure

化合物11：1，5-萘二甲醛 黄色固体，质量为15.4 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为216，分子式为C12H8O4，计算可知其不饱和度为9，结构如图11。

图11 1，5-萘二甲醛结构式Fig.11 1，5-naphthalaldehyde structure

化合物12：对香豆酸棕色块状，质量为41.0 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为164，分子式为C9H8O3，计算可知其不饱和度为6，结构如图12。

图12 对香豆酸结构式Fig.12 P-coumaric acid structure

化合物13：3 氢-2-苯并吡喃-3-酮 黄色片状，质量为25.0 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为146，分子式为C9H6O2，计算可知其不饱和度为7，结构如图13。

图13 3氢-2-苯并吡喃-3-酮结构式Fig.13 3-hydro-2-benzopyran-3-one structure

化合物14：苯甲酸淡黄色块状，质量为27.8 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为122，分子式为C7H6O2，计算可知其不饱和度为5，结构如图14。

图14 苯甲酸结构式Fig.14 Benzoic acid structure

化合物15：2-甲氧基-5-乙酰基苯酚黄色针状，质量为17.7 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为166，分子式为C9H10O3，计算可知其不饱和度为5，结构如图15。

图15 2-甲氧基-5-乙酰基苯酚结构式Fig.15 2-methoxy-5-acetylphenol structure

化合物16：对羟基苯甲酸黄色块状，质量为14.6 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为136，分子式为C8H8O2，计算可知其不饱和度为5，结构如图16。

图16 对羟基苯甲酸结构式Fig.16 P-hydroxybenzoic acid structure

化合物17：1，2-苯二酚黑色油状，质量为21.7 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为110，分子式为C6H6O2，计算可知其不饱和度为4，结构如图17。

图17 1，2-苯二酚结构式Fig.17 1，2-benzenediol structure

化合物18：3-羟基-2H-吡喃-2-酮 棕色块状，质量为22.3 mg，根据高分辨质谱推测其分子量为112，分子式为C5H4O3，计算可知其不饱和度为4，结构如图18。

图18 3-羟基-2H-吡喃-2-酮结构式Fig.18 3-hydroxy-2H-pyran-2-one structure

3 结论

互花米草的引进为我国沿海地区保滩护岸、促淤造陆做出了巨大贡献。但随着互花米草的生长蔓延和过度扩张，其负面作用逐步显现，影响了部分沿海地区的生物多样性，特别是滩涂水产养殖。为探索互花米草提取物的生物功效，实现互花米草的资源化利用，兴利除弊，本研究对互花米草提取物进行了分离、纯化和鉴定，共获得18 个单体化合物。互花米草提取物的这18种化合物中，异戊基奎尼酸、对香豆酸和苜蓿素都是典型的抗菌消炎、保肝利胆、降血酯、抗氧化、抗痛风、消除自由基等功效很强的功能成分。本研究不仅初步揭示了互花米草发挥生物功能的化学基础，同时也为进一步深入开发生物医药提供了依据和参考。