番石榴叶精油和多糖高效分离及复合物对镰刀菌的抑制活性研究

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番石榴(Psidium guajava L.)属桃金娘科,资源丰富,在华南各地均有种植。番石榴叶含有精油、黄酮类化合物、多糖和其他具有生物活性的次级代谢化合物,具有多种生物活性。其在世界各地用于治疗多种疾病,为充分利用番石榴叶资源,本文以番石榴叶为实验材料,建立了一种绿色高效的微波辅助一锅蒸馏萃取方法(MAHE)来分离番石榴叶精油和多糖,经单因素和响应面优化法对提取工艺优化,将提取得到的精油用于药材黄芪的致病菌—镰刀菌Fusariums(燕麦镰刀菌(F.avenaceum),接骨木镰刀菌(F.sambuc inum),拟丝孢镰刀菌(F.trichothecioides)和黄色镰刀菌(F.culmorum))的抑制作用研究,以番石榴叶粗多糖和酪蛋白酸钠为壁材,番石榴叶精油为芯材,采用复合凝聚法制备了番石榴叶精油-多糖复合物,通过单因素实验和Doehlert设计优化实验得出复合物制备的最优条件,并对其理化表征,此外,比较了番石榴叶精油包埋前后对上述镰刀菌的抑制作用。其重要内容如下:1.采用微波辅助一锅蒸馏萃取方法提取精油和多糖,实验所用溶剂为单因素实验得到的30%的PEG600,通过使用一级动力学模型和BBD和RSM操作参数进行优化,最佳工艺条件为:液料比7.6 m L/g,微波辐照功率630 W,微波辐照时间42 min,在优化条件下,MAHE法的精油和多糖的得率分别为31.50±1.35 m L/kg和302.0±13.3 g/kg。所开发的MAHE法不仅可以同时提取多糖和精油,而且得率高,所用时间短。此外,G C-MS结果表明,精油成分没有明显变化,精油的主要化学成分为石竹烯、炉甘石A、葎草烯环氧化物等。从环境影响和经济效益的角度,发现MAHE向大气排放更少的二氧化碳,消耗更少的能源。2.探究番石榴叶精油镰刀菌抑制活性,运用琼脂扩散法,十字交叉法分析抑菌效果,在含有番石榴叶精油的培养基上,4种镰刀菌菌落都出现了生长缓慢,菌落孢子量减少,菌落变小的趋势。此外,番石榴叶精油对四种镰刀菌的最低抑制浓度(MIC),最低杀死浓度(MBC)和时间致死曲线分析,得到的结果为最低抑菌浓度燕麦镰刀菌,拟丝孢镰刀菌,接骨木镰刀菌和黄色镰刀菌分别为1.00μL/m L、1.75μL/m L、1.0μL/m L和2μL/m L,最小杀死浓度为1.25μL/m L、2μL/m L、1.5μL/m L和2.25μL/m L,其中燕麦镰刀菌和接骨木镰刀菌比其他两种更敏感。结果表明番石榴叶精油对镰刀菌具有抑菌作用,可以抑制菌丝的生长发育。3.采用复合凝聚法,以番石榴叶粗多糖和酪蛋白酸钠为壁材,番石榴叶精油为芯材制备了番石榴叶精油-多糖复合物,经Doehlert设计优化得到番石榴叶精油-多糖复合物的最优制备工艺,对复合物进行理化表征与抑菌实验,最终得到的复合物制备条件为壁材比为1:2,芯壁比为1:2.25,离子强度为1.1 mol/L,反应时间为15 min,单宁酸含量为20%,得到的包封率为97.18%,复合物包封率为75.79%,以及依据其求得的含油率为36.28%,壁材中多糖含量为35.71%,平均粒径为425±1.55 nm。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和热重仪(TG)对番石榴叶精油-多糖复合物的形貌和结构进行了分析,FTIR显示番石榴叶粗多糖和酪蛋白酸钠是通过静电结合的物理作用形成的。TG和DTG曲线表明,通过对比包埋前后的番石榴叶精油,制备称复合物后其热失重峰值滞后,说明精油热挥发变缓,起到了缓释作用。SEM观察结果表明,番石榴叶精油-多糖复合物具有规则的表面结构,形状为均匀的球形。此外,通过比较抑菌圈直径评价包埋前后番石榴叶精油的抗菌活性差异。结果表明,包埋后番石榴叶精油的对燕麦镰刀菌、接骨木镰刀菌、拟丝孢镰刀菌和黄色镰刀菌在较长时间的抑菌效果明显优于包埋前,也表明制备的复合物具有缓释作用。论文的实验研究结果为番石榴叶的进一步开发利用提供了方向,不仅提供了一种绿色高效的提取方法,也为进一步开发基于植物精油的缓释抑菌剂提供了新思路,促进番石榴叶粗多糖作为新型材料在复合物中的应用。将精油由液体转化为固体粉末,减小了精油的挥发性,易氧化和光降解性在具体应用中的限制,对精油的开发利用有积极的社会影响。
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