沼液中活性成分的分析及萜类转化机制探究
沼液是人畜粪便和各种农作物秸秆等有机物经沼气池厌氧发酵后的液体残留物.随着我国沼气工程的不断推广,作为沼气厌氧发酵的主要副产物之一的沼液的量也越来越多,其中含有多种农作物所需的营养元素.研究表明,沼液是一种速效水肥,主要被用作饲料添加剂、叶面肥、浸泡种子等.目前针对于沼液的研究仅限于它的理化性质、矿物质含量、重金属含量以及氨基酸和B族维生素含量的测定.沼气产生的过程同时是一个微生物发酵的生化过程,能够将饲养场废弃物转化分解生成一些次级代谢产物,例如脱落酸,赤霉素,雌二醇.而且微生物在这种极端的环境条件下经常会转化出一些结构新颖的化合物,存储在沼液中,使得沼液呈现出一些特殊性质.例如,鸡粪沼液能够抑制微生物生长,减少农作物病虫害,增加作物产量.已经有研究表明,在农作物上喷施沼液具有一定的抑菌作用,沼液对近30种农作物病害具有防治作用,对19种虫害有明显的防治效果,现已在农业生产中广泛应用,但其促进作物生长和防止病虫害作用机理尚不明确.然而至今并没有文献报道鸡粪沼液的化学组成.为了分析沼液化学组分、抑菌机理和微生物转化机制.本次研究选取上海市浦东新区六灶镇同济大学定点实验点-文彬养鸡场沼气池沼液,通过萃取、硅胶柱分离、诸多色谱方法从鸡粪沼液中分离鉴定得到三个化合物,并评价了三种化合物的细胞毒性,并对大豆甾醇B的微生物转化进行了探究,从而探究沼液中五环三萜的来源.本次研究分离到三个化合物,通过质谱和核磁共振等方法以及文献对比鉴定其结构分别是:叶黄素、6-羟基-3,4-二氢喹啉-2-酮、大豆甾醇B.通过MTT法评价分离到的三个化合物的细胞毒性.所选用细胞为Hep G2肿瘤细胞、DU 145肿瘤细胞、HCT 116肿瘤细胞、NCI-H460肿瘤细胞、K562白血病细胞.化合物2对NCI-H460,DU 145有较好的抑制作用.其IC50值分别是152.95μg/m L和133.65μg/m L.其余化合物均没有显示出抑制肿瘤细胞的活性.分离得到的三个化合物其中一个为大豆甾醇B,是一类五环三萜类化合物,本课题组已经分离到的四个新的五环三萜结构与大豆甾醇B结构及其相似,而且鸡饲料中含有大豆甾醇B,所以推测这些化合物由大豆甾醇B转化而来,有可能在鸡肠道内被转化或者在沼液中被转化.为探究其转化机理,选取16株菌,其中包括五株细菌和十一株霉菌,对其进行发酵转化,最终筛选出一株可转化大豆甾醇B的菌-产黄青霉CMCC 3.3890.通过LC-MS/MS检测发酵液的乙酸乙酯萃取物,得到质荷比为407,425,427的三个主要的分子离子峰.通过数据库匹配,对应化合物可能是3?-羟基-24-降齐墩果烷-12-二烯-22-酮,雌二醇-4,24二烯-3,6-二酮,(9xi,10xi,13xi,17xi,22E,24xi)-雌二醇-4,6,8(14),22-四烯-3-酮,(22E,24xi)-雌二醇-4,6,8,22-四烯-3-酮,(4α,5α)-4-甲基麦角醇-8,24-二烯-3,11-二酮,(17xi,22E,24xi)-3-羟基雌二醇-5,8,22-三烯-7-酮.证明了微生物转化大豆甾醇B生成新的五环三萜的可能性.因此,通过上述研究,加快对沼液和沼渣资源的综合利用研究很有必要.不仅能够发现一些具有转化功能的微生物和一些结构新颖的化合物,对沼液和沼渣的高效利用也得到了实现,不仅解决的了沼液的排放问题,使环境得到保护,而且为以后化合物的转化和合成提供了新的途径.
- 作者：
- 吴慧斌
- 学位授予单位：
- 上海海洋大学
- 专业名称：
- 食品科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 许剑锋
- 中图分类号：
- S216.4；TQ920.1
- 关键词：
- 沼液；化学成分；细胞毒性；萜类；转化
- biogas slurry； chemcial component； cytotoxic； Terpenoids； transformation