CN101889591A - 用于抑制植物病原菌的黄檗精油及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于抑制植物病原菌的黄檗精油及其制备方法，是从黄檗果实中通过水蒸馏法提取而成的。经气相色谱一质谱分析鉴定了黄檗精油中的23个化合物，其中有含量最高6种化合物总量占精油82.44％。本发明首次明确黄檗果实精油中的主要成分，并发现该植物精油具有很好的抑制植物病原菌的生物活性，可以用作杀菌剂的活性成分来防治植物病害。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于抑制植物病原菌的植物精油及其制备方法，尤其涉及具有抑菌活性的黄檗果实精油及其制备方法，属于农药技术领域。
背景技术
植物精油(essential oil)是指由植物产生的、具有挥发性的、脂溶性的天然油状物质，一般具有特殊气味。目前，已经发现植物精油具有抗氧化活性、抗菌、杀虫等活性，被广泛应用在香料、化妆品、医药和农药等领域。
黄檗(Phellodendron amurense Rupr.)又名黄柏、黄菠萝，为芸香科阔叶乔木，主要分布于欧亚大陆东北部北纬35°-60°、海拔200-1100米的山区和半山区，主产于我国的东北地区，在俄罗斯、朝鲜和日本也有分布。黄檗的树皮是被用作传统的中药，主要有效成分被认为是小檗碱、黄柏碱、木兰花碱、药根碱等生物碱，具有清热解毒、泻火燥湿，可以用来治疗湿热痢疾、湿热黄疸、湿热带下、湿疹等。
我国是黄檗的主产国，黄檗果实富含精油，但目前尚未见有关黄檗果实精油成分的化学组成和抑菌活性的报道，更未见黄檗精油用作抑制植物病原真菌的报道。
发明内容
为了进一步充分开发天然资源，创制高效、低毒、低残留的满足可持续发展的绿色农业需求的植物源杀菌剂，本发明的目的在于提供一种黄檗精油及其制备方法，以及在抑制植物病原菌方面的应用。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种用于抑制植物病原菌的黄檗精油，是应用水蒸馏循环提取方式提取得到的黄檗果实的挥发性成分。
其中所述水蒸馏循环提取方式是采用水蒸馏提取装置，其中加热装置温度为120-180℃，优选150℃，使蒸馏水保持沸腾。
其中所述黄檗果实为采集的成熟黄檗果实，然后用粉碎机将果实破碎呈膏状。
其中所述黄檗果实与提取所用蒸馏水的重量比为1∶4-1∶6，优选1∶5。
其中提取出的水油混合液加入氯化钠固体后用乙醚进行萃取进行纯化，加入的氯化钠是可以破除乳化现象使水与精油明显分层。优选的每10mL的水油混合液加入1mg的NaCl，用10mL无水乙醚进行萃取三次，用无水硫酸钠干燥，乙醚自然挥发即得黄檗精油。
在本发明优选的实施方式中，制备得到的黄檗精油的鲜重得率为1.44％。黄檗精油成分经过GC-MS分析其化学组分的结构与含量，共确认了23个化合物，占精油含量的98.75％。含量最高的6种主要活性成分(β-月桂烯、二丁基羟基甲苯、2，6-二甲基-3，5，7-三辛烯-2-醇、邻苯二甲酸二异丁酯、芳樟醇、α-水芹烯)总量占精油的82.44％。
进一步，本发明采用多种方法检测了黄檗精油抗多种植物病原真菌(如稻瘟病菌、瓜果腐霉病菌、水稻纹枯病菌、番茄早疫病菌、玉米小斑病菌、小麦赤霉病菌、黄瓜枯萎病菌、番茄枯萎病菌、柑桔青霉病菌与大豆疫霉病菌等)的作用，尤其黄檗精油对黄瓜枯萎病菌、番茄枯萎病菌与小麦赤霉病菌的抗菌活性比较强。因此本发明黄檗精油可以用作杀菌剂的活性成分来防治植物病害。
本发明的有益效果在于：
1、选用每年都会再生的黄檗果实为原料，不会破坏环境；目前黄檗果实尚未被开发利用，获取黄檗果实成本并不高；另外通过本发明方法制备黄檗精油，未用到昂贵的设备、耗材与化学试剂，加工成本比较低。
2、黄檗精油是天然组分，在制备精油中未用到其它有毒工业化学试剂，和其它化学合成农药相比环境友好度更好。
3、黄檗精油属于挥发性物质、具有低残留的特点；另外其它杀菌剂喷施的不均匀往往会影响最终的抑菌效果，而黄檗精油的挥发性保证了它的均匀分布。
4、黄檗精油是复合物，本发明中分析了它的化学组成，保证了它对人畜的安全性。
附图说明
图1为本发明黄檗精油的气相色谱图；
图2为局部放大10倍的本发明黄檗精油的TIC色谱图。
具体实施方式
实施例1：黄檗精油的制备
采集成熟的黄檗果实，然后用粉碎机将果实破碎呈膏状。按果实重量5倍加入蒸馏水，搅拌使果实粉碎物均匀分布在蒸馏水中。将含有果实的蒸馏水加入到水蒸馏提取装置之中，加热装置温度控制在150℃，使蒸馏水保持沸腾，回流装置收集水和提取出的精油。10mL的水油混合液加入1mg的Nacl，用10mL无水乙醚进行萃取三次，用无水硫酸钠干燥，乙醚自然挥发，制得黄檗精油加入冷存管中，封口膜密封，4℃下保存。每公斤(鲜重)黄檗果实可制备黄檗精油18mL(14.4mg/g)。
实施例2
采集成熟的黄檗果实，然后用粉碎机将果实破碎呈膏状。按果实重量4倍加入蒸馏水，搅拌使果实粉碎物均匀分布在蒸馏水中。将含有果实的蒸馏水加入到水蒸馏提取装置之中，加热装置温度控制在120℃，使蒸馏水保持沸腾，回流装置收集水和提取出的精油。10mL的水油混合液加入1mg的Nacl，用10mL无水乙醚进行萃取三次，用无水硫酸钠干燥，乙醚自然挥发，制得黄檗精油加入冷存管中，封口膜密封，4℃下保存。每公斤(鲜重)黄檗果实可制备黄檗精油17.6mL(14.1mg/g)。
实施例3
采集成熟的黄檗果实，然后用粉碎机将果实破碎呈膏状。按果实重量6倍加入蒸馏水，搅拌使果实粉碎物均匀分布在蒸馏水中。将含有果实的蒸馏水加入到水蒸馏提取装置之中，加热装置温度控制在180℃，使蒸馏水保持沸腾，回流装置收集水和提取出的精油。10mL的水油混合液加入1mg的Nacl，用10mL无水乙醚进行萃取三次，用无水硫酸钠干燥，乙醚自然挥发，制得黄檗精油加入冷存管中，封口膜密封，4℃下保存。每公斤(鲜重)黄檗果实可制备黄檗精油17.9mL(14.3mg/g)。
实施例4：黄檗精油的化学组成分析
化学成分分析采用日本岛津公司的气相色谱-质谱联用仪(GC-2010气相色谱仪；GCMS-QP2010质谱仪)完成。
GC条件：色谱柱为中国科学院兰州化学物理研究所色谱技术研究开发中心生产的AT.SE-54石英毛细管柱，[30m×0.32mm×0.50μm]。进样口温度250℃，传输线温度250℃，程序升温如下：起始柱温50℃停留1min，以3℃/min升至150℃，停留2min然后以10℃/min升至230℃，停留3min，最后以15℃/min升至250℃，停留3min。载气为高纯氦气(99.999％)，柱流量1mL/min。用实施例1所述的方法制备精油，精油进样量每次为1.0μL(分流比1∶20)。黄檗精油气相色谱图见图1、图2。
MS条件：离子源温度250℃，电离方式EI，电离能量70Ev，质量扫描范围m/z：50-500。
数据库的检索：各组分峰相对含量(Relative amounts，RA)的确定采用峰面积归一化法。各组分峰用NIST Library标准谱库进行检索，同时与相关文献RI值进行比较，最后以质谱匹配度和RI值匹配度最高的化学结构为最佳鉴定结果，无RI值匹配性的以质谱匹配度最高的化学结构为鉴定结果，GC-MS分析结果见表1。从黄檗精油中一共鉴定出了23个化合物，占总含量的98.75％。其中含量最高的几种化学成分分别为β-月桂烯(β-Myrcene，44.02％)，二丁基羟基甲苯(Butylated hydroxytoluene，15.50％)，2，6-二甲基-3，5，7-辛三烯-2-醇(2，6-Dimethyl-3，5，7-octatrien-2-ol，6.37％)，邻苯二甲酸二异丁酯(1，2-Benzenedicarboxylic acid-bis(2-methylpropyl)ester，6.10％)，芳樟醇(2，6-Dimethyl-1，5，7-octatrien-3-ol，5.89％)，α-水芹烯(α-Phellandrene，4.56％)。
表1黄檗精油的化学成分GC-MS分析结果
实施例5：常规带毒平板菌丝生长速率法测定黄檗精油的抗菌活性
(1)供试真菌：选择来自鞭毛菌亚门、担子菌亚门、子囊菌亚门、半知菌亚门四个亚门的代表性植物病原真菌作为供试真菌，包括有稻瘟病菌、瓜果腐霉病菌、水稻纹枯病菌、玉米小斑病菌、小麦赤霉病菌、黄瓜枯萎病菌、番茄枯萎病菌、柑桔青霉病菌与大豆疫霉病菌。其中有些菌株是在大田中分离的对常用农药有明显抗药性的植物病原真菌，如鞭毛菌亚门的大豆疫霉病菌。
(2)培养基：菌丝生长速率法选用马铃薯葡萄糖培养基作为培养基(200g马铃薯水提液、20g葡萄糖、20g琼脂、水定容至1L)，具体配置方法为按配方先用量筒量取一定体积的蒸馏水，然后加热煮沸。在水加热的同时，自来水清洗马铃薯，去皮，称取一定重量，切成1cm×1cm×1cm的方块，加入沸水中煮20min。用双层纱布过滤，然后按配方在滤液中加入一定量的葡萄糖，充分溶解后，用量筒定容
(3)带毒琼脂培养基的制备：用移液器分别吸取不同量的黄檗精油在PDA培养基未凝固前，加入其中，混合均匀，倒平板。制备成不同浓度梯度的带毒平板，每个浓度的带毒平板3个重复。
(4)活性测定：将预先在PDA平板活化好的真菌，用打孔器，打成0.5cm直径的菌饼，菌丝朝下接种于带毒平板中央，每种真菌都设有不加精油的空白对照，每个处理三个重复。待空白对照菌丝直径长至6cm时，测量带毒平板上菌丝生长直径，测量选用十字交叉法取平均值。
(5)IC50值的计算：根据不同浓度带毒平板菌丝直径与空白对照的结果计算IC50值。
(6)黄檗精油对所有供试植物病原菌都展现了抗菌活性IC50为0.11-0.46μg/ml，其中活性最强的是番茄枯萎病菌0.11μg/ml、黄瓜枯萎病菌0.12μg/ml、小麦赤霉病菌0.15μg/ml，只有对大豆疫霉病菌和柑桔青霉病菌的IC50值超过了0.25μg/ml(见表2)。
表2带毒平板菌丝生长速率法测定黄檗精油的抗菌活性结果
| 供试菌株 | IC50(μg/ml) |
| 稻瘟病菌 | 0.18 |
| 瓜果腐霉病菌 | 0.21 |
| 水稻纹枯病菌 | 0.18 |
| 番茄早疫病菌 | 0.23 |
| 玉米小斑病菌 | 0.16 |
| 小麦赤霉病菌 | 0.15 |
| 黄瓜枯萎病菌 | 0.12 |
| 番茄枯萎病菌 | 0.11 |
| 柑桔青霉病菌 | 0.46 |
| 大豆疫霉病菌 | 0.29 |
实施例6精油中挥发性成分的抗真菌活性的测定
按照实施例3中制作6cm带毒平板，将不同种真菌接种于6cm空白PDA平板上，将上述两种平板放置于15cm的培养皿中(这两个6cm培养皿都不盖盖子)，设有空白对照将普通PDA平板和接种的PDA平板放置15cm培养皿中，每组实验设三个重复，培养5天观察记录结果。黄檗精油对所有供试真菌都表现了不同程度的抗菌活性，IC50值为0.16-1.36μg/ml，其中抗菌活性最强的是番茄枯萎病菌与黄瓜枯萎病菌，活性最弱的是柑桔青霉病菌(见表3)。
表3精油中挥发性成分的抗真菌活性
| 供试菌株 | IC50(μg/ml) |
| 稻瘟病菌 | 0.42 |
| 瓜果腐霉病菌 | 0.95 |
| 水稻纹枯病菌 | 0.57 |
| 番茄早疫病菌 | 0.33 |
| 玉米小斑病菌 | 0.46 |
| 小麦赤霉病菌 | 0.39 |
| 黄瓜枯萎病菌 | 0.16 |
| 番茄枯萎病菌 | 0.16 |
| 柑桔青霉病菌 | 1.36 |
| 大豆疫霉病菌 | 0.84 |
Claims (9)
1.一种用于抑制植物病原菌的黄檗精油，是采用水蒸馏循环提取方式提取得到的黄檗果实的挥发性成分。
2.根据权利要求1所述的黄檗精油，其中所述水蒸馏循环提取方式是采用水蒸馏提取装置，其中加热装置温度为120-180℃，优选150℃，使蒸馏水保持沸腾。
3.根据权利要求1所述的黄檗精油，其中所述黄檗果实为采集的成熟黄檗果实，然后用粉碎机将果实破碎呈膏状。
4.根据权利要求1所述的黄檗精油，其中所述黄檗果实与提取所用蒸馏水的重量比为1∶4-1∶6，优选1∶5。
5.根据权利要求1所述的黄檗精油，其中提取出的水油混合液加入氯化钠固体后用乙醚进行萃取进行纯化；优选的每10mL的水油混合液加入1mg的NaCl，用10mL无水乙醚进行萃取三次，用无水硫酸钠干燥，乙醚自然挥发即得黄檗精油。
6.根据权利要求1所述的黄檗精油，含量最高的6种主要活性成分为β-月桂烯、二丁基羟基甲苯、2，6-二甲基-3，5，7-三辛烯-2-醇、邻苯二甲酸二异丁酯、芳樟醇、α-水芹烯，其总量占精油的82.44％。
7.权利要求1-6的黄檗精油的用途，是用于抗多种植物病原真菌，如稻瘟病菌、瓜果腐霉病菌、水稻纹枯病菌、番茄早疫病菌、玉米小斑病菌、小麦赤霉病菌、黄瓜枯萎病菌、番茄枯萎病菌、柑桔青霉病菌与大豆疫霉病菌等。
8.根据权利要求7所述的用途，所述植物病原真菌是黄瓜枯萎病菌、番茄枯萎病菌与小麦赤霉病菌。
9.权利要求1-6的黄檗精油用作杀菌剂的活性成分来防治植物病害。
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